JP2007280957A - Ｌｅｄアレイ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＣＤバックライトなどの光源として使用されるＬＥＤアレイを駆動するための装置。
【解決手段】外部から入力される調光制御信号及び／または幅制御信号に応じて、赤色／緑色／青色ＬＥＤアレイの駆動電源をそれぞれ設定する一つの調光／幅設定部３１と、前記調光／幅設定部に共通に連結され、前記調光／幅設定部により設定された駆動電源を提供するよう、ＰＷＭ方式で入力電源をオン／オフスイッチングすることにより、赤色ＬＥＤアレイ４１に駆動電源を提供する複数の赤色ＬＥＤアレイ駆動回路３２と、同様に、ＰＷＭ方式で入力電源をオン／オフスイッチングすることにより緑色ＬＥＤアレイ４２に駆動電源を提供する複数の緑色ＬＥＤアレイ駆動回路３３と、同様に、ＰＷＭ方式で入力電源をオン／オフスイッチングすることにより、青色ＬＥＤアレイ４３に駆動電源を提供する複数の青色ＬＥＤ駆動回路３４と、を含むＬＥＤアレイ駆動装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤアレイ駆動装置に関し、より詳細には、直下型ＬＣＤバックライトとして使用される赤色ＬＥＤアレイ、緑色ＬＥＤアレイ、青色ＬＥＤアレイを駆動するためのＬＥＤアレイの駆動装置において、駆動装置に所要される部品の数を節減することにより、駆動装置の小型化が可能で、製造費用の節減ができるＬＥＤアレイ駆動装置に関する。

従来、ＬＣＤのバックライトの光源として使用されていた冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）は、水銀ガスを使用することから環境汚染を誘発する恐れがあり、応答速度が遅くて、色再現性が低いだけでなく、ＬＣＤパネルの軽薄短小化に適切しないという短所を有している。

それに反して、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、環境に優しく、数ナノ秒の応答速度で高速応答が可能なのでビデオ信号ストリームに効果的であり、インパルシブ（Ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ）駆動が可能である。そして、色再現性が１００％以上で、赤色、緑色、青色ＬＥＤの光量を調整して、輝度、色温度などを任意に変更できる。それに、ＬＣＤパネルの軽薄短小化に適合した長所を有しているので、最近ＬＣＤパネルなどのバックライト用光源として積極的に採用されている。

一般に、ＬＥＤを採用したＬＣＤバックライトは、光源の位置によってエッジ型バックライトと直下型バックライトに区分できる。エッジ型バックライトは、横の長いバー状の光源が側面に位置して、導光板を用いてＬＣＤパネルの全面に光を照射する。直下型は、ＬＣＤパネルの下部に位置し、ＬＣＤパネルとほぼ同一な面積を有する面光源から、直接ＬＣＤパネルの全面に光を照射する。

一方、今まで白色光を発光するＬＥＤは開発されていないので、通常ＬＣＤバックライトに使用されるＬＥＤは、赤色光を発光する赤色ＬＥＤ、緑色光を発光する緑色ＬＥＤ、青色光を発光する青色ＬＥＤを一緒に発光して色相を混合することにより、白色光を生成している。ＬＣＤの全面積に均一な白色光を発光するために、多様なＬＥＤ配置方法が研究されており、各色相のＬＥＤに提供される駆動電流（または駆動電圧）を効果的に提供することで、ＬＣＤバックライトの輝度または色相などを適切に制御するための技術が開発されている。

図１は、従来のＬＥＤアレイ駆動装置の一例を図示したブロック構成図である。図１に示すように、従来のＬＥＤアレイ駆動装置は、複数のＬＥＤアレイ駆動ボード１０からなる。一般的にＬＣＤバックライトとして使用される光源２０は、基板上に複数の赤色、緑色、青色ＬＥＤアレイ２１、２２、２３を配置し、各ＬＥＤアレイを効率良く駆動するために、一つまたは数個のＬＥＤアレイ２１、２２、２３を一つのモジュールに製作するか、一つの区域に配置し、一つのモジュールまたは区域に存在する各色相のＬＥＤアレイ２１、２２，２３ごとに一つのＬＥＤアレイ駆動ボード１０を適用して駆動する方式を採択する。

前記ＬＥＤアレイ駆動ボード１０は、外部または内部に提供される調光制御信号Ｓ_Ｄと幅制御Ｓ_Ａに応じて、各色相のＬＥＤアレイ２１、２２、２３に提供される駆動電力を定める調光／幅設定部１１と、前記調光／幅設定部１１により定められた駆動電極を該当色相のＬＥＤアレイ２１、２２、２３に提供するために、ＰＷＭ制御信号を生成する赤色／緑色／青色ＰＷＭ制御部１２１、１３１、１４１、及び前記ＰＷＭ制御信号に応じてＰＷＭ駆動方式で定電力を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ１２２、１３２、１４２を含む。

前記のような構成を有する従来のＬＥＤアレイ駆動回路は、一つのモジュールまたは区域に位置する赤色／緑色／青色ＬＥＤを駆動するために、一つのアレイ駆動ボードを必要とする。したがって、ＬＥＤアレイが含まれたモジュールまたは区域の数が増加するほど、駆動ボードの数も増加するので、ＬＥＤアレイを駆動するための装置に所要される部品の数も増加してしまう。よって、ＬＥＤアレイ駆動装置が大型化し、これを設けるための空間が大きくなるため、製品の小型化に不利であって、部品の製作または購入に必要な費用が増加して、結果的に製品の製造費用を増加させるという問題点がある。

したがって、本発明は前述した従来技術の問題を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、各色相ＬＥＤアレイを駆動するためのＰＷＭ制御部と、ＤＣ／ＤＣコンバータからなる複数のＬＥＤアレイ駆動回路に、各色相のＬＥＤアレイを駆動するための電力を設定する調光／幅設定部を共通に使用するＬＥＤアレイ駆動装置を提供することにある。

前記のような目的を達成すべく、本発明は、
外部から入力される調光制御信号及び／または幅制御信号に応じて、赤色／緑色／青色ＬＥＤアレイの駆動電源をそれぞれ設定する一つの調光／幅設定部と、
前記調光／幅設定部に共通に連結され、前記調光／幅設定部により設定された駆動電源を提供するよう、ＰＷＭ方式で入力電源をオン／オフスイッチングすることにより、赤色ＬＥＤアレイに駆動電源を提供する複数の赤色ＬＥＤアレイ駆動回路と、
前記調光／幅設定部に共通に連結され、前記調光／幅設定部により設定された駆動電源を提供するよう、ＰＷＭ方式で入力電源をオン／オフスイッチングすることにより、緑色ＬＥＤアレイに駆動電源を提供する複数の緑色ＬＥＤアレイ駆動回路と、
前記調光／幅設定部に共通に連結され、前記調光／幅設定部により設定された駆動電源を提供するよう、ＰＷＭ方式で入力電源をオン／オフスイッチングすることにより、青色ＬＥＤアレイに駆動電源を提供する複数の青色ＬＥＤ駆動回路と、を含むことを特徴とするＬＥＤアレイ駆動装置を提供する。

そして好ましく、前記赤色ＬＥＤアレイ駆動回路は、ＰＷＭ駆動部から出力されるパルス信号のデューティ比によって、前記赤色ＬＥＤアレイに提供される電源をスイッチングすることにより、入力電源を駆動電源に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記調光／幅設定部により設定された赤色ＬＥＤアレイの駆動電源を前記赤色ＬＥＤアレイに提供するように、前記ＰＷＭ駆動部の出力パルス信号のデューティ比を制御するためのＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部と、を含むことを特徴とするＬＥＤアレイ駆動装置を提供する。

また好ましく、前記緑色ＬＥＤアレイ駆動回路は、ＰＷＭ駆動部から出力されるパルス信号のデューティ比によって、前記緑色ＬＥＤアレイに提供される電源をスイッチングすることにより、入力電源を駆動電源に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記調光／幅設定部により設定された緑色ＬＥＤアレイの駆動電源を前記緑色ＬＥＤアレイに提供するように、前記ＰＷＭ駆動部の出力パルス信号のデューティ比を制御するためのＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部と、を含むことを特徴とするＬＥＤアレイ駆動装置を提供する。

そして好ましく、前記青色ＬＥＤアレイ駆動回路は、ＰＷＭ駆動部から出力されるパルス信号のデューティ比によって、前記青色ＬＥＤアレイに提供される電源をスイッチングすることにより、入力電源を駆動電源に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記調光／幅設定部により設定された青色ＬＥＤアレイの駆動電源を前記青色ＬＥＤアレイに提供するように、前記ＰＷＭ駆動部の出力パルス信号のデューティ比を制御するためのＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部と、を含むことを特徴とするＬＥＤアレイ駆動装置を提供する。

本発明によれば、直下型ＬＣＤバックライトとして使用される赤色ＬＥＤアレイ、緑色ＬＥＤアレイ、青色ＬＥＤアレイを駆動するためのＬＥＤアレイの駆動装置において、駆動装置に所要される部品の数を節減することにより、駆動装置を小型化することが可能で、且つ製造費用を節減できるという効果がある。

以下、本発明の好ましき実施例を添付の図面を参照してより詳しく説明する。しかし、本発明の実施の形態は他の様々な形態に変更可能で、本発明の範囲が後術される実施の形態に限定されるのではない。本発明の実施の形態は、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者に、本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面に図示された構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張されることがあり、図面上で実質的に同一な構成と機能を有する構成要素は、同一な参照符号を使用する。

図２は、本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置を図示したブロック構成図である。

図２に示すように、本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置３０は、一つの調光／幅設定部３１と、複数の赤色ＬＥＤアレイ駆動回路３２と、複数の緑色ＬＥＤアレイ駆動回路３３と、複数の青色ＬＥＤアレイ駆動回路３４とを含んで構成される。

前記調光／幅設定部３１は、外部から入力される調光制御信号Ｓ_Ｄ及び／または幅制御信号Ｓ_Ａに応じて、赤色／緑色／青色ＬＥＤアレイの駆動電源を設定する。前記調光／幅設定部３１に入力される調光制御信号Ｓ_Ｄ及び／または幅制御信号Ｓ_Ａは、外部から使用者の設定により入力される信号でもあり、光源４０から放出される光を検出して、事前設定された輝度、色座標などを合わせるための別途の制御回路により生成された信号でもありうる。前記調光／幅設定部３１は、このような調光制御信号Ｓ_Ｄ及び／または幅制御信号Ｓ_Ａを入力され、その信号に相応する駆動電力を設定する。例えば、色座標を合わせるために、赤色をより補強する必要がある場合、赤色ＬＥＤアレイ４１の出力を増加するよう、赤色ＬＥＤアレイ４１に提供される駆動電源を増加させるように設定された信号を、赤色ＬＥＤアレイ駆動回路３２に提供することができる。

本発明は、前記調光／幅設定部３１をひつとだけ備え、前記調光／幅設定部３１から出力される駆動電源の設定信号を、複数の同一色相のＬＥＤ駆動回路に提供することを特徴とする。従来には、三色のＬＥＤ駆動回路の一つごとに一つの調光／幅設定部を備えるため、ＬＥＤアレイの数が増加して、より多くのＬＥＤ駆動回路が必要な場合、調光／幅設定部３１も同様にその数が増加するという問題点がある。しかし、本発明は、ＬＥＤアレイの数が増加しても、ＬＥＤアレイの駆動回路の数だけ増加し、一つの共通する調光／幅設定部３１を使用するので、従来に比べて、駆動装置に使用される部品の数を節減することができる。

前記複数の赤色ＬＥＤアレイ駆動回路３２それぞれは、前記調光／幅設定部３１に共通に連結され、前記調光／幅設定部３１により設定された駆動電源を提供するよう、ＰＷＭ方式で入力電源をオン／オフスイッチングすることにより、赤色ＬＥＤアレイ４１に駆動電源を提供する。

同様に、前記複数の緑色ＬＥＤアレイ駆動回路３３それぞれは、前記調光／幅設定部３１に共通に連結され、前記調光／幅設定部３１により設定された駆動電源を提供するよう、ＰＷＭ方式で入力電源をオン／オフスイッチングすることにより、緑色ＬＥＤアレイ４２に駆動電源を提供する。

同様に、前記複数の青色ＬＥＤアレイ駆動回路３４それぞれは、前記調光／幅設定部３１に共通に連結され、前記調光／幅設定部３１により設定された駆動電源を提供するよう、ＰＷＭ方式で入力電源をオン／オフスイッチングすることにより、青色ＬＥＤアレイ４３に駆動電源を提供する。

前記赤色／緑色／青色ＬＥＤアレイ駆動回路３２、３３、３４それぞれは、ＰＷＭ駆動部から出力されるパルス信号のデューティ比によって、前記赤色／緑色／青色ＬＥＤアレイ４１、４２、４３に提供される電源をスイッチングすることにより、入力電源を駆動電源に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３２２、３３２、３４２；及び前記調光／幅設定部３１により設定された赤色／緑色／青色ＬＥＤアレイ４１、４２、４３の駆動電源を前記赤色／緑色／青色ＬＥＤアレイ４１、４２、４３に提供するように、前記ＰＷＭ駆動部の出力パルス信号のデューティ比を制御するためのＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部３２１、３３１、３４１を含む。

このような構成を有する本発明のＬＥＤアレイ駆動装置の一例が図３に図示されている。図３は、本発明の一実施の形態によるＬＥＤアレイ駆動装置の詳細回路図である。

図３には、昇圧式（ｂｏｏｓｔ ｔｙｐｅ）ＤＣ／ＤＣコンバータが採用されたＬＥＤ駆動回路が図示されているが、本発明はこれに限定されるのではなく、ＰＷＭ方式の全てのＤＣ／ＤＣコンバータを備えるＬＥＤ駆動回路に適用されることができる。図３に示すように、本発明の一実施の形態によるＬＥＤアレイ駆動回路３２には、電圧検出抵抗Ｒｓから検出された電圧Ｖｓによって幅が調整されるスイッチングパルスをスイッチＴＲに提供することで、スイッチＴＲのオン／オフ時間を制御するＰＷＭ駆動部５１を有する昇圧式ＤＣ／ＤＣコンバータ３２２が提供されることが可能で、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３２２の出力端には、少なくとも一つ以上のＬＥＤを含むＬＥＤアレイ１１０が連結される。

尚、本実施の形態によるＬＥＤアレイ駆動装置は、前記電圧検出抵抗Ｒｓから検出された電圧値Ｖｓと任意の調光制御信号Ｓ_Ｄとを比べて、適切なＬＥＤアレイの駆動電源を設定して、その設定信号を出力する調光／幅設定部３１と、前記調光／幅設定部３１から出力された設定信号に応じてＰＷＭ駆動部５１のスイッチングパルスのデューティ比を制御するＰＷＭ制御信号を出力するＰＷＭ制御部３２１とを含む。本実施の形態で、ＰＷＭ制御部３２１は、調光／幅設定部３１で比べられた電圧値が増加すると、前記ＰＷＭ駆動部５１から出力されるスイッチングパルスのオン（ｏｎ）時間を増加させ、前記調光／幅設定部３１で比べられた電圧値が減少すると、ＰＷＭ駆動部５１から出力されるスイッチングパルスのオン時間を減少させる制御信号を生成するように動作できる。よって、前記調光制御信号Ｓ_Ｄに応じてＰＷＭ駆動部５１から出力されるスイッチングパルス幅を制御して、ＬＥＤの輝度を調整するＬＥＤアレイ駆動装置が完成される。付加的に、前記電圧検出抵抗Ｒｓから検出された電圧値Ｖｓを増幅させて、調光／幅設定部３１に提供する増幅部５２をさらに備えることができる。

図４は、本発明に適用されるＬＥＤアレイの一例を図示した概略図である。

図４に示すように、ＬＥＤアレイは、前記基板の各分割領域４０ａ、４０ｂ内に配置されることができる。前記分割領域の代わりに、一つのモジュールとして製作されて、該当領域にモジュールを配置することで、同一な配置構造を形成することもできる。本実施の形態は、同一な分割領域で、各色相のＬＥＤアレイは、複数の赤色、緑色、青色ＬＥＤ４１１、４１２、４１３が同一な色相のＬＥＤ同士互いに直列連結されることを特徴とする。この一分割領域４０ａ乃至４０ｂ内の同一色相ＬＥＤの直列連結は、少なくとも他の分割領域に配置された同一色相ＬＥＤの直列連結と互いに並列連結され、ＬＥＤアレイ駆動装置内の該当色相ＬＥＤの駆動回路３２、３３、３４と電気的に連結される。例えば、図４のように、一分割領域４０ａに配置されたＬＥＤ４１１、４１２、４１３は、駆動回路３２、３３、３４との電気的連結のための端子とグラウンドとの間で、同一色相同士に直列連結され、他の分割領域４０ｂに配置されたＬＥＤも、同一な連結構造を有する。前記両分割領域４０ａ、４０ｂ内に配置された各色相ＬＥＤの直列連結は、互いに同一な色相の直列連結構造同士に並列連結されて、ＬＥＤアレイ駆動装置の該当色相ＬＥＤの駆動回路３２、３３、３４に連結される。

すなわち、前記複数のＬＥＤ４１１、４１２、４１３は、基板の各分割領域内で同一色相同士互いに直列連結され、この直列連結は、他の分割領域内の同一色相ＬＥＤの直列連結と並列連結されて、駆動回路３２、３３、３４と連結される。したがって、前記複数のＬＥＤアレイ４１１、４１２、４１３は、直列連結と並列連結が混用された形態のＬＥＤ連結構造を有するようになる。

このような直列連結と並列連結が混用されたＬＥＤアレイ連結構造は、直列連結のみからなる場合、駆動電圧が非常に高くなるという問題点と、並列連結のみからなる場合、駆動電流が非常に高くなるという問題点を解決することができる。適切な駆動電圧で駆動できる数のＬＥＤを直列連結し、このような直列連結をまた適切な駆動電流で駆動できる数だけ並列連結することにより、過度な駆動電圧及び駆動電流が要求されるＬＥＤ連結構造の問題点を解決できるという長所がある。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

従来のＬＥＤアレイ駆動装置の一例を図示したブロック構成図である。 本発明によるＬＥＤアレイ駆動装置を図示したブロック構成図である。 本発明の一実施の形態によるＬＥＤアレイ駆動装置の詳細回路図である。 本発明に適用されるＬＥＤアレイの一例を図示した概略図である。

符号の説明

３０ ＬＥＤアレイ駆動装置（ボード）
３１ 調光／幅設定部
３２ 赤色ＬＥＤアレイ駆動回路
３３ 緑色ＬＥＤアレイ駆動回路
３４ 青色ＬＥＤアレイ駆動回路
３２１、３３１、３４１ ＰＷＭ制御部
３２２、３３２、３４２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
４０ 光源
４１ 赤色ＬＥＤアレイ
４２ 緑色ＬＥＤアレイ
４３ 青色ＬＥＤアレイ

Claims (4)

1. 外部から入力される調光制御信号及び／または幅制御信号に応じて、赤色／緑色／青色ＬＥＤアレイの駆動電源をそれぞれ設定する一つの調光／幅設定部と、
   前記調光／幅設定部に共通に連結され、前記調光／幅設定部により設定された駆動電源を提供するよう、ＰＷＭ方式で入力電源をオン／オフスイッチングすることにより、赤色ＬＥＤアレイに駆動電源を提供する複数の赤色ＬＥＤアレイ駆動回路と、
   前記調光／幅設定部に共通に連結され、前記調光／幅設定部により設定された駆動電源を提供するよう、ＰＷＭ方式で入力電源をオン／オフスイッチングすることにより、緑色ＬＥＤアレイに駆動電源を提供する複数の緑色ＬＥＤアレイ駆動回路と、
   前記調光／幅設定部に共通に連結され、前記調光／幅設定部により設定された駆動電源を提供するよう、ＰＷＭ方式で入力電源をオン／オフスイッチングすることにより、青色ＬＥＤアレイに駆動電源を提供する複数の青色ＬＥＤ駆動回路と、を含むことを特徴とするＬＥＤアレイ駆動装置。
2. 前記赤色ＬＥＤアレイ駆動回路は、
   ＰＷＭ駆動部から出力されるパルス信号のデューティ比によって、前記赤色ＬＥＤアレイに提供される電源をスイッチングすることにより、入力電源を駆動電源に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記調光／幅設定部により設定された赤色ＬＥＤアレイの駆動電源を前記赤色ＬＥＤアレイに提供するように、前記ＰＷＭ駆動部の出力パルス信号のデューティ比を制御するためのＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤアレイ駆動装置。
3. 前記緑色ＬＥＤアレイ駆動回路は、
   ＰＷＭ駆動部から出力されるパルス信号のデューティ比によって、前記緑色ＬＥＤアレイに提供される電源をスイッチングすることにより、入力電源を駆動電源に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記調光／幅設定部により設定された緑色ＬＥＤアレイの駆動電源を前記緑色ＬＥＤアレイに提供するように、前記ＰＷＭ駆動部の出力パルス信号のデューティ比を制御するためのＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤアレイ駆動装置。
4. 前記青色ＬＥＤアレイ駆動回路は、
   ＰＷＭ駆動部から出力されるパルス信号のデューティ比によって、前記青色ＬＥＤアレイに提供される電源をスイッチングすることにより、入力電源を駆動電源に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記調光／幅設定部により設定された青色ＬＥＤアレイの駆動電源を前記青色ＬＥＤアレイに提供するように、前記ＰＷＭ駆動部の出力パルス信号のデューティ比を制御するためのＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤアレイ駆動装置。

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