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작성자 관리자 날짜 2009-01-20
제목 [공지안내]24"모니터 겨울철 모니터 밝기에 대한 문의안내
내용
 안녕하세요
 귀사의 항상 많은 관심 가져주셔서 감사 드립니다.

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 겨울철에 들어 24" 모니터 사용시 처음 켤때 모니터가 어두운 증상에 대한 문의를 많이 해와 따로 올려 드립니다. 처음 켰을때 어둡다가 어느정도 시간이 지나면 정상으로 돌아오는데 이는 주변온도에 따라 시간이 다소 차이가 날수가 있습니다. 이증상은 모니터에 사용되는 램프(CCFL : 냉 음극 형광 램프)의 특징으로 자세한 사항은 밑에 올려드리도록 하겠습니다.
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냉 음극 형광 조명(Cold Cathode Fluorescent Lighting). LCD 디스플레이의 백라이팅용으로 흔히 사용된다.

냉 음극 형광 램프(CCFL)는 LCD(liquid crystal display)의 백라이트를 위한 백색 광원으로
사용된다. CCFL은 많은 바람직한 장점을 제공하지만, 유용성을 최대화하기 위해 고려해야
할 고유한 특성을 가지고 있다. 

냉 음극 형광 램프(CCFL)는 불활성 기체(inert gas)로 채워진 밀봉된 유리관이다. 유리관에 높은 전압이 인가되면, 기체는 이온화되면서 자외선(UV)을 발생시킨다. 이렇게 발생된 자외선은 유리관 내부에 코팅된 형광체에 부딛쳐 가시광선을 발생시킨다. CCFL은 다음과 같은 많은 바람직한 특성을 가지고 있다.
  • 우수한 백색 광원
  • 저비용
  • 고효율 (입력 전력 대 광 출력)
  • 오랜 수명 (2만 5천 시간 이상)
  • 안정되고 예측 가능한 동작
  • 쉽게 조절할 수 있는 밝기
  • 가벼운 무게
CCFL은 효율과 수명, 유용성을 최대화하기 위해서는 반드시 고려해야 하는 몇 가지 고유한 특성이 있다. 이 애플리케이션 노트에서는 이러한 일부 CCFL 특성을 설명한다. 여기에 제시된 데이터는 특정 CCFL에 대해 수집된 것이므로, 세부 데이터는 애플리케이션에 사용되는 CCFL 모델에 따라 달라질 것이다. 그러나 여기에 설명되는 일반적 경향은 모든 CCFL에 적용된다.


CCFL의 동작 특성은 그림 1, 23에서 보듯이 온도에 의해 강력한 영향을 받는다. 냉온에서 램프 밝기는 현저히 떨어지고(그림 1 참조), 초기에 램프 스트라이크(즉, 턴 온)에 필요한 전압은 현저히 상승한다(그림 2 참조). 그림 3에서 보듯이 램프는 자체 발열 특성을 가지며, 이는 램프가 스트라이크된 후 램프 밝기에 직접적인 영향을 미친다.

그림 1. 램프 밝기의 온도 의존성
그림 1. 램프 밝기의 온도 의존성

그림 2. 스트라이크 전압의 온도 의존성
그림 2. 스트라이크 전압의 온도 의존성

그림 3. 램프 자체 발열 밝기 특성
그림 3. 램프 자체 발열 밝기 특성

CCFL 효율은 램프를 구동하는 전류 파형에 의해 많은 영향을 받는다. 정현파형(sinusoidal waveform)은 가장 큰 효율을 제공한다. 반대로 왜곡율(crest factor)이 높은 비정현파형은 CCFL 드라이버에 효율적이지 않다. 그림 4는 대략 동일한 RMS 전류를 갖는 2개의 전류 파형을 보여준다. 높은 왜곡율(high-crest-factor)의 파형은 정현파형과 동일한 RMS 전류를 갖지만, 이러한 파형의 전류 편위(current excursion)가 정현파형의 150% 피크 레벨을 초과하므로 추가적인 빛은 발생시키지 못하며 단지 열만 발산된다. 이것은 높은 왜곡율 파형으로 동작하는 시스템에서는 전기적 입력 전력 대 광 출력 효율이 현저히 떨어진다는 것을 의미한다.

그림 4. 램프 전류와 파형 비교
그림 4. 램프 전류와 파형 비교

DC 오프셋은 CCFL을 사용할 경우 고려해야 하는 또 다른 파형이다. 램프 내에서 수은 이동의 가능성을 감소시키려면, 램프 파형은 최소 DC 오프셋을 가져야 한다.

CCFL은 일반적으로 3mARMS ~ 8mARMS 범위의 특정 정격 전류에서 동작하도록 설계
되었다. 그림 5는 램프 전류가 감소하면 램프 밝기가 낮아지고, 전류가 증가하면 밝기가
증가되는 것을 보여준다. 그러나 이러한 관계는 정격 전류보다 높은 전류에서는 선형이 아니다.


공칭 정격 전류에 가까울 때 램프 전류에 대한 램프 밝기는 거의 1:1 비로 변하지만, 이보다
높은 전류에서는 이 비가 1:3 미만으로 떨어진다. 따라서 램프를 정격 전류에 가깝게 동작
시키는 것이 중요하다.

정격 레이트에서 매우 많이 벗어난 동작은 램프 수명을 단축시키기 때문이다.
또한 LCD TV 및 LCD PC 모니터와 같은 다중 램프 애플리케이션의 경우 전체 LCD 패널에
균등한 빛의 확산을 제공하기 위해서는 다중 램프를 거의 동일한 전류(즉, 밝기)로 유지하는
것이 중요하다. 이와 같은 다중 램프 애플리케이션에서 개별적인 램프 전류 레벨 및 파형은
정확하게 모니터되고 정밀하게 제어되어야 하며, 그렇지 않을 경우 램프가 매우 다양한 레벨의 밝기를 표시할 수 있다.

그림 5. 램프 밝기의 전류 의존성
그림 5. 램프 밝기의 전류 의존성

최적의 성능에 필요한 CCFL 동작 및 스트라이크 전압은 램프 길이와 직경에 따라 달라진다. 그림 6은 동작 전압이 램프 길이에 따라 어떻게 증가하는지를 보여준다. 램프 직경이 작을수록 더 높은 동작 전압이 필요하다.

그림 6. 램프 전압의 길이 의존성
그림 6. 램프 전압의 길이 의존성

CCFL의 독특한 특성은 전류가 증가함에 따라 램프 전압이 감소하는 '부 저항(negative resistance)'을 보인다는 점이다(그림 7 참조). 부 저항은 개별적인 램프에 따라 다양할 수
있으므로, 램프는 특정 전압 레벨에서 다른 전류를 갖게 된다. 따라서 다중 램프 애플리케이션에서는 각 램프에 대해 개별적인 트랜스포머와 전류 제어를 제공함으로써 가장 균등한 램프
성능을 얻을 수 있다.

그림 7. 램프 전압 대 전류 관계
그림 7. 램프 전압 대 전류 관계

빛을 생성하기 위해서는 CCFL 내부의 기체를 먼저 이온화해야 한다. 이온화는 전압이 정격
동작 전압의 약 1.2 ~ 1.5배일 때 발생하며, 수백 마이크로초 동안 램프 양단에 생긴다.
이온화가 발생하기 전, 램프에 통하는 임피던스는 수 메가 옴(ohm) 범위이다.

일반적인 애플리케이션에서 이는 거의 완전한 커패시티브처럼 보인다. 이온화가 시작되면
전류가 램프에 흐르기 시작한다. 램프 응력을 최소화하려면 스트라이크 파형이 대칭적인
선형의 정현파 램프(ramp)이어야 하고 스파이크는 없어야 한다. 앞에서 언급했듯이,
CCFL을 스트라이크하는데 필요한 전압은 온도에 따라 달라진다(그림 2 참조). 램프
스트라이크의 정확한 타이밍은 반복성이 높지 않으며, 정확하게 동일한 온도와 바이어싱
조건 하에서도 ±50%로 다양하게 나타날 수 있다.