JP2007258671A - 発光ダイオードの駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の直列接続された発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動することができ、多くの異なる寸法のディスプレイパネルにおいて用いられ得るＬＥＤ駆動回路を提供すること。
【解決手段】複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）の駆動回路は、変圧器、駆動モジュール及び保護モジュールを備える。変圧器は一次コイルと二次コイルとを有し、一次コイルの第一端は電源に接続される。さらに、変圧器の一次コイルの第二端は駆動モジュールに接続される。駆動モジュールはパルス幅変調（ＰＷＭ）信号及びエラー信号に応じて変圧器へ電力を送るかどうかを決定する。保護モジュールは二次コイルに接続される。変圧器によってＬＥＤへ出力された駆動電圧が第一プリセット電圧より低いあるいは第二プリセット電圧より大きいとき、保護モジュールはエラー信号を駆動モジュールへ発生させる。
【選択図】図２A

Description

本発明は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）のための駆動技術に関するものである。特に、本発明は、バックライトモジュールに用いられるＬＥＤのための駆動技術に関するものである。

従来のバックライトモジュールにおいて、冷陰極管が光源として一般に用いられている。しかし近年では、光電素子技術の発展にともない、発光ダイオードが小さなサイズ、低動作電圧、長寿命、彩度等、多くの利点を持っている。したがって、バックライトモジュールの光源としてＬＥＤを用いることは、新しい選択肢の一つとなってきた。

製造過程の要因によって、同一基盤上のＬＥＤでさえ異なる電気的特性を有し、並列接続されたＬＥＤの輝度は実際に適用されたときに全く異なる。製造過程の歩留まりを良くし製造コストを削減するために、現在のＬＥＤバックライトモジュールに用いられるＬＥＤは主に直列接続ＬＥＤを光源として用いるので、それぞれのＬＥＤを通る電流は等しく、輝度は実質的に等しい。

図１は、従来のＬＥＤバックライトモジュールの回路図である。図１において、従来のＬＥＤバックライトモジュールでは、複数の直列接続されたＬＥＤ１０１が光源として用いられ、抵抗１０３を介して接地されている。

図１において、時間の経過によるＬＥＤ１０１の輝度の変化を減らすために、パルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラ１０５がバックライトモジュールに配置され、ＬＥＤ１０１の輝度を制御するようにＰＷＭ信号Ｖｐｗｍを発生する。従来のバックライトモジュールにおいて、ＰＷＭコントローラ１０５はＰＷＭ信号ＶｐｗｍをＮＭＯＳトランジスタ１０７のゲートに送る。ＮＭＯＳトランジスタ１０７のドレイン端は、インダクタ１０９を介して電源ＶＤＤに接続され、ショトキ・ダイオード１１１を介して直列に接続されたＬＥＤ１０１及びコンデンサ１１３に接続される。また、ＮＭＯＳトランジスタ１０７のソース及びコンデンサ１１３の他端は接地される。

さらに、ＬＥＤ１０１の電流を検出するために、ＰＷＭコントローラ１０５はまた、ＬＥＤ１０１と抵抗１０３との結節点に接続される。このように、ＬＥＤ１０１の輝度を変調するために、検出された結果に応じてＰＷＭコントローラ１０５はＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのデューティ・サイクルを決定する。

図１に示されたブースト回路は、各ＬＥＤ１０１を駆動するために、電源ＶＤＤより高い出力ＤＣ電圧Ｖｏｕｔを発生する。しかし、フラットパネルディスプレイの寸法が大きくなるにつれて、バックライトモジュールの寸法もまた大きくされる必要があり、より多くのＬＥＤ１０１が必要とされ、求められる駆動電圧もまた高くなってきた。図１におけるブースト回路によって提供されるブーストの拡大比（Ｖｏｕｔ／ＶＤＤ）は、そのような高駆動電圧を十分には提供しない。したがって、ブースト要素としてインダクタ１０９を用いる設計は電源ＶＤＤの値に確実に制限され、連続して直列接続されたＬＥＤ１０１を加えるための必要条件はより柔軟には満足されることができない。

さらに、直列接続されたＬＥＤ１０１の数を増加することによって電圧保護に対しての要件を有するために、その駆動電圧もまた増加する。ある電圧値以下に駆動電圧を固定するために、現在のＬＥＤバックライトモジュールはショトキ・ダイオードを用いるだけである。しかしながら、駆動電圧がより高いときより高い降伏電圧を有するショトキ・ダイオードが必要となる。このように、要素のコストが増えるだけでなく出力電圧が超えた時に電圧保護以上にはならずに高電圧が連続的に出力されるので、その結果他の要素が損傷してしまう。

したがって本発明は、複数の直列接続されたＬＥＤを駆動することができ、多くの異なる寸法のディスプレイパネルにおいて用いられ得るＬＥＤ駆動回路を提供する。

本発明によって提供されるＬＥＤの駆動回路は、変圧器、駆動モジュール及び保護モジュールを備えている。変圧器は一次コイル及び二次コイルを備えている。本発明において、一次コイルの第一端は電源に接続され、二次コイルの第一端はＬＥＤに接続され、二次コイルの第二端は接地される。さらに、変圧器の一次コイルの第二端は駆動モジュールに接続され、駆動モジュールは電力を変圧器に送るかどうかをＰＷＭ信号及びエラー信号に応じて決定する。保護モジュールは二次コイルに接続される。変圧器によってＬＥＤに出力された駆動電圧が第一プリセット電圧より低い、あるいは第二プリセット電圧より大きいとき、電力の出力を停止するように、保護モジュールはエラー信号を駆動モジュールに発生する。

本発明の一実施例において、上述した保護モジュールは、第一コンパレータ、第一タイマー及び初期タイマーを備えている。第一コンパレータは駆動電圧が第一プリセット電圧より低いかどうかを決定し、第一比較結果を出力するのに用いられる。第一タイマーは、第一比較結果を受け取り、第一プリセットタイムの間に駆動電圧が第一プリセット電圧よりも低い時に、第一タイミング信号を発生するのに用いられる。本発明において、第一タイマーは、駆動回路が起動されるまでのある時間帯に、使用不可能の状態にある。さらに、その時間帯に駆動回路が起動されるとき、第一タイマーを使用可能にするために、初期タイマーは初期タイミング信号を発生するのに用いられる。第一タイマーによって出力された第一タイミング値はラッチに送られ、それからラッチを介してインバータに送られた後に駆動モジュールへ出力される。

また、保護モジュールは、第二コンパレータ及び第二タイマーをさらに備えている。第二コンパレータは駆動電圧が第二プリセット電圧より高いかどうかを決定し、第二比較結果を出力するのに用いられる。第二タイマーは第二比較結果を受け取り、第二プリセットタイムの間に駆動電圧が第二プリセット電圧よりも大きい時、第二タイミング信号を発生するのに用いられる。第二タイミング信号はＯＲゲートに送られる。ＯＲゲートは第二タイミング信号を受け取るだけでなく、第一タイミング信号をも受け取る。さらに、ＯＲゲートの出力はラッチへ送られる。

他の実施例では、上述の第二コンパレータは駆動電圧を第二プリセット電圧と比較し、ここでは、第二コンパレータは高いヒステリシスを有する。駆動電圧が、一つ以上のヒステリシス電圧だけ第二プリセット電圧よりも大きいときに、第二コンパレータはＯＲゲートに高いレベルの出力を発生する。このＯＲゲートは上述したラッチの出力を受け取り、このＯＲゲートの出力は上述のインバータに送られる。

本発明によって提供されるバックライトモジュールは光源モジュールを備えている。さらに、本発明のバックライトモジュールは、上述の駆動回路によって光を発するために駆動される。

本発明によって提供されるＬＥＤ駆動回路は、本発明の駆動回路が高すぎるあるいは低すぎる駆動電圧を出力することを妨ぐことのできる、好適な保護モジュールを有する。

本発明はまた、光源を駆動するために電源を駆動電圧に変換する変圧器を用いるので、本発明は駆動電圧の値を直列接続されたＬＥＤの数によって制限されることなく調節することができ得る。したがって、本発明は応用においてより自由度が高い。

本発明の、前述のあるいは他の目的、特徴及び利点を達成するために、好適な実施例は図を参照して以下に詳細に説明される。

前述の一般的な記載及び続く詳細にわたる説明の両者は典型的なものであり、請求されている本発明のさらなる説明を提供することが意図されている。

本発明の好適な実施例は、本発明の種々の好ましい実施例を示す添付の図の引用例とともに、以下に詳細に説明される。本発明はまた、多くの異なる方法によって達成され得、ここに示された実施例には限定されない。ここに実施例を提供することの目的は、当業者が本発明の目的を十分に把握できるようにすることである。以下において、同様な符号は、同様な要素を表す。

図２Ａは、本発明第一の実施例によるバックライトモジュールの回路図である。図２Ａを参照すると、本発明によって提供されるバックライトモジュール２００Ａは、光源モジュール２１０と駆動モジュール２２０、変圧器２３０及び保護モジュール２４０によって構成される駆動回路とを備えている。本発明の実施例では、光源モジュール２１０は複数の直列接続されたＬＥＤ２１２によって形成されることができる。変圧器２３０は、より多くの直列にあるＬＥＤを駆動するより高いＤＣ駆動電圧を提供するために、駆動電源を増幅することが可能であるブースターにより実現される。

特に、各ＬＥＤ２１２のカソード端は、次のＬＥＤ２１２のアノード端に接続され、最後のＬＥＤ２１２は、抵抗２７２を介してグラウンドに接続される。当業者が理解すべきことは、バックライトモジュール２００ＡにおけるＬＥＤ２１２は、白色光ＬＥＤ、赤色光ＬＥＤ、青色光ＬＥＤ、緑色光ＬＥＤを含んでいる、ということである。

図２Ａを参照すると、変圧器２３０は一次コイル２３２及び二次コイル２３４を、１／ｎの比で有する。本実施例において、一次コイル２３２の第一端は電源ＶＤＤに接続され、第二端は駆動モジュール２２０に接続される。さらに、二次コイル２３４の第一端はダイオード２７４を介して光源モジュール２１０に接続され、例えば、第一ＬＥＤ２１２のアノード端に接続され、二次コイル２３４の第二端は接地している。好適な状況において、ダイオード２７４はショトキ・ダイオードによって達成され得る。

二次コイル２３４の第一端はまた、光源モジュール２１０に加えて保護モジュール２４０に接続され、コンデンサ２７６を介してグラウンドへ接続される。保護モジュール２４０の出力は駆動モジュール２２０へ送られ、保護モジュール２４０の出力に応じて電源ＶＤＤの電力の変圧器２３０への出力を停止するかどうかを駆動モジュール２２０は決定する。

駆動モジュール２２０はＡＮＤゲート２２２及びＮＭＯＳトランジスタ２２４を含んでもよい。ＡＮＤゲート２２２はＰＷＭ信号Ｖｐｗｍ及び保護モジュール２４０の出力を受け取る。さらに、ＡＮＤゲートの出力はＮＭＯＳトランジスタ２２４のゲート端へ接続され、ＮＭＯＳトランジスタ２２４のドレインは一次コイル２３２の第二端に接続され、そのソースは接地されている。本発明の実施例において、ＡＮＤゲートはまた起動制御信号ＥＡ（エラーリセット信号、とも呼ばれる）を受け取り得る。起動制御信号ＥＡはまた第一タイマー２５２、第二タイマー２６０、及びラッチ２５６へ同時に出力される。起動される前あるいはリスタートされる時に、ＥＡ＝０という信号がバックライトモジュール２００Ａに出力され、ＮＭＯＳトランジスタ２２４、第一タイマー２５２、第二タイマー２６０及びラッチ２５６がリセットされる。バックライトモジュール２００Ａが起動されたあるいはリスタートされた後には、ＥＡ＝１となり、ＮＭＯＳトランジスタ２２４、第一タイマー２５２、第二タイマー２６０、及びラッチ２５６を起動する。

本実施例において、ＰＷＭ信号ＶｐｗｍはＰＷＭコントローラ２８０によって発生され得る。さらに、ＰＷＭコントローラ２８０は、光源モジュール２１０と抵抗２７２との結節点の電圧を検出する、つまり、光源モジュール２１０を流れる電流を検出する。したがって、光源モジュール２１０が安定した輝度を有するように、ＰＷＭコントローラ２８０は、光源モジュール２１０の検出信号に応じてＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのデューティ・サイクルを制御することができる。もちろん、ＰＷＭコントローラ２８０は、光源モジュール２１０の電圧の検出信号（例えば、電圧検出モジュール２９０に接続された）に応じて、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍを発生することもできる。

電圧検出モジュール２９０は、抵抗２９２及び２９４を直列で有し、そこでは、抵抗２９２の第一端がダイオード２７４のカソード端に接続され、二次コイル２３４の第一端に、ダイオード２７４を介して接続される。さらに、抵抗２９２の第二端は、コンパレータ２４６の反転入力とコンパレータ２４８の非反転入力とに接続される。駆動モジュール２２０、保護モジュール２４０、ＰＷＭコントローラ２８０及び電圧検出モジュール２９０は集積回路チップにおいて統合され得る。これとは別に、バックライトモジュールの設計者が抵抗２９２及び２９４の比を、様々なバックライトモジュールに適合するようにより自由に割り当てることができるように、電圧検出モジュール２９０は集積回路チップから独立させることもできる。

さらに、コンパレータ２４６の非反転入力は、プリセット電圧Ｖｒ１を受け取り、コンパレータ２４８の反転入力はプリセット入力Ｖｒ２を受け取る。それによって、コンパレータ２４６は駆動電圧ＶＯＵＴをプリセット電圧Ｖｒ１と比較し、比較結果Ｒ１をタイマー２５０に発生する。同様に、コンパレータ２４８は駆動電圧ＶＯＵＴをプリセット電圧Ｖｒ２と比較し、比較結果Ｒ２をタイマー２５２に発生する。本実施例において、コンパレータ２４６及び２４８はそれぞれ駆動電圧ＶＯＵＴが低くあるいは高くなり過ぎたか、そしてプリセット電圧Ｖｒ１がプリセット電圧Ｖｒ２よりも低いかどうかを検出するために用いられる。

次に、バックライトモジュール２００Ａの動作プロセスが以下に説明される。

バックライトモジュール２００Ａがまさに起動された時、エラーリセット信号ＥＡは高いレベル状態（すなわち、ＥＡ＝１）にある。本発明のバックライトモジュール２００Ａがまさに起動された時に、低すぎる駆動電圧ＶＯＵＴによってエラーと見なされるといった状況を避けるために、タイマー２６０が保護モジュール２４０に配置される。バックライトモジュール２００Ａがただ起動された時、タイマー２６０はＴ０＝０といった低いレベルの信号を出力する。ここで、タイマー２５０は、使用不可能な状態になるように、Ｔ０＝０といった低いレベルの信号を受け取り、この時点で、Ｔ１＝０となる。

さらに、タイマー２５２は、ＥＡ＝１を受け取ることによって起動される。この時、駆動電圧ＶＯＵＴがプリセット電圧Ｖｒ２よりも低く、コンパレータ２４８はＲ２＝０を出力するので、タイマー２５２はＴ２＝０を出力する。したがって、ＯＲゲート２５４は、Ｔ１＝０とＴ２＝０を受け取った後に、低レベル信号を出力する。ＥＡ＝１を受け取り起動された後には、ラッチ２５６は、ＯＲゲート２５４の低レベル信号を受け取って低レベル信号を出力し、それからインバータ２５８はＥ１＝１といった高レベル信号を出力する。このように、バックライトモジュール２００Ａがまさに起動されたときには、ＥＡ＝１及びＥ１＝１となる。ＮＭＯＳトランジスタ２２４のオン−オフ切り換えを制御するために、ＡＮＤゲート２２２はＰＷＭコントローラ２８０に応じてＰＷＭ信号Ｖｐｗｍを発生し、光源モジュール２１０を駆動するために、変圧器２３０は電源ＶＤＤを駆動電圧ＶＯＵＴに変換することができる。

タイマー２６０が第一プリセットタイムを計測した後に、ＥＡがまだ“１”といった高レベル信号のまま残っているならば、タイマー２６０はＴ０＝１といった高レベル信号を出力する。このように、タイマー２５０はＴ０＝１といった信号を受け取り、動作を始める。タイマー２６０の好ましい第一プリセットタイムは、バックライトモジュール２００Ａを駆動するのに必要な時間に等しいか、より長いことである。第一プリセットタイムの後、光源モジュール２１０は正常に動作を始める。したがって、タイマー２５０が動作し始める時、電圧検出モジュール２９０は、プリセット電圧Ｖｒ１よりも大きく、プリセット電圧Ｖｒ２よりも低い検出信号を出力する。このように、通常動作状態に入った後には、コンパレータ２４６及び２４８の出力信号Ｒ１及びＲ２は、ともに低レベル信号なので、タイマー２５０及び２５２の出力信号Ｔ１及びＴ２もまた低レベル信号である。したがって、通常起動においては、信号Ｅ１を低論理水準“０”のままにするために、ラッチ２５６は低レベル信号を出力し続ける。

しかしながら、起動の失敗あるいは他のエラーによって駆動電圧ＶＯＵＴが低すぎるとき、例えば、ユーザーが不注意に変圧器２３０の二次コイル２３４の末端を触ったとき、駆動電圧ＶＯＵＴは放電パスを介して人体から地面へ放電する。このとき、駆動電圧ＶＯＵＴはプリセット電圧Ｖｒ１より低く、コンパレータ２４６はタイマー２５０の高レベルな出力信号Ｒ１を出力し、タイマー２５０は時間をカウントし始める。

第二プリセットタイムの間に駆動電圧ＶＯＵＴがプリセット電圧Ｖｒ１より低い時、タイマー２５０は、高レベルのタイミング信号Ｔ１をＯＲゲート２５４に発生する。このように、ＯＲゲート２５４は高レベルの出力をラッチ２５６へ送る。ラッチ２５６は、高いレベルにある出力信号を出力してラッチし、それからインバータ２５８は低レベルのエラー信号Ｅ１をＡＮＤゲートに発生する。電源ＶＤＤの電力を変圧器２３０へ供給するのを停止するように、トランジスタ２２４は止められる。本発明は、起動の失敗あるいは他のエラーの原因が取り除かれた後に再び、光源モジュール２１０へ駆動電圧ＶＯＵＴを提供し、ＡＮＤゲート２２２、タイマー２５２、タイマー２６０及びラッチ２５６をリセットするようにエラーリセット信号ＥＡ＝０を作るために、ユーザーはバックライトモジュール２００Ａを再起動する。

しかし一方、いくつかのエラー状態は、駆動電圧ＶＯＵＴが結果として高すぎる時、保護モジュール２４０のコンパレータ２４８が駆動電圧ＶＯＵＴが高すぎるという現象を検出する。ここで、駆動電圧ＶＯＵＴがプリセット電圧Ｖｒ２より大きい時、タイマー２５２が時間を計測するようにするために、コンパレータ２４８はタイマー２５２に高レベルの出力を発生する。第三プリセットタイムの間に駆動電圧ＶＯＵＴがプリセット電圧Ｖｒ２より大きい時に、タイマー２５２はＯＲゲート２５４に高レベルのタイミング信号を発生し、さらにＯＲゲート２５４はラッチ２５６に高レベルの出力を送る。その後、ラッチ２５６は高レベルの出力信号を出力し、ラッチし、それからインバータ２５４はＡＮＤゲート２２２に低レベルのエラー信号Ｅ１を出力する。したがって、トランジスタ２２４がオフになり、電源ＶＤＤが変圧器２３０に電力を供給することを不可能にすることができる。同様に、本発明では、高電圧の事象が除かれ、ＡＮＤゲート２２２、タイマー２５２、タイマー２６０及びラッチ２５６をリセットしエラーリセット信号ＥＡ＝０にするためにユーザーがバックライトモジュール２００Aを再起動した後にのみ、光源モジュール２１０に駆動電圧ＶＯＵＴを供給することができる。

タイマー２６０が第一プリセットタイムを過ぎた後に、保護モジュール２４０は保護する機能を果たし始める、ということが、上述の記述から分かる。駆動電圧ＶＯＵＴが低すぎるあるいは高すぎる限りは、保護モジュール２４０は駆動モジュール２２０を動作停止状態に制御し、ラッチするので、電源ＶＤＤは変圧器２３０を介して光源モジュールに電力を供給できない。ユーザーがバックライトモジュール２００Ａを再起動しない限り、バックライトモジュール２００Ａは出力停止状態を維持し、バックライトモジュール２００Ａは誤動作が除かれるまで正常に起動されることができない。

もちろん、本発明のタイマー２６０の信号Ｔ０はまた、タイマー２５０よりもむしろ、直接ラッチ２５６に入力されることもできる。このように、起動過程において信号Ｔ０が０から１に変わった後にのみ、ラッチ２５６は動作し始める。同様に、バックライトモジュール２００Ａが、ただ起動された時に、低すぎる駆動電圧ＶＯＵＴによってエラーと見なされるといった状況をもまた、上述したように避けることができる。

他の実施例において、本発明の保護回路は、変圧器によってブーストされたバックライトモジュールに用いられるだけでなく、従来のブースト回路においても用いられる。例えば、図２Ｂにおいて、変圧器はインダクタ２３６によって置き換えられる。保護回路２４０は電圧検出モジュール２９０を介して駆動電圧ＶＯＵＴを検出する。駆動電圧ＶＯＵＴが高すぎるあるいは低すぎる時、タイマー２５２あるいは２５０は時間をカウントし始める。電圧が、プリセットタイムの後に高すぎるあるいは低すぎる状態が続いたならば、電源ＶＤＤの電力の出力は止められ、ラッチされる。電源ＶＤＤの出力が止められラッチされた後に、バックライトモジュール２００Ｂは再起動されなければならないので、ＥＡ＝０といった低レベル信号は、保護回路２４０及び駆動回路２２０をリセットし、このように、バックライトモジュール２００Ｂは再び動作することができる。

さらに、本発明におけるエラーリセット信号ＥＡは、システムへの電力供給を停止することなしに、バックライトモジュールの働きを停止することができる制御信号である。バックライトモジュールがエラー状態のためにラッチされるときに再び起動されるように、エラーリセット信号ＥＡは、バックライトモジュールをリセットするために用いられる。さらに、バックライトモジュールを備えたシステムは、バックライトモジュールが適した時間に起動されるのを制御するために、エラーリセット信号ＥＡを用いることができる。そのように、システムはバックライトモジュールあるいはシステム内の他のデバイスのための起動時間を、それぞれの間の干渉を減少させて、あるいは、好ましい起動手順を踏むことによって、調整することができる。

図３は、本発明第二の実施例によるバックライトモジュールの回路図である。図３において、バックライトモジュール３００は、第一の実施例によって提供されるバックライトモジュール２００Ａと実質的には同様に、光源モジュール３１０、ＰＷＭコントローラ３８０、駆動モジュール３２０、変圧器３３０及び保護モジュール３４０を有する。当業者は、これらの手段の接続関係や動作原理を理解するために、第一の実施例における、光源モジュール２１０、ＰＷＭコントローラ２８０、駆動モジュール２２０、変圧器２３０及び保護モジュール２４０に関する説明を参照することができる。

しかし、保護モジュール３４０には、高いヒステリシス値を有するヒステリシスコンパレータ３４２が第一の実施例におけるコンパレータ２４８の代わりに用いられる、という点で異なる。本実施例において、ヒステリシスコンパレータ３４２はまた、プリセット電圧Ｖｒ２を有する駆動電圧ＶＯＵＴの検出信号を比較する。しかし、検出信号が（コンパレータ３４２の）ヒステリシス電圧だけプリセット電圧Ｖｒ２よりも大きい時、ヒステリシスコンパレータ３４２は高レベルの出力Ｒ３を発生する。したがって、本実施例において保護モジュール３４０は一つのタイマーの数を減らすことが可能である（すなわち、タイマー２５２は省くことができる）。

検出信号が一つ以上のヒステリシス電圧だけプリセット電圧Ｖｒ２よりも大きい時、ヒステリシスコンパレータ３４２はＯＲゲート３４４に高レベルの出力Ｒ３を発生する。ＯＲゲート３４４の他の入力端はラッチ２５６の出力を受け取るために用いられる。このように、ヒステリシスコンパレータ３４２が高レベルの出力Ｒ３を発生するとき、出力Ｒ３はＯＲゲート３４４を介してインバータ３４６に送られ、インバータ３４６によって反転された後にＡＮＤゲート２２２に低レベルのエラー信号Ｅ２を発生する。特に、ヒステリシスコンパレータ３４２の出力がラッチを通らないので、ヒステリシスコンパレータ３４２が低レベルの出力Ｒ３を再び出力する正常状態に駆動電圧ＶＯＵＴの電圧が回復する限りにおいて、バックライトモジュール３００は自動的に再起動され、ユーザーが手動でエラーリセット信号ＥＡを有効にする必要はない。

図４は、本発明第三の実施例によるバックライトモジュールの回路図である。図４において、本実施例によって提供されるバックライトモジュール４００は、第一の実施例によって提供されるバックライトモジュール２００Ａと概ね同じであり、光源モジュール４１０、ＰＷＭコントローラ４８０、駆動モジュール４２０、変圧器４３０及び保護モジュール４４０を有する。当業者は、これらの手段の接続関係や動作原理を理解するために、第一の実施例における光源モジュール２１０、ＰＷＭコントローラ２８０、駆動モジュール２２０、変圧器２３０及び保護モジュール２４０に関する説明を参照することができる。

第一の実施例との違いは、バックライトモジュール４００が調光機能を有するように、駆動モジュール４２０はさらに調光信号ＤＩＭを受け取る、ということである。本実施例において、駆動モジュール４２０はＡＮＤゲート２２２、ＮＭＯＳトランジスタ２２４及びＡＮＤゲート４２２を備えている。ＡＮＤゲート４２２はエラーリセット信号ＥＡ及び調光信号ＤＩＭを受け取るために用いられる。調光信号ＤＩＭの周波数はＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのそれよりも低い。駆動モジュール４２０のオン−オフ切り替えは、光変調効果を達成するために調光信号ＤＩＭのデューティ・サイクルを制御することによって制御され得る。

図５は、本発明の好適な実施例による調光信号及びＰＷＭ信号のタイミングチャートである。図４及び図５を同時に参照すると、本実施例において光源モジュール４１０の輝度が低くされる必要があるとき、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの周波数よりも相対的に低い周波数で調光信号ＤＩＭ（図５に示されるように）をＡＮＤゲート４２２の入力端に送ることのみが必要とされる。それから、ＡＮＤゲート２２２はＰＷＭ信号Ｖｐｗｍ及び調光信号ＤＩＭのＡＮＤ動作を実行することができる。このように、光源モジュール４１０の輝度を低くするように、Ｋ１信号はトランジスタ２２４のゲートに出力される。一方、光源モジュール４１０の輝度が上昇させられる必要があるときは、ＡＮＤゲート４２２の入力端に大きなデューティ・サイクルを有する調光信号ＤＩＭを発生することのみが必要とされる。

上述の観点において、本発明は少なくとも以下の利点を有する。

１．本発明が駆動電圧を発生するために変圧器を導入するので、本発明は光源を駆動するためにより多重な駆動電圧を提供し、本発明によって提供される駆動回路は、異なる大きさのバックライトモジュールにおいて用いられるのに適している。

２．本発明が駆動電圧を発生するために変圧器を導入するので、本発明は、ブーストによってだけでなく、バック（降圧）によっても駆動電圧を発生することができるので、本発明はより柔軟に用いられる。

３．本発明が保護モジュールを有するので、保護モジュールは低すぎるあるいは高すぎる電圧下で、光源の動作を保護することができる。

４．本発明はまた、実用上の要求に応じてユーザーがバックライトモジュールの輝度を変調することができるように、調光機能を有することができる。

本発明は好ましい実施例によって上述のように開示されたが、それらは本発明を限定することを意図しない。当業者の誰でも、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、変更や改良をすることができる。したがって、発明の保護する範囲を添付の請求項に記載される。

従来のＬＥＤバックライトモジュールの回路図。 本発明第一の実施例によるバックライトモジュールの回路図。 本発明の保護回路を実施するバックライトモジュールの回路図。 本発明第二の実施例によるバックライトモジュールの回路図。 本発明第三の実施例によるバックライトモジュールの回路図。 本発明の好適な実施例による調光信号及びＰＷＭ信号のタイミングチャート。

符号の説明

ＶＤＤ：電源
ＶＯＵＴ：駆動電圧
Ｖｒ１、Ｖｒ２：プリセット電圧
Ｖｐｗｍ：ＰＷＭ信号
Ｒ１、Ｒ２：比較結果
Ｅ１、Ｅ２：エラー信号
ＤＩＭ：調光信号
２００Ａ、３００、４００：バックライトモジュール
２１０、３１０、４１０：光源モジュール
２１２：ＬＥＤ
２２０、３２０、４２０：駆動モジュール
２２２、４２２：ＡＮＤゲート
２２４：ＮＭＯＳトランジスタ
２３０、３３０、４３０：変圧器
２３２：一次コイル
２３４：二次コイル
２４０、３４０、４４０：保護モジュール
２４６、２４８：コンパレータ
２５０：初期タイマー
２５２：第1タイマー
２５６：ラッチ
２５４：ＯＲゲート
２５８：インバータ
２６０：第２タイマー
２８０、３８０、４８０：ＰＷＭコントローラ
２９０：電圧検出モジュール
２９２、２９４：抵抗

Claims (23)

1. 発光ダイオード（ＬＥＤ）の駆動回路であり、
   一次コイル及び二次コイルを備えている変圧器と、
   前記発光ダイオードの検出信号に応じてパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生するために用いられるＰＷＭコントローラと、
   前記変圧器の前記一次コイルの第二端に接続され、前記ＰＷＭ信号に応じて前記変圧器に電力を送る駆動モジュールと、を備え、
   前記一次コイルの第一端は電源に接続され、前記二次コイルの第一端は直列接続された前記発光ダイオードに接続され、前記二次コイルの第二端は接地されることを特徴とする駆動回路。
2. 前記変圧器に接続され、前記変圧器によって前記発光ダイオードに出力された駆動電圧が第一電圧より低いあるいは第二電圧より大きいとき、前記駆動モジュールにエラー信号を発生させるために用いられる保護モジュールをさらに備え、
   前記駆動モジュールは前記エラー信号に応じて前記変圧器に前記電力を送るのを停止することを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオードの駆動回路。
3. 前記駆動モジュールは、
   前記ＰＷＭ信号及び前記エラー信号を受け取るために用いられるＡＮＤゲートと、
   前記ＡＮＤゲートの出力に接続されたゲート、前記一次コイルの前記第二端に接続されたドレイン及び接地されたソースを有するＮＭＯＳトランジスタと、を備えることを特徴とする、請求項２に記載の発光ダイオードの駆動回路。
4. 前記駆動モジュールは、前記発光ダイオードの輝度を変調する調光信号をさらに受け取ることを特徴とし、
   前記調光信号の周波数は前記ＰＷＭ信号の周波数とは異なることを特徴とする、請求項３に記載の発光ダイオードの駆動回路。
5. 前記駆動電圧に応じて電圧検出信号を発生させるための電圧検出モジュールをさらに備える、請求項２に記載の発光ダイオードの駆動回路。
6. 前記保護モジュールは、第一コンパレータ、第一タイマー及びラッチを備え、
   前記第一コンパレータは、前記駆動電圧が前記第一電圧より低いかどうかを決定し、第一比較結果を出力するために、電圧検出信号と第一プリセット電圧とを比較するために用いられ、
   前記第一タイマーは、前記第一比較結果を受け取り、第一プリセットタイムの間に前記駆動電圧が前記第一プリセット電圧より低いとき、第一タイミング信号を発生し、
   前記ラッチは、前記第一タイミング信号を受け取ることを特徴とする、請求項５に記載の発光ダイオードの駆動回路。
7. 前記保護モジュールは、駆動回路が起動された後しばらくの間に前記第一タイマーを起動する初期タイミング信号を発生させない初期タイマーをさらに備えることを特徴とする、請求項６に記載の発光ダイオードの駆動回路。
8. 前記保護モジュールは、
   第二プリセットタイムの間に前記駆動電圧が前記第二電圧より大きいかどうかを決定し第二比較結果を出力するように電圧検出信号を第二プリセット電圧と比較するように用いられる第二コンパレータと、
   前記第二比較結果を受け取り、第二プリセットタイムの間に前記駆動電圧が前記第二電圧より大きいとき、第二タイミング信号を発生させる第二タイマーと、
   前記第一タイミング信号と前記第二タイミング信号とを受け取り、前記ラッチへ前記出力を送るＯＲゲートと、を備えることを特徴とする、請求項６に記載の発光ダイオードの駆動回路。
9. 前記保護モジュールは、ヒステリシス第二コンパレータ及びＯＲゲートをさらに備え、
   前記ヒステリシス第二コンパレータは、前記電圧検出信号と第二プリセット電圧とを比較するように用いられ、前記比較結果に応じて第二タイミング信号を出力し、
   前記ＯＲゲートは、前記ラッチの出力信号と前記第二タイミング信号とを受け取ること、を特徴とする、請求項６に記載の発光ダイオードの駆動回路。
10. 前記保護モジュールは、インバータをさらに備え、
    前記インバータは、前記ラッチの出力を反転することによって前記エラー信号を発生するように用いられることを特徴とする、請求項６に記載の発光ダイオードの駆動回路。
11. 前記保護モジュールは、インバータをさらに備え、
    前記インバータは、前記ＯＲゲートの出力を反転した後に前記エラー信号を発生するように用いられることを特徴とする、請求項８に記載の発光ダイオードの駆動回路。
12. 前記保護モジュールは、インバータをさらに備え、
    前記インバータは、前記ＯＲゲートの出力を反転した後に前記エラー信号を発生させるように用いられることを特徴とする、請求項９に記載の発光ダイオードの駆動回路。
13. 光源モジュール、ブースター、保護モジュール、ＰＷＭコントローラ及び駆動モジュールを備え、
    前記ブースターは、光源モジュールを駆動するＤＣ駆動電圧を発生するように電源及び光源モジュールに接続され、
    前記保護モジュールは、前記駆動電圧が第一プリセット電圧より大きいときにエラー信号を発生するためのブースターに接続され、
    前記ＰＷＭコントローラは、前記光源モジュールの検出信号に応じてＰＷＭ信号を発生し、
    前記駆動モジュールは、ＡＮＤゲート及びＮＭＯＳトランジスタを備え、
    前記ＡＮＤゲートは、前記ＰＷＭ信号及び前記エラー信号を受け取り、
    前記ＮＭＯＳトランジスタは、前記ＡＮＤゲートの出力に接続されたゲートと、前記ブースターに接続されたドレインと、接地されたソースとを備え、
    前記駆動モジュールは、前記エラー信号に応じて前記光源モジュールに電力を出力することを停止すること、を特徴とする、バックライトモジュール。
14. 前記駆動モジュールは、前記光源モジュールの輝度を調光するために調光信号を受け取り、
    前記調光信号の周波数はＰＷＭ信号の周波数とは異なることを特徴とする、請求項１３に記載のバックライトモジュール。
15. 前記保護モジュールは、所定の時間の間に前記駆動電圧が前記第一プリセット電圧より大きくなった後、前記エラー信号を発生することを特徴とする、請求項１３に記載のバックライトモジュール。
16. 前記保護モジュールは、前記所定の時間の間に前記駆動電圧が前記第一プリセット電圧より大きくなった後、前記エラー信号を継続的に発生するためのラッチを備えることを特徴とする、請求項１５に記載のバックライトモジュール。
17. 前記ラッチは、前記ラッチング状態から解放するかどうかを決定するためのリセット信号に接続されることを特徴とする、請求項１４に記載のバックライトモジュール。
18. 前記駆動モジュールは、前記光源モジュールに電力を出力するかどうかを決定するためのリセット信号に接続されることを特徴とする、請求項１３に記載のバックライトモジュール。
19. 前記駆動電圧に応じて電圧検出信号を発生する電圧検出モジュールをさらに備え、
    前記保護モジュールは、前記電圧検出信号に応じて前記駆動電圧が前記第一プリセット電圧より大きいかどうかを決定する前記ブースターに接続されることを特徴とする、請求項１３に記載のバックライトモジュール。
20. 前記電圧検出信号は、二つの抵抗を直列に備えていることを特徴とする、請求項１９に記載のバックライトモジュール。
21. 前記駆動電圧が第二プリセット電圧より小さくなった後、前記保護モジュールはさらに前記エラー信号を発生することを特徴とする、請求項１３に記載のバックライトモジュール。
22. 前記駆動電圧が前記第二プリセット電圧より小さくなった後の所定の期間、前記保護モジュールはさらに前記エラー信号を発生することを特徴とする、請求項１３に記載のバックライトモジュール。
23. 前記保護モジュールは、前記駆動電圧が前記第二プリセット電圧より小さくなった後の前記所定の期間、前記エラー信号をラッチするためのラッチをさらに備えることを特徴とする、請求項２２に記載のバックライトモジュール。
    

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