KR101085579B1 - 다수의 ｃｃｆ 램프 동작을 위한 전류 공유 방법 및 장치 - Google Patents

다수의 ｃｃｆ 램프 동작을 위한 전류 공유 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

복수의 밸런싱 변압기(102)를 포함하는 링 밸런서는 다램프 백라이트 시스템에서의 전류 공유를 용이하게 한다. 밸런싱 변압기(102)는, 지정된 램프(104)와 직렬로 분리되어 연결된 각각의 1차 권선 및 폐쇄 루프로 함께 연결된 각각의 2차 권선을 갖는다. 2차 권선은 공통 전류(Ix)를 전도하고, 각각의 1차 권선은 램프들(104) 사이에 전류를 밸런싱하기 위해 비례 전류(proportional currents)를 전도한다. 링 밸런서는 자동 램프 스트라이킹을 용이하게 하고, 램프(104)는 공통 전압 소스(100)에 의해 유리하게 구동될 수 있다.
Figure R1020067006590
링 밸런서, 밸런싱 변압기, 형광 램프, 전류 밸런싱, 전류 공유, 백라이트 시스템, 권선, 턴 비

Description

다수의 ＣＣＦ 램프 동작을 위한 전류 공유 방법 및 장치{A CURRENT SHARING SCHEME AND DEVICE FOR MULTIPLE CCF LAMP OPERATION}
본 발명은 일반적으로 밸런싱 변압기(balancing transformers)에 관한 것으로, 보다 특히 다램프 백라이트 시스템에서 전류 공유를 위해 사용되는 링 밸런서(ring balancer)에 관한 것이다.
우선권에 대한 주장
이 출원은, "A CURRENT SHARING SCHEME AND SHARING DEVICES FOR MULTIPLE CCF LAMP OPERATION"이란 명칭으로 2003년 10월 6일 출원되고, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 포함된 미국 가출원 제60/508,932호의 35 U.S.C. §119(e) 하의 우선권의 이점을 청구한다.
액정 표시 장치(LCD) 애플리케이션에 있어서, 백라이트는 가현(visible) 디스플레이를 만들기 위해 스크린을 조명하는데 필요하다. LCD 디스플레이 패널(예를 들어, LCD 텔레비전 또는 큰 스크린의 LCD 모니터)의 크기가 증가함에 따라, 냉음 극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp)(CCFL) 백라이트 시스템은, 디스플레이에 대해 고품질 조명을 획득하기 위해 다수의 램프로 동작할 수도 있다. 다수의 조명 동작에 대한 하나의 도전은, 어떻게 각각의 램프에 대해 실질적으로 동일하거나 또는 제어된 동작 전류를 유지하고, 그에 따라 디스플레이 스크린 상에 원하는 조명 효과를 산출하면서, 전자 제어 및 전력 교환 장치를 감소시켜 시스템 비용을 감소시키는가 이다. 다음에, 몇몇 난점이 설명된다.
CCFL의 동작 전압에서의 변동은 통상적으로 소정의 전류 레벨에 대해 약 ±20%이다. 다수의 램프가 공통 전압 소스에 걸쳐 병렬로 연결되는 경우, 램프들 사이에 동일한 전류 공유는 전류 밸런싱 메커니즘 없이 달성되기 어렵다. 더욱이, 보다 높은 동작 전압을 갖는 램프는, 보다 낮은 동작 전압 램프의 점화 후에 점화하지 않을 수도 있다.
다수의 램프로 디스플레이 패널을 구성함에 있어서, 각 램프에 대해 동일한 주위 환경을 제공하는 것은 어렵다. 따라서, 각 램프에 대한 기생 파라미터가 변한다. 램프에 대한 기생 파라미터(예를 들어, 기생 리액턴스 또는 기생 캐패시턴스)는 때때로 통상적인 램프 레이아웃에서 현저히 변한다. 기생 캐패시턴스에서의 차이는, 고주파 및 고전압 동작 상태에서 각 램프에 대해 상이한 용량성 누설 전류를 야기하는데, 이는 각 램프에 대한 유효 램프 전류(및 그에 따른 밝기)에서의 변수이다.
하나의 접근법은, 변압기의 1차 권선을 직렬로 연결하고, 변압기의 각각의 2차 권선에 걸쳐 램프를 연결하는 것이다. 이러한 구성에서 1차 권선을 통해 흐르는 전류는 실질적으로 동일하기 때문에, 2차 권선을 통한 전류는 암페어-턴(ampere-turns) 밸런싱 메커니즘에 의해 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 2차 전류(또는 램프 전류)가 공통 1차 전류 조정기(current regulator) 및 변압기 턴 비(turns ratios)에 의해 제어될 수 있다.
전술된 접근법의 제한은, 램프의 수 및 그에 따른 변압기의 수가 증가할 때에 발생한다. 입력 전압이 제한되고, 그에 따라 램프의 수가 증가함에 따라, 각 변압기의 1차 권선에 유효한 전압을 감소시킨다. 따라서, 관련된 변압기의 설계가 어려워진다.
본 발명은 정밀한 전류 정합(current matching)을 갖는 다수의 형광 램프(예를 들어, 냉음극 형광 램프(CCFLs))를 구동시키기 위한 백라이트 시스템을 제안한다. 예를 들어, 병렬 구성의 다수의 부하가 공통 교류(AC) 소스에 의해 전력이 공급될 때, 각 개별 부하를 통해 흐르는 전류는, 공통 AC 소스와 다수의 부하 사이에 링 밸런서 구성의 복수의 밸런싱 변압기를 삽입함으로써 실질적으로 동일하거나 또는 소정의 비율로 제어될 수 있다. 밸런싱 변압기는 각 부하와 직렬로 개별 연결된 각각의 1차 권선을 포함한다. 밸런싱 변압기의 2차 권선은, 단락 회로 루프를 형성하기 위해 직렬로 동조하여(in phase) 연결된다. 2차 권선은 공통 전류(예를 들어, 단락 회로 전류)를 전도한다. 각각의 밸런싱 변압기의 1차 권선에 의해 전도되는 전류 및 대응하는 부하를 통해 흐르는 전류는, 변압기에 대해 동일한 턴 비를 이용함으로써 동일하게, 또는 상이한 턴 비를 이용함으로써 소정의 비율로 강제될 수 있다.
링 밸런서에서의 전류 정합(또는 전류 공유)은 밸런싱 변압기의 전자기 밸런싱 메커니즘 및 2차 권선의 링을 통한 전자기 교차 커플링(cross coupling)에 의해 용이해진다. 다수의 부하들(예를 들어, 램프들) 사이의 전류 공유는, 부가적인 액티브 제어 메커니즘을 채택하지 않고도 단순한 수동 구조로 유리하게 제어되는데, 이는 백라이트 시스템의 비용 및 복잡도를 감소시킨다. 부하의 수가 증가할 때, 오히려 복잡하고, 때때로 비실용적이 되는 종래의 밸룬(balun) 접근법과 달리, 전술된 접근법은 보다 단순하고, 보다 저비용이 소요되고, 제조가 보다 용이하며, 보다 많은 부하(이론적으로는, 무제한의 부하)의 전류를 밸런싱할 수 있다.
일실시예에 있어서, 백라이트 시스템은, 각 램프 구조에 대해 지정된 적어도 하나의 변압기를 갖는 변압기의 네트워크로 이루어진 링 밸런서로 다수의 병렬 램프 구조를 구동시키기 위해 공통 AC 소스(예를 들어, 단일 AC 소스 또는 복수의 동기화된 AC 소스)를 사용한다. 링 밸런서에서의 각 변압기의 1차 권선은 그것의 지정된 램프 구조와 직렬로 연결되고, 다수의 1차 권선-램프 구조 조합은 단일 AC 소스에 걸쳐 병렬로 연결되거나, 또는 동기화된 AC 소스의 세트로의 연결을 위해 다수의 병렬 서브그룹으로 배열된다. 변압기의 2차 권선은, 폐쇄 루프를 형성하기 위해 직렬로 함께 연결된다. 변압기 네트워크에서 접속 극성은, 1차 권선에 인가된 전압이 동조할 때, 각 2차 권선에 걸친 전압이 폐쇄 루프에서 동조하는 방식으로 배열된다. 따라서, 동조하는 전압이 1차 권선에 걸쳐 발현될 때, 직렬-연결된 루프의 2차 권선을 통해 공통 단락 회로 전류가 흐를 것이다.
램프 전류는, 조명을 제공하기 위해 각각의 램프 구조를 통해, 또한 변압기의 각각의 1차 권선을 통해 흐른다. 각각의 1차 권선을 통해 흐르는 램프 전류는, 자화 전류(magnetizing currents)가 무시되는 경우, 2차 권선을 통해 흐르는 공통 전류에 비례한다. 따라서, 상이한 램프 구조의 램프 전류는, 변압기 턴 비에 따라 서로 실질적으로 동일하거나 또는 서로에 대해 비례할 수 있다. 일실시예에 있어서, 변압기는, 램프의 균일한 밝기를 위해 실질적으로 정합 램프 전류 레벨을 실현하도록 실질적으로 동일한 턴 비를 갖는다.
일실시예에 있어서, 링 밸런서에서 변압기의 1차 권선은 각각의 램프 구조의 고전압 단자와 공통 AC 소스 사이에 연결된다. 또다른 실시예에 있어서, 1차 권선은 각각의 램프 구조의 리턴(return) 단자와 공통 AC 소스 사이에 연결된다. 또다른 실시예에 있어서, 분리된 링 밸런서는 램프 구조의 양 말단에 채택된다. 추가 실시예에 있어서, 램프 구조는 각각 직렬로 연결된 2개 이상의 형광 램프를 포함하고, 각 램프 구조와 관련된 1차 권선은 형광 램프들 사이에 삽입된다.
일실시예에 있어서, 공통 AC 소스는, 제어기, 교환망 및 출력 변압기 스테이지를 갖는 인버터이다. 출력 변압기 스테이지는, 단일-종단 구성으로 램프 구조를 구동시키기 위해서 접지에 관련된(referenced) 2차 권선을 갖는 변압기를 포함할 수 있다. 선택적으로, 출력 변압기 스테이지는 부동 또는 차동 구성으로 램프 구조를 구동시키도록 구성될 수 있다.
일실시예에 있어서, 백라이트 시스템은, 링 밸런서의 2차 권선에 걸친 전압을 모니터링함으로써 개방 램프 또는 단락 램프 상태를 검출하기 위한 장애 검출 회로를 더 포함한다. 예를 들어, 램프 구조가 개방 램프를 갖는 경우, 대응하는 연속적으로(serially) 연결된 1차 권선 및 관련된 2차 권선에 걸친 전압은 상승한다. 램프 구조가 단락 램프를 갖는 경우, 동작(또는 비단락) 램프의 1차 권선 및 관련된 2차 권선에 걸친 전압은 상승한다. 일실시예에 있어서, 백라이트 시스템은, 장애 검출 회로가 개방 램프 또는 단락 램프 상태를 나타내는 경우, 공통 AC 소스를 정지시킨다(shut down).
일실시예에 있어서, 링 밸런서는 복수의 밸런싱 변압기를 포함한다. 밸런싱 변압기는 각각 자기 코어, 1차 권선 및 2차 권선을 포함한다. 일실시예에 있어서, 자기 코어는 5,000 이상의 초기 상대 투자율(relative permeability)의 높은 상대 투자율을 갖는다.
복수의 밸런싱 변압기는, 1차 권선들 사이의 전류 제어를 위해 실질적으로 동일한 턴 비 또는 상이한 턴 비를 가질 수 있다. 일실시예에 있어서, 자기 코어는 환상(toroidal) 형상을 갖고, 1차 권선 및 2차 권선은 자기 코어의 분리된 섹션 상에 점진적으로 감겨진다. 또다른 실시예에 있어서, 2차 권선의 폐쇄 루프를 형성하기 위해서, 링 밸런서의 환상 형상의 자기 코어의 내부 홀을 통해 단일 절연 전선이 지나간다. 또다른 실시예에 있어서, 자기 코어는, 보빈의 분리 섹션 상에 감겨지는 2차 권선 및 1차 권선을 갖는 Ｅ 형상의 구조에 기초한다.
본 발명의 이들과 다른 목적 및 이점은, 첨부된 도면에 관련하여 취해지는 다음의 설명으로부터 보다 완전히 명백해질 것이다. 본 발명을 요약하기 위해서, 본 명세서에 본 발명의 소정의 양태, 이점 및 새로운 특징이 설명되었다. 본 발명의 소정의 특정 실시예에 따라 이러한 모든 이점이 달성될 수도 있다는 것은 필수적이지 않다는 것이 이해된다. 따라서, 본 발명은, 본 명세서에서 제안될 수도 있는 다른 이점을 필수적으로 달성하지 않고도 본 명세서에 개시된 하나의 이점 또는 이점의 그룹을 달성 또는 최적화하는 방식으로 실시 또는 실행될 수도 있다.
도1은 다수의 램프의 고전압 단자와 소스 사이에 연결된 링 밸런서를 갖는 백라이트 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도2는 다수의 램프의 리턴 단자와 접지 사이에 연결된 링 밸런서를 갖는 백라이트 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도3은 병렬 구성의 다수의 쌍의 램프 및 이들 쌍의 램프 사이에 삽입된 링 밸런서를 갖는 백라이트 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도4는 부동 구성으로 구동되는 다수의 램프를 갖는 백라이트 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도5는 부동 구성으로 구동되는 다수의 램프를 갖는 백라이트 시스템의 또다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도6은 병렬 램프의 각 말단에 각각 배열된 2개의 링 밸런서를 갖는 백라이트 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도7은 차동 구성으로 구동되는 다수의 램프를 갖는 백라이트 시스템의 일실 시예를 개략적으로 도시한 도면.
도8은 본 발명에 따른 환상 코어 밸런싱 변압기의 일실시예를 도시한 도면.
도9는 단일 턴 2차 권선 루프를 갖는 링 밸런서의 일실시예를 도시한 도면.
도10은 Ｅ-코어 기반 구조를 이용하는 밸런싱 변압기의 일실시예를 도시한 도면.
도11은 비동작 램프의 존재를 검출하기 위해 링 밸런서에 연결된 장애 검출 회로의 일실시예를 도시한 도면.
다음에, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 설명된다. 도1은 램프(104(1)-104(k))(집합적으로, 램프(104))로서 도시된 다수의 램프(램프 1, 램프 2, …, 램프 K)의 고전압 단자와 입력 AC 소스(100) 사이에 연결된 링 밸런서를 갖는 백라이트 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 일실시예에 있어서, 링 밸런서는 밸런싱 변압기(102(1)-102(k))(집합적으로, 밸런싱 변압기(102))로서 도시된 다수의 밸런싱 변압기(Tb1, Tb2, …, Tbk)를 포함한다. 밸런싱 변압기(102)는 각각 램프들(104) 중 상이한 하나에 대해 지정된다.
밸런싱 변압기(102)는 지정된 램프(104)와 직렬로 연결된 각각의 1차 권선을 갖는다. 밸런싱 변압기(102)는, 단락 회로(또는 폐쇄) 루프를 형성하기 위해 서로 직렬로 동조하여 연결된 각각의 2차 권선을 갖는다. 2차 권선의 극성은, 2차 권선에서 유도된 전압이 동조하고, 폐쇄 루프에서 함께 합쳐지도록 조정된다(aligned).
1차 권선-램프 조합은 입력 AC 소스(100)에 병렬로 연결된다. 입력 AC 소스(100)는 도1에서 단일 전압 소스로서 도시되어 있고, 1차 권선은 각각의 램프(104)의 고전압 단자와 입력 AC 소스(100)의 양의 노드 사이에 연결된다. 다른 실시예(도시되지 않음)에 있어서, 1차 권선-램프 조합은, 각각 하나 또는 그 이상의 병렬 1차 권선-램프 조합을 포함하는 서브그룹으로 분할된다. 서브그룹은, 서로 동기화되는 상이한 전압 소스에 의해 구동될 수 있다.
전술된 구성에 있어서, 단락 회로(또는 공통) 전류(Ix)는, 전류가 각각의 1차 권선에서 흐를 때, 밸런싱 변압기(102)의 2차 권선에서 발현된다(developed). 2차 권선이 루프로 연속적으로 연결되기 때문에, 2차 권선의 각각에서 순환하는 전류는 실질적으로 동일하다. 밸런싱 변압기(102)의 자화 전류가 무시되는 경우, 각 밸런싱 변압기(102)에 대해 다음의 관계가 확립될 수 있다.
Figure 112006023867185-pct00001
Figure 112006023867185-pct00002
……
Figure 112006023867185-pct00003
N1k 및 I1k는 각각 K번째 밸런싱 변압기의 1차 턴 및 1차 전류를 표시한다. N2k 및 I2k는 각각 K번째 밸런싱 변압기의 2차 턴 및 2차 전류를 표시한다. 따라서, 그 결과는 다음과 같다.
Figure 112006023867185-pct00004
Figure 112006023867185-pct00005
……
Figure 112006023867185-pct00006
2차 전류가 2차 권선의 직렬 접속으로 같아지기 때문에, 그 결과는 다음과 같다.
Figure 112006023867185-pct00007
1차 전류 및 각각의 램프(104)에 의해 전도되는 램프 전류는, [수학식 2]에 따라 밸런싱 변압기(102)의 턴 비(N21/N11, N22/N12, ……, N2k/N1k)에 비례하여 제어될 수 있다. 물리적으로, 특정 밸런싱 변압기에서의 소정의 전류가 [수학식 2]에 정의된 관계로부터 벗어나는 경우, 그 결과로서 생기는 에러 암페어 턴으로부터의 자속(magnetic flux)은, 1차 전류가 [수학식 2]의 밸런싱 조건을 따르도록 강제하기 위해서, 1차 권선에서 대응하는 교정 전압(correction voltage)을 유도할 것이다.
전술된 관계에 있어서, 동일한 램프 전류가 요구되는 경우, 이는 램프 동작 전압에서 있을 수 있는 변동에 관계없이 밸런싱 변압기(102)에 대해 실질적으로 동일한 턴 비를 설정함으로써 실현될 수 있다. 또한, 특정 램프의 전류가, 주위 환경으로 인한 기생 캐패시턴스에서의 차이와 같은 몇몇 실질상의 이유로 인해 다른 램 프와 상이한 레벨로 설정될 필요가 있는 경우, 이는 [수학식 2]에 따라 대응하는 밸런싱 변압기의 턴 비를 조정함으로써 달성될 수 있다. 이러한 방식으로, 각 램프의 전류는 소정의 액티브 전류 공유 방식이나 복잡한 밸룬 구조를 이용하지 않고 조정될 수 있다. 전술된 이점에 부가하여, 제안된 백라이트 시스템은, 램프가 단락될 때에 단락 회로 전류를 감소시킬 수 있다.
더욱이, 제안된 백라이트 시스템은 자동 램프 스트라이킹(automatic lamp striking)을 용이하게 한다. 램프가 개방되거나 또는 점화되지 않을(unlit) 때, 입력 AC 소스(100)와 동조하는 그것의 지정된 1차 권선에 걸친 부가 전압이 램프를 스트라이킹하는 것을 돕도록 발현될 것이다. 부가 전압은, 1차 전류에서의 감소로 인한 자속(flux) 증가에 의해 발생한다. 예를 들어, 특정 램프가 점화되지 않는 경우, 램프는 개방 회로 상태이다. 밸런싱 변압기의 대응하는 1차 권선에 흐르는 전류는 실질적으로 제로이다. 2차 권선의 폐쇄 루프에서 순환하는 전류 때문에, [수학식 1]의 암페어 턴 밸런싱 식은 이러한 상태에서 유지될 수 없다. 언밸런싱 암페어 턴으로부터 야기된 초과 자화력(magnetizing force)은 밸런싱 변압기의 1차 권선에서 부가 전압을 발생시킬 것이다. 부가 전압은, 비점화된 램프에 걸친 전압의 자동 증가를 야기하고, 그에 따라 램프가 스트라이킹하는 것을 돕기 위해, 입력 AC 소스(100)와 동조하여 부가된다.
본 발명의 애플리케이션이 백라이트 시스템에서의 다수의 램프(예를 들어, CCFLs)에 제한되지 않는다는 것이 주목되어야 한다. 또한, 이는, 다수의 부하가 공통 AC 소스에 병렬로 연결되고, 부하들 사이에서의 전류 정합이 요구되는 상이한 타입의 부하 및 다른 타입의 애플리케이션에 적용된다.
또한, 도1에 도시된 실시예에 부가하여, 본 발명으로 다양한 회로 구성이 실현될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 도2 내지 도7은 전류 정합을 위해 적어도 하나의 링 밸런서를 사용하는 백라이트 시스템의 다른 실시예를 도시한다. 실제 애플리케이션에 있어서, 다른 타입의 구성(도시되지 않음)은 또한 실제 백라이트 시스템 구성에 따라 동일한 개념에 기초하여 공식화될 수 있다. 예를 들어, 이 개념으로 다수의 램프가 하나 이상의 AC 소스에 의해 구동될 때, 다수의 AC 소스가 동기화되고, 이 개념의 법칙에 따른 위상 관계를 유지하는 한, 다수의 램프의 전류를 밸런싱하는 것이 가능하다.
도2는 램프(208(1)-208(k))(집합적으로, 램프(208))로서 도시된 다수의 램프(램프 1, 램프 2, …, 램프 K)의 리턴 단자와 접지 사이에 연결된 링 밸런서를 갖는 백라이트 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 일실시예에 있어서, 링 밸런서는 밸런싱 변압기(210(1)-210(k))(집합적으로, 밸런싱 변압기(210))로서 도시된 다수의 밸런싱 변압기(Tb1, Tb2, …, Tbk)를 포함한다. 밸런싱 변압기(210)는 각각 램프들(208) 중 상이한 하나에 대해 지정된다.
밸런싱 변압기(210)는, 그것의 지정된 램프(208)와 직렬로 연결된 각각의 1차 권선 및 직렬 링으로 연결된 각각의 2차 권선을 갖는다. 도2에 도시된 실시예는, 링 밸런서가 각각의 램프(208)의 리턴 측에 연결되어 있는 것을 제외하고는, 도1에 도시된 실시예와 실질적으로 유사하다. 예를 들어, 1차 권선은 램프(208)의 각각의 리턴 단자와 접지 사이에 연결된다. 램프(208)의 고전압 단자는 전압 소 스(200)의 양의 단자에 연결된다.
예로서, 전압 소스(200)는, 제어기(202), 교환망(204) 및 출력 변압기 스테이지(206)를 포함하는 인버터로서 보다 상세하게 도시되어 있다. 교환망(204)은, 직류(DC) 입력 전압(V-IN)을 받고, 출력 변압기 스테이지(206)를 위한 AC 신호를 발생시키기 위해 제어기(202)로부터의 신호를 구동시킴으로써 제어된다. 도2에 도시된 실시예에 있어서, 출력 변압기 스테이지(206)는, 단일-종단 구성으로 링 밸런서 및 램프(208)를 구동시키기 위해서 접지에 관련된 2차 권선을 갖는 단일 변압기를 포함한다.
도1과 관련하여 전술된 바와 같이, 링 밸런서는, 부가적인 컴포넌트 또는 메커니즘 없이 백라이트 시스템에서 신뢰성 높은 램프의 스트라이킹을 보증하기 위해서, 넌-스트라이킹 램프에 걸친 전압의 자동 증가를 용이하게 한다. 램프 스트라이킹은 병렬 구성의 다수의 램프의 동작에서 어려운 문제점 중 하나이다. 자동 램프 스트라이킹에 있어서, 인버터 설계시 통상적으로 스트라이킹 동작을 위해 남겨둔 헤드룸(headroom)은, 인버터의 보다 양호한 효율, 출력 변압기 스테이지(206)에서 변압기 설계의 보다 양호한 최적화를 통한 램프 전류의 보다 낮은 파고율(crest factor), 제어기(202)에 의한 충격 계수(duty cycle)를 스위칭하는 보다 양호한 사용효율(utilization), 보다 낮은 변압기 전압 스트레스 등을 달성하기 위해서 감소될 수 있다.
도3은 병렬 구성의 다수의 쌍의 램프 및 이들 쌍의 램프들 사이에 삽입된 링 밸런서를 갖는 백라이트 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 예를 들어, 램프(304(1)-304(k))(집합적으로, 제1 그룹의 램프(304))로서 도시된 제1 그룹의 램프(램프 1A, 램프 2A, …, 램프 kA)는 출력 변압기(TX)(302)의 고전압 단자와 링 밸런서 사이에 연결된다. 램프(308(1)-308(k))(집합적으로, 제2 그룹의 램프(308))로서 도시된 제2 그룹의 램프(램프 1B, 램프 2B, …, 램프 kB)는 링 밸런서와 리턴 단자(또는 접지) 사이에 연결된다. 구동 회로(300)는, 제1 및 제2 그룹의 램프(304, 308)에 전력을 공급하기 위한 AC 소스를 제공하기 위해서 출력 변압기(302)를 구동시킨다.
일실시예에 있어서, 링 밸런서는 밸런싱 변압기(306(1)-306(k))(집합적으로, 밸런싱 변압기(306))로서 도시된 복수의 밸런싱 변압기(Tb1, Tb2, …, Tbk)를 포함한다. 밸런싱 변압기(306)는 각각 한 쌍의 램프에 대해 지정되는데, 그 중 하나는 제1 그룹의 램프(304)로부터의 램프이고, 다른 하나는 제2 그룹의 램프(308)로부터의 램프이다. 밸런싱 변압기(306)는 폐쇄 루프로 연속적으로 연결된 각각의 2차 권선을 갖는다. 이 구성에 있어서, 밸런싱 변압기의 수는 밸런싱되는 램프의 수의 절반인 것이 바람직하다.
예를 들어, 밸런싱 변압기(306)는 그것의 지정된 쌍의 램프들 사이에 직렬로 삽입된 각각의 1차 권선을 갖는다. 제1 그룹의 램프(304) 및 제2 그룹의 램프(308)는, 각 쌍 사이에 삽입된 상이한 1차 권선과 쌍으로 직렬로 연결된다. 각각의 지정된 1차 권선을 갖는 램프의 쌍은 출력 변압기(302)에 걸쳐 병렬로 연결된다.
도4는 부동 구성으로 구동되는 다수의 램프를 갖는 백라이트 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 예를 들어, 구동기 회로(400)는, 직렬로 연결 된 각각의 1차 권선 및 직렬로 연결된 각각의 2차 권선을 갖는 2개의 변압기(402, 404)로 이루어진 출력 변압기 스테이지를 구동시킨다. 출력 변압기(402, 404)의 연속적으로 연결된 2차 권선은, 램프(408(1)-408(k))(집합적으로, 램프(408))로서 도시된 램프 그룹(램프 1, 램프 2, …, 램프 k) 및 링 밸런서에 걸쳐 연결된다.
일실시예에 있어서, 링 밸런서는, 밸런싱 변압기(406(1)-406(k))(집합적으로, 밸런싱 변압기(406))로서 도시된 복수의 밸런싱 변압기(Tb1, Tb2, …, Tbk)를 포함한다. 밸런싱 변압기(406)는 각각 램프(408) 중 상이한 하나에 대해 전용이다. 밸런싱 변압기(406)는, 그것의 전용 램프(408)와 직렬로 연결된 각각의 1차 권선 및 폐쇄 루프로 서로 직렬로 연결된 각각의 2차 권선을 갖는다. 1차 권선-램프 조합은 출력 변압기(402, 404)의 연속적으로 연결된 2차 권선에 걸쳐 병렬로 연결된다. 램프(408)는 접지 단자에 관계 없이 부동 구성으로 구동된다.
도5는 부동 구성으로 구동되는 다수의 램프를 갖는 백라이트 시스템의 또다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도5는 도3 및 도4의 선택적인 조합을 도시한다. 도3과 유사하게, 링 밸런서는 공통 소스에 걸쳐 병렬로 연결된 다수의 쌍의 직렬 램프들 사이에 삽입된다. 도4와 유사하게, 공통 소스는, 2개의 연속적으로 연결된 변압기(502, 504)로 이루어진 출력 변압기 스테이지에 연결된 구동기 회로(500)를 포함한다.
예를 들어, 램프(506(1)-506(k))(집합적으로, 제1 그룹의 램프(506))로서 도시된 제1 그룹의 램프(램프 1A, 램프 2A, …, 램프 kA)는 링 밸런서와 출력 변압기 스테이지의 제1 단자 사이에 연결된다. 램프(510(1)-510(k))(집합적으로, 제2 그룹 의 램프(510))로서 도시된 제2 그룹의 램프(램프 1B, 램프 2B, …, 램프 kB)는 링 밸런서와 출력 변압기 스테이지의 제2 단자 사이에 연결된다. 링 밸런서는 밸런싱 변압기(508(1)-508(k))(집합적으로, 밸런싱 변압기(508))로서 도시된 복수의 밸런싱 변압기(Tb1, Tb2, …, Tbk)를 포함한다. 밸런싱 변압기(508)는 각각 한 쌍의 램프에 대해 지정되는데, 그 중 하나는 제1 그룹의 램프(506)로부터의 램프이고, 다른 하나는 제2 그룹의 램프(510)로부터의 램프이다.
밸런싱 변압기(508)는 그것의 지정된 쌍의 램프들 사이에 직렬로 삽입된 각각의 1차 권선을 갖는다. 제1 그룹의 램프(506) 및 제2 그룹의 램프(510)는 각 쌍 사이에 삽입된 상이한 1차 권선과 쌍으로 직렬로 연결된다. 각각의 지정된 1차 권선을 갖는 램프의 쌍은, 출력 변압기 스테이지에서 변압기(502, 504)의 연속적으로 연결된 2차 권선에 걸쳐 병렬로 연결된다. 밸런싱 변압기(508)는 폐쇄 루프로 연속적으로 연결된 각각의 2차 권선을 갖는다. 전술된 바와 같이, 밸런싱 변압기(508)의 수는, 이 구성으로 밸런싱되는 램프(506, 510)의 수의 절반인 것이 바람직하다.
도6은 2개의 링 밸런서를 갖는 백라이트 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면으로, 램프(606(1)-606(k))(집합적으로, 램프(606))로서 도시된 병렬 램프의 각 단에 그 중 하나가 있다. 제1 링 밸런서는, 밸런싱 변압기(604(1)-604(k))(집합적으로, 제1 세트의 밸런싱 변압기(604))로서 도시된 복수의 제1 밸런싱 변압기를 포함한다. 제1 세트의 밸런싱 변압기(604)에서의 2차 권선은 제1 폐쇄 링으로 함께 연속적으로 연결된다. 제2 링 밸런서는, 밸런싱 변압기(608(1)-608(k))(집합적으로, 제2 세트의 밸런싱 변압기(608))로서 도시된 복수의 제2 밸런 싱 변압기를 포함한다. 제2 세트의 밸런싱 변압기(608)에서의 2차 권선은 제2 폐쇄 링으로 함께 연속적으로 연결된다.
램프(606)는 각각 2개의 상이한 밸런싱 변압기와 관련되는데, 그 중 하나는 제1 세트의 밸런싱 변압기(604)로부터의 밸런싱 변압기이고, 다른 하나는 제2 세트의 밸런싱 변압기(608)로부터의 밸런싱 변압기이다. 따라서, 제1 세트의 밸런싱 변압기(604)에서의 1차 권선은 그것의 관련 램프(606) 및 제2 세트의 밸런싱 변압기(608)에서의 대응하는 1차 권선과 직렬로 연결된다. 양 말단 상에 상이한 1차 권선을 갖는 램프의 직렬 조합은 공통 소스에 걸쳐 병렬로 연결된다. 도6에 있어서, 공통 소스(예를 들어, 인버터)는 출력 변압기(602)에 연결된 구동기(600)로서 도시되어 있다. 출력 변압기(602)는 부동 구성으로 링 밸런서 및 램프(606)를 구동시킬 수도 있고, 또는 도6에 도시된 바와 같이 접지에 연결된 하나의 단자를 갖는 2차 권선을 가질 수도 있다.
도7은 차동 구성으로 구동되는 다수의 램프를 갖는 백라이트 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 일례로서, 실시예는 램프(708(1)-708(k))(집합적으로, 램프(708))로서 도시된 복수의 램프의 각각의 말단에 연결된 2개의 링 밸런서를 포함한다. 링 밸런서와 램프(708) 사이의 접속은 도6에 도시된 대응하는 접속과 실질적으로 유사하다.
제1 링 밸런서는 밸런싱 변압기(706(1)-706(k))(집합적으로, 제1 그룹의 밸런싱 변압기(706))로서 도시된 복수의 밸런싱 변압기를 포함한다. 제1 그룹의 밸런싱 변압기(706)는, 램프들(708) 사이에 전류를 밸런싱하기 위해서 폐쇄 루프로 연 결된 각각의 2차 권선을 갖는다. 제2 링 밸런서는 밸런싱 변압기(710(1)-710(k))(집합적으로, 제2 그룹의 밸런싱 변압기(710))로서 도시된 복수의 밸런싱 변압기를 포함한다. 제2 그룹의 밸런싱 변압기(710)는, 램프들(708) 사이에 전류를 밸런싱하는데 있어서 리던던시(redundancy)를 제공하거나 강화하기(reinforce) 위해서 또다른 폐쇄 루프로 연결된 각각의 2차 권선을 갖는다.
램프(708)는 각각 2개의 상이한 밸런싱 변압기와 관련되는데, 그 중 하나는 제1 그룹의 밸런싱 변압기(706)로부터의 밸런싱 변압기이고, 다른 하나는 제2 그룹의 밸런싱 변압기(710)로부터의 밸런싱 변압기이다. 제1 그룹의 밸런싱 변압기(706)에서의 1차 권선은 그것의 관련 램프(708) 및 제2 그룹의 밸런싱 변압기(710)에서의 대응하는 1차 권선과 직렬로 연결된다. 양 말단 상에 상이한 1차 권선을 갖는 램프의 직렬 조합은 공통 소스에 걸쳐 병렬로 연결된다.
도7에 있어서, 공통 소스(예를 들어, 분할(split) 위상 인버터)는, 각각의 출력 변압기(702, 704)의 2차 권선에 걸쳐 차동 신호(Va, Vb)를 생성하기 위해서, 다른 스위칭 패턴을 갖는 신호 또는 위상-시프트된 신호에 의해 구동되는 한 쌍의 출력 변압기(702, 704)에 연결된 구동기(700)로서 도시되어 있다. 차동 신호는, 램프(708) 및 링 밸런서에 걸쳐 AC 램프 전압(Vlmp = Va + Vb)을 발생시키기 위해 합성된다. 분할 위상 인버터는, "Split Phase Inverters for CCFL Backlight System"이란 명칭으로 2004년 7월 30일 출원되고, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 포함된 본 출원인의 함께 계류중인 미국특허출원 제10/903,636호에서 보다 상세하게 설명된다.
도8은 본 발명에 따른 환상 코어 밸런싱 변압기의 일실시예를 도시한다. 1차 권선(802) 및 2차 권선(804)은 환상 코어(800) 상에 직접적으로 감겨진다. 일실시예에 있어서, 환상 코어(800) 상의 1차 권선(802)은, 1차 턴들 사이의 고전위를 방지하기 위해서, 다수의 층으로 오버랩되는 것보다는, 점진적으로 감겨진다. 2차 권선(804)도 마찬가지로 점진적으로 감겨질 수 있다.
권선(802, 804)에 대한 전선 규격(wire gauge)은 전류 정격(current rating)에 기초하여 선택되어야 하는데, 이는 [수학식 1] 및 [수학식 2]로부터 도출될 수 있다. 링 밸런서에서의 밸런싱 변압기는, 소정 수의 2차 턴 또는 1차-대- 2차 턴 비로 동작되는 것이 바람직하다. [수학식 1] 및 [수학식 2]에서 확립된 관계에 따라 상이한 턴 비로 양호한 밸런싱 결과가 획득될 수 있다. 일실시예에 있어서, 권선 프로세스를 단순화하고, 제조 비용을 줄이기 위해서, 2차 권선(804)에 대해 비교적 작은 수의 턴(예를 들어, 1-10 턴)이 선택된다. 2차 턴의 원하는 수를 결정하기 위한 또다른 인자는, 장애 검출 회로에 대한 2차 권선(804)에 걸친 원하는 전압 신호 레벨인데, 이는 다음에 보다 상세하게 설명된다.
도9는 단일 턴 2차 권선 루프(904)를 갖는 링 밸런서의 일실시예이다. 링 밸런서는, 환상 코어(900(1)-900(k))(집합적으로, 환상 코어(900))로서 도시된 환상 코어를 사용하는 복수의 밸런싱 변압기를 포함한다. 1차 권선(902(1)-902(k))(집합적으로, 1차 권선(902))으로서 도시된 1차 권선은 각각의 환상 코어(900) 상에 점진적으로 감겨진다. 단일 턴 2차 권선(904)를 형성하기 위해서, 환상 코어(900)의 내부 홀을 통해 단일 절연 전선이 지나간다.
도10은 Ｅ-코어 기반 구조(1000)를 사용하는 밸런싱 변압기의 일실시예이다. 권선 보빈(winding bobbin)이 사용된다. 보빈은, 2개의 섹션, 즉 1차 권선을 위한 제1 섹션(1002) 및 2차 권선을 위한 제2 섹션(1004)으로 분할된다. 이러한 권선 구성의 하나의 이점은, 스트라이킹 또는 개방 램프 상태 동안에 1차 권선에서 고전압(예를 들어, 수백 볼트)이 유도될 수 있기 때문에, 1차 권선과 2차 권선 사이가 보다 양호하게 절연된다는 것이다. 또다른 이점은 보다 단순한 제조 프로세스로 인해 비용이 감소된다는 것이다.
밸런싱 변압기의 선택적인 실시예(도시되지 않음)는, 1차 권선과 2차 권선 사이에 밀결합(tight coupling)을 제공하기 위해서 1차 권선을 2차 권선과 오버랩시킨다. 1차 권선과 2차 권선 사이의 절연, 제조 프로세스 등은 1차 권선과 2차 권선을 오버랩시키면서 보다 복잡해진다.
링 밸런서에서 사용된 밸런싱 변압기는 상이한 타입의 자기 코어 및 권선 구성으로 구성될 수 있다. 일실시예에 있어서, 밸런싱 변압기는 비교적 높은 투자율 재료(예를 들어, 5,000 이상의 초기 상대 투자율을 갖는 재료)로 실현된다. 비교적 높은 투자율 재료는, 정격 동작 전류에서 소정의 윈도우 공간으로 비교적 높은 인덕턴스를 제공한다. 양호한 전류 밸런싱을 획득하기 위해서, 1차 권선의 자화 인덕턴스는 가능한 한 높아야 하고, 그에 따라 동작 중에 자화 전류는 무시가능할 정도로 충분히 작을 수 있게 된다.
코어 손실은, 소정의 동작 주파수 및 자속 밀도(flux density)에서 비교적 낮은 투자율 재료에 대해서 보다는 비교적 높은 투자율 재료에 대해서 통상적으로 더 높다. 그러나, 변압기 코어의 동작 자속 밀도는, 동작 램프 전압에서의 변동을 보상하는 1차 권선에서 유도된 전압의 크기가 비교적 낮기 때문에, 밸런싱 변압기의 정상 동작 중에 비교적 낮다. 따라서, 밸런싱 변압기에서 비교적 높은 투자율 재료의 사용은, 적절한 낮은 레벨로 변압기의 동작 손실을 유지하면서, 비교적 높은 인덕턴스를 유리하게 제공한다.
도11은 비동작 램프의 존재를 검출하기 위해 링 밸런서에 연결된 장애 검출 회로의 일실시예를 도시한다. 도11에 도시된 백라이트 시스템의 구성은, 다수의 램프(104), 공통 소스(100), 및 복수의 밸런싱 변압기(102)로 이루어진 링 밸런서를 갖는 도1에 도시된 백라이트 시스템과 실질적으로 유사하다. 도11에서의 백라이트 시스템은, 비동작 램프 상태를 검출하기 위해 밸런싱 변압기(102)의 2차 권선에서의 전압을 모니터링하기 위한 장애 검출 회로를 더 포함한다.
다수의 램프(104)에 의해 전도되는 램프 전류는, 밸런싱 변압기(102)의 2차 권선이 소정의 극성으로 연속적인 루프로 함께 연결되면서, 각 램프와 직렬로 밸런싱 변압기(102)의 지정된 1차 권선을 연결함으로써 밸런싱된다. 정상 동작 중에, 각 2차 권선에서 순환하는 공통 전류는, 1차 권선에서의 전류가 서로 같아지도록 강제하고, 그에 따라 램프 전류가 밸런싱되는 것이 유지된다.
1차 권선에서의 소정의 에러 전류는, 공칭값으로부터 20%까지 변할 수 있는 램프 동작 전압에서의 허용오차를 보상하기 위해, 그 1차 권선에서의 밸런싱 전압을 효과적으로 발생시킨다. 대응 전압은 관련된 2차 권선에서 발현되고, 이는 밸런싱 전압에 비례한다.
밸런싱 변압기(102)의 2차 권선으로부터의 전압 신호는, 개방 램프 또는 단락 램프 상태를 검출하기 위해 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 램프가 개방될 때, 대응하는 밸런싱 변압기(102)의 1차 권선 및 2차 권선에서의 전압은 현저히 상승할 것이다. 단락 회로가 특정 램프로 발생할 때, 비단락 램프와 관련된 변압기 권선에서의 전압은 상승한다. 레벨 검출 회로는, 장애 상태를 판단하기 위해 상승 전압을 검출하는데 사용될 수 있다.
일실시예에 있어서, 개방 램프 또는 단락 램프 상태는, 밸런싱 변압기(102)의 2차 권선에서의 전압을 감지하고, 감지된 전압과 소정의 임계값을 비교함으로써 구별하여 검출될 수 있다. 도11에 있어서, 2차 권선에서의 전압은, 저항기 분할기(resistor dividers)(1100(1)-1100(k))(집합적으로, 저항기 분할기(1100))로서 도시된 각각의 저항기 분할기로 감지된다. 각각 직렬로 연결된 한 쌍의 저항기로 이루어진 저항기 분할기(1100)는 각각의 2차 권선의 소정의 단자와 접지 사이에 연결된다. 각 쌍의 저항기들 사이의 공통 노드는, 조합 회로(combining circuit)(1102)로 제공되는 감지된 전압(V1, V2, …, Vk)을 제공한다. 일실시예에 있어서, 조합 회로(1102)는 격리 다이오드(isolation diode)(1104(1)-1104(k))(집합적으로, 격리 다이오드(1104))로서 도시된 복수의 격리 다이오드를 포함한다. 격리 다이오드(1104)는, 최고 감지 전압에 대응하는 피드백 전압(Vfb)을 발생시키기 위해 공통 연결된 캐소드 및 각각의 감지 전압에 개별 연결된 애노드를 갖는 다이오드 OR을 갖춘(OR-ed) 회로를 형성한다.
일실시예에 있어서, 피드백 전압은 비교기(1106)의 양의 입력 단자로 제공된 다. 기준 전압(Vref)은 비교기(1106)의 음의 입력 단자로 제공된다. 피드백 전압이 기준 전압을 초과할 때, 비교기(1106)는, 하나 또는 그 이상의 비동작 램프의 존재를 나타내기 위해 장애 신호(FAULT)를 출력한다. 장애 신호는 램프(104)에 전력을 공급하는 공통 소스를 턴-오프하는데 이용될 수 있다.
전술된 장애 검출 회로는 램프(104)에 대해 직접 접속을 갖지 않는 것이 바람직하고, 그에 따라 이 특징과 관련하여 비용 및 복잡도를 감소시킨다. 다수의 상이한 타입의 장애 검출 회로가 링 밸런서의 2차 권선에서의 전압을 모니터링함으로써 장애 램프 상태를 검출하도록 설계될 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
본 발명의 실시예들이 설명되었지만, 이들 실시예들은 단지 예시로서 설명되고, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 실제로, 본 명세서에서 설명된 새로운 방법 및 시스템은 다양한 다른 형태로 실시될 수도 있고, 더욱이, 본 발명의 사상을 벗어나지 않고, 본 명세서에서 설명된 방법 및 시스템의 형태에서 다양한 생략, 대용 및 변경이 이루어질 수도 있다. 첨부된 청구항 및 그 등가물은, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 이러한 형태 또는 수정을 커버하는 것으로 의도된다.

Claims (36)

  1. 병렬 구성의 복수의 램프 구조;
    상기 복수의 램프 구조에 전력을 공급하기 위한 공통 교류 소스;
    상기 공통 교류 소스에 걸쳐 상기 복수의 램프 구조와 직렬로 연결된 링 밸런서(ring balancer) - 여기서, 상기 링 밸런서는 각각의 1차 권선 및 각각의 2차 권선을 갖는 복수의 밸런싱 변압기(balancing transformers)를 포함하고, 상기 1차 권선은 각각 대응하는 램프 구조와 직렬로 연결되고, 상기 2차 권선의 적어도 둘은 제1 폐쇄 루프를 형성하기 위해 서로 직렬로 연결되고 상기 램프 구조들 각각에 의해 전도되는 전류가 상기 밸런싱 변압기들 각각의 턴 비에 의해 제어됨 -; 및
    피드백 전압을 생성하기 위해 상기 2차 권선의 제1 폐쇄 루프 내의 복수의 노드 전압을 모니터링하고 - 상기 피드백 전압은 상기 복수의 노드 전압 중 가장 높은 전압 레벨을 갖는 하나의 노드 전압에 대응함 -, 장애 상태 판단을 위해 상기 피드백 전압과 기준전압을 비교하는 장애 검출 회로를 포함하고,
    여기서, 상기 장애 검출 회로는 상기 장애 상태가 발생하면 상기 공통 교류 소스를 턴오프하기 위한 장애 신호를 출력하는
    백라이트 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 링 밸런서의 1차 권선은 상기 각각의 램프 구조의 고전압 단자와 상기 공통 교류 소스 사이에 연결되는
    백라이트 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 링 밸런서의 1차 권선은 상기 각각의 램프 구조의 리턴(return) 단자와 접지 사이에 연결되는
    백라이트 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 램프 구조는 각각 2개의 형광 램프를 포함하고, 상기 링 밸런서의 1차 권선은 상기 각각의 형광 램프들 사이에 연결되는
    백라이트 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밸런싱 변압기는, 상기 복수의 램프 구조가 실질적으로 동일한 전류를 전도하도록 강제하기 위해서, 실질적으로 동일한 턴 비(turns ratios)를 갖는
    백라이트 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 밸런싱 변압기는, 상기 복수의 램프 구조가 소정의 비율을 갖는 전류를 전도하는 것을 허용하기 위해서, 상이한 턴 비를 갖는
    백라이트 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공통 교류 소스는 단일 전압 소스 또는 복수의 동기화된 전압 소스인
    백라이트 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공통 교류 소스는, 제어기, 교환망 및 출력 변압기 스테이지로 이루어진 인버터인
    백라이트 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 출력 변압기 스테이지는, 단일-종단 구성으로 상기 복수의 램프 구조를 구동시키기 위해서, 접지에 관련된(referenced) 2차 권선을 갖는 변압기를 갖는
    백라이트 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 출력 변압기 스테이지는, 부동 구성 또는 차동 구성으로 상기 램프 구조를 구동시키도록 구성되는
    백라이트 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 장애 검출 회로는
    상기 링 밸런서의 2차 권선 중 하나 또는 그 이상에서의 전압 상승을 감지함으로써 비동작 램프 상태를 검출하는
    백 라이트 시스템.
  12. 단일-종단 출력으로 복수의 병렬 형광 램프를 구동시키도록 구성된 인버터;
    상기 각각의 형광 램프의 고전압 단자와 상기 단일-종단 출력 사이에 삽입된 제1 링 밸런서 - 여기서, 상기 제1 링 밸런서는, 상기 대응하는 형광 램프와 직렬로 개별 연결된 각각의 1차 권선 및 제1 폐쇄 루프를 형성하기 위해 서로 직렬로 연결된 2차 권선을 갖는 복수의 제1 밸런싱 변압기를 가짐 -;
    상기 각각의 형광 램프의 리턴 단자와 접지 사이에 삽입된 제2 링 밸런서 -여기서, 상기 제2 링 밸런서는, 상기 대응하는 형광 램프와 직렬로 개별 연결된 각각의 1차 권선 및 제2 폐쇄 루프를 형성하기 위해 서로 직렬로 연결된 2차 권선을 갖는 복수의 제2 밸런싱 변압기를 가짐 -; 및
    피드백 전압을 생성하기 위해 상기 2차 권선의 제1폐쇄 루프 내의 복수의 노드 전압을 모니터링하고 - 상기 피드백 전압은 상기 복수의 노드 전압 중 가장 높은 전압 레벨을 갖는 하나의 노드 전압에 대응함 -, 장애 상태 판단을 위해 상기 피드백 전압과 기준전압을 비교하는 장애 검출 회로를 포함하고,
    여기서, 상기 장애 검출 회로는 상기 장애 상태가 발생하면 공통 교류 소스를 턴오프하기 위한 장애 신호를 출력하는
    디스플레이 패널.
  13. 차동 출력으로 복수의 병렬 형광 램프를 구동시키도록 구성된 인버터;
    상기 인버터의 제1 차동 출력과 상기 각각의 형광 램프의 제1 단자 사이에 삽입된 제1 링 밸런서 - 여기서, 상기 제1 링 밸런서는, 상기 각각의 형광 램프와 직렬로 분리되어 연결된 각각의 1차 권선 및 제1 폐쇄 루프를 형성하기 위해 서로 직렬로 연결된 2차 권선을 갖는 복수의 제1 밸런싱 변압기를 가짐 -;
    상기 각각의 형광 램프의 제2 단자와 상기 인버터의 제2 차동 출력 사이에 삽입된 제2 링 밸런서 - 여기서, 상기 제2 링 밸런서는, 상기 각각의 형광 램프와 직렬로 분리되어 연결된 각각의 1차 권선 및 제2 폐쇄 루프를 형성하기 위해 서로 직렬로 연결된 2차 권선을 갖는 복수의 제2 밸런싱 변압기를 가짐 -; 및
    피드백 전압을 생성하기 위해 상기 2차 권선의 제1 폐쇄 루프 내의 복수의 노드 전압을 모니터링하고 -상기 피드백 전압은 상기 복수의 노드 전압 중 가장 높은 전압 레벨을 갖는 하나의 노드 전압에 대응함 -, 장애 상태 판단을 위해 상기 피드백 전압과 기준전압을 비교하는 장애 검출 회로를 포함하고,
    여기서, 상기 장애 검출 회로는 상기 장애 상태가 발생하면 공통 교류 소스를 턴오프하기 위한 장애 신호를 출력하는
    디스플레이 패널.
  14. 백라이트 시스템에서 다수 병렬 브랜치의 램프들 사이에 전류를 밸런싱하고, 장애 상태를 검출하는 방법에 있어서,
    상기 병렬 브랜치의 램프들 각각에 대해 밸런싱 변압기를 지정하는 단계 - 여기서, 상기 밸런싱 변압기의 1차 권선은 공통 교류 소스에 걸쳐 상기 브랜치의 램프들과 직렬로 연결됨 -;
    공통 전류를 전도하기 위해서, 상기 다수 병렬 브랜치의 램프들을 위한 상기 밸런싱 변압기의 2차 권선을 동조 직렬 링 구성(in phase and in a serial ring configuration)으로 연결하는 단계 -여기서, 적어도 하나의 브랜치의 램프들이 켜질 때 상기 공통 전류는 상기 2차 권선 내에서 순환함 -;
    장애 상태 검출을 위해 상기 2차 권선의 직렬 링 구조 내의 복수의 노드 전압을 모니터링하는 단계; 및
    상기 장애 상태가 발생하면 상기 공통 교류 소스를 턴오프하는 단계
    를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 밸런싱 변압기는, 상기 병렬 브랜치가 실질적으로 동일한 전류를 전도하도록 강제하기 위해서, 실질적으로 동일한 턴 비를 갖는
    방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 밸런싱 변압기는, 상기 병렬 브랜치가 소정의 비율로 전류를 전도하는 것을 허용하기 위해서, 상이한 턴 비를 갖는
    방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 램프의 병렬 브랜치에 전력을 공급하기 위해서, 공통 AC 소스를 이용하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 2차 권선에 걸친 전압에서의 증가를 감지함으로써, 장애 램프를 검출하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  19. 각각의 1차 권선과 각각의 2차 권선을 갖는 복수의 변압기를 사용하여, 다수 병렬 브랜치의 램프들 사이의 전류를 밸런싱하기 위한 수단 - 각각의 1차 권선은 공통 교류 소스에 걸쳐 상기 브랜치의 램프들과 직렬로 연결되고, 각각의 2차 권선은 공통 전류를 전도하기 위해 폐쇄 링으로 동조 직렬 연결되고, 적어도 하나의 브랜치의 램프들이 켜질 때 상기 공통 전류는 상기 2차 권선 내에서 순환함 -;
    장애 상태 검출을 위해 상기 2차 권선의 직렬 링 구조 내의 복수의 노드 전압을 모니터링하는 수단; 및
    상기 장애 상태가 발생하면 상기 공통 교류 소스를 턴오프하는 수단
    을 포함하는 백라이트 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 2차 권선에 걸친 전압을 모니터링함으로써, 단락 램프 또는 개방 램프 상태를 판단하기 위한 수단
    을 더 포함하는 백라이트 시스템.
  21. 병렬 구성의 다수의 부하들 사이에 전류를 공유하기 위한 밸런서에 있어서,
    복수의 밸런싱 변압기 - 상기 밸런싱 변압기들 각각은 특정 부하에 지정되고, 상기 밸런싱 변압기 각각은 자기 코어, 그것의 지정된 부하와 직렬로 삽입되는 1차 권선 및 2차 권선을 포함하고, 상기 2차 권선은 공통 전류를 전도하기 위해서 폐쇄 루프로 서로 직렬로 연결됨 -; 및
    피드백 전압을 생성하기 위해 상기 2차 권선의 상기 폐쇄 루프 내의 복수의 노드 전압을 모니터링하고 - 상기 피드백 전압은 상기 복수의 노드 전압 중 가장 높은 전압 레벨을 갖는 하나의 노드 전압에 대응함 -, 장애 상태를 판단하기 위해 상기 피드백 전압과 기준전압을 비교하는 장애 검출 회로를 포함하고,
    여기서, 상기 장애 검출 회로는 상기 장애 상태가 발생하면 공통 전류 소스를 턴오프하기 위한 장애 신호를 출력하는
    밸런서.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 자기 코어는 환상(toroidal) 형상을 갖고, 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선은 상기 자기 코어의 분리된 섹션 상에 점진적으로 감겨지는
    밸런서.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 자기 코어는 환상 형상을 갖고, 상기 폐쇄 루프 2차 권선을 형성하기 위해서, 상기 밸런서의 상기 자기 코어의 내부 홀을 통해 단일 절연 전선이 지나가는
    밸런서.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 자기 코어는 Ｅ 구조에 기초하고, 상기 1차 권선 및 상기 2차 권선은 보빈의 분리된 섹션 상에 감겨지는
    밸런서.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 자기 코어는 5,000 이상의 초기 상대 투자율(relative permeability)의 높은 상대 투자율을 갖는
    밸런서.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 복수의 밸런싱 변압기는 실질적으로 동일한 턴 비를 갖는
    밸런서.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 복수의 밸런싱 변압기는 상이한 턴 비를 갖는
    밸런서.
  28. 제21항에 있어서,
    상기 2차 권선의 극성은, 상기 2차 권선에서 유도된 전압이 동조하고(in phase), 상기 폐쇄 루프에서 함께 합쳐지도록 조정되는(aligned)
    밸런서.
  29. 다수의 병렬 부하들 사이에 전류 비율(current ratios)을 제어하는 방법에 있어서,
    각각의 부하에 대해 밸런싱 변압기를 제공하는 단계;
    상기 대응하는 밸런싱 변압기의 1차 권선과 직렬로 각각의 부하를 연결하는 단계;
    공통 전류를 전도하기 위해서 상기 밸런싱 변압기의 2차 권선을 서로 직렬 루프로 연결하는 단계 - 상기 각각의 부하에 의해 전도되는 전류는 각각의 밸런싱 변압기의 턴 비에 의해 제어됨 -;
    장애 상태 검출을 위해 상기 2차 권선의 직렬 루프 내의 복수의 노드 전압을 모니터링하는 단계; 및
    상기 장애 상태가 발생하면 공통 교류 소스를 턴오프하는 단계
    를 포함하는 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 밸런싱 변압기는, 상기 다수의 부하가 실질적으로 동일한 전류를 전도하도록 강제하기 위해서, 실질적으로 동일한 턴 비를 갖는
    방법.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 밸런싱 변압기는, 상기 다수의 부하가 소정의 비율을 갖는 전류를 전도하는 것을 허용하기 위해서, 상이한 턴 비를 갖는
    방법.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 2차 권선의 극성은, 상기 대응하는 1차 권선에 인가되는 교류 전압이 동조할 때, 상기 2차 권선에서 유도된 전압이 동조하도록 조정되는
    방법.
  33. 링 밸런서를 생산하는 방법에 있어서,
    복수의 밸런싱 변압기에 대응하는 복수의 환상 자기 코어를 제공하는 단계;
    상기 각각의 밸런싱 변압기에 대한 1차 권선에 대응하는 각 환상 자기 코어의 섹션 상에 점진적으로 절연 전선을 감는 단계 - 여기서, 상기 1차 권선은 각각 전류 밸런싱을 위해 분리된 부하에 연결됨 - ;
    각 환상 자기 코어의 2차 권선에 대응하는 복수의 환상 자기 코어를 통해 절연 전선을 루핑(looping)하는 단계 - 여기서, 상기 2차 권선은 서로 폐쇄 루프로 연결됨 -;
    장애 상태 검출을 위해 상기 2차 권선의 폐쇄 루프 내의 복수의 노드 전압을 모니터링하는 단계; 및
    상기 장애 상태가 발생하면 공통 교류 소스를 턴오프하는 단계
    를 포함하는 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 2차 권선은 상기 절연 전선의 단일 턴을 포함하는
    방법.
  35. 단락 회로 루프로 연결된 각각의 2차 권선 및 상이한 부하에 개별 연결된 각각의 1차 권선을 갖는 복수의 변압기를 사용하여, 다수의 병렬 부하의 전류 비율을 수동적으로 제어하기 위한 수단;
    장애 상태 검출을 위해 상기 2차 권선의 단락 회로 루프 내의 복수의 노드 전압을 모니터링하는 수단; 및
    상기 장애 상태가 발생하면 공통 교류 소스를 턴오프하는 수단
    을 포함하는 링 밸런서.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 2차 권선은 각각 10 이하의 턴을 갖는
    링 밸런서.
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