KR20070089454A - A driving apparatus for led - Google Patents

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Abstract

An apparatus for driving an LED(Light Emitting Diode) is provided to simplify a driving circuit by integrating respective DC-DC converters of RGB LEDs in one driving circuit. An apparatus for driving an LED includes RGB(Red,Green,Blue) LED light sources(113), a filter(111), RGB LED selecting units(114), and an output controller. The filter generates an output signal without a noise. The RGB LED selecting units connect the filter and respective RGB LED light sources. The output controller receives a signal varied according to an output of the RGB LED light sources and controls the output of the RGB LED light sources. The signal includes an output voltage control signal, a frequency control signal for adjusting a time constant value of the filter, and R,G,B on-signals.

Description

ＬＥＤ 구동 장치{A driving apparatus for LED}LED driving apparatus {A driving apparatus for LED}

도 1은 디지털 라이트 프로세싱(Digital Light Processing : DLP) 시스템의 블록도1 is a block diagram of a digital light processing (DLP) system

도 2는 적(R), 녹(G), 청(B) 신호의 온 및 오프를 하는 신호형태도Figure 2 is a signal form to turn on (R), green (G), blue (B) signal on and off

도 3은 종래의 LED 구동부의 구조도3 is a structural diagram of a conventional LED driver

도 4a 내지 도 4c는 종래의 RGB LED 각각의 파워를 제어하기 위한 구동 회로도4A to 4C are driving circuit diagrams for controlling the power of each of the conventional RGB LEDs.

도 5는 본 발명에 따른 LED 구동 장치의 회로도5 is a circuit diagram of an LED driving device according to the present invention;

도 6은 적, 녹, 청 LED 온 신호에 따른 전류의 특성도Figure 6 is a characteristic diagram of the current according to the red, green, blue LED on signal

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : DLP 구동부 20 : 칼라 제어부10: DLP drive unit 20: color control unit

30 : LED 구동부 40 : LED 광원30: LED driver 40: LED light source

50 : 광 센서부 100 : 본 발명에 따른 LED 구동부50: light sensor unit 100: LED driving unit according to the present invention

본 발명은 LED 구동 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적, 녹, 청의 LED 광원이 각각 구동되던 것을 하나의 제어부에서 구동하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a LED driving device, and more particularly, to a device for driving the red, green, blue LED light source is driven in one control unit.

LED를 광원으로 하는 디스플레이 시스템에 있어서, LED에 요구되는 전력 제어부는 보통 스템 다운 컨버터(Step Down Converter)가 사용된다.In a display system using an LED as a light source, a power down control unit required for the LED usually uses a step down converter.

디스플레이에 사용되는 LED는 백(White)로 만들기 위해, 적, 녹, 청이 이용되는데, 적, 녹, 청 각각의 LED로 적정한 색돈도를 내기 위해서 가해지는 전류와 전압이 다르다.LEDs used in displays are red, green, and blue to make them white, but the current and voltage applied to each of the red, green, and blue LEDs to produce an appropriate color level are different.

따라서 각각의 출력을 안정되게 제어하기 위해서는 그 출력에 맞는 LC 필터(LC Filter)를 설계하여야 한다.Therefore, in order to control each output stably, LC filter should be designed according to the output.

결국 적, 녹, 청 LED를 개별적인 컨버터로 제어해야 한다. 이는 결국 파워 시스템의 증대를 가져온다.Eventually, the red, green, and blue LEDs must be controlled by separate converters. This results in an increase in power system.

도 1은 적(R), 녹(G), 청(B) 신호를 받아서 이를 온 및 오프 함으로써 DMD를 구동하는 디지털 라이트 프로세싱(Digital Light Processing : DLP) 시스템의 블록도를 나타낸다. 도 2는 적(R), 녹(G), 청(B) 신호의 온 및 오프를 하는 신호형태를 도시한다.1 is a block diagram of a digital light processing (DLP) system that drives a DMD by receiving red (R), green (G), and blue (B) signals and turning them on and off. Figure 2 shows the signal form to turn on (R), green (G), blue (B) signal on and off.

도 1 및 도 2를 참조하면, DLP 시스템은, RGB 신호를 받아서 DMD를 구동하는 DLP 구동부(10), 상기 DLP 구동부(10)에서 오는 RGB 온/오프 신호에 따라LED를 구동하는 LED 구동부(30), RGB 온/오프 신호와 광센서부(50)를 통한 광학 데이타를 이용하여 LED 구동부가 적정 LED 파워를 제어할 수 있도록 정보를 제공하는 칼라 제어부(20)를 포함한다.1 and 2, the DLP system includes a DLP driver 10 that receives an RGB signal and drives a DMD, and an LED driver 30 that drives an LED according to an RGB on / off signal from the DLP driver 10. ), A color control unit 20 that provides information so that the LED driver can control the appropriate LED power by using the RGB on / off signal and the optical data through the optical sensor unit 50.

도 3은 도 1의 LED 구동부를 상세하게 도시한 것이다.3 illustrates the LED driver of FIG. 1 in detail.

도 3을 참조하면, DLP 구동부와 칼라 구동부에서 전달받는 정보를 이용하여 RGB LED를 적정 파워로 유지시키기 위하여, 각각의 스텝 다운 컨버터에 기준 신호(Reference Signal)를 인가하며, 각 스텝 다운 컨버터는 그 신호에 준하여 LED 전류를 제어하며, 각 단에 위치한 스위칭 소자를 이용해서 Ron, Gon, Bon 신호에 따라 LED를 온/오프한다. Referring to FIG. 3, a reference signal is applied to each step-down converter in order to maintain the RGB LED at an appropriate power by using information received from the DLP driver and the color driver, and each step-down converter is applied to the step-down converter. The LED current is controlled based on the signal, and the LED is turned on / off according to Ron, Gon, and Bon signals using the switching elements located at each stage.

도 4a 내지 도 4c는 RGB LED 각각의 파워를 제어하기 위한 구동 회로를 도시한다.4A-4C show a drive circuit for controlling the power of each of the RGB LEDs.

도 4a 내지 도 4c는 RGB LED 각각의 구동 회로를 도시하므로, 도 4의 적(R) LED 회로를 대표로 하여 설명한다.4A to 4C show the driving circuits of the respective RGB LEDs, and therefore, the red LED circuit of FIG. 4 will be described as a representative.

도 4a를 참조하면, PWM IC의 PWM 신호에 의해 T1이 스위칭을 하는데 T1이 온(On)하면 출력 전류 Io를 흐르게 하면서, L1로 에너지를 축정하고, T1이 오프하면 L1의 역기전력에 희해 D1을 통하여 I2를 흐르게 한다.Referring to FIG. 4A, T1 switches by a PWM signal of a PWM IC. When T1 is On, the output current Io flows, and energy is stored in L1. When T1 is off, D1 is reduced due to the counter electromotive force of L1. Flow I2 through.

LED의 파워 제어는 저항 R1에 흐르는 전류를 검출하여, PWM IC에 주어지는 기준 신호(Reference Signal)에 의해 제어된다.The power control of the LED detects the current flowing through the resistor R1 and is controlled by a reference signal given to the PWM IC.

이와 동일한 동작으로, RGB LED는 각각 제어되게 된다.In this same operation, the RGB LEDs are each controlled.

종래 기술에서는 LED RGB를 각각 제어하기 위해 DC-DC 컨버터(Converter)는 개별적으로 이루어져야 하는데, 이는 구성의 복잡성을 가져오고, 더구나 재료비의 증가가 요구된다.In the prior art, DC-DC converters must be made separately to control LED RGBs individually, which brings about complexity of configuration and further increases material costs.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 RGB 온(On)타임이 연속적으로 이루어지기 때문에 RGB 중 하나가 On을 하면 나머지 둘은 오픈(Open)상태로 있게 되는데, 이때를 이용하여 DC-DC 컨버터를 하나로 통합하여 RGB를 연속적으로 구동할 수 있도록 하는 구동 장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, the object of the present invention is that since the RGB On (On) time is made continuously, when one of the RGB is On, the other two will be in the Open (Open) state, where It is to provide a driving device that can drive RGB continuously by integrating a DC-DC converter into one using.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 적, 녹, 청의 온(On)신호를 받아 출력을 제어하는 LED 구동 장치에 있어서, LED 적, 녹, 청 LED 광원, 노이즈 없는 출력 신호를 만드는 필터부, 상기 필터부와 각각의 적, 녹, 청 LED 광원을 이어주는 적, 녹, 청 LED 선택부, 상기 각각의 적, 녹, 청 LED 광원의 출력에 따라 출력 값을 달리하도록 하는 신호를 입력받아 상기 적, 녹, 청 LED에 따른 출력을 제어하는 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a LED driving device for controlling the output by receiving the On (red) On, Red, Green, Blue LED light source, a filter unit for producing an output signal without noise, LED Red, Green, Blue, The red, green, and blue LED light source connecting the filter unit and each of the red, green and blue LED light sources, and receives a signal to change an output value according to the output of each of the red, green and blue LED light sources. It provides an LED driving device comprising an output control unit for controlling the output according to the green, blue LED.

따라서, 본 발명에 의하면, RGB LED의 개별적인 DC-DC 컨버터를 하나로 통합함으로써, 구동 회로의 단순화를 이루어내며, 재료비 절감을 달성한다.Therefore, according to the present invention, by integrating individual DC-DC converters of RGB LEDs into one, the driving circuit is simplified, and material cost reduction is achieved.

도 5는 본 발명에 따른 LED 구동 장치의 회로도를 나타낸다.5 shows a circuit diagram of the LED driving apparatus according to the present invention.

도 5를 참조하면, LED 구동부(100)는 구동 회로부(110)와 LED 구동 제어부(120)로 구성된다.Referring to FIG. 5, the LED driver 100 includes a driving circuit unit 110 and an LED driving controller 120.

상기 구동 회로부(110)는 하나의 구동 제어부(112)와 하나의 L-C 필터부에 각각의 적, 녹, 청 LED가 모두 연결되어 하나의 회로에 구성되어 있다.The driving circuit unit 110 is configured in one circuit by connecting each of the red, green, and blue LEDs to one driving controller 112 and one L-C filter unit.

상기 LED 구동부(100)는 적, 녹, 및 청 LED 각각의 구동 방식을 하나로 통합하기 위하여 도 5와 같이 하나의 DC-DC 컨버터(Converter)를 사용하게 된다.The LED driver 100 uses one DC-DC converter as shown in FIG. 5 to integrate the driving schemes of the red, green, and blue LEDs into one.

상기 컨버터의 출력단에 적, 녹, 청 LED를 각각 동시에 연결하고, 각각의 스 위칭을 위하여 선택부(114)가 각각의 LED에 연결되게 된다. 따라서, 타 회로부의 연결 여부가 유입되는 신호에 의해 각각의 LED의 온과 오프 상태가 결정되고, 이에 따라 적, 녹, 청 LED가 선택되어 연결되게 된다. 상기 선택부는 스위칭 장치로 구성할 수 있다.The red, green, and blue LEDs are simultaneously connected to the output terminal of the converter, and the selector 114 is connected to each LED for each switching. Therefore, the on and off state of each LED is determined by the signal that the other circuit unit is connected or not, so that the red, green, and blue LEDs are selected and connected. The selector may be configured as a switching device.

상기 컨버터의 출력을 제어하는 LED 출력 제어부(112)는 하나이고, 제어해야하는 출력은 적, 녹, 청 LED에 따른 3개이다. LED 출력 제어부는 PWM IC 에 의하여 구성될 수 있다. PWM이라 함은 펄스 폭 변조 방식(Pulse Width Modulation)의 의미하는 것이다. 이는 Pulse의 Duty Ratio(듀티 비)로 전압 혹은 전류의 양을 콘트롤 함으로서 부드러운 콘트롤과, 제어과정에서의 불필요한 전력낭비와 발열을 막을수 있는 고급 제어방식을 의미한다.The LED output control unit 112 for controlling the output of the converter is one, and the output to be controlled is three according to the red, green, blue LED. The LED output controller may be configured by a PWM IC. PWM refers to the pulse width modulation (Pulse Width Modulation). This means a smooth control by controlling the amount of voltage or current by the duty ratio of the pulse, and an advanced control method that prevents unnecessary power waste and heat generation during the control process.

각 출력에 따른 전류의 검출은 저항체(R1)로 한다. 더욱이 적, 녹, 청 LED 온(On) 신호에 따라 출력 파워를 다르게 제어해야 하는 문제점이 있다. 이는 도 6에 도시되어 있다.The detection of the current according to each output is made into the resistor R1. Furthermore, there is a problem in that the output power must be controlled differently according to the red, green, and blue LED on signals. This is illustrated in FIG. 6.

따라서 상기 LED 출력 제어부(112)는 이를 위해 출력 전압을 조정하는 신호와, 일정한 L,C값에 대한 상기 필터부의 시정수를 조절하는 주파수 컨트롤 신호 및 R,G,B 온 신호를 입력받아 상기 적, 녹, 청 LED별로 출력을 제어하게 된다.Accordingly, the LED output controller 112 receives the signal for adjusting the output voltage, the frequency control signal for adjusting the time constant of the filter unit for the constant L, C value, and the R, G, B on signal. It will control the output for each green, green and blue LED.

상기 출력 전압을 조정하는 신호와, 일정한 L,C값에 대한 상기 필터부의 시정수를 조절하는 주파수 컨트롤 신호 및 R,G,B 온 신호는 상기 LED 구동 제어부(120)에서 출력하게 된다.The signal for adjusting the output voltage, the frequency control signal for adjusting the time constant of the filter unit for a constant L, C value, and the R, G, B on signal are output from the LED driving controller 120.

출력 전압을 조정하는 신호는 적, 녹, 청 LED에 따라 전류를 달리하여 제어 를 해야 하기 때문에, 상기 LED 구동 제어부(120)는 적,녹,청 LED의 온(On) 타임에 따라 LED 구동 제어부(112)에 기준 신호(Reference signal)를 부여한다.Since the signal for adjusting the output voltage must be controlled by varying the current according to the red, green, and blue LEDs, the LED driving controller 120 is an LED driving controller according to the on time of the red, green, and blue LEDs. Reference signal is given to 112.

도 6을 참조하면, 적, 녹, 청 LED가 연속적으로 온(On)을 하게 되는데, 온 및 오프시에 휴지 시간(Dead Time)이 기본적으로 주어지게 된다. 휴지 시간(Dead Time)이란 예를 들어, Ron에서 Roff로 된 다음, Gon될 때까지의 비는 시간을 의미한다. 휴지 시간을 이용하여, 그동안 그 다음에 구동해야 할 LED의 파워에 맞추어 기준 신호(Reference Signal)을 출력하게 된다.Referring to FIG. 6, red, green, and blue LEDs are continuously turned on, and a dead time is basically given at on and off. Dead time means, for example, the ratio from Ron to Roff and then Gon. By using the idle time, a reference signal is output in accordance with the power of the LED to be driven next.

컨버터의 출력에 있어서, 노이즈 없는 안정된 DC를 얻기 위하여, 필터부(111)이 사용되는데, 이때, 주로 L-C 필터를 사용한다. At the output of the converter, the filter section 111 is used to obtain a stable DC without noise, in which a L-C filter is mainly used.

도 5를 참조하면, 필터부의 구성은, 인덕터(L1), 커패시터(C1), 저항(R1)로 이루어진다. 필터부를 포함한 LED 구동 회로도를 살펴보면, PWM IC의 PWM 신호에 의해 T1이 스위칭을 하는데 T1이 온(On)하면 출력 전류 Io를 흐르게 하면서, L1로 에너지를 축정하고, T1이 오프하면 L1의 역기전력에 희해 D1을 통하여 I2를 흐르게 한다. LED의 파워 제어는 저항 R1에 흐르는 전류를 검출하여, PWM IC에 주어지는 기준 신호(Reference Signal)에 의해 제어된다.Referring to FIG. 5, the filter unit includes an inductor L1, a capacitor C1, and a resistor R1. Looking at the LED driving circuit diagram including the filter part, T1 switches by the PWM signal of the PWM IC, and when T1 is On, the output current Io flows, and energy is stored as L1, and when T1 is off, the LMF counter-electromotive force White is allowed to flow I2 through D1. The power control of the LED detects the current flowing through the resistor R1 and is controlled by a reference signal given to the PWM IC.

L-C 필터의 시정수는 출력 파워의 입력 전압 대비 출력 전류와 출력 전압 그리고 LED 출력 제어부인 PWM IC의 PWM 주파수에 따라 다르게 설정되어야 한다.The time constant of the L-C filter must be set differently according to the output current and output voltage versus the output voltage and the PWM frequency of the PWM IC, the LED output controller.

그런데 RGB LED의 출력을 하나로 묶어 놓았기 때문에 RGB 각각의 파워에 맞는 적정 L-C필터를 완벽히 맞출 수가 없다. 이 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(120)는 RGB 온(On)타임에 준하여 고정된 L-C필터에 맞춰 PWM IC의 PWM 주파수를 가변하여 LED 출력 제어부(112)인 PWM IC에 제공하여, L-C 시정수를 달리 적용하게 된다.However, because the output of the RGB LEDs are bundled together, it is impossible to perfectly match the appropriate L-C filter for each RGB power. In order to solve this problem, the LED driving control unit 120 according to the present invention is to change the PWM frequency of the PWM IC according to the fixed LC filter in accordance with the RGB On (On) time to the PWM IC which is the LED output control unit 112 To provide different LC time constants.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified by those skilled in the art as can be seen from the appended claims, and such modifications are within the scope of the present invention. .

상기에서 설명한 본 발명에 따른 LED 구동 장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the effects of the LED driving apparatus according to the present invention described above are as follows.

본 발명에 의하면, RGB LED의 개별적인 DC-DC 컨버터를 하나로 통합함으로써, 구동 회로의 단순화를 이루어내며, 재료비 절감을 달성한다.According to the present invention, by integrating individual DC-DC converters of RGB LEDs into one, the driving circuit is simplified and material cost reduction is achieved.

Claims (7)

적, 녹, 청의 온(On)신호를 받아 출력을 제어하는 LED 구동 장치에 있어서,In the LED driving device to control the output by receiving the On (Red) signal of red, green, blue, LED 적, 녹, 청 LED 광원; LED red, rust, blue LED light source; 노이즈 없는 출력 신호를 만드는 필터부;A filter unit for generating an output signal without noise; 상기 필터부와 각각의 적, 녹, 청 LED 광원을 이어주는 적, 녹, 청 LED 선택부;A red, green, and blue LED selection unit connecting the filter unit and each of the red, green and blue LED light sources; 상기 각각의 적, 녹, 청 LED 광원의 출력에 따라 출력 값을 달리하도록 하는 신호를 입력받아 상기 적, 녹, 청 LED에 따른 출력을 제어하는 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.And an output control unit for receiving a signal for varying an output value according to the output of each of the red, green, and blue LED light sources, and controlling the output according to the red, green, and blue LEDs. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 적, 녹, 청 각각의 LED 광원의 출력에 따라 출력값을 달리하는 신호는출력 전압을 조정하는 신호와, 일정한 L,C값에 대한 상기 필터부의 시정수를 조절하는 주파수 컨트롤 신호 및 R,G,B 온 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.The signal that changes the output value according to the output of each of the red, green, and blue LED light sources includes a signal for adjusting the output voltage, a frequency control signal for adjusting the time constant of the filter unit for a constant L, C value, and R, G. LED driving device comprising a signal. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 출력 전압을 조정하는 신호와, 일정한 L,C값에 대한 상기 필터부의 시정수를 조절하는 주파수 컨트롤 신호 및 R,G,B 온 신호를 발생하는 LED 구동 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.LED driving control further comprising a signal for adjusting the output voltage, a frequency control signal for adjusting the time constant of the filter unit for a constant L, C value and an LED drive control unit for generating the R, G, B on signal Device. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 적, 녹, 청 선택부는 상기 LED 구동 제어부의 적, 녹, 청 온(On) 신호에 기인하여, 상기 필터부와 각각의 적, 녹, 청 LED 광원을 이어주는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.The red, green, and blue selector is connected to the filter unit and each of the red, green, and blue LED light sources due to the red, green, and blue (On) signals of the LED driving controller. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 적, 녹, 청 LED 광원은 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.The red, green, blue LED light source is characterized in that connected in parallel. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 출력 제어부는 상기 각각의 적, 녹 및 청 LED 광원별로 출력 파워를 달리하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.The output control unit is an LED driving device, characterized in that for output power for each of the red, green and blue LED light source. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 출력 제어부는 상기 각각의 적, 녹 및 청 LED 광원별로 상기 L-C 필터부의 시정수를 달리 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.The output control unit LED driving apparatus, characterized in that for controlling the time constant of the L-C filter unit for each of the red, green and blue LED light source.
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