KR100725499B1 - Ｌｅｄ 구동회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 LED 구동회로는 PWM신호에 의해 구동되고, 전류에 의해 발광하는 LED(Light Emitting Diode)부와; PWM신호에 기초하여 LED부로 공급되는 구동전원을 공급 또는 차단하는 전원공급부와; LED부에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부와; 전류검출부에 의해 검출된 전류가 소정치를 초과하는지 여부에 따른 논리상태의 신호를 출력하는 전압비교부와; 전압비교부에 의해 출력된 신호의 논리상태에 대응하는 PWM신호를 상기 전원공급부에 출력하는 전류조절부와; LED부에 의해 발광되는 광의 휘도가 PWM신호의 듀티비에 대응하여 LED부에 추가 전류를 공급되도록 전압비교부에 의해 출력되는 신호의 논리상태를 변환하는 추가전류검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, LED의 발광 효율을 향상시켜 향상된 영상을 사용자에게 제공한다.

Description

ＬＥＤ 구동회로{LED DRIVING CIRCUIT}
도 1은 종래의 LED 구동회로에 대한 일예이다.
도 2는 본 발명에 따른 LED 구동회로의 제어 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 LED 구동회로의 상세 회로도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 전원공급부 20 : LED부
30 : 전류검출부 40 : 전압비교부
50 : 전류조절부 60 : 추가전류검출부
본 발명은 LED 구동회로에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 PWM(Pulse Width Modulation)신호에 의해 소정의 전압으로 LED(Light Emitting Diode)를 발광시키는데 있어서, PWM신호의 듀티비에 대응하여 LED에 추가 전류를 공급함으로써, LED의 발광효율을 향상시킨 LED 구동회로에 관한 것이다.
LED는 세 가지 색상인 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue) 각각에 대하여 복수개의 어레이(Array)를 마련하여 액정표시장치(LCD: liquid crystal display)의 백라이트(back light)로서 이용된다. 각 색상에 대한 LED 구동회로는 별도로 구비된다.
도 1은 종래의 LED 구동회로에 대한 일예이다.
에러앰프(Error Amp)(1)는 LED(6)에 흐르는 전류를 검출하고, 검출된 전류에 의한 전압과 소정의 기준전압을 비교한다. 두 전압의 비교결과에 의해 PWM변조(2)는 PWM신호를 생성하여 게이트(Gate)회로(3)로 전달한다. 게이트회로(3)는 PWM신호에 의해 스위칭소자인 MOSFET(4)와 인덕터(5)를 제어한다. 여기서 MOSFET(4)가 ON인 경우, 전류 Io가 인덕터(5)를 통해 LED(6)에 흐르게 되고, 이에 의해 LED(6)는 발광한다. LED(6)는 R, G, B 각각에 대해 발광 정도가 달라질 수 있고, 발광의 정도는 전류 Io의 크기에 의해 결정되며, 전류 Io는 기준전압에 의해 결정되어 진다.
LED(6)에 공급되는 전류 Io는 기준전압에 의해 생성되는 PWM신호의 펄스에 의해 달라진다. 즉 PWM 신호의 듀티사이클(Duty Cycle)에 의해 LED(6)에 흐르는 전류량이 조절된다. LED(6)에 흐르는 전류가 피크(Peak)에 도달하면 PWM 신호에 의해 LED에 흐르는 전류는 차단된다. 이에 의해 LED의 휘도를 조절할 수 있다.
예컨대, PWM신호가 논리적 하이(High)이면, MOSFET(4)는 ON되고 그에 따라 LED에 흐르는 전류는 증가된다. 그리고 LED에 흐르는 전류가 피크에 도달하면, PWM신호는 논리적 로우(Low)가 되고, MOSFET(4)는 OFF되어 LED(6)에 흐르는 전류를 차단한다.
여기서, 종래의 LED 구동회로는 LED에 전류를 공급하는 MOSFET(4)의 스위칭 동작이 신속하지 못 하였고, 다른 색상의 LED를 발광시키기 위해 구동회로를 전환 하는 과정에서 발생하는 과도특성도 신속하지 못한 문제가 있다. 그리고, PWM신호의 펄스의 Duty비에 대해 LED의 발광 효율이 최고 효율에서 10~15% 정도 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 LED 구동회로는 LED의 발광 효율을 향상시키도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 전류에 의해 발광하는 LED(Light Emitting Diode)부와; PWM신호에 기초하여 LED부로 공급되는 구동전원을 공급 또는 차단하는 전원공급부와; LED부에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부와; 전류검출부에 의해 검출된 전류가 소정치를 초과하는지 여부에 따른 논리상태의 신호를 출력하는 전압비교부와; 전압비교부에 의해 출력된 신호의 논리상태에 대응하는 PWM신호를 전원공급부에 출력하는 전류조절부와; LED부에 의해 발광되는 광의 휘도가 PWM신호의 듀티비에 대응하여 LED부에 추가 전류를 공급되도록 전압비교부에 의해 출력되는 신호의 논리상태를 변환하는 추가전류검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로에 관한 것이다.
여기서, 전압비교부는 OP-Amp로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 추가전류검출부는 FET로 구성되고, FET의 드래인은 소정의 저항을 통해 LED부의 애노드(Anode)와 연결되고, 소스(Source)는 OP-Amp의 출력단과 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 전류검출부는 FET로 구성되고, FET의 드래인은 LED부의 캐소드(Cathod)와 연결되고, 소스는 OP-Amp의 반전입력단과 연결되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 LED 구동회로의 블럭도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 구동회로는 전원공급부(10)와, LED부(20)와, 전류검출부(30)와, 전압비교부(40)와, 전류조절부(50)와, 추가전류검출부(60)를 포함한다.
전원공급부(10)는 PWM신호에 기초하여 LED부(20)로 공급되는 구동전원을 공급 또는 차단한다. 전원공급부(10)는 입력된 DC 전압을 DC-DC 컨버터(Converter)를 통해 증폭된 DC 전압을 LED부(20)로 공급한다.
LED부(20)는 전원공급부(10)로부터 공급되는 구동전원에 의해 빛을 발광한다. 또한, 구동전원에 대응하는 전류에 의해 발광의 휘도가 결정된다.
전류검출부(30)는 LED()부에 흐르는 전류를 검출하여 전압비교부(40)로 전달한다. 전류검출부(30)는 전압차에 의해 스위칭되는 적어도 하나의 회로소자이면, 일반적으로 FET인 것이 바람직하다. 전류검출부(30)의 FET의 드래인(Drain)은 LED부(20)의 캐소드(Cathod)에 연결되며, FET의 소스(Source)는 전압비교부(40)와 연결된다. 즉 전류검출부(30)의 FET의 드래인에 의해 LED부(20)에 흐르는 전류를 검출하고 검출된 전류를 전류검출부(30)의 FET의 소스를 통해 전압비교부(40)로 전달 된다.
전압비교부(40)는 전류검출부(30)로부터 전류를 수신하고, 소정의 기준전압과 수신한 전류에 해당하는 전압을 비교하여, 비교결과에 따라 논리 신호를 전류조절부(50)로 출력한다. 전압비교부(40)는 적어도 하나의 연산증폭기(OP-Amp)로 구성된다. OP-Amp의 반전입력단은 전류검출부(30)의 FET의 소스와 소정의 저항을 통해 연결된다. 즉, OP-Amp의 반전입력단에는 전류검출부(30)에서 검출된 전류에 대해 소정의 저항에 의해 산출된 전압이 입력된다. 그리고 OP-Amp의 비반전입력단에는 소정의 기준전압이 입력된다.
전류조절부(50)는 전압비교부(40)로부터 논리신호를 입력받고, 논리신호가 하이(High)인 경우, 전원공급부(10)가 LED부(20)로 전원을 공급하도록 하고, 논리신호가 로우(Low)인 경우, 전원공급부(10)가 LED부(20)로 공급되는 전원을 차단하도록 한다. 또한, 전류조절부(50)는 전압비교부(40)로부터 입력된 논리신호에 따라 PWM신호의 펄스폭을 조절하고, 전원공급부(10)는 조절된 PWM신호의 펄스폭에 따라 LED부(20)에 공급하는 전류의 양을 조절한다. 즉 전류조절부(50)는 논리신호에 따라 PWM신호의 듀티비(Duty rate)에 따라 LED부(20)에 공급되는 전원의 크기를 제어할 수 있다.
추가전류검출부(60)는 적어도 하나의 스위칭 소자로 구성되면, 이 스위칭 소자는 FET인 것이 일반적이다. 추가전류검출부(60)의 FET의 드래인은 LED부(20)의 애노드(Anode)와 연결되고, 소스는 전류조절부(50)와 연결된다. 추가전류검출부(60)의 FET의 드래인이 LED부(20)의 애노드로부터 전류를 검출하고, 검출된 전류 를 소스를 통해 전류조절부(50)로 전달한다. 전류조절부(50)는 추가전류검출부(60)로부터 수신된 전류에 의해 PWM신호의 듀티비를 조절하고, 전원공급부(10)는 조절된 PWM신호의 듀티비에 기초하여 전원을 LED부(20)에 공급한다. 즉, 전류조절부(50)는 전류검출부(30)에 의해 검출된 전류에 의해 PWM신호의 듀티비를 조절할 수 있을 뿐아니라, 추가전류검출부(60)에 의해 검출된 전류에 의해서도 PWM신호의 듀티비를 조절할 수 있다. 이때 추가전류검출부(60)에 의해 검출된 전류는 LED의 발광 휘도를 향상시키기 위한 것이다.
일반적으로 PWM신호의 듀티비가 50%인 경우, LED의 발광 휘도는 35 ~ 40%에 해당하며, 추가전류검출부(60)는 PWM신호의 듀티비에 대해 부족한 LED의 발광 휘도를 향상시키기 위해 LED부(20)로부터 검출된 전류를 전류조절부(50)에 제공한다. 전류조절부(50)는 추가전류검출부(60)로부터 수신한 전류에 의해 PWM신호의 듀티비를 증가시키고, 전원공급부(10)는 변경된 PWM신호의 듀티비에 대응하여 전원을 LED부(20)에 공급한다.
전원공급부(10)는 전류조절부(50)에 의해 변경된 PWM신호의 듀티비에 따라 LED부(20)로 공급하는 전원을 조절합니다. 전원공급부(10)는 캐패시터와, 다이오드와, 인덕터를 적어도 하나 포함합니다.
도 3은 본 발명에 따른 LED 구동회로의 상세 회로도이다.
IC3는 집적칩(Integrated Chip)이며 전류검출부(30)의 FET와, 추가전류검출부(60)의 FET가 집적된 칩소자이다. 추가전류검출부(60)의 FET의 드래인의 저항 R10을 어느 한 단과 연결되고 저항 R10의 다른 한 단은 LED부(20)의 애노드와 연결 된다. 전류검출부(30)의 FET의 드래인은 LED부(20)의 캐소드와 연결되고, 또한 저항 R6의 한 단이 연결된다. 저항 R6에 의해 전류검출부(30)가 검출한 전류가 전압으로 산출되고 전압은 전압비교부(40)로 전달한다. 여기서 전압비교부(40)는 IC2에 해당하며, IC2는 적어도 하나의 연산증폭기(OP-Amp)를 포함하고, OP-Amp의 반전입력단에 전류검출부(30)에서 검출된 전류에 대한 전압이 입력된다. OP-Amp의 비반전입력단에는 R4, R5, C6에 의해 소정의 기준전압이 입력된다.
IC1은 전류조절부(50)에 해당하며, IC1의 F/B(FeedBack)단에서 IC2의 출력단과 연결되고, IC3의 추가전류검출부(60)의 FET의 소스가 연결된다.
전원공급부(10)는 C2, D1, L1, D2로 구성되며, 전압을 증폭하는 컨버터 역할을 한다.
C1은 입력 리플(Ripple)을 제거하는 캐패시터이다. C3는 출력 리플을 제거하는 캐패시터이다. C4, R3, C5는 컨버터의 발진주파수를 결정하는 소자이다.
FET1은 스위칭 소자로서, PWM신호에 의해 ON/OFF되어지면, ON인 경우, PWM신호가 전류검출부(30)의 FET의 게이트로 공급된다.
비록, 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명에 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 구동회로는 LED의 발광 휘도를 향상시켜 향상된 영상을 사용자에게 제공한다.

Claims (4)

  1. PWM신호에 의해 구동되는 LED 구동회로에 있어서,
    전류에 의해 발광하는 LED(Light Emitting Diode)부와;
    PWM신호에 기초하여 상기 LED부로 공급되는 구동전원을 공급 또는 차단하는 전원공급부와;
    상기 LED부에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부와;
    상기 전류검출부에 의해 검출된 전류가 소정치를 초과하는지 여부에 따른 논리상태의 신호를 출력하는 전압비교부와;
    상기 전압비교부에 의해 출력된 신호의 논리상태에 대응하는 상기 PWM신호를 상기 전원공급부에 출력하는 전류조절부와;
    상기 LED부에 의해 발광되는 광의 휘도가 상기 PWM신호의 듀티비에 대응하여 상기 LED부에 추가 전류를 공급되도록 상기 전압비교부에 의해 출력되는 신호의 논리상태를 변환하는 추가전류검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압비교부는 OP-Amp로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 추가전류검출부는 FET로 구성되고, 상기 FET의 드래인은 소정의 저항을 통해 상기 LED부의 애노드(Anode)와 연결되고, 소스(Source)는 상기 OP-Amp의 출력단과 연결되는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전류검출부는 FET로 구성되고, FET의 드래인은 상기 LED부의 캐소드(Cathod)와 연결되고, 소스는 상기 OP-Amp의 반전입력단과 연결되는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
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