KR101006381B1

KR101006381B1 - 발광장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101006381B1
Application number: KR1020060017361A
Authority: KR
Inventors: 강정일; 이상훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2011-01-10
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: US20070195023A1; US8284133B2; KR20070084948A; CN101026914A; CN101026914B

Abstract

본 발명은 발광장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 발광장치는, 직렬로 연결된 복수의 발광부와; 상기 복수의 발광부에 전류를 공급하는 전류공급부와; 상기 복수의 발광부 각각에 병렬로 연결되어 상기 발광부로 전류를 흐르게 하거나 우회시키는 복수의 전류 스위칭부와; 상기 복수의 발광부 각각에 대응하는 밝기정보를 입력 받고, 입력된 상기 밝기정보에 대응하여 복수의 상기 발광부의 각각의 발광 시간이 개별적으로 조절되도록 펄스폭 변조신호를 상기 전류 스위칭부에 출력하는 제어부를 포함한다. 이에 의해, 간이한 회로 구성 및 높은 효율로 복수의 발광부를 개별적으로 및 다양한 휘도로 발광하도록 구동할 수 있다.

Description

발광장치 및 그 제어방법{LIGHT EMITTING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 발광장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이며,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 발광장치의 턴온전압 전달부가 포토 커플러를 포함하는 경우, 포토 커플러를 개략적으로의 도시한 회로도이며,

도 3a 및 도 3b는 전류공급부로부터 공급되는 전류, 커패시터의 충전상태, 바이패스 트랜지스터의 턴온상태에 따른 발광부의 발광상태를 도시한 도면이고,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치의 제어흐름도이고,

도 5a 및 도 5b는 종래의 발광장치의 예를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 전류공급부 120, 130, 140 : 전류 스위칭부

125, 135, 145 : 턴온전압 전달부 123, 133, 143 : 커패시터

170 : 제어부 171 : 커패시터 제어부

172 : 제1 스위치 173 : 제2 스위치

175 : 메인 제어부 190 : 전압전달부

D1, D2, D3 : 발광부 S1, S2, S3 : 바이패스 다이오드

본 발명은 발광장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 다수의 발광부의 휘도를 다양한 계조로 개별적으로 제어하는 발광장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

발광장치는 매트릭스 형태로 배열된 LED(light emitting diode) 어레이와 같은 복수의 발광부와 LCD(liquid crystal diode) 패널과 같은 디스플레이부를 구비한다. 복수의 발광부는 디스플레이부에 소정의 영상이 표시될 수 있도록 광원의 기능을 한다.

도 5a 및 도 5b는 종래의 발광장치의 예를 도시한 도면이다. 먼저 발광장치는 3행 3열로 배치된 9개의 LED(10a 내지 10c, 20a 내지 20c 및 30a 내지 30c)와, 9개의 LED(10a 내지 10c, 20a 내지 20c 및 30a 내지 30c)를 각각 제어하는 구동회로(11a 내지 11c, 21a 내지 21c 및 31a 내지 31c)를 구비하는 것을 일 예로 도시하였다. 발광장치는 구동회로(11a 내지 11c, 21a 내지 21c 및 31a 내지 31c)를 통하여 9개의 LED(10a 내지 10c, 20a 내지 20c 및 30a 내지 30c)를 순시적으로 그 휘도를 제어할 수 있다. 9개의 LED(10a 내지 10c, 20a 내지 20c 및 30a 내지 30c)는 단색으로 선택될 수도 있고, 몇 개의 색의 LED를 조합하여 다양한 색상을 표현할 수도 있다.

발광장치는, 9개의 LED(10a 내지 10c, 20a 내지 20c 및 30a 내지 30c) 각각 에 할당된 독립적인 구동회로(11a 내지 11c, 21a 내지 21c 및 31a 내지 31c)에 독립된 신호가 주어져, 모든 LED(10a 내지 10c, 20a 내지 20c 및 30a 내지 30c)가 서로 독립적으로 발광하게 되므로, LED(10a 내지 10c, 20a 내지 20c 및 30a 내지 30c) 각각을 임의의 휘도로 발광시키거나 원하는 이미지를 표현할 수 있다.

그러나 이러한 구성에 의하면, LED의 개수가 늘어날수록 구동회로의 수와 구동신호의 수도 증가하게 되어, LED가 동일한 밀도로 배열된 경우, 면적이 증가함에 따라 면적의 제곱에 비례하여 기하급수적으로 구동회로와 구동신호의 수가 늘어나기 때문에, 실용적이지 못하다는 단점이 있다.

다음으로, 도 1b에 도시된 발광장치는 3행 3열로 배치된 9개의 LED(12a 내지 12c, 22a 내지 22c 및 32a 내지 32c)와, 9개의 LED(12a 내지 12c, 22a 내지 22c 및 32a 내지 32c)의 각 열을 제어하는 3개의 구동회로(13a 내지 13c)와, 9개의 LED(12a 내지 12c, 22a 내지 22c 및 32a 내지 32c)의 각 행을 제어하는 3개의 스위치(14, 24 및 34)를 구비하는 것을 일 예로 도시하였다.

발광장치는 3개의 스위치(14, 24 및 34)를 순차적으로 소정 시간 씩 턴온시키면서, 턴온된 행에 있는 LED(12a 내지 12c, 22a 내지 22c 또는 32a 내지 32c) 각각에 대응하는 구동전류를 인가하여 발광시킨다. 발광장치는 마지막 행의 LED(32a 내지 32c)를 발광시킨 후, 다시 맨 처음의 행의 LED(12a 내지 12c)를 발광시킨다. 이 경우, 각 행의 LED를 빠른 속도로 순차적으로 구동하면, 사람의 눈은 빛의 빠른 변화는 인지하지 못하는 반면, 변화하는 빛의 평균 휘도(이하, ＂밝기＂라고도 함)는 인지하는 성질을 가지고 있기 때문에, 마치 각 LED가 서로 다른 휘도로 동시에 구동되는 것처럼 느끼게 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 한 행을 구성하는 LED의 개수에 해당하는 구동회로와 구동신호가 필요할 뿐이므로, 회로 구성이 간소화되는 장점이 있다. 그러나 이러한 구성에 의하면, 매 순간 발광되는 LED는 단 한 행 밖에 되지 않기 때문에, LED의 사용 효율이 낮아서, 사람의 눈이 인식하는 전체 LED배열의 최대 휘도는 하나의 LED가 낼 수 있는 최대 휘도를 행의 수로 나눈 것 밖에 되지 않는다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 스위치를 둘 혹은 그 이상의 그룹으로 형성하여, 각 그룹에 속하는 행의 LED를 동시에 구동하는 방법이 있을 수 있으나, 이 경우 역시 그룹의 수가 늘어남에 따라 구동회로 및 구동신호의 개수가 늘어난다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간이한 회로 구성 및 높은 효율로 복수의 발광부를 개별적으로 및 다양한 휘도로 발광하도록 구동할 수 있는 발광장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 발광장치에 있어서, 직렬로 연결된 복수의 발광부와; 상기 복수의 발광부에 전류를 공급하는 전류공급부와; 상기 복수의 발광부 각각에 병렬로 연결되어 상기 발광부로 전류를 흐르게 하거나 우회시키는 복수의 전류 스위칭부와; 상기 복수의 발광부 각각에 대응하는 밝기정보를 입력 받고, 입력된 상기 밝기정보에 대응하여 복수의 상기 발광부의 각각의 발광 시간이 개별적으로 조절되도록 펄스폭 변조신호를 상기 전류 스위칭부에 출력하는 제어부를 포함 하는 것을 특징으로 하는 발광장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 전류 스위칭부는 상기 발광부에 병렬로 연결되어, 턴온 시 상기 발광부에 공급되는 전류를 우회시키는 바이패스 트랜지스터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전류 스위칭부는 상기 바이패스 트랜지스터에 연결되며 소정 전압이 충전되는 캐패시터를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 커패시터에 충전된 경우 상기 바이패스 트랜지스터를 턴온 시키기 위한 제어신호를 출력할 수 있다.

그리고, 상기 커패시터에 전압을 공급하는 전압공급부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 커패시터에 전압이 충전되도록 상기 커패시터를 제어하는 커패시터 제어부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 커패시터 일 단에는 상기 전압공급부가 연결되고 타 단에는 상기 커패시터 제어부가 연결되며, 상기 커패시터 제어부는 상기 커패시터의 충전 여부를 제어하기 위하여 상기 전압공급부에서 인가되는 전압이 상기 커패시터의 상기 일 단에 인가되는지 여부를 제어할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 복수의 발광부가 모두 소등되는 시간에 상기 커패시터에 전압이 충전되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 전류 스위칭부는 상기 커패시터가 충전된 상태에서 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 바이패스 트랜지스터에 턴온 전압을 인가하기 위한 턴온전압 전달부를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 턴온전압 전달부는 포토 커플러와 하이 사이드 게이트 드라이버 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한편, 상기 복수의 발광부는 각각 적어도 하나의 LED(Light Emitting Diod)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 발광부로부터 방출된 광을 제공받아 영상을 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 발광장치의 제어방법에 있어서, 직렬로 연결된 복수의 발광부 각각에 대응하는 밝기정보를 입력받는 단계와; 상기 복수의 발광부에 전류를 공급하는 단계와; 입력된 상기 밝기정보에 대응하여 복수의 상기 발광부의 각각의 발광 시간이 개별적으로 조절되도록 펄스폭 변조신호를 출력하는 단계와; 상기 펄스폭 변조신호에 따라 상기 발광부로 전류가 흐르거나 우회되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제어방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 발광부로 전류가 흐르거나 우회되는 단계는, 상기 펄스폭 변조신호에 따라 상기 발광부로 전류가 흐르거나 우회되도록 상기 전류의 흐름을 스위칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 발광부로 전류가 흐르거나 우회되는 단계는, 상기 펄스폭 변조신호에 따라, 상기 펄스폭 변조신호와 상이한 전압신호가 전류의 흐름을 스위칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발광장치는 복수의 발광부(D1, D2 및 D3)와, 발광부(D1, D2 및 D3)에 전류를 공급하는 전류공급부(110)와, 각각의 발 광부(D1, D2 및 D3)에 대응하여 마련된 복수의 전류 스위칭부(120, 130 및 140)와, 이들을 제어하는 제어부(170)를 포함한다. 그리고, 본 발명에 따른 발광장치는 전류 스위칭부(120, 130 및 140)에 전압을 공급하기 위한 전압공급부(190)를 더 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발광장치가 3개의 발광부(D1, D2 및 D3)와 3개의 전류 스위칭부(120, 130 및 140)를 포함하는 것을 도시하였다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과하며, 본 발명에 따른 발광장치에 포함된 발광부(D1, D2 및 D3)의 개수는 복수 개라면 제한되지 않는다. 그리고, 본 발명에 따른 발광장치는 도 1에 도시된 전류공급부(110) 및 전류공급부(110)로부터 공급된 전류(Io)에 따라 발광하는 발광부(D1, D2 및 D3)를 복수 개 포함하며, 제어부(170)는 발광부(D1, D2 및 D3) 각각에 대응하는 밝기 정보에 따라 각각의 전류공급부(110) 및 발광부(D1, D2 및 D3) 등을 제어할 수 있다.

전류공급부(110)는 발광부(D1, D2 및 D3)에 전류(Io)를 공급하기 위한 전원소스이며, 발광부(D1, D2 및 D3)의 밝기를 조절 및 유지하기 위하여 정전류(Io)를 공급하는 것이 바람직하다.

발광부(D1, D2 및 D3)는 영상을 디스플레이 하기 위한 도시되지 않은 디스플레이부에 빛을 제공한다. 본 실시예에 따른 발광부(D1, D2 및 D3)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 포함하는 것이 바람직하지만 이에 한정되지 않는다. 여기서, LED는 레드광을 발광하는 레드 LED와, 그린광을 발광하는 그린 LED와, 블루광을 발광하는 블루 LED를 포함하거나 기타 시안광을 발광하는 시안 LED, 옐로 우광을 발광하는 옐로우 LED, 마젠타광을 발광하는 마젠타 LED, 백색광을 발광하는 백색 LED 등 다양한 색의 LED를 더 포함할 수 있다.

전류 스위칭부(120, 130 및 140)는 각각의 발광부(D1, D2 및 D3)에 대응하여 마련된 복수개 마련되며, 발광부(D1, D2 및 D3) 각각에 병렬로 연결된다. 발광부(D1, D2 및 D3) 각각에 연결된 전류 스위칭부(120, 130 및 140)는 제어부(170)의 제어에 따라 발광부(D1, D2 및 D3)로 전류(Io)가 흐르도록 하거나 우회시켜서 발광부(D1, D2 및 D3)에 전류(Io)가 흐르지 않도록 스위칭된다.

전류 스위칭부(120, 130 및 140)는 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)와, 턴온전압 전달부(125, 135 및 145)와, 커패시터(123, 133 및 143)와, 다이오드(127, 137 및 147) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)는 각각의 발광부(D1, D2 및 D3)에 병렬로 연결되어 발광부(D1, D2 및 D3)에 인가되는 전류(Io)를 스위칭한다. 여기서, 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)는 MOSFET인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않으며, 각 종 FET 등 전류(Io)의 흐름을 스위칭할 수 있는 소자라면 다양하게 마련될 수 있다. 이 하, 설명의 편의를 위하여 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)가 MOSFET인 것을 일 예로 설명한다.

턴온전압 전달부(125, 135 및 145)는 커패시터(123, 133 및 143)가 충전된 상태에서 제어부(170)의 구동 제어신호(P1, P2 및 P3)에 따라 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)에 턴온 전압을 인가한다. 여기서, 턴온전압 전달부(125, 135 및 145)는 포토 커플러, 하이 사이드 게이트 드라이버 등을 포함할 수 있다. 그리고, 턴온전압 전달부(123, 133 및 143)는 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)의 소오스와 기준 레벨이 다른 구동신호로 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)의 구동을 가능하게 하는 구성으로 마련된다.

제어부(170)는 복수의 발광부(D1, D2 및 D3) 각각에 대응하는 밝기정보를 입력 받는다. 그리고, 제어부(170)는 입력된 밝기정보에 대응하여 복수의 발광부(D1, D2 및 D3)의 각각의 발광 시간이 개별적으로 조절되도록 펄스폭 변조신호를 전류 스위칭부(120, 130 및 140)에 출력한다. 펄스폭 변조신호는 각 발광부(D1, D2 및 D3)의 발광시간을 조절하기 위한 구동 제어신후(P1, P2 및 P3)로 전류 스위칭부(120, 130 및 140)에 출력된다. 여기서, 제어부(170)는 펄스폭 변조신호를 각각의 발광부(D1, D2 및 D3)에 독립적으로 출력함으로써, 각각의 발광부(D1, D2 및 D3)를 독립적으로 제어한다. 이에 따라, 제어부(170)는 각각의 발광부(D1, D2 및 D3)의 발광 시간의 주기 및 발광 시간의 주기 내에서 발광 되는 시간의 길이 역시 서로 독립적으로 제어할 수 있다.

제어부(170)는 전압공급부(190)로부터의 전압이 커패시터(123, 133 및 143)에 인가되어 커패시터(123, 133 및 143)가 충전되도록 커패시터(123, 133 및 143)를 제어하고, 커패시터(123, 133 및 143)에 충전된 전압이 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)에 턴온 전압으로 인가되도록 턴온전압 전달부(125, 135 및 145)를 제어한다.

여기서, 제어부(170)는 커패시터(123, 133 및 143)가 충전되도록 제어하는 커패시터 제어부(171)와, 이 외에 다른 부를 제어하는 메인 제어부(175)를 포함한 다. 즉, 메인 제어부(175)는 턴온전압 전달부(125, 135 및 145)에 구동 제어신호를 출력하며, 필요에 따라 전류공급부(110)에서 공급되는 전류(Io)의 크기 및 전압공급부(190)에서 공급되는 전압의 크기도 제어할 수도 있다.

커패시터 제어부(171)는 커패시터(123, 133 및 143)에 전압이 충전되도록 제어한다. 이 때, 본 발명에 따라 커패시터 제어부(171)는 전압공급부(190)에서 출력되는 전압이 커패시터(123, 133 및 143)에 인가되는지 여부를 스위칭 하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따라, 커패시터 제어부(171)가 제1 스위치(172)와 제2 스위치(173)를 포함하는 것을 일 예로 도시하였다. 여기서, 제2 스위치(173)는 일 단이 제1 스위치(172)에 연결되어 있고 타 단이 전압공급부(190) 또는 접지단에 연결되어 있다. 따라서, 제2 스위치(173)는 메인 제어부(175)의 제어에 따라 스위치 되어 전압공급부(190)로부터 공급되는 전압(Vcc) 또는 접지전압(Vg)이 제1 스위치(172)에 인가되도록 한다. 이에 따라, 제2 스위치(173)는 전압공급부(190)로부터 공급되는 전압(Vcc) 또는 접지전압(Vg)에 따라 스위칭된다. 제2 스위치(173)의 타단이 전압공급부(190)에 연결되어 제 2 스위치에 하이신호가 인가되는 경우, 제2 스위치(173)가 턴 온되어 커패시터(123, 133 및 143)의 일 단에 접지전압이 인가될 수 있다. 여기서, 커패시터(123, 133 및 143)의 일 단에 인가되는 접지전압은 제2 스위칭부에 인가되는 접지전압(Vg)과 동일한 레벨의 전압인 것이 바람직하나 다른 레벨의 전압일 수도 있다.

본 발명에 따른 전류공급부(110)는 소정의 전류(Io)를 출력하여 발광부(D1, D2 및 D3)에 전류(Io)를 공급할 수 있다. 여기서, 전류공급부(110)에서 출력된 전류(Io)가 발광부(D1, D2 및 D3)에 인가되는 경우 발광부(D1, D2 및 D3)가 점등하여 발광하고 전류공급부(110)에서 출력된 전류(Io)가 발광부(D1, D2 및 D3)에 인가되지 않고 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)를 통해 흐르는 경우 발광부(D1, D2 및 D3)가 소등하게 된다.

여기서, 메인 제어부(175)의 제어에 따라 커패시터 제어부(171)의 제2 스위치(173)의 타 단이 전압공급부(190)에 인가되어 제1 스위치(172)에 Vcc 신호가 인가되고, Vcc신호에 따라 제1 스위치(172)는 턴온된다. 그러면, 제3 커패시터(143)의 일 단에 접지 전압이 인가되며, 제3 커패시터(143)의 타 단에 전압공급부(190)의 전압이 인가된다. 여기서, 전압공급부(190)로부터의 전압은 다이오드(127, 137 및 147)를 통해 커패시터(123, 133 및 143)에 인가된다고 도시하였으며, 다이오드(127, 137 및 147)는 역전류가 흐르는 것을 방지한다.

전술한 바와 같이, 턴온전압 전달부(125, 135 및 145)는 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)의 소오스 전압과 다른 기준레벨 전압을 갖는 구동 제어신후(P1, P2 및 P3)에 따라 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)가 구동 가능하도록 구동 제어신후(P1, P2 및 P3)에 따른 턴온 전압을 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)에 전달한다.

도 2는 턴온전압 전달부(125, 135 및 145)가 포토 커플러를 포함하는 것을 일 예로 도시하였다. 도 2를 참조하면, 전압공급부(190)로부터의 전압(Vcc)가 제3 바이패스 트랜지스터(S3)의 게이트 단에 인가되도록 한다. 그러면, 제3 커패시터 (143)가 전압(Vcc)에 의해 충전된다. 그리고, 충전된 제3 커패시터(143)는 제3 턴온전압 전달부(145)에 대하여 전원소스와 같은 역할을 한다.

메인 제어부(175)로부터의 구동 제어신호(P3)가 인가된 경우, 제3 커패시터(143)는 전원소스와 같이 충전된 전원을 턴온전압 전달부(145)에 전달하여, 턴온전압 전달부(145)를 구동시킨다. 따라서, 제3 바이패스 트랜지스터(S3)가 턴온되며, 제3 발광부(D3)에 인가될 전류(Io)가 제3 발광부(D3)를 우회하여 제3 바이패스 트랜지스터(S3)를 통해 흐르게 된다.

이와 동일한 원리로 메인 제어부(175)로부터 구동 제어신호(P1, P2)가 인가된 경우, 제1 커패시터(123)와 제2 커패시터(133)가 충전되어 있으면 제1 바이패스 트랜지스터(S1) 및 제2 바이패스 트랜지스터(S2)가 턴온되며 전류공급부(110)로부터 출력된 전류(Io)는 제1 바이패스 트랜지스터(S1) 및 제2 바이패스 트랜지스터(S2)로 흐르게 된다.

여기서, 본 발명에 따른 제어부(170)는 전술한 바와 같이 구동 제어신후(P1, P2 및 P3)로 펄스폭 변조신호를 출력한다. 이 때, 제어부(170)는 펄스폭 변조신호의 디밍 주기의 시작 부분, 끝나는 부분은 몰론 주기 중간에 임의의 시점에서 커패시터(123, 133 및 143)를 충전할 수 있다. 이 때, 제어부(170)는 각각의 발광부(D1, D2 및 D3)가 모두 소등되는 짧은 구간을 설정하고, 설정된 구간에서 전류공급부(110)를 디스에이블시킬 수 있다. 그리고, 제어부(170)는 제2 스위치(173)의 타 단이 전압공급부(190)에 연결되어 전압 Vcc를 인가받고 P1, P2 및 P3를 모두 온 시켜서 부트스트랩 커패시터(123, 133 및 143)를 충전할 수 있다.

여기서, 전류공급부(110)가 접지를 기준 전위로 하는 경우, 제3 발광부(D3)의 출력단은 항상 접지가 되므로 전류공급부(110)만 디스에이블시키고 P1, P2 및 P3를 모두 온 시켜서 부트스트랩 커패시터(123, 133 및 143)를 충전할 수 있음은 당연하다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 발광장치에서, 전류공급부(110)로부터 공급되는 전류(Io), 커패시터(123, 133 및 143)의 충전상태(Gc), 제1 바이패스 트랜지스터(S1), 제2 바이패스 트랜지스터(S2) 및 제3 바이패스 트랜지스터(S3)의 턴온상태에 따른 발광부(D1, D2 및 D3)의 발광상태를 도시한 도면이다.

도 3a는 펄스폭 변조신호 디밍 주기(T)의 개시시점에서 커패시터(123, 133 및 143)가 충전되고, 각각의 발광부(D1, D2 및 D3)로 흐르는 전류(Io)의 폴링 에지(falling edge)를 동기시키고 라이징 에지(rising edge)를 변동시켰다. 이와 같이, 커패시터(123, 133 및 143)가 충전된 상태에서 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)에 전류(Io)가 흐르지 않는 턴 오프 상태에서는 전류공급부(110)로부터의 전류(Io)는 발광부(D1, D2 및 D3)에 흐르게 된다. 그런데, 도 3a에 도시된 바와 같이 제1 발광부(D1)는 제1 바이패스 트랜지스터(S1)가 오프 된 상태, 제2 발광부(D2)는 제2 바이패스 트랜지스터(S2)가 오프 된 상태, 제3 발광부(D3)는 제3 바이패스 트랜지스터(S3)가 오프 된 상태에서 각각 점등되어 발광한다.

여기서, 제1 바이패스 트랜지스터(S1), 제2 바이패스 트랜지스터(S2) 및 제3 바이패스 트랜지스터(S3)가 모두 온 되어 있는 상태에서 전류공급부(110)가 전류(Io)를 공급하면 전류공급부(110)의 출력은 단락되는 것과 같다.

도 3b는 도 3a와 동일한 원리로 동작한다. 다만, 도 3a는 각 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)가 모두 온 되어 있는 상태에서 전류공급부(110)가 전류(Io)를 공급하는 시점이 있다. 따라서, 도 3b는 각각의 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3) 중 하나가 최초로 오프된 직후 전류공급부(110)가 인에이블되어 전류공급부(110)로부터 전류(Io)가 발광부(D1, D2 및 D3)로 공급되는 경우를 나타내었다.

여기서, 각 발광부(D1, D2 및 D3)에 인가되는 전류(Io)가 폴링 에지에 동기되는 것을 일 예로 도시하였으나, 전류(Io)도 폴렝 에지가 아닌 라이진 에지에 동기될 수도 있으며 또는 서로 동기되지 않고 임으의 시퀀스로 순차적으로 제어될 수 도 있다.

도 3a 및 도 3b에서 제1 발광부(D1)는 점점 온 시간 즉 발광시간이 길어지므로 점점 밝아지고, 제2 발광부(D2)는 발광시간이 동일하여 일정한 밝기를 유지하고, 제3 발광부(D3)는 발광시간이 점점 짧아져서 점점 어두워지는 경우를 일 예로 도시하였다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발광장치에서, 복수의 발광부(D1, D2 및 D3)는 서로 직렬로 연결되어 있다. 그리고, 메인 제어부(175)는 복수의 발광부(D1, D2 및 D3) 각각에 대응하는 밝기정보를 입력받는다(S11). 메인 제어부(175)는 커패시터 제어부(171)를 제어하고 전류공급부(110)를 디스에이블시킨 후 커패시터(123, 133 및 143)에 전압이 충전되도록 한다(S13). 이 때, 커패시터(123, 133 및 143)가 충전되는 단계는 S11 단계와 S15 단계 사이에 된다고 하였으나, 이는 일 실시예에 불과하며 커패시터(123, 133 및 143)가 충전되는 단계는 전술한 바와 같 이 어느 단계에 와도 무방하다.

전류공급부(110)는 제어부(170)의 제어에 따라 복수의 발광부(D1, D2 및 D3)에 전류(Io)를 공급한다(S15). 그리고, 메인 제어부(175)는 전술한 입력된 밝기 정보에 대응하여 복수의 발광부(D1, D2 및 D3)의 발광 시간을 조절하기 위하여 전류 스위칭부(120, 130 및 140)에 펄스폭 변조신호를 출력한다(S17).

이 하, 펄스폭 변조신호에 따른 전류 스위칭부(120, 130 및 140)의 동작은 전술하였으므로 간단하게 설명한다. 발광부(D1, D2 및 D3)의 발광 구동신호인 펄스폭 변조신호가 제어부(170)로부터 전류 스위칭부(120, 130 및 140)에 인가된다. 이 때, 펄스폭 변조신호가 하이신호인 경우(S19), 커패시터(123, 133 및 143)가 충전되어 있으면 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)가 온이 된다(S21). 그러면, 전류공급부(110)에서 공급된 전류(Io)가 발광부(D1, D2 및 D3)를 우회하여 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)로 흐른다(S23). 그러면, 발광부(D1, D2 및 D3)에 전류(Io)가 흐르지 않아서 발광부(D1, D2 및 D3)가 소등된다(S25).

펄스폭 변조신호에 하이신호가 인가되지 않는 경우(S19), 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)는 오프된다(S27). 그러면, 전류공급부(110)에 공급된 전류(Io)가 발광부(D1, D2 및 D3)에 인가되며(S29), 발광부(D1, D2 및 D3)가 점등되어 발광된다(S31).

한편, 본 발명에 따른 발광장치는 발광부(D1, D2 및 D3)로부터 방출된 광을 제공받아 영상을 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 디스플레이부는 LCD 패널, PDP, 프로젝션 방식에 따라 구현된 영상을 표시하기 위한 패널 등 을 널리 포함할 수 있다.

전술한 실시예에서, 펄스폭 변조신호가 하이신호인 경우, 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)가 온되고 펄스폭 변조신호가 로우신호가 인가된 경우 바이패스 트랜지스터(S1, S2 및 S3)가 오프된다고 하였으나, 이는 일 실시예에 불과하며 상호 바뀌어 동작하도록 본 발명에 따른 발광장치를 설계할 수 있음은 당연하다. 또한, 전압공급부(190)로부터의 전압이 제1 스위치(172)에 인가되는 경우 커패시터(123, 133 및 143)에 접지전압이 흐른다고 하였으나, 전압공급부(190)로부터의 전압이 제1 스위치(172)에 인가되지 않는 경우 커패시터(123, 133 및 143)에 접지전입이 흐르도록 본 발명에 따른 발광장치를 설계할 수도 있다.

전술한 실시예에서, 커패시터는 턴온전압 전달부에 대하여 전원소스와 같은 역할을 하며, 커패시터가 충전된 경우 제어부로부터 구동 제어신호가 인가된 경우 구동 제어신호에 따라 바이패스 트랜지스터가 온/오프 된다. 이에 따라, 각 발광부에 대하여 커패시터에 동일한 전압을 충전한 후에도 구동 제어신호의 제어에 의해서 각 발광부의 발광시간을 변경시킬 수 있어서, 본 발명은 각 발광부의 발광시간을 더욱 독립적으로 조절할 수 있다.

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 따르면, 간이한 회로 구성 및 높은 효율로 복수의 발광부를 개별적으로 및 다양한 휘도로 발광하도록 구동할 수 있는 발광장치 및 그 제어방법이 제공된다.

Claims

발광장치에 있어서,

직렬로 연결된 복수의 발광부와;

상기 복수의 발광부에 전류를 공급하는 전류공급부와;

상기 복수의 발광부 각각에 병렬로 연결되어 상기 발광부로 전류를 흐르게 하거나 우회시키는 복수의 전류 스위칭부와;

상기 복수의 발광부 각각에 대응하는 밝기정보를 입력 받고, 입력된 상기 밝기정보에 대응하여 복수의 상기 발광부의 각각의 발광 시간이 개별적으로 조절되도록 펄스폭 변조신호를 상기 전류 스위칭부에 출력하는 제어부를 포함하되,

상기 전류 스위칭부는 상기 발광부에 병렬로 연결되어, 턴온 시 상기 발광부에 공급되는 전류를 우회시키는 바이패스 트랜지스터, 주기적으로 소정 구간단위로 전압이 충전되는 커패시터 및 상기 커패시터가 충전된 경우 이를 구동전원으로 이용하며 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 바이패스 트랜지스터에 턴온 전압을 인가하기 위한 턴온전압 전달부를 포함하고,

상기 턴온전압 전달부는 상기 바이패스 트랜지스터의 소스 전압과 다른 기준 레벨 전압을 갖는 제어신호에 따라 바이패스 트랜지스터가 구동 가능하도록 제어신호에 따른 턴온전압을 바이패스 트랜지스터에 전달하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
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제1항에 있어서,

상기 커패시터에 전압을 공급하는 전압공급부를 포함하고,

상기 제어부는 상기 커패시터에 전압이 충전되도록 상기 커패시터를 제어하는 커패시터 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제4항에 있어서,

상기 커패시터 일 단에는 상기 전압공급부가 연결되고 타 단에는 상기 커패시터 제어부가 연결되며,

상기 커패시터 제어부는 상기 커패시터의 충전 여부를 제어하기 위하여 상기 전압공급부에서 인가되는 전압이 상기 커패시터의 상기 일 단에 인가되는지 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제5항에 있어서,

상기 제어부는 복수의 발광부가 모두 소등되는 시간에 상기 커패시터에 전압이 충전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
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제1항에 있어서,

상기 턴온전압 전달부는 포토 커플러와 하이 사이드 게이트 드라이버 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제1항, 제4항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수의 발광부는 각각 적어도 하나의 LED(Light Emitting Diod)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
제9항에 있어서,

상기 발광부로부터 방출된 광을 제공받아 영상을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
발광장치의 제어방법에 있어서,

직렬로 연결된 복수의 발광부 각각에 대응하는 밝기정보를 입력받는 단계와;

상기 복수의 발광부에 전류를 공급하는 단계와;

입력된 상기 밝기정보에 대응하여 복수의 상기 발광부의 각각의 발광 시간이 개별적으로 조절되도록 펄스폭 변조신호를 출력하는 단계와;

상기 펄스폭 변조신호에 따라 상기 발광부로 전류가 흐르거나 우회되는 단계를 포함하되,

상기 발광부로 전류가 흐르거나 우회되는 단계는 상기 발광부에 병렬로 연결된 바이패스 트랜지스터의 소스전압과 다른 기준 레벨 전압을 갖는 제어신호에 의해 제어되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제어방법.
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제1항에 있어서,

상기 제어부는 펄스폭 변조신호의 디밍 주기의 시작부분, 끝나는 부분 및 주기 중간의 임의의 시점에서 커패시터를 충전하는 것을 특징으로 하는 발광장치.