KR100860434B1 - Driving device and driving method of fluorescent lamp - Google Patents
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Abstract
형광 램프에 방전 전압을 인가하기 위한 적어도 두 개의 전극과, 상기 형광 램프에 V1의 전압을 인가하는 제1전압 인가부와, 상기 형광 램프에 상기 V1의 전압과는 독립적으로 V2의 전압을 인가하는 제2전압 인가부를 포함하며, 상기 V2의 전압은 형광 램프에 방전 전류가 발생되는 구간에서만 인가되는 것을 특징으로 하는 형광 램프의 구동 장치를 제공한다. 또한, 형광 램프에 최소 방전 유지 전압인 V1 전압을 펄스 형태로 인가하면서, 방전 전류가 발생되는 구간에만 방전 유지 전압 이상의 피크 전압이 발생되도록 V2 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 형광 램프의 구동 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면 형광 램프의 구동에 있어서 무효 전압을 낮춤으로써 형광 램프의 효율을 증대시킬 뿐만 아니라, 피크 전압을 높임으로써 방전 전류가 증가하여 형광 램프의 휘도를 향상시킬 수 있다.At least two electrodes for applying a discharge voltage to the fluorescent lamp, a first voltage applying unit for applying a voltage of V1 to the fluorescent lamp, and applying a voltage of V2 to the fluorescent lamp independently of the voltage of V1 And a second voltage applying unit, wherein the voltage of V2 is applied only in a section in which a discharge current is generated in the fluorescent lamp. The method of driving a fluorescent lamp may include applying a voltage V2 to the fluorescent lamp in a pulse form while applying a voltage V2 such that a peak voltage equal to or greater than the discharge sustaining voltage is generated only in a section in which a discharge current is generated. to provide. According to the present invention, the efficiency of the fluorescent lamp can be increased by lowering the reactive voltage in driving the fluorescent lamp, and the discharge current can be increased by increasing the peak voltage, thereby improving the brightness of the fluorescent lamp.
Description
도 1은 형광 램프의 일례를 보인 사시도.1 is a perspective view showing an example of a fluorescent lamp.
도 2는 형광 램프의 등가 회로를 보인 모식도.2 is a schematic diagram showing an equivalent circuit of a fluorescent lamp.
도 3은 펄스 전압 구현을 위한 구동 장치의 회로도.3 is a circuit diagram of a driving device for implementing a pulse voltage.
도 4는 스위치 제어로 펄스 전압을 구현한 전압 파형을 보인 그래프.4 is a graph showing a voltage waveform implementing pulse voltage by switch control.
도 5는 형광 램프에 인가되는 펄스 파형의 전압을 보인 그래프.5 is a graph showing a voltage of a pulse waveform applied to a fluorescent lamp.
도 6은 펄스 파형의 전압과 형광 램프에 발생되는 전류를 보인 그래프.6 is a graph showing the voltage of the pulse waveform and the current generated in the fluorescent lamp.
도 7은 본 발명에 따른 구동 장치의 회로도.7 is a circuit diagram of a drive device according to the present invention.
도 8은 본 발명의 형광 램프 구도 방법에 따른 전압 파형을 보인 그래프.8 is a graph showing a voltage waveform according to the fluorescent lamp composition method of the present invention.
도 9는 평판형 면광원 장치를 보인 사시도.9 is a perspective view showing a flat surface light source device.
도 10은 도 9의 Y-Y'선 단면도.10 is a cross-sectional view taken along the line Y-Y 'of FIG.
도 11은 도 9의 면광원 장치에 적용된 전극부를 보인 단면도.FIG. 11 is a cross-sectional view of an electrode unit applied to the surface light source device of FIG. 9; FIG.
본 발명은 형광 램프의 구동 장치 및 구동 방법에 관한 것으로, 피크 전압이 포함된 펄스 형태의 전압을 인가하는 구동 장치 및 구동 방법을 제안한다.The present invention relates to a driving device and a driving method of a fluorescent lamp, and proposes a driving device and a driving method for applying a pulse type voltage including a peak voltage.
액정표시장치는 액정의 전기적 특성 및 광학적 특성을 이용하여 영상을 디스플레이한다. 액정표시장치의 액정부는 스스로 빛을 발생시키지 못하는 수광 소자이기 때문에 별도로 후면 광원, 즉 백라이트를 요구한다.The liquid crystal display displays an image by using electrical and optical characteristics of the liquid crystal. Since the liquid crystal part of the liquid crystal display is a light receiving element that does not generate light by itself, it separately requires a rear light source, that is, a backlight.
후면 광원에서 공급되는 빛은 액정표시장치의 화소전극, 액정 및 공통전극을 순차적으로 통과한다. 이때, 액정을 통과한 영상의 표시 품질은 후면 광원의 휘도 및 휘도 균일성에 의하여 크게 좌우된다. 일반적으로 휘도 및 휘도 균일성이 높을수록 표시 품질은 양호해진다.Light supplied from the rear light source sequentially passes through the pixel electrode, the liquid crystal, and the common electrode of the liquid crystal display. In this case, the display quality of the image passing through the liquid crystal largely depends on the luminance and luminance uniformity of the rear light source. In general, the higher the luminance and the uniformity of the luminance, the better the display quality.
종래 액정표시장치의 후면 광원은 세관형 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL) 또는 발광다이오드(light emitting diode; LED)가 주로 사용되었다. 냉음극형광램프는 휘도가 높고 수명이 길으며, 백열등에 비하여 매우 발열량이 매우 작은 장점이 있다. 한편, 발광다이오드는 소비 전력이 높으나 휘도가 우수한 장점이 있다. 그러나 냉음극형광램프 또는 발광다이오드는 휘도 균일성이 취약하다. 따라서, 기존의 후면 광원은 휘도 균일성을 증가시키기 위해 도광판(light guide panel; LGP), 확산 부재(diffusion member) 및 프리즘 시트(prism sheet) 등과 같은 광학 부재(optical member)를 필요로 한다. 이로 인해 액정표시장치는 광학 부재에 의한 부피 및 무게가 크게 증가되는 문제점을 갖는다.Conventionally, a rear light source of a liquid crystal display device has been mainly used a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) or a light emitting diode (LED). Cold cathode fluorescent lamp has the advantage of high brightness, long life, and very low heat generation compared to incandescent lamps. On the other hand, the light emitting diode has a high power consumption, but has an advantage of excellent brightness. However, cold cathode fluorescent lamps or light emitting diodes have poor luminance uniformity. Therefore, existing back light sources require optical members such as a light guide panel (LGP), a diffusion member, a prism sheet, and the like to increase luminance uniformity. As a result, the liquid crystal display has a problem in that the volume and weight of the optical member are greatly increased.
액정표시장치의 백라이트용 방전 램프의 일례로서 평판 형태의 면광원 장치(flat fluorescent lamp : FFL)가 제안된 바 있다. 도 1을 참조하면, 복수의 방 전 채널을 구비하는 면광원 장치(100)의 일례를 도시하였다. 상기 면광원 장치(100)는 광원 몸체(110)와, 광원 몸체(110)의 양측 가장자리 외면에 구비된 전극부(160)를 포함한다. As an example of a backlight discharge lamp of a liquid crystal display device, a flat fluorescent lamp (FFL) in the form of a flat plate has been proposed. Referring to FIG. 1, an example of a surface
상기 광원 몸체(110)는 소정 간격을 두고 대향 배치된 제1기판과 제2기판을 포함한다. 다수의 격벽부(140)들이 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되어, 제1기판과 제2기판 사이의 공간을 복수의 방전 채널(120)로 구획한다. 제1기판 및 제2기판의 가장자리 사이에는 밀봉 부재(130)가 배치되어 상기 방전 채널(120)들을 외부와 격리시킨다. 상기 방전 채널(120) 내부의 방전 공간(150)에는 방전 가스가 주입된다. 상기 면광원 장치를 구동시키기 위하여 광원 몸체의 양면에는 띠 형태의 한 쌍의 전극부(160)가 형성되어 있다. The
액정표시장치가 대형화되면서 백라이트로 이용되는 이와 같은 면광원 장치에 대한 수요가 급격히 증가하고 있으며, 면광원 장치의 대면적화 및 박형화가 계속 요구되고 있다.As the liquid crystal display device becomes larger, the demand for such a surface light source device used as a backlight is rapidly increasing, and a large area and a thinning of the surface light source device are continuously required.
특히, 액정표시장치의 소비 전력 감소와 영상 품질 개선을 위하여 면광원 장치 등의 형광 램프에 휘도 향상 및 효율 증가가 시급히 요청되고 있는데, 이러한 기술적 요건은 면광원 장치의 크기가 증가하면서 더욱더 개선이 요구되고 있다.In particular, in order to reduce power consumption and improve image quality of LCDs, there is an urgent need for improving luminance and increasing efficiency of fluorescent lamps such as surface light source devices. Such technical requirements require further improvement as the size of surface light source devices increases. It is becoming.
본 발명의 목적은 따라서, 면광원 장치 등의 형광 램프의 소비 전력을 감소시키고 휘도를 향상시키는데 있다. It is therefore an object of the present invention to reduce power consumption and improve luminance of fluorescent lamps, such as surface light source devices.
또한, 본 발명의 다른 목적은 대면적 면광원 장치에 적합한 구동 장치 및 구 동 방법을 제공하는데 있다.Further, another object of the present invention is to provide a driving device and a driving method suitable for a large area surface light source device.
본 발명은 형광 램프에 방전 전압을 인가하기 위한 적어도 두 개의 전극과, 상기 형광 램프에 V1의 전압을 인가하는 제1전압 인가부와, 상기 형광 램프에 상기 V1의 전압과는 독립적으로 V2의 전압을 인가하는 제2전압 인가부를 포함하며, 상기 V2의 전압은 형광 램프에 방전 전류가 발생되는 구간에서만 인가되는 것을 특징으로 하는 형광 램프의 구동 장치를 제공한다.The present invention provides at least two electrodes for applying a discharge voltage to a fluorescent lamp, a first voltage applying unit for applying a voltage of V1 to the fluorescent lamp, and a voltage of V2 independent of the voltage of V1 to the fluorescent lamp. It includes a second voltage applying unit for applying a voltage, the voltage of the V2 provides a driving device of the fluorescent lamp, characterized in that is applied only in the section in which the discharge current is generated in the fluorescent lamp.
피크 전압을 증가시켜 휘도를 향상시키는 한편, 무효 전력을 감소시켜 효율을 증가시키기 위해서는 상기 V1의 전압은 최소 방전 유지 전압 이상이고, 상기 V1 전압과 V2 전압의 합은 방전 유지 전압 이상인 것이 바람직하다. In order to increase the peak voltage to improve the brightness while reducing the reactive power to increase the efficiency, it is preferable that the voltage of V1 is equal to or greater than the minimum discharge sustain voltage, and the sum of the voltage of V1 and V2 is equal to or greater than the discharge sustain voltage.
본 발명에서는 상기 형광 램프에 V1 전압의 인가를 제어하는 제1스위치부와 상기 형광 램프에 V2 전압의 인가를 제어하는 제2스위치부를 포함한다.The present invention includes a first switch unit for controlling the application of the V1 voltage to the fluorescent lamp and a second switch unit for controlling the application of the V2 voltage to the fluorescent lamp.
상기 형광 램프에 (+)와 (-)가 교호적으로 반복되도록 V1 전압 및 V2 전압이 펄스 형태로 인가되며, 이러한 펄스 파형은 형광 램프의 디밍 범위를 제어하기에 용이하다. The voltages V1 and V2 are applied in the form of pulses such that (+) and (-) are alternately repeated to the fluorescent lamp, and this pulse waveform is easy to control the dimming range of the fluorescent lamp.
본 발명에 있어서, 형광 램프는 기존의 세관형 램프 뿐만 아니라 면광원 형태의 대면적 형광 램프에 보다 효과적이며, 앞서 도 1에서와 같이 광원 몸체의 양단에 상호 대향되어 전극이 배치될 수도 있고, 후술하는 바와 같이 완전 평판형 광원 몸체의 양면에 전극이 배치되는 실시예도 가능하다. In the present invention, the fluorescent lamp is more effective for a large area fluorescent lamp in the form of a surface light source as well as a conventional tubular lamp, as shown in FIG. As described above, an embodiment in which electrodes are disposed on both sides of a fully flat light source body is also possible.
본 발명은 또한, 형광 램프에 방전 전압을 인가하는 구동 방법으로서, 최소 방전 유지 전압에 해당하는 V1 전압을 펄스 형태로 인가하면서, 방전 전류가 발생되는 구간에만 방전 유지 전압 이상의 피크 전압이 발생되도록 V2 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 형광 램프의 구동 방법을 제공한다.The present invention also provides a driving method for applying a discharge voltage to a fluorescent lamp, while applying a voltage V1 corresponding to the minimum discharge sustain voltage in the form of a pulse, so that a peak voltage equal to or greater than the discharge sustain voltage is generated only in a section in which the discharge current is generated. Provided is a driving method of a fluorescent lamp, characterized by applying a voltage.
상기 V1 전압은 적어도 네 개의 스위치에 의하여 제어되면서 상기 형광 램프에 (+) 전압과 (-) 전압이 반복되는 펄스 형태로 인가될 수 있고, 상기 V2 전압은 적어도 두 개의 스위치에 의하여 제어되면서 상기 형광 램프에 (-) 전압과 (+) 전압이 반복되는 펄스 형태로 인가될 수 있다. The voltage V1 may be applied to the fluorescent lamp in the form of a pulse in which a positive voltage and a negative voltage are repeated while being controlled by at least four switches, and the voltage V2 is controlled by at least two switches. The negative voltage and the positive voltage may be applied to the lamp in the form of repeated pulses.
상기 V1 전압과 V2 전압은 형광 램프를 기준으로 상호 반대되는 극성의 전압으로 설정되는 것이 바람직하다.The voltage V1 and voltage V2 are preferably set to voltages of opposite polarities with respect to the fluorescent lamp.
본 발명은 형광 램프의 구동 장치 및 구동 방법에 관한 것으로, 피크 전압이 포함된 펄스 형태의 전압을 인가하고 이를 구현하기 위한 구동부를 제안한다.The present invention relates to a driving apparatus and a driving method of a fluorescent lamp, and proposes a driving unit for applying a pulse type voltage including a peak voltage and implementing the same.
방전 공간을 가지며 유전장벽방전에 의하여 빛을 방출하는 형광 램프는 회로적인 측면에서 볼 때 일종의 커패시터로 간주할 수 있다. 형광 램프에는 양단에 전극이 배치되는데 도 2에서와 같이 형광 램프(Cp)에 서로 대향되어 배치되는 X전극과 Y전극에 정현파 또는 펄스파 형태의 방전 전압이 인가된다. X전극과 Y전극은 예를 들어 도 1에 도시한 면광원 장치의 가장자리에 상호 대향되에 배치되는 띠 형상의 전극부(160)일 수도 있으며, 후술하는 바와 같이 평판형 광원 몸체의 양면에 배치되는 면전극일 수도 있다.Fluorescent lamps with discharge space and emitting light by dielectric barrier discharge can be regarded as a kind of capacitor from the circuit point of view. Electrodes are disposed at both ends of the fluorescent lamp, and as shown in FIG. 2, a discharge voltage in the form of a sine wave or a pulse wave is applied to the X electrode and the Y electrode which are disposed to face each other in the fluorescent lamp Cp. The X electrode and the Y electrode may be, for example, strip-
형광 램프에 예를 들어 구형파 형태의 펄스 전압을 인가하기 위해서는 대향되는 두 전극에 상호 교호적인 전압을 인가할 수 있을 것이다. 이를 위하여 도 3에 도시한 바와 같은 회로를 고려해볼 수 있다.In order to apply, for example, a square wave pulse voltage to a fluorescent lamp, mutually alternating voltages may be applied to two opposite electrodes. For this purpose, a circuit as shown in FIG. 3 may be considered.
형광 램프를 기준으로 X전극과 Y전극에는 각각 Vx 전압과 Vy 전압이 인가되며, 총 네 개의 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)에 의하여 형광 램프에 인가되는 전압이 제어된다. 상기 스위치의 On/Off 동작을 제어하여 형광 램프에 펄스 파형의 전압을 인가할 수 있는데, 예를 들어 도 4를 참조하면, 스위치 제어에 따라 X 전극과 Y 전극에 방전 전압이 인가되는 것을 모식적으로 도시하였다. SW1과 SW2는 선택적으로 On/Off되며, SW3와 SW4 역시 선택적으로 On/Off 되도록 하는 것이 바람직하다.Vx and Vy voltages are applied to the X and Y electrodes based on the fluorescent lamp, respectively, and the voltages applied to the fluorescent lamp are controlled by a total of four switches SW1, SW2, SW3, and SW4. The on / off operation of the switch may be controlled to apply a pulse waveform voltage to the fluorescent lamp. For example, referring to FIG. 4, a discharge voltage is applied to the X electrode and the Y electrode according to the switch control. As shown. SW1 and SW2 are selectively turned on / off, and SW3 and SW4 are preferably selectively turned on / off.
먼저, SW1과 SW3를 On 시켜 X 전극에 방전 유지 전압(Vs)에 해당하는 Vx를 인가하여 형광 램프를 방전시키고, 그 다음 SW2를 On 시키고(이 경우 SW1은 Off된다.) 동시에 SW4를 On 시켜(이 경우 SW3는 Off된다.) 방전 전압을 인가하지 않는다. 다음으로, SW2와 SW3를 On 시켜 Y 전극에 방전 유지 전압(Vs)에 해당하는 Vy를 인가하여 형광 램프를 방전시키며, 그 다음 SW2 및 SW4를 On 시켜 방전 전압을 차단한다. First, SW1 and SW3 are turned on to apply a Vx corresponding to the discharge sustain voltage (Vs) to the X electrode to discharge the fluorescent lamp, then SW2 is turned on (in this case SW1 is turned off) and SW4 is turned on at the same time. (In this case, SW3 is off.) Do not apply discharge voltage. Next, SW2 and SW3 are turned on to apply a Vy corresponding to the discharge sustain voltage Vs to the Y electrode to discharge the fluorescent lamp, and then SW2 and SW4 are turned on to block the discharge voltage.
이와 같이 스위치 4 개의 제어로 형광 램프에 펄스 형태의 방전 전압을 인가할 수 있으며, 형광 램프에 인가되는 전체적인 전압(Vxy)은 도 5에 도시한 바와 같이 (+) 전압과 (-) 전압이 반복되는 펄스 형태가 된다.As described above, the discharge voltage in the form of pulse can be applied to the fluorescent lamp by controlling four switches, and the positive voltage and the negative voltage are repeated as shown in FIG. 5. Pulse form.
그런데, 형광 램프에 실제로 인가되는 전압 파형은 완전한 구형파가 아닌 펄스 상승 구간(rising time)과 펄스 하강 구간(falling time)이 존재한다. 또한, 방전 유지 전압(Vs)이 인가되는 구간에서도 실제 방전 전류(If)는 초기에만 존재하게 된다. 도 6을 참조하면, 펄스 상승 구간(t1)과 펄스 하강 구간(t3)에는 각각 변위 전류(Id)가 존재하며, 방전 유지 전압이 인가되는 실제 구간(t2) 중 초기에만 방전 전류(If)가 존재하는 것을 볼 수 있다. 형광 램프의 휘도는 방전 전류와 상관성이 있으며, 전압이 인가되는 시간은 휘도 증가에 큰 영향을 미치지 못한다. 따라서, 방전 전류가 흐르지 않는 나머지 구간(t')에서 인가되는 전압은 실제로는 전류없이 전압만 존재하는 무효 전압에 해당하며, 방전에 기여하지 않으면서 소비 전력을 증가시키는 요인이 되고, 결과적으로 형광 램프의 구동 효율을 떨어뜨린다. However, the voltage waveform actually applied to the fluorescent lamp has a pulse rising time and a pulse falling time, not a perfect square wave. In addition, the actual discharge current If only exists in the initial stage even in the period where the discharge sustain voltage Vs is applied. Referring to FIG. 6, the displacement current Id is present in the pulse rising section t1 and the pulse falling section t3, respectively, and the discharge current If is generated only at the beginning of the actual section t2 to which the discharge sustain voltage is applied. You can see it exists. The brightness of the fluorescent lamp is correlated with the discharge current, and the time for which the voltage is applied does not significantly affect the increase in brightness. Therefore, the voltage applied in the remaining section t 'in which the discharge current does not flow actually corresponds to an invalid voltage in which only the voltage exists without the current, which is a factor of increasing power consumption without contributing to the discharge, and consequently the fluorescence The driving efficiency of the lamp is reduced.
이와 같은 단점을 해소하기 위하여 본 발명에서는 펄스 파형의 방전 전압에 있어서 펄스 상승 구간 이후 피크 전압을 높임으로써 형광 램프 방전시 방전 전류를 높게 발생시키며, 방전 전류 발생 이후에는 구동 전압을 낮추어 효율을 향상시킬 수 있는 구동 장치를 제안한다.In order to solve the above disadvantages, the present invention generates a high discharge current during the discharge of the fluorescent lamp by increasing the peak voltage after the pulse rising period in the discharge voltage of the pulse waveform, and improves the efficiency by lowering the driving voltage after the discharge current is generated. We propose a driving device that can.
이로 인하여, 무효 전압을 낮춤으로써 형광 램프의 효율을 증대시킬 뿐만 아니라, 피크 전압을 높임으로써 방전 전류가 증가하여 형광 램프의 휘도를 향상시키는 이중의 효과를 달성한다. Thus, the lowering of the reactive voltage not only increases the efficiency of the fluorescent lamp, but also increases the peak voltage to increase the discharge current, thereby achieving the dual effect of improving the brightness of the fluorescent lamp.
본 발명에 따른 구동 장치는 인버터 회로 보다는 다른 형태의 회로로 구성하는 것이 바람직한데, 인버터는 트랜스포머가 필요하기 때문에 펄스 파형으로 전압을 제어하기가 어렵고 실제로 회로 구성이 비용이 많이 들기 때문이다. It is preferable to configure the driving device according to the present invention in a circuit of a different type than the inverter circuit, because the inverter requires a transformer, so that it is difficult to control the voltage with a pulse waveform and the circuit configuration is expensive.
본 발명에서 제안하는 바람직한 실시 형태의 구동 장치는 도 7의 모식적인 회로도로 설명할 수 있다. 앞서 도 3에 보인 펄스 파형 구현 회로에 방전 전압(V1) 이외에 별도의 방전 전압(V2)이 형광 램프(Cp)에 인가되며, V2 전압을 제어하기 위 하여 추가적으로 스위치(SW5, SW6)이 포함된다. V1 전압과 V2 전압은 서로 반대 극성을 갖도록 하여 실제 형광 램프에 인가되는 전압은 V1+V2가 되도록 한다. The drive device of the preferred embodiment proposed in the present invention can be explained by the schematic circuit diagram of FIG. 7. In addition to the discharge voltage V1, a separate discharge voltage V2 is applied to the fluorescent lamp Cp in the pulse waveform implementation circuit shown in FIG. 3, and additionally, switches SW5 and SW6 are included to control the voltage V2. . The voltages V1 and V2 have opposite polarities so that the actual voltage applied to the fluorescent lamp is V1 + V2.
부가적으로 포함되는 스위치(SW5, SW6)는 기존의 펄스 파형 구현을 위한 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)과 On/Off 제어가 조합되어 형광 램프 양단에 인가되는 피크 전압을 제어하는 역할을 한다. 결국, V1 전압을 발생시키는 제1전압 인가부와 제1스위치부(SW1, SW2, SW3, SW4)에 의하여 기본 펄스 파형이 발생되고, 이 제1전압 인가부의 스위치 On/Off 동작과 연계하여 V2 전압을 발생시키는 제2전압 인가부와 제2스위치부(SW5, SW6)가 피크 전압을 발생시킨다. V1 전압과 V2 전압은 각각 직류 전압이 되도록 설계할 수 있을 것이다. The additionally included switches SW5 and SW6 serve to control peak voltages applied to both ends of the fluorescent lamp by combining On / Off control with switches SW1, SW2, SW3, and SW4 for realizing a conventional pulse waveform. do. As a result, a basic pulse waveform is generated by the first voltage applying unit and the first switch units SW1, SW2, SW3, and SW4 that generate the V1 voltage, and in connection with the switch on / off operation of the first voltage applying unit. The second voltage applying unit generating the voltage and the second switch units SW5 and SW6 generate the peak voltage. The voltages V1 and V2 may be designed to be direct voltages, respectively.
도 7의 회로 요소를 구비하는 구동 장치에 의하여 형광 램프에 인가되는 전압 파형을 도 8을 참조하여 설명한다.The voltage waveform applied to the fluorescent lamp by the drive device having the circuit element of FIG. 7 will be described with reference to FIG. 8.
X전극에 인가되는 Vx 전압과 Y전극에 인가되는 Vy 전압의 조합에 의하여 형광 램프에 Vxy 전압이 인가되며, 전체적인 구동 전압은 (+) 전압과 (-) 전압이 반복되는 펄스 파형이며, 펄스의 형태는 부분적으로 V1+V2의 피크 전압을 갖는다. The Vxy voltage is applied to the fluorescent lamp by the combination of the Vx voltage applied to the X electrode and the Vy voltage applied to the Y electrode, and the overall driving voltage is a pulse waveform in which a positive voltage and a negative voltage are repeated. The form has in part a peak voltage of V1 + V2.
구간별 구동 방법을 살펴보면, 먼저 A 구간에서는 SW1과 SW6이 On 되어 X전극에 V1 전압이 인가되고 Y전극에는 -V2 전압이 인가된다. 형광 램프 양단의 전위차는 Vx-Vy 이며, 결과적으로 V1+V2의 피크 전압이 형광 램프에 인가되어 램프가 방전된다. 램프가 방전을 개시하여 방전 전류가 0 A가 될 때까지 SW6이 On 된다. 피크 전압이 인가되므로 형광 램프에 발생되는 방전 전류가 증가하며 따라서 휘도의 향상을 가져올 수 있다.Referring to the section-specific driving method, first, in the section A, SW1 and SW6 are turned on so that the voltage V1 is applied to the X electrode and the voltage -V2 is applied to the Y electrode. The potential difference across the fluorescent lamp is Vx-Vy. As a result, a peak voltage of V1 + V2 is applied to the fluorescent lamp to discharge the lamp. SW6 is turned on until the lamp starts discharging and the discharge current reaches 0A. Since the peak voltage is applied, the discharge current generated in the fluorescent lamp increases, which may lead to an improvement in luminance.
다음으로, B 구간에서는 A 구간에서 방전 전류가 0 A 가 된 후 SW6을 Off 시키고, SW4를 On 시켜 형광 램프 양단에 V1 전압만 인가되도록 한다. 형광 램프 내부의 벽전압으로 인하여 V1 전압만 인가되더라도 방전은 유지된다. 방전이 유지되는 한도 내에서 V1을 작게 할 수록 무효 전압을 줄일 수 있으므로 형광 램프의 소비 전력을 줄이고 효율을 상승시킬 수 있다. Next, in section B, after the discharge current becomes 0 A in section A, SW6 is turned off and SW4 is turned on so that only V1 voltage is applied to both ends of the fluorescent lamp. The discharge is maintained even when only the voltage V1 is applied due to the wall voltage inside the fluorescent lamp. The smaller the voltage V1 is, the more the reactive voltage can be reduced within the limit of the discharge. Therefore, the power consumption of the fluorescent lamp can be reduced and the efficiency can be increased.
C 구간에서는 SW1 을 Off 시키고 SW2와 SW4를 On 시키며, 형광 램프 양단에는 전압이 인가되지 않는다.In section C, SW1 is off and SW2 and SW4 are on. No voltage is applied across the fluorescent lamp.
D 구간에서는 SW3 및 SW5를 On 시켜 X 전극에 -V2 전압을 인가하고 Y 전극에는 V1 전압을 인가한다. 램프 양단의 전위차는 Vx-Vy 이며, -(V1+V2)의 피크 전압이 램프에 인가되어 램프가 방전된다. A 구간과 비교할 때 램프의 양단 전위차는 위상이 180도 전위된 형태이며 동작 특성은 동일하다.In section D, SW3 and SW5 are turned on to apply the voltage -V2 to the X electrode and the voltage V1 to the Y electrode. The potential difference across the lamp is Vx-Vy, and a peak voltage of-(V1 + V2) is applied to the lamp to discharge the lamp. Compared with the A section, the potential difference between the two ends of the lamp is 180 degrees out of phase with the same operating characteristics.
램프가 방전을 개시하여 방전 전류가 발생되는 동안 SW5가 On 상태를 유지하며, 방전 전류가 0 A가 되면 (E 구간) SW5를 Off시키고 SW2를 On 시켜, 램프 양단에 V1 전압만 인가되도록 한다. 이 경우, 램프 내부의 벽전압으로 인하여 V1 전압만 인가되더라도 방전은 유지된다. SW5 maintains the ON state while the lamp starts discharging and generates a discharge current. When the discharge current reaches 0 A (E section), SW5 is turned off and SW2 is turned on, so that only V1 voltage is applied across the lamp. In this case, the discharge is maintained even when only the voltage V1 is applied due to the wall voltage inside the lamp.
F 구간에서는 C 구간에서와 마찬가지로 SW1 을 Off 시키고 SW2와 SW4를 On 시키며, 램프 양단에는 전압이 인가되지 않는다.In section F, like in section C, SW1 is turned off and SW2 and SW4 are turned on. No voltage is applied across the lamp.
이와 같이 펄스 형태의 구동 전압에 방전 개시와 더불어 피크 전압을 인가하고, 방전 전류가 0 이 되는 시점에서 구동 전압을 낮춤으로써 휘도 향상과 효율 증대의 효과를 얻을 수 있다.As described above, the peak voltage is applied to the pulsed driving voltage as well as the discharge start, and the driving voltage is lowered at the time when the discharge current becomes 0, thereby achieving the effect of improving the luminance and increasing the efficiency.
본 발명은 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같은 복수의 방전 채널이 형성된 면광원 형태의 형광 램프 뿐만 아니라 다양한 형태의 형광 램프에 유효하게 적용될 수 있다. 도 9는 방전 채널이 없는 완전 평판형 면광원 장치(200)를 도시한 것이다. 이 면광원 장치(200)는 광원 몸체로서 평판형 제1기판(210) 및 이와 동일 형상의 평판형 제2기판(220)을 포함하며, 내부에 미세한 수직 두께의 밀폐된 방전 공간이 있다. 제1기판(210)과 제2기판(220)은 소정 간격으로 유지하며 가장자리에는 도 10에 도시한 바와 같이 사이드 스페이서(230)가 삽입되어 밀폐된 내부 방전 공간(240)을 형성할 수 있다. 이와 달리 양 기판의 가장자리를 가열에 의하여 직접 융착하여 밀폐된 내부 방전 공간을 형성할 수도 있다. For example, the present invention can be effectively applied to various types of fluorescent lamps as well as fluorescent lamps in the form of surface light sources having a plurality of discharge channels as shown in FIG. 1. 9 shows a fully planar surface
상기 면광원 장치의 일 표면(예를 들어 제1기판의 표면(210'))에는 표면을 적어도 국부적으로 커버하는 면전극이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 11에 도시한 바와 같이 제1기판(210)과 제2기판(220)의 외면에 면전극(260a, 260b)이 형성될 수 있다. 이러한 면전극(260a, 260b)은 매우 미세한 높이의 방전 공간에 상호 대향되어 방전 공간에 주입되어 있는 방전 가스에 고전압을 인가할 수 있으며, 상당히 근접하여 대향되는 두 전극에 의해 방전 공간 내에 수은 이외에 다양한 방전 가스를 주입하여 방전을 일으킬 수 있다. 상기 면전극은 예를 들어, 메쉬 형태나 스트라이프 패턴으로 형성할 수 있다.A surface electrode at least partially covering the surface may be formed on one surface of the surface light source device (for example, the
상기 면전극에 각각 본 발명에 따른 구동 장치로부터 구형파 형태의 전압을 공급하게 되면 휘도 향상과 더불어 효율 증대를 이룰 수 있으며, 펄스폭변조(PWM)가 가능하여 면광원 장치의 디밍(dimming) 제어가 용이하고, 면광원 장치를 채용한 액정표시장치에 보다 다양하게 휘도가 조절된 영상을 제공할 수 있다.Supplying a square wave voltage from the driving device according to the present invention to each of the surface electrodes can improve the luminance and increase the efficiency. Pulse width modulation (PWM) enables dimming of the surface light source device. It is easy to provide a liquid crystal display device employing a surface light source device to provide a variety of brightness-adjusted image.
이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.The present invention has been exemplarily described through the preferred embodiments, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various forms within the scope of the technical idea presented in the present invention, specifically, the claims. May be modified, changed, or improved.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 형광 램프의 구동에 있어서 무효 전압을 낮춤으로써 형광 램프의 효율을 증대시킬 뿐만 아니라, 피크 전압을 높임으로써 방전 전류가 증가하여 형광 램프의 휘도를 향상시킬 수 있다. 구동 장치는 제1전압인가부와 제2전압인가부를 간단한 스위치 제어에 의하여 펄스 파형을 구현하므로 필요한 회로 요소들이 적어 구동 장치의 전체적인 부피를 감소시킬 수 있으며 백라이트의 슬림화에 기여할 수 있다. As described above, according to the present invention, the efficiency of the fluorescent lamp may be increased by lowering the reactive voltage in driving the fluorescent lamp, and the discharge current may be increased by increasing the peak voltage to improve the brightness of the fluorescent lamp. . Since the driving device implements a pulse waveform by simple switch control of the first voltage applying unit and the second voltage applying unit, fewer circuit elements are required to reduce the overall volume of the driving device and contribute to slimming of the backlight.
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