KR20130043023A - Ｌｅｄ 구동 장치, ｌｅｄ 구동 방법 및 이를 적용한 디스플레이 장치 - Google Patents

Ｌｅｄ 구동 장치, ｌｅｄ 구동 방법 및 이를 적용한 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

디스플레이 장치가 개시된다. 본 디스플레이 장치는 영상이 표시되는 디스플레이 패널, 디스플레이 패널로 백라이트를 제공하는 LED 모듈, LED 모듈에 구동 전압을 인가하기 위해 인덕터에 흐르는 전류를 선택적으로 이용하는 LED 구동부, 인덕터에 흐르는 전류의 크기를 감지하는 감지부 및, 감지부의 감지 결과에 따라 상기 구동 전압의 크기를 조절하는 스위칭 제어부를 포함한다.

Description

ＬＥＤ 구동 장치, ＬＥＤ 구동 방법 및 이를 적용한 디스플레이 장치 {LED driving apparatus, method for driving the LED and display apparatus using the same}
본 발명은 LED 구동 장치, LED 구동 방법 및 디스플레이 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 자체적으로 발광할 수 없는 디스플레이에 백라이트를 제공할 수 있는 LED 구동 장치, LED 구동 방법 및 이를 적용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)는 우수한 성능과 긴 수명의 장점으로 인해, 이용 분야가 점차 확대되고 있으며, 디스플레이 장치의 백라이트로 활용되기에 이르렀다.
한편, LED를 디스플레이 장치의 백라이트로 활용하기 위해, LED의 구동을 제어하는 다양한 방식의 구동 회로가 존재한다. 종래 널리 사용되는 LED 구동 회로는 크기 부스트 타입(boost type)과 벅 타입(buck type)으로 나뉠 수 있다.
부스트 타입의 경우, 스위칭 트랜지스터가 접지 기준으로 연결되어 구동이 용이하고, 접지 기준의 트랜지스터를 추가로 부가하여 고해상도의 디밍(dimming)을 간단히 구현할 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 부스트 방식의 특성상 입력 전류가 커서 전체적인 시스템 비용이 증가한다는 문제가 있다.
한편, 벅 타입의 경우, 고해상도의 디밍이 필요하지 않은 경우 피드백이 없는 피크 전류 제어(peak current control) 방식을 적용하여 LED 구동 회로의 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 이러한 방식은 부하 변동이나 입출력 조건 변동에 대해 출력전류의 평균값이 크게 변동하는 문제가 있다.
따라서, LED 구동 회로의 비용을 절감하면서 부하 변동이나 입출력 조건 변동에 대해 출력전류의 평균값이 크게 변동하지 않은 LED 구동 회로를 구현하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 LED 구동 회로의 비용을 절감하면서 부품 특성 및 입출력 전압의 변동에 무관하게 일정한 전류를 LED 모듈로 공급하여 영상을 표시할 수 있는 LED 구동 장치, LED 구동 방법 및 이를 적용한 디스플레이 장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 영상이 표시되는 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널로 백라이트를 제공하는 LED 모듈, 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하기 위해 인덕터에 흐르는 전류를 선택적으로 이용하는 LED 구동부, 상기 인덕터에 흐르는 전류의 크기를 감지하는 감지부; 및 상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 구동 전압의 크기를 조절하는 스위칭 제어부를 포함한다.
이 경우, 상기 LED 구동부는, 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 상기 인덕터를 여기(excitation)시키면서 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하거나, 상기 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가할 수 있다.
이 경우, 상기 LED 구동부는, 상기 인덕터에 연결되는 트랜지스터를 포함하며, 상기 스위칭 제어부는, 상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 트랜지스터를 온 또는 오프시키고, 상기 트랜지스터가 온되면 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 상기 인덕터를 여기시키면서 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하고, 상기 트랜지스터가 오프되면 상기 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가할 수 있다.
이 경우, 상기 스위칭 제어부는, 상기 감지부에서 감지된 전류의 크기가 기 설정된 제1 레퍼런스값이면 상기 트랜지스터를 온시키고, 상기 감지부에서 감지된 전류의 크기가 기 설정된 제2 레퍼런스값이면 상기 트랜지스터를 오프시키며, 상기 제2 레퍼런스값은 상기 제1 레퍼런스값보다 큰 것임이 바람직하다.
한편, 상기 LED 구동부는, 상기 외부 전원을 인가받는 입력 단자, 상기 입력 단자와 접지 사이를 연결하는 제1 커패시터, 상기 인덕터의 일단 및 상기 입력단자 사이를 연결하는 제1 다이오드, 상기 인덕터의 타단 및 상기 입력단자 사이를 연결하는 제2 커패시터를 포함하고, 상기 LED 모듈은 상기 제2 커패시터와 병렬 연결되고, 상기 인덕터 및 상기 다이오드 간의 연결 노드는 상기 트랜지스터의 일단에 연결될 수 있다.
한편, 상기 감지부는, 상기 인덕터에 흐르는 전류와 상기 제1 레퍼런스값을 비교하는 제1 비교기, 상기 트랜지스터의 게이트에 인가되는 게이트 신호에 대한 반전 게이트 신호 및 상기 제1 비교기의 비교 결과의 논리곱을 수행하여 출력하는 제1 AND 게이트를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 모듈을 제어하는 LED 구동 장치는 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하기 위해 인덕터에 흐르는 전류를 선택적으로 이용하는 LED 구동부, 상기 인덕터에 흐르는 전류의 크기를 감지하는 감지부 및, 상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 구동 전압의 크기를 조절하는 스위칭 제어부를 포함한다.
이 경우, 상기 LED 구동부는, 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 상기 인덕터를 여기(excitaion)시키면서 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하거나, 상기 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가할 수 있다.
이 경우, 상기 LED 구동부는, 상기 인덕터에 연결되는 트랜지스터를 포함하며, 상기 스위칭 제어부는, 상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 트랜지스터를 온 또는 오프시키고, 상기 트랜지스터가 온되면 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 상기 인덕터를 여기시키면서 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하고, 상기 트랜지스터가 오프되면 상기 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가할 수 있다.
이 경우, 상기 스위칭 제어부는, 상기 감지부에서 감지된 전류의 크기가 기 설정된 제1 레퍼런스값이면 상기 트랜지스터를 온시키고, 상기 감지부에서 감지된 전류의 크기가 기 설정된 제2 레퍼런스값이면 상기 트랜지스터를 오프시키며, 상기 제2 레퍼런스값은 상기 제1 레퍼런스값보다 큰 것임이 바람직하다.
한편, 상기 LED 구동부는, 상기 입력 전압을 인가받는 입력 단자, 상기 인덕터의 일단 및 상기 입력단자 사이를 연결하는 제1 다이오드, 상기 인덕터의 타단 및 상기 입력단자 사이를 연결하는 커패시터를 포함하고, 상기 LED 모듈은 상기 커패시터와 병렬 연결되고, 상기 인덕터 및 상기 다이오드 간의 연결 노드는 상기 트랜지스터의 일단에 연결될 수 있다.
한편, 상기 감지부는, 상기 인덕터에 흐르는 전류와 상기 제1 레퍼런스값을 비교하는 제1 비교기, 상기 트랜지스터의 게이트에 인가되는 게이트 신호에 대한 반전 게이트 신호 및 상기 제1 비교기의 비교 결과의 논리곱을 수행하여 출력하는 제1 AND 게이트를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 모듈을 제어하는 LED 구동 방법은 상기 LED 모듈과 연결된 인덕터에 흐르는 전류의 크기를 감지하는 단계 및, 상기 감지 결과에 따라, 외부 전원 또는 상기 외부 전원에 의해 여기된(excitaion) 상기 인덕터를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하는 단계는, 상기 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 상기 인덕터를 여기시키면서 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하거나, 상기 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가할 수 있다.
한편, 상기 감지하는 단계는, 상기 인덕터에 흐르는 전류의 크기가 제1 레퍼런스값 또는 제2 레퍼런스값인지 여부를 감지하며, 상기 제2 레퍼런스값은, 상기 제1 레퍼런스값보다 큰 것임이 바람직하다.
이 경우, 상기 인덕터는, 트랜지스터에 연결되며, 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하는 단계는, 상기 감지 결과에 따라, 상기 트랜지스터를 온 또는 오프시키고, 상기 인덕터에 흐르는 전류의 크기가 제1 레퍼런스값인 경우 상기 트랜지스터를 온시켜 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 상기 인덕터를 여기시키면서 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하고, 상기 인덕터에 흐르는 전류의 크기가 제2 레퍼런스값인 경우 상기 트랜시스터를 오프시켜 상기 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 일정한 주기로 LED 구동 회로의 트랜지스터를 온 시키는 것이 아니라, 인덕터에 흐르는 전류, 즉, LED 모듈에 흐르는 전류가 기설정된 크기(예를 들면, 0[A])에 도달하면 트랜지스터가 온 되도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 입력/출력 전압 및 부품 특성에 무관하게 LED 모듈에 정전류가 흐르도록 제어할 수 있다. 또한, LED 모듈에 흐르는 전류의 피드백(feedback) 없이, 인덕터 일 단의 전압에 기초하여 LED 모듈에 흐르는 전류를 판단한다는 점에서, 보다 비용이 절감된 LED 구동 회로를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이부의 구체적인 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동 제어부의 세부구성을 설명하기 위한 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동 제어부의 세부 구성을 설명하기 위한 회로도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동 제어부의 구체적인 동작을 설명하기 위한 회로도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 출력 전류, 트랜지스터의 드레인 전압 및 제3 저항에 인가되는 전압을 설명하기 위한 그래프 그리고,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 구동 제어부를 설명하기 위한 회로도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(100)는 영상 수신부(110), 영상 처리부(120) 및 디스플레이부(130)를 포함한다.
영상 수신부(110)는 방송국, 위성 또는 외부입력 기기 등으로부터 유선 또는 무선으로 영상 신호 및 영상 데이터를 수신한다. 예를 들어, 영상 수신부(110)는 방송 신호를 수신하기 위한 튜너가 될 수도 있고, 외부 영상 기기로부터 영상을 입력받기 위한 A/V 인터페이스가 될 수도 있다.
영상 처리부(120)는 영상 수신부(110)에서 출력되는 영상에 대해 비디오 디코딩, 비디오 스케일링, FRC(Frame Rate Conversion), 휘도 조정, 색상 조정 등의 신호처리를 수행한다.
디스플레이부(130)는 입력된 영상을 화면에 디스플레이한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(130)는 디스플레이 패널(133) 및 백라이트부(136)를 포함한다.
디스플레이 패널(133)은 영상 처리부(130)에서 신호처리된 영상을 디스플레이한다. 여기에서 디스플레이 패널(133)은 LCD(Liquid Crystal Display) 패널이 될 수도 있으나, 이외에 백라이트를 이용하는 다른 패널이 될 수도 있음은 물론이다.
백라이트부(136)는 디스플레이 패널(133)로 백라이트를 조사한다. 디스플레이 패널(133)은 자체적으로 발광할 수 없으므로, 백라이트부(136)가 백색광을 백라이트로 디스플레이 패널(133)에 조사하게 된다.
백라이트부(136)는 복수 개의 광원들을 포함한다. 여기에서, 복수 개의 광원들은 LED(Light Emitting Diode)가 이용될 수도 있다. 즉, 복수 개의 광원들은PCB(Printed Circuit Board) 기판 상에 적어도 하나의 LED가 연결된 LED 모듈일 수 있다.
한편, 백라이트부(136)는 에지(edge) 타입의 백라이트가 될 수도 있다. 구체적으로, 백라이트부(136)는 디스플레이 패널(133)의 가장자리 영역에 광원들이 배치된 에지 타입이 될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 백라이트부(136)는 디스플레이 패널(133)의 뒷면에 광원들이 전체적으로 골고루 배치된 직하 타입이 될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이부의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(200)는 디스플레이 패널(210), 백라이트부(220)를 포함한다. 한편, 도 2에 도시된 디스플레이 패널(210), 백라이트부(220)는 도 1에 도시된 디스플레이 패널(133)과 백라이트부(136)와 동일한 기능을 수행한다는 점에서, 중복되는 설명에 대해서는 생략하기로 한다.
백라이트부(220)는 LED 모듈(223)과 LED 구동 장치(226)를 포함한다.
LED 모듈(223)은 디스플레이 패널(210)로 백라이트를 조사한다. 구체적으로, LED 모듈(223)은 PCB(Printed Circuit Board) 기판 상에 적어도 하나의 LED가 연결되며, LED 구동 장치(226)로부터 인가된 구동 전압에 따라 디스플레이 패널(210)로 백라이트를 조사할 수 있다. 여기에서, LED 모듈(223)은 LED 모듈(223)에 흐르는 전류의 평균값에 그 밝기가 결정될 수 있다.
LED 구동 장치(226)는 LED 모듈(223)에 전원을 공급한다.
구체적으로, LED 구동 장치(226)는 LED 모듈(223)의 구동을 위한 디밍 신호 및 LED 모듈(223)에 흐르는 전류에 기초하여, 외부 전원 또는 LED 구동 장치(226)에 저장된 에너지를 LED 모듈(223)에 공급할 수 있다. 여기에서, 디밍 신호란, PWM 신호의 듀티 비를 이용하여 LED의 휘도와 색 온도 등을 조정하거나 온도 보상을 위한 신호를 의미할 수 있다.
더욱 구체적으로, LED 구동 장치(226)는 디밍 신호가 온(ON)인 상태에서, LED 모듈(223)에서 출력되는 전류가 기설정된 피크값에 도달하면 LED 모듈(223)에 공급되는 외부 전원을 차단하고 LED 구동 장치(226)에 저장된 에너지에 기초하여 LED 모듈(223)에 구동 전원을 공급할 수 있다. 그리고, LED 구동 장치(226)는 디밍 신호가 온인 상태에서, LED 모듈(223)에서 출력되는 전류가 기설정된 크기인 경우, 다시 외부 전원이 LED 모듈(223)로 제공되도록 제어할 수 있다. 이 경우, LED 구동 장치(226)는 외부 전원을 통해 내부에 에너지를 저장할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동 장치(226)는 벅 타입의 LED 구동 회로를 포함하며, 피크 전류 제어 방식에 따라 LED 출력 전류를 제어할 수 있다.
여기에서, 벅 타입의 LED 구동 회로는 트랜지스터, 인덕터, 커패시터 및 다이오드 등의 소자로 구현되어, 외부 구동 전압을 컨버팅하고 컨버팅된 DC 전압을 병렬 연결된 LED 모듈로 제공하는 구동 회로를 의미한다.
구체적으로, 벅 타입의 LED 구동 회로는 디밍 신호가 온인 상태에서 트랜지스터가 온되면, 외부 전원을 LED 모듈의 구동 전압으로 변환하여 LED 모듈에 제공한다. 그리고, 벅 타입의 LED 구동 회로는 피크 전류 제어에 따라 트랜지스터에 흐르는 전류가 기설정된 피크값에 도달하면 트랜지스터를 오프(OFF)시키며, 트랜지스터 온 타임 동안 인덕터 및 커패시터에 저장된 에너지를 LED 모듈로 제공할 수 있다.
이와 같은 방식으로, 벅 타입의 LED 구동 회로는 LED 모듈에 정전류가 흐르도록 제어한다.
한편, 종래 벅 타입의 LED 구동 회로의 경우에는 소정의 주파수를 가지는 클럭 신호를 이용하여 트랜지스터의 온 타임 시점을 제어하였다. 즉, 종래 벅 타입의 LED 구동 회로는 클럭 신호에 따라 트랜지스터를 주기적으로 온 시켜, 외부 구동 전원이 LED 모듈에 구동 전압을 제공되도록 제어하였다.
하지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동 장치(226)는 클럭 신호에 따라 주기적으로 트랜지스터를 온 시키는 것이 아니라, LED 출력 전류가 기설정된 크기에 도달하면 트랜지스터를 온 시켜, 외부 구동 전원이 LED 모듈에 구동 전압을 제공하도록 제어한다. 이하에서, 첨부된 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 LED 구동 장치를 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동 장치의 세부구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, LED 구동 장치(320)는 LED 구동부(321), 스위칭 제어부(322) 및 감지부(323)를 포함하며, 설명의 편의를 위해, 백라이트부(300)를 구성하는 LED 모듈(310)을 함께 도시하였다.
LED 구동부(321)는 LED 모듈에 구동 전압을 인가하기 위해 인덕터에 흐르는 전류를 선택적으로 이용한다.
구체적으로, LED 구동부(321)는 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 인덕터를 여기(excitation)시키면서 LED 모듈(310)에 구동 전압을 인가하거나, 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 LED 모듈(310)에 구동 전압을 인가할 수 있다. 즉, LED 구동부(321)는 인덕터 및 인덕터에 연결되는 트랜지스터를 포함하며, 트랜지스터가 온되면 외부 전압을 LED 모듈(310) 및 인덕터에 공급하고, 트랜지스터가 오프되면 인덕터에 저장된 에너지를 이용하여 LED 모듈(310)에 구동 전압을 제공한다.
스위칭 제어부(322)는 감지부(323)의 감지 결과에 따라 구동 전압의 크기를 조절한다. 즉, LED 모듈(310)의 구동을 위한 디밍 신호 및 LED 모듈(321)에 흐르는 전류에 기초하여, LED 구동부(321) 내의 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어한다.
구체적으로, 스위칭 제어부(322)는 감지부(323)의 감지 결과에 따라 트랜지스터를 온 또는 오프시키고, 트랜지스터가 온되면 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 인덕터를 여기시키면서 LED 모듈(310)에 구동 전압을 인가하고 트랜지스터가 오프되면 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 LED 모듈(310)에 구동 전압을 인가할 수 있다.
더욱 구체적으로, 스위칭 제어부(322)는 감지부(323)에서 감지된 전류의 크기가 기 설정된 제1 레퍼런스값이면 트랜지스터를 온시키고, 감지부(323)에서 감지된 전류의 크기가 기 설정된 제2 레퍼런스값이면 트랜지스터를 오프시킬 수 있다. 여기에서, 제2 레퍼런스값은 LED 모듈(310)에 흐르는 전류의 평균값의 2배가 되는 전류 값이며 제1 레퍼런스값은 0[A]가 될 수 있다. 즉, 제2 레퍼런스값은 제1 레퍼런스값보다 클 수 있다.
감지부(323)는 인덕터에 흐르는 전류의 크기를 감지한다.
구체적으로, 감지부(323)는 인덕터 일 단의 전압을 기설정된 크기의 전압과 비교하여, 인덕터에 흐르는 전류가 기설정된 제1 레퍼런스값에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다. 여기에서, 제1 레퍼런스값은 0[A]가 될 수 있다.
즉, 감지부(320)는 인덕터 일 단의 전압이 0[V]이면, 인덕터에 흐르는 전류가 0[A]인 것으로 판단하고, 그에 따라, 트랜지스터가 온 시키기 위한 제어 신호를 스위칭 제어부(322)로 전달하여, 외부 전원이 LED 모듈(310)에 인가되도록 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 일정한 주기로 LED 구동 회로의 트랜지스터를 온 시키는 것이 아니라, 인덕터에 흐르는 전류, 즉, LED 모듈에 흐르는 전류가 기설정된 크기(예를 들면, 0[A])에 도달하면 트랜지스터가 온 되도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 입력/출력 전압 및 부품 특성에 무관하게 LED 모듈에 정전류가 흐르도록 제어할 수 있다. 또한, LED 모듈에 흐르는 전류의 피드백(feedback) 없이, 인덕터 일 단의 전압에 기초하여 LED 모듈에 흐르는 전류를 판단한다는 점에서, 보다 비용이 절감된 LED 구동 회로를 구현할 수 있다.
또한, 감지부(323)는 트랜지스터의 소스 단자에 연결된 저항에 인가되는 전압값을 검출하여, 스위칭 제어부(322)로 전달한다. 즉, 감지부(323)는 인덕터에 흐르는 전류가 제2 레퍼런스값에 도달하였는지 여부를 판단하기 위해 트랜지스터의 소스 단자에 연결된 저항에 인가되는 전압값을 검출하여 스위칭 제어부(322)로 전달한다. 이에 따라, 스위칭 제어부(322)는 감지부(323)로부터 전달받은 트랜지스터의 소스 단자에 연결된 저항에 전압값이 제2 레퍼런스값에 도달하면 트랜지스터를 오프시킬 수 있다. 여기에서, 제2 레퍼런스값은 LED 모듈(310)에 흐르는 전류의 평균값의 2배가 되는 전류 값이 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동 장치의 세부 구성을 설명하기 위한 회로도이다. 즉, 도 4는 도 3에 도시된 LED 구동 제어부의 각 구성의 구체적인 회로도를 도시한 것이다.
LED 구동부(420)는 외부 전원을 인가받는 입력 단자(421), 입력 단자(421)와 접지 사이를 연결하는 제1 커패시터(422), 인덕터(425)의 일 단 및 입력 단자(421) 사이를 연결하는 제1 다이오드(424), 인덕터(425)의 타 단 및 입력 단자(421) 사이를 연결하는 제2 커패시터(423)를 포함한다.
여기에서, LED 모듈(410)은 제2 커패시터(423)와 병렬 연결되고, 인덕터(425) 및 다이오드(424) 간의 연결 노드는 트랜지스터(426)의 일 단에 연결될 수 있다.
한편, LED 구동부(420)의 회로 구성을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
LED 구동부(420)는 입력 단자(421), 제1 커패시터(422), 제2 커패시터(423), 제1 다이오드(424), 인덕터(425), 및 트랜지스터(426)를 포함한다.
입력부(421)는 외부 전원을 인가받는다. 구체적으로, 입력부(421)는 제1 커패시터(422)의 일 단, 제2 커패시터(423)의 일 단, 제1 다이오드(424)의 캐소드(cathode) 및 LED 모듈(410)의 애노드(anode)와 공통 연결된다.
제1 커패시터(422)는 입력 단자(421)와 병렬 연결된다. 구체적으로, 제1 커패시터(422)는 일 단이 입력부(421), 제2 커패시터(423)의 일 단, 제1 다이오드(D1, 424)의 캐소드 및 LED 모듈(410)의 애노드와 공통 연결되며, 타 단은 접지된다.
이에 따라, 제1 커패시터(422)는 입력부(421)로부터 입력된 외부 구동 전압(Vi)을 저장하고, 이를 LED 모듈(410)로 공급할 수 있다. 다만, 이는 일 예에 불과하며 입력부(421) 및 제1 커패시터(422)는 외부 구동 전원(Vi)으로 대체할 수 있음은 물론이다.
제2 커패시터(423)는 LED 모듈(410)과 병렬 연결된다. 구체적으로, 제2 커패시터(423)는 일 단이 입력부(421), 제1 커패시터(422)의 일 단, 제1 다이오드(424)의 캐소드 및 LED 모듈(410)의 애노드와 공통 연결되며, 타 단이 LED 모듈(410)의 캐노드 및 인덕터(425)의 일 단과 공통 연결된다.
제1 다이오드(424)는 캐소드가 입력부(421), 제1 커패시터(422)의 일 단, 제2 커패시터(423)의 일 단 및 LED 모듈(421)의 애노드와 공통 연결되고, 애노드는 인덕터(425)의 타 단 및 트랜지스터(426)의 드레인과 공통 연결된다.
인덕터(425)는 일 단이 LED 모듈(410)의 캐소드, 제2 커패시터(423)의 타 단에 공통 연결되고, 타 단이 제1 다이오드(424)의 애노드 및 트랜지스터(426)의 드레인과 공통 연결된다.
트랜지스터(426)는 스위칭 제어부(430)에 의해 온 및 오프 동작이 제어된다. 구체적으로, 트랜지스터(426)는 드레인이 인덕터(425)의 일 단 및 다이오드(424)의 애노드에 공통연결되고, 게이트는 스위칭 제어부(430)에 연결되며, 소스는 감지부(440)에 연결된다.
스위칭 제어부(430)는 LED 모듈(410)의 구동을 위한 디밍 신호(PWMD) 및 LED 모듈(410)에 흐르는 전류에 기초하여, 트랜지스터(426)의 스위칭 동작을 제어한다.
구체적으로, 스위칭 제어부(430)는 디밍 신호(PWMD) 및 감지부(440)의 제어 신호가 온 이면 트랜지스터(426)를 온시켜 외부 전원(Vi)이 LED 모듈(410)에 인가되도록 한다. 그리고, 스위칭 제어부(430)는 인덕터(425)에 흐르는 전류가 제2 레퍼런스값인 경우 트랜지스터(426)를 오프시켜 트랜지스터 온 타임 동안 인덕터(425)에 저장된 에너지에 기초하여 LED 모듈(410)이 구동되도록 한다. 이러한 기능을 수행하는 스위칭 제어부(430)는 제2 비교기(431), RS 플립플롭(432) 및 제2 AND 게이트(433)를 포함할 수 있다.
제2 비교기(431)는 인덕터(425)에 흐르는 전류와 제2 레퍼런스값을 비교한다. 즉, 제2 비교기(431)는 트랜지스터(426)의 온 타임 동안, 인덕터(425)에 흐르는 전류에 따라 제1 저항(447)에 인가되는 전압(Vcs)을 이용하여, 인덕터(425)에 흐르는 전류가 제2 레퍼런스값(Iref)에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다. 여기에서, 제2 레퍼런스값(Iref)은 사용자에 의해 설정될 수 있으며, 제2 레퍼런스값(Iref)에 따라 LED 모듈(410)에 흐르는 전류의 평균값이 결정되고, 그에 따라 LED 모듈(410)의 밝기가 결정될 수 있다.
RS 플립플롭(432)은 제2 비교기(431)의 비교 결과를 리셋 신호로 입력받고, 감지부(440)의 제어 신호를 세트 신호로 입력받는다. 구체적으로, RS 플립플롭(432)은 감지부(440)로부터 출력되는 제어 신호가 하이(HIGH)(또는 온) 신호이면 하이 신호를 출력하고, 제2 비교기(431)로부터 하이 신호가 입력되면 로우(LOW) 신호를 출력할 수 있다.
제2 AND 게이트(433)는 RS 플립플롭(432)의 출력 신호와 디밍 신호(PWMD)의 논리 곱을 트랜지스터(426)의 게이트로 출력한다. 즉, 디밍 신호(PWMD)가 하이 신호인 상태에서 RS 플립플롭(432)로부터 하이 신호가 입력되면, 제2 AND 게이트(433)는 하이 신호를 트랜지스터(426)의 게이트로 출력한다.
감지부(440)는 인덕터(425) 일 단의 전압과 기설정된 크기의 전압(Vzcd _ ref)을 비교하여, 인덕터(425)에 흐르는 전류가 제1 레퍼런스값인지 여부를 판단한다. 그리고, 감지부(440)는 인덕터(425)에 흐르는 전류가 제1 레퍼런스값에 도달한 것으로 판단되면 트랜지스터(426)를 온 시키기 위한 제어 신호를 스위칭 제어부(430)로 출력한다. 이를 위해, 감지부(440)는 인덕터(425)에 흐르는 전류와 제1 레퍼런스값을 비교하는 제1 비교기(446) 및 트랜지스터(426)의 게이트에 인가되는 게이트 신호에 대한 반전 게이트 신호 및 제1 비교기(446)의 비교 결과의 논리곱을 수행하여 출력하는 제1 AND 게이트(448)를 포함할 수 있다.
한편, 감지부(440)의 회로 구성을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
감지부(440)는 제2 다이오드(441), 제3 다이오드(442), 제2 저항(443), 제3 저항(444), 제4 다이오드(445), 제1 비교기(446), 인버터(447), 제1 AND 게이트(448) 및 제1 저항(449)를 포함할 수 있다.
제2 다이오드(441)는 캐소드가 기설정된 전압원(Vcc)에 연결된다. 구체적으로, 제2 다이오드(441)는 캐소드가 기설정된 전압원(Vcc) 및 제2 저항(443)의 일 단에 공통 연결되고, 애노드가 제2 저항(443)의 타 단, 제4 다이오드(445)의 애노드, 제3 저항(444)의 일 단, 제3 다이오드(442)의 캐소드 및 제1 비교기(446)의 반전 단자와 공통 연결된다.
제3 다이오드(442)는 캐소드가 제2 다이오드(Dc1, 441)의 애노드와 연결되고, 애소드가 접지단에 연결된다. 구체적으로, 제3 다이오드(442)는 캐소드가 제2 다이오드(441)의 애노드, 제2 저항(443)의 타 단, 제4 다이오드(445)의 애노드, 제3 저항(444)의 일 단 및 제1 비교기(446)의 반전 단자와 공통 연결되고, 애노드가 제3 저항(444)의 타 단 및 접지단과 공통 연결된다.
여기에서, 제2 다이오드(441) 및 제3 다이오드(442)는 제1 비교기(446)의 반전 단자에 인가되는 전압 레이팅(rating)의 초과를 방지하기 위한 클램프 다이오드일 수 있다.
제2 저항(443)은 제2 다이오드(441)와 병렬 연결된다. 구체적으로, 제2 저항(443)은 일 단이 기설정된 전압원(Vcc) 및 제2 다이오드(441)의 캐소드와 공통 연결되고, 타 단이 제2 다이오드(441)의 애노드, 제3 다이오드(442)는 캐소드, 제4 다이오드(445)의 애노드, 제3 저항(444)의 일 단 및 제1 비교기(446)의 반전 단자와 공통 연결된다.
제3 저항(444)은 제3 다이오드(442)와 병렬 연결된다. 구체적으로, 제3 저항(444)은 일 단이 제2 다이오드(441)의 애노드, 제3 다이오드(442)는 캐소드, 제2 저항(443)의 타 단, 제4 다이오드(445)의 애노드 및 제1 비교기(446)의 반전 단자와 공통 연결되고, 타 단이 제3 다이오드(442)의 애노드 및 접지단에 공통 연결된다.
여기에서, 제3 저항(444)은 트랜지스터(426)가 오프인 경우, 인덕터(425)에 흐르는 전류가 제1 레퍼런스값인지 여부를 판단하기 위한 전압(Vzcd)을 제1 비교기(446)에 제공할 수 있다.
제4 다이오드(445)는 캐소드가 트랜지스터(426)의 드레인과 연결되고, 애노드가 제2 다이오드(441)의 애노드 및 제3 다이오드(442)의 캐소드와 공통 연결된다. 구체적으로, 제4 다이오드(445)는 캐소드가 트랜지스터(426)의 드레인과 연결되고, 애노드는 제2 다이오드(441)의 애노드, 제3 다이오드(442)의 캐소드, 제2 저항(443)의 타 단 제3 저항(444)의 일 단 및 제1 비교기(446)의 반전 단자와 공통 연결된다.
여기에서, 제4 다이오드(445)는 트랜지스터(426) 오프 시, 트랜지스터(426)의 드레인 단에 인가되는 전압으로부터 제1 비교기(446)를 보호하는 역할을 수행한다. 따라서, 제4 다이오드(445)에 직렬로 저항이 부가될 수 있고, 다이오드 대신 고압의 커패시터를 사용하여 제1 비교기(446)를 보호할 수도 있다.
제1 비교기(446)는 제3 저항(444)에 인가되는 전압을 기설정된 크기의 전압(Vzcd_ref)과 비교한다. 이는, 트랜지스터(426)가 오프인 경우 LED 모듈(410)에 흐르는 전류가 제1 레퍼런스값 즉, 0[A]인지 여부를 판단하기 위한 것으로, 기설정된 크기의 전압(Vzcd _ ref)은 0[V]가 될 수 있다.
구체적으로, 제1 비교기(446)는 반전 단자가 제2 저항(443)의 타 단, 제3 저항(444)은 일 단, 제2 다이오드(441)의 애노드, 제3 다이오드(442)의 캐소드 및 제4 다이오드(445)의 애노드와 공통 연결되고, 비반전 단자가 기설정된 크기의 전압(Vzcd_ref)에 연결된다.
인버터(447)는 트랜지스터(426)의 게이트에 인가되는 게이트 신호를 반전하여 출력한다. 구체적으로, 인버터(447)는 트랜지스터(426)의 게이트에 인가되는 게이트 신호를 입력받으며, 입력된 게이트 신호를 반전하여 제1 AND 게이트(448)로 출력한다.
제1 AND 게이트(448)는 반전된 게이트 신호와 제1 비교기(446)의 출력 신호에 대한 논리곱을 스위칭 제어부(430)에 대한 제어 신호로 출력한다. 구체적으로, 반전된 게이트 신호가 하이 신호인 상태에서, 제1 비교기(446)로부터 하이 신호가 입력되면, 제1 AND 게이트(448)는 RS 플립플롭(432)의 세트 입력으로 하이 신호를 출력한다.
제1 저항(449)은 일 단이 트랜지스터(426)의 소스와 연결되고, 타 단은 접지된다. 여기에서, 제1 저항(449)은 트랜지스터가 온 인 상태에서 인덕터(425)에 흐르는 전류가 제2 레퍼런스값인지 여부를 판단하기 위한 전압(Vcs)을 스위칭 제어부(430)로 제공할 수 있다.
한편, 이하에서 상술한 LED 구동 장치의 구체적인 동작을 첨부된 도 5a 및 도 5b를 참조하여 상세히 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동 장치의 구체적인 동작을 설명하기 위한 회로도이다. 구체적으로, 도 5a 및 도 5b는 트랜지스터(426)가 온/오프 인 경우를 각각 도시한다.
디밍 신호(PWMD)가 온인 상태에서, 스위칭 제어부(430)의 제어에 따라 트랜지스터(426)가 온 되면, 입력 단자(421)로부터 입력되는 외부 전원(Vi)이 LED 모듈(410)로 공급된다. 이에 따라, 도 5a에 도시된 화살표 방향으로 LED 모듈(410)에 전류(이하, 'LED 출력 전류'라 한다)가 흐르게 된다.
여기에서, 입력 단자(421)로부터 입력되는 외부 전원(Vi)과 제2 커패시터(423)의 출력 전압(Vo)에 기초하여, LED 출력 전류의 시간에 따른 변화량(즉, 기울기)은 (Vi-Vo)/L이 된다(L은 인덕터(425)의 인덕턴스). 즉, LED 출력 전류는 (Vi-Vo)/L의 기울기를 가지며 점차 증가한다.
이후, LED 출력 전류가 제2 레퍼런스값(Iref)에 도달하면 스위칭 제어부(430)는 트랜지스터(426)를 오프시킨다.
구체적으로, 제2 비교기(431)는 LED 출력 전류가 제2 레퍼런스값(Iref)에 도달하였는지 여부를 판단하고, LED 출력 전류가 제2 레퍼런스값(Iref)에 도달하면 RS 플리플롭(432)의 리셋 입력으로 하이 신호를 출력한다.
이에 따라, RS 플리플롭(432)은 출력으로 로우 신호를 제2 AND 게이트(433)로 출력하고 디밍 신호(PWMD)가 온 상태에서 로우 신호를 입력받은 제2 AND 게이트(433)는 로우 신호를 트랜지스터(426)의 게이트로 출력하므로, 트랜지스터(426)는 LED 출력 전류가 제2 레퍼런스값(Iref)에 도달하면 오프된다.
여기에서, 제2 비교기(431)는 트랜지스터(426)의 온 타임 동안, 제1 저항(449)에 인가되는 전압(Vcs)(즉, 트랜지스터(426)의 소스 전압)을 센싱하여 LED 출력 전류가 제2 레퍼런스값(Iref)에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 제2 레퍼런스값(Iref)는 사용자에 의해 설정될 수 있으며, 제2 레퍼런스값(Iref)에 따라 LED 모듈(410)에 흐르는 전류의 평균값이 결정되고, 그에 따라 LED 모듈(410)의 밝기가 결정된다.
한편, 트랜지스터(426)가 오프되면, 트랜지스터 온 타임 동안 인덕터(425)에 저장된 에너지에 따라 LED 모듈(410)이 구동되며, 제2 커패시터(423)의 출력 전압(Vo)에 따라 LED 출력 전류가 결정된다. 구체적인 LED 출력 전류의 흐름은 도 5b에 도시된 화살표 방향과 같다.
구체적으로, 제1 다이오드(424)의 순방향 전압(즉, 턴 온 전압)을 무시하면 LED 출력 전류의 시간에 따른 변화량은 -(Vo)/L이 된다. 즉, LED 출력 전류는 기설정된 피크값에서 -(Vo)/L의 기울기를 가지며 점차 감소하게 된다.
한편, LED 출력 전류가 감소하다가 '0[A]'에 도달하면, 제1 다이오드(424) 및 트랜지스터(426)의 기생 커패시터(parastic capacitor)와 인덕터(425) 사이에서 공진 회로가 형성된다. 이에 따라, 트랜지스터(426)의 드레인 전압(인덕터 일 단의 전압)은 사인파 형태(sine wave)로 감소하고, 제3 저항(444)에 인가되는 전압(Vzcd)도 사인파 형태로 감소하게 된다.
이후, 제1 비교기(446)는 제3 저항(444)에 인가되는 전압(Vzcd)을 기설정된 전압(Vzcd _ ref)과 비교하고, 제3 저항(444)에 인가되는 전압(Vzcd)이 기설정된 전압(Vzcd_ref)에 도달하면 하이 신호를 제1 게이트(448)로 출력한다.
여기에서, 기설정된 전압(Vzcd _ ref)은 0[V]가 될 수 있다. 즉, 제1 비교기(446)는 제3 저항(444)에 인가되는 전압(Vzcd)이 0[V]에 도달하였는지 여부를 판단하여, -(Vo)/L의 기울기를 가지며 점차 감소하는 LED 출력 전류(즉, 인덕터(425)에 흐르는 전류)가 제1 레퍼런스값 즉, 0[A]가 되었는지 여부를 판단할 수 있다.
한편, 제1 AND 게이트(448)는 인버터(447)의 출력 신호와 제1 비교기(446)의 출력 신호에 대한 논리곱을 RS 플리플롭(433)의 세트 입력으로 출력한다. 여기에서, 인버터(447)의 출력 신호는 트랜지스터(426)의 게이트로 인가되는 신호를 반전시킨 신호일 수 있다.
즉, 제1 AND 게이트(448)는 반전된 게이트 신호가 하이 신호인 상태에서 제1 비교기(446)로부터 하이 신호를 입력받으면, RS 플리플롭(433)의 세트 입력으로 하이 신호를 출력한다.
한편, RS 플립플롭(432)는 세트 입력으로 하이 신호가 입력되면 제2 AND 게이트(433)으로 하이 신호를 출력하며, 제2 AND 게이트(433)는 디밍 신호(PWMD)가 온인 상태에서 RS 플립플롭(432)으로부터 하이 신호를 입력받으면 트랜지스터(426)의 게이트로 하이 신호를 출력한다. 이에 따라, 트랜지스터(426)는 다시 온된다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 일정한 주기로 LED 구동 회로의 트랜지스터를 온 시키는 것이 아니라, 인덕터에 흐르는 전류, 즉, LED 모듈에 흐르는 전류가 기설정된 크기(예를 들면, 0[A])에 도달하면 트랜지스터가 온 되도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 입력/출력 전압 및 부품 특성에 무관하게 LED 모듈에 정전류가 흐르도록 제어할 수 있다. 또한, LED 모듈에 흐르는 전류의 피드백(feedback) 없이, 인덕터 일 단의 전압에 기초하여 LED 모듈에 흐르는 전류를 판단한다는 점에서, 보다 비용이 절감된 LED 구동 회로를 구현할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 출력 전류, 트랜지스터의 드레인 전압 및 제3 저항에 인가되는 전압을 설명하기 위한 그래프이다. 한편, 도 5a 및 도 5b를 설명함에 있어, 도 4에 도시된 LED 구동 장치(400)를 함께 참조한다.
도 6a를 참조하면, LED 출력 전류(510)의 기울기가 4개의 파형에서 서로 다르지만, LED 출력 전류가 0[A]가 되는 순간에서 다시 증가하는 것을 알 수 있다.
즉, LED 출력 전류(I_LED, 510)는 트랜지스터의 온 타임 동안 (Vi-Vo)/L의 기울기를 가지며 점차 증가하며, 제2 레퍼런스값(Iref)에 도달하여 트랜지스터가 오프되면 -(Vo)/L의 기울기를 가지며 점차 감소하게 된다. 하지만, 외부 구동 전압(Vi), 출력 전압(Vo) 또는 인덕터의 인덕턴스(L)가 외부 요인에 의해 변경되면, 도 5a에 도시된 4개의 파형과 같이 LED 출력 전류(510)의 기울기가 변경될 수 있다.
하지만, 도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 구동 장치는 일정 시간 주기가 아닌, LED 출력 전류가 0[A]되는 시점에서 트랜지스터를 온 시키므로, 입력/출력 전압 및 부품 특성의 변경에 무관하게 LED 모듈에 정전류(I_LED=Iref/2)가 흐르도록 제어할 수 있다.
한편, LED 출력 전류가 감소하다가 '0'에 도달하면, 제1 다이오드(424) 및 트랜지스터(426)의 기생 커패시터와 인덕터(425) 사이에서 공진 회로가 형성되고, 이에 따라, 트랜지스터(426)의 드레인 전압(인덕터(425) 일 단의 전압) 및 제3 저항(444)에 인가되는 전압(Vzcd)이 사인파 형태로 감소하게 됨은 도 4와 함께 상술한 바 있다.
즉, 도 6a에서, LED 출력 전류(510)가 -(Vo)/L의 기울기를 가지며 점차 감소하다가 다시 (Vi-Vo)/L의 기울기를 가지며 점차 증가하게 되는 시점을 확대한 도 6b를 참조하면, LED 출력 전류(510)는 -(Vo)/L의 기울기로 점차 감소하다가 0[A]에 도달하면, 제1 다이오드(424) 및 트랜지스터(426)의 기생 커패시터와 인덕터(425) 사이에서 형성된 공진 회로에 의해, 역방향으로 흐르는 구간이 형성된다.
한편, LED 출력 전류(510)가 0[A]가 되는 시점부터 역방향으로 흐르는 구간 동안, 트랜지스터(426)의 드레인 전압(520)(즉, 인덕터(425) 일 단의 전압) 및 제3 저항(444)에 인가되는 전압(Vzcd)(530)은 사인파 형태로 감소하게 된다.
이후, LED 출력 전류(510)가 역방향으로 흐르는 구간이 종료되는 시점에 트랜지스터(426)의 드레인 전압(520) 및 제3 저항(444)에 인가되는 전압(Vzcd)은 0[V]가 된다.
한편, LED 구동 장치는 제3 저항(444)에 인가되는 전압(Vzcd)이 0[V]에 도달하였는지 여부를 판단하고, 제3 저항(444)에 인가되는 전압(Vzcd)이 0[V]에 도달하면 트랜지스터(426)를 온 시켜 외부 구동 전압을 LED 모듈(410)에 공급한다. 이에 따라, LED 모듈(410)에 항상 Iref/2의 크기를 가지는 정전류를 제공할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 구동 장치를 설명하기 위한 회로도이다. 도 7에 도시된 LED 구동 장치(600)의 각 구성은 도 4에 도시된 LED 구동 장치(400)의 각 구성과 동일한 기능을 수행한다는 점에서, 구체적인 설명은 생략한다.
다만, 도 7에 도시된 LED 구동 장치(600)에서, 제1 비교기(631)가 제1 저항(626)이 아닌 제3 저항(644)에 인가되는 전압을 이용하여 LED 모듈(610)에 흐르는 전류가 기설정된 크기에 도달하였는지 여부를 판단한다는 점에서, 도 4에 도시된 LED 구동 장치(400)와 차이가 있다.
즉, 스위칭 제어부(630)는 제3 저항(644)에 인가되는 전압을 이용하여 LED 모듈(610)에 흐르는 전류가 기설정된 크기에 도달하였는지 여부를 판단하고, LED 모듈(610)에 흐르는 전류가 기설정된 크기에 도달하면 트랜지스터(626)를 오프시킬 수 있다.
구체적으로, 스위칭 제어부(630)는 제3 저항(644)에 인가되는 전압과 기설정된 크기의 전압을 비교하는 제1 비교기(631), 제2 비교기(631)의 비교 결과를 리셋 신호를 입력받고, 감지부(640)의 제어 신호를 세트 신호로 입력받는 RS 플리플롭(632) 및 RS 플리플롭(632)의 출력 신호와 디밍 신호의 논리곱을 트랜지스터(626)의 게이트로 출력하는 제2 AND 게이트(633)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 회로를 구성하면 도 4에 도시된 LED 구동 장치와 동일한 기능을 수행하면서도 IC 구현 시 외부 핀 수를 줄일 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 모듈을 제어하는 LED 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, LED 모듈에 연결된 인덕터에 흐르는 전류의 크기를 감지한다(S710). 구체적으로, 인덕터에 흐르는 전류의 크기가 제1 레퍼런스값 또는 제2 레퍼런스값인지 여부를 감지한다. 여기에서, 제2 레퍼런스값은 제1 레퍼런스값보가 클 수 있다.
그리고, 감지 결과에 따라, LED 모듈에 구동 전압을 인가한다(S720). 구체적으로, 감지 결과에 따라, 외부 전원 또는 외부 전원에 의해 여기된(excitation) 인덕터를 이용하여 LED 모듈에 구동 전압을 인가할 수 있다.
즉, 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 인덕터를 여기시키면서 LED 모듈에 구동 전압을 인가하거나, 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 LED 모듈에 구동 전압을 인가할 수 있다.
보다 구체적으로, 인덕터는, 트랜지스터에 연결되며, 감지 결과에 따라, 트랜지스터를 온 또는 오프시키고, 인덕터에 흐르는 전류의 크기가 제1 레퍼런스값인 경우 트랜지스터를 온시켜 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 인덕터를 여기시키면서 LED 모듈에 구동 전압을 인가하고, 인덕터에 흐르는 전류의 크기가 제2 레퍼런스값인 경우 트랜지스터를 오프시켜 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 LED 모듈에 구동 전압을 인가할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 이해되어져서는 안 될 것이다.
110 : 영상 수신부 120 : 영상 처리부
130, 200 : 디스플레이부 133, 210 : 디스플레이 패널
136, 220 : 백라이트부 223 : LED 모듈
226, 300 : LED 구동 장치 321 : LED 구동부
322 : 스위칭 제어부 323 : 감지부

Claims (16)

  1. 디스플레이 장치에 있어서,
    영상이 표시되는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널로 백라이트를 제공하는 LED 모듈;
    상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하기 위해 인덕터에 흐르는 전류를 선택적으로 이용하는 LED 구동부;
    상기 인덕터에 흐르는 전류의 크기를 감지하는 감지부; 및,
    상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 구동 전압의 크기를 조절하는 스위칭 제어부;를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 LED 구동부는,
    외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 상기 인덕터를 여기(excitation)시키면서 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하거나, 상기 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 LED 구동부는,
    상기 인덕터에 연결되는 트랜지스터를 포함하며,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 트랜지스터를 온 또는 오프시키고, 상기 트랜지스터가 온되면 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 상기 인덕터를 여기시키면서 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하고, 상기 트랜지스터가 오프되면 상기 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 감지부에서 감지된 전류의 크기가 기 설정된 제1 레퍼런스값이면 상기 트랜지스터를 온시키고, 상기 감지부에서 감지된 전류의 크기가 기 설정된 제2 레퍼런스값이면 상기 트랜지스터를 오프시키며,
    상기 제2 레퍼런스값은 상기 제1 레퍼런스값보다 큰 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 LED 구동부는,
    상기 외부 전원을 인가받는 입력 단자;
    상기 입력 단자와 접지 사이를 연결하는 제1 커패시터;
    상기 인덕터의 일단 및 상기 입력단자 사이를 연결하는 제1 다이오드;
    상기 인덕터의 타단 및 상기 입력단자 사이를 연결하는 제2 커패시터;를 포함하고,
    상기 LED 모듈은 상기 제2 커패시터와 병렬 연결되고,
    상기 인덕터 및 상기 다이오드 간의 연결 노드는 상기 트랜지스터의 일단에 연결되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 인덕터에 흐르는 전류와 상기 제1 레퍼런스값을 비교하는 제1 비교기;
    상기 트랜지스터의 게이트에 인가되는 게이트 신호에 대한 반전 게이트 신호 및 상기 제1 비교기의 비교 결과의 논리곱을 수행하여 출력하는 제1 AND 게이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. LED 모듈을 제어하는 LED 구동 장치에 있어서,
    상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하기 위해 인덕터에 흐르는 전류를 선택적으로 이용하는 LED 구동부;
    상기 인덕터에 흐르는 전류의 크기를 감지하는 감지부; 및,
    상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 구동 전압의 크기를 조절하는 스위칭 제어부;를 포함하는 LED 구동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 LED 구동부는,
    외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 상기 인덕터를 여기(excitaion)시키면서 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하거나, 상기 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 LED 구동부는,
    상기 인덕터에 연결되는 트랜지스터를 포함하며,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 감지부의 감지 결과에 따라 상기 트랜지스터를 온 또는 오프시키고, 상기 트랜지스터가 온되면 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 상기 인덕터를 여기시키면서 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하고, 상기 트랜지스터가 오프되면 상기 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 감지부에서 감지된 전류의 크기가 기 설정된 제1 레퍼런스값이면 상기 트랜지스터를 온시키고, 상기 감지부에서 감지된 전류의 크기가 기 설정된 제2 레퍼런스값이면 상기 트랜지스터를 오프시키며,
    상기 제2 레퍼런스값은 상기 제1 레퍼런스값보다 큰 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 LED 구동부는,
    상기 입력 전압을 인가받는 입력 단자;
    상기 인덕터의 일단 및 상기 입력단자 사이를 연결하는 제1 다이오드;
    상기 인덕터의 타단 및 상기 입력단자 사이를 연결하는 커패시터;를 포함하고,
    상기 LED 모듈은 상기 커패시터와 병렬 연결되고,
    상기 인덕터 및 상기 다이오드 간의 연결 노드는 상기 트랜지스터의 일단에 연결되는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 인덕터에 흐르는 전류와 상기 제1 레퍼런스값을 비교하는 제1 비교기;
    상기 트랜지스터의 게이트에 인가되는 게이트 신호에 대한 반전 게이트 신호 및 상기 제1 비교기의 비교 결과의 논리곱을 수행하여 출력하는 제1 AND 게이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  13. LED 모듈을 제어하는 LED 구동 방법에 있어서,
    상기 LED 모듈과 연결된 인덕터에 흐르는 전류의 크기를 감지하는 단계; 및,
    상기 감지 결과에 따라, 외부 전원 또는 상기 외부 전원에 의해 여기된(excitaion) 상기 인덕터를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하는 단계;를 포함하는 LED 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하는 단계는,
    상기 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 상기 인덕터를 여기시키면서 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하거나, 상기 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 감지하는 단계는,
    상기 인덕터에 흐르는 전류의 크기가 제1 레퍼런스값 또는 제2 레퍼런스값인지 여부를 감지하며,
    상기 제2 레퍼런스값은, 상기 제1 레퍼런스값보다 큰 것을 특징으로 하는 LED 구동 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 인덕터는, 트랜지스터에 연결되며,
    상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하는 단계는,
    상기 감지 결과에 따라, 상기 트랜지스터를 온 또는 오프시키고, 상기 인덕터에 흐르는 전류의 크기가 제1 레퍼런스값인 경우 상기 트랜지스터를 온시켜 외부 전원으로부터 유입되는 전류를 이용하여 상기 인덕터를 여기시키면서 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하고, 상기 인덕터에 흐르는 전류의 크기가 제2 레퍼런스값인 경우 상기 트랜시스터를 오프시켜 상기 여기된 인덕터에 의해 유도되는 전류를 이용하여 상기 LED 모듈에 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 방법.


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