KR101033972B1

KR101033972B1 - 발광 다이오드용 전원 공급 장치

Info

Publication number: KR101033972B1
Application number: KR1020090107681A
Authority: KR
Inventors: 김현식
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2011-05-11

Abstract

본 발명은 발광 다이오드용 전원 공급 장치에 관한 것이다.

실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 제1 전압을 제공받아 턴 온되며, 적어도 하나 이상의 발광 다이오드를 통해 공급되는 LED전압을 제어하는 싱크 스위칭부와 턴 온되는 동안에는 싱크 스위칭부를 통해 제공되는 LED전압을 기준전압원에 공급하고, 턴 오프되는 동안에는 싱크 스위칭부를 턴 오프시켜 구동집적회로에 공급되는 LED전압을 차단하는 버퍼 스위칭부를 포함한다.

발광 다이오드, 액정 표시, 전원

Description

발광 다이오드용 전원 공급 장치{Apparatus for supplying Power of Light Emitting Diode}

본 발명은 발광 다이오드용 전원 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시 장치는 전계 인가 전극이 구비된 두 표시 평판과 그사이에 배치되어 있는 유전율 이방성을 갖는 액정층을 구비한다. 전계 인가 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 전압을 변화시켜 이 전기장의 세기를 조절함으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조정하여 원하는 화상을 표시한다.

이러한 액정 표시 장치는 자체 발광을 하지 못하므로, 백라이트라고 불리는 별도의 광원이 필요하며, 이러한 백라이트에는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 냉음극 형광 램프(Cold Cathod Fluorescent Lamp; CCFL), 외부 전극 형광 램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL) 등이 이용되고 있다.

상술한 냉음극 형광 램프나 외부 전극 형광 램프는 전력 소모가 크며, 발열로 인해서 액정 표시 장치의 특성이 나빠질 수 있다. 또한, 상술한 냉음극 형광 램프나 외부 전극 형광 램프는 대개 막대형으로 제조되므로 충격에 약하고, 파손의 위험이 크며, 램프 위치에 따라 온도가 일정하지 않아 램프 위치 별로 휘도가 달라지므로, 액정 표시 장치의 색재현성을 악화시킬 수 있다.

한편, 발광 다이오드는 반도체 소자이므로 수명이 길고, 점등 속도가 빠르며, 소비 전력이 적고, 색재현성이 뛰어나다. 또한, 충격에 강하며, 소형화 및 박형화에 유리하다.

따라서 휴대 전화기 등의 소형 액정 표시 장치뿐만 아니라 컴퓨터 모니터나 TV와 같은 중대형 액정 표시 장치에도 발광 다이오드를 이용한 백라이트가 장착되고 있는 추세이다.

그런데, 이러한 백라이트에는 발광 다이오드를 직렬로 연결하여 사용할 경우 발광 다이오드의 VF전압이 상승하였다. 이를 위하여 발광 다이오드를 구동할 수 있는 전압만큼 올려야 하였다. 보통의 구동집적회로(IC)의 내전압이 40V~60V인데 발광 다이오드의 구동 전압이 60V이상 상승하게 되면 내전압 문제가 발생하였다.

실시 예는 낮은 내전압을 가지는 구동집적회로를 보호할 수 있는 발광 다이오드용 전원 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 싱크 스위칭부 및 버퍼 스위칭부를 구성함으로써, 낮은 내전압을 가지는 구동집적회로에 공급되는 높은 전압을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 구동집적회로가 높은 전압에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포 함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치를 설명하기 위한 것이다.

도 1을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 싱크 스위칭부(Q1,200)와 버퍼 스위칭부(Q2,210)를 포함하여 구성될 수 있다.

발광 다이오드(LED, 100)는 적어도 하나 이상이 직렬로 구성될 수 있다.

싱크 스위칭부(Q1,200)는 제1 전압을 제공받아 턴 온(Turn on)되며, 적어도 하나 이상의 발광 다이오드(LED, 100)를 통해 공급되는 LED전압을 제어하는 것이다. 이러한 싱크 스위칭부(Q1,200)는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)로 용이하게 구성될 수 있다.

이와 같이 싱크 스위칭부(Q1,200)를 발광 다이오드(LED, 100)와 전기적으로 직렬로 연결함으로써, 발광 다이오드(LED, 100) 스트링(LED String)의 전류가 오프(Off)되어 높은 LED전압이 걸리더라도 싱크 스위칭부(Q1,200)에 의해 구동집적회로(300)를 높은 LED전압으로부터 보호하는 것이다.

버퍼 스위칭부(Q2,210)는 턴 온(Turn on)되는 동안에는 싱크 스위칭부(Q1,200)를 통해 제공되는 LED전압을 기준전압원(GND)에 공급하고, 턴 오프(Turn off)되는 동안에는 싱크 스위칭부(Q1,200)를 턴 오프(Turn off)시켜 구동집적회 로(300)에 공급되는 LED전압을 차단하는 것이다. 이러한 버퍼 스위칭부(Q2,210)는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)로 용이하게 구성될 수 있다.

즉, 버퍼 스위칭부(Q2,210)는 구동집적회로(300)를 통해 소정의 전압을 제공받아 턴 온(Turn on) 또는 턴 오프(Turn off)하는 것이다. 이에 따라, 버퍼 스위칭부(Q2,210)가 턴 온(Turn on)되면 싱크 스위칭부(Q1,200)를 통해 공급되는 높은 LED전압을 기준전압원(GND)으로 도통시키고, 턴 오프(Turn off)되면 싱크 스위칭부(Q1,200)를 턴 오프(Turn off)시켜 높은 LED전압이 구동집적회로(300)에 공급되는 것을 차단하는 것이다.

본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 저대역 통과 필터(220)를 더 포함함으로써, 초기에 발생되는 노이즈나 짧은 펄스 폭의 전류 신호를 효과적으로 제거할 수 있다. 이러한 저대역 통과 필터는 커패시터(C1)와 저항(R1)을 포함하여 구성되며, 싱크 스위칭부(Q1,200)에 제공되는 제1 전압은 저항(R1)과 커패시터(C1)에 따른 시정수를 고려하여 결정될 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치의 동작을 알아보면 다음과 같다.

발광 다이오드(LED, 100)를 전기적으로 직렬로 연결시키면 발광 다이오드(LED, 100)를 전류(Current)를 오프(Off)시키는 동작에서 발광 다이오드(LED, 100)의 전압이 현저히 낮아지는 현상과 함께 Vout전압의 나머지가 발광 다이오드(LED, 100)의 캐소드단(Cathode) 아래쪽으로 걸리게 되는 것이다. 즉, LED전압이 70V 이상이 상승됨으로써, 40V~60V의 내전압을 가지는 구동집적회로(300)가 파손되는 것이다. 이러한 구동집적회로(300)의 파손되는 것을 방지하기 위해 본 발명의 일실시 예에 따라 싱크 스위칭부(Q1,200)와 버퍼 스위칭부(Q2,210)를 구성하는 것이다.

먼저, 싱크 스위칭부(Q1,200)는 제1 전압원으로부터 제1 전압을 공급받아 턴 온(Turn on)되는 것이다. 이때, 제1 전압원은 제1 전압을 계속해서 공급함으로써, 싱크 스위칭부(Q1,200)는 턴 온(Turn on)된 상태를 유지하는 것이다. 여기서, 제1 전압은 0.7V 이상인 것이다.

즉, 싱크 스위칭부(Q1,200)는 바이폴라 정션 트랜지스터로 구성됨으로써, 싱크 스위칭부(Q1,200)에 공급되는 전압이 베이스-에미터 전압(실리콘 바이폴라 정션 트랜지스터인 경우에 0.7 V) 이상 되면 턴 온(Turn on)되기 때문이다.

이때, 버퍼 스위칭부(Q2,210)가 소정의 전압을 제공받아 턴 온(Turn on)되는 경우에는 높은 LED전압이 싱크 스위칭부(Q1,200)와 버퍼 스위칭부(Q2,210)를 차례로 통과하여 기준전압원(GND)으로 공급될 수 있다. 이에 따라, 높은 LED전압이 구동집적회로(300)에 공급되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 버퍼 스위칭부(Q2,210)가 턴 오프(Turn off)되는 경우에는 버퍼 스위칭부(Q2,210)의 컬렉터단(C)에 걸리는 전압이 상승된다. 이때, 컬렉터단(C)에 걸리는 전압은 제1 전압과 실질적으로 동일한 전압일 때까지 상승한 후 나머지 전압은 싱크 스위칭부(Q1,200)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이에 걸리는 것이다. 이에 따라, 버퍼 스위칭부(Q2,210)의 컬렉터단(C)과 전기적으로 연결되는 싱크 스위칭 부(Q1,200)의 이미터단(E)에 걸리는 전압과 싱크 스위칭부(Q1,200)의 베이스단(B)에 걸리는 제1 전압이 실질적으로 동일해짐으로써, 싱크 스위칭부(Q1,200)가 턴 오프(Turn off)되는 것이다. 이에 따라, 버퍼 스위칭부(Q2,210)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이에 걸리는 전압과 싱크 스위칭부(Q1,200)의 컬렉터단(C)과 이미터단(E) 사이에 걸리는 전압이 실질적으로 동일해 질 수 있다.

따라서, 버퍼 스위칭부(Q2,210)가 턴 오프(Turn off)되면서 싱크 스위칭부(Q1,200)도 턴 오프(Turn off)됨으로써, 높은 LED전압이 구동집적회로(300)에 공급되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.

여기서, 싱크 스위칭부(Q1,200)의 내전압은 Vout전압보다 높은 소자를 사용하는 것이 효율적이다. 또한, 싱크 스위칭부(Q1,200)는 버퍼 스위칭부(Q2,210)의 내전압보다 높은 소자를 사용하는 것이 더욱더 효율적인 것이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치를 설명하기 위한 것이다.

도 2를 살펴보면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 싱크 스위칭부(Q3,400)와 버퍼 스위칭부(Q4,410)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 2에서는 도 1에서 이미 설명한 부분과 중복되는 부분에 대해서는 생략하기로 한다.

싱크 스위칭부(Q3,400)는 제1 전압을 제공받아 턴 온(Turn on)되며, 적어도 하나 이상의 발광 다이오드(LED, 100)를 통해 공급되는 LED전압을 제어하는 것이다. 이러한 싱크 스위칭부(Q3,400)는 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)로 용이하게 구성될 수 있다.

버퍼 스위칭부(Q4,410)는 턴 온(Turn on)되는 동안에는 싱크 스위칭부(Q3,400)를 통해 제공되는 LED전압을 기준전압원(GND)에 공급하고, 턴 오프(Turn off)되는 동안에는 싱크 스위칭부(Q3,400)를 턴 오프(Turn off)시켜 구동집적회로에 공급되는 LED전압을 차단하는 것이다. 이러한 버퍼 스위칭부(Q4,410)는 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)로 용이하게 구성될 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치의 동작을 알아보면 다음과 같다.

먼저, 싱크 스위칭부(Q3,400)는 제1 전압원으로부터 제1 전압을 공급받아 턴 온(Turn on)되는 것이다. 이때, 제1 전압원은 제1 전압을 계속해서 공급함으로써, 싱크 스위칭부(Q3,400)는 턴 온(Turn on)된 상태를 유지하는 것이다. 여기서, 제1 전압은 문턱 전압(Threshold Voltage) 이상인 것이다.

즉, 싱크 스위칭부(Q3,400)는 모스 트랜지스터로 구성됨으로써, 싱크 스위칭부(Q3,400)에 공급되는 전압이 문턱 전압(Threshold Voltage)이 되면 턴 온(Turn on)되기 때문이다.

이때, 버퍼 스위칭부(Q4,410)(Q4,410)가 소정의 전압을 제공받아 턴 온(Turn on)되는 경우에는 높은 LED전압이 싱크 스위칭부(Q3,400)와 버퍼 스위칭부(Q4,410)를 차례로 통과하여 기준전압원(GND)으로 공급될 수 있다. 이에 따라, 높은 LED전압이 구동집적회로(300)에 공급되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 버퍼 스위칭부(Q4,410)가 턴 오프(Turn off)되는 경우에는 버퍼 스위칭부(Q4,410)의 드레인단(D)에 걸리는 전압이 상승된다. 이때, 드레인단(D)에 걸리는 전압은 제1 전압과 실질적으로 동일한 전압일 때까지 상승한 후 나머지 전압은 싱크 스위칭부(Q3,400)의 드레인단(D)과 소스단(S) 사이에 걸리는 것이다. 이에 따라, 버퍼 스위칭부(Q4,410)의 드레인단(D)과 전기적으로 연결되는 싱크 스위칭부(Q3,400)의 소스단(S)에 걸리는 전압과 싱크 스위칭부(Q3,400)의 게이트단(G)에 걸리는 제1 전압이 실질적으로 동일해짐으로써, 싱크 스위칭부(Q3,400)가 턴 오프(Turn off)되는 것이다. 이에 따라, 버퍼 스위칭부(Q4,410)의 드레인단(D)과 소스단(S) 사이에 걸리는 전압과 싱크 스위칭부(Q3,400)의 드레인단(D)과 소스단(S) 사이에 걸리는 전압이 실질적으로 동일해 질 수 있다.

따라서, 버퍼 스위칭부(Q4,410)가 턴 오프(Turn off)되면서 싱크 스위칭부(Q3,400)도 턴 오프(Turn off)됨으로써, 높은 LED전압이 구동집적회로(300)에 공급되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100: 발광 다이오드 200: 싱크 스위칭부

210: 버퍼 스위칭부 220: 저대역 통과 필터

300: 구동집적회로

Claims

제1 전압을 제공받아 턴 온되며, 적어도 하나 이상의 발광 다이오드를 통해 공급되는 LED전압을 제어하는 싱크 스위칭부;와

턴 온되는 동안에는 상기 싱크 스위칭부를 통해 제공되는 상기 LED전압을 기준전압원에 공급하고, 턴 오프되는 동안에는 상기 싱크 스위칭부를 턴 오프시켜 구동집적회로에 공급되는 상기 LED전압을 차단하는 버퍼 스위칭부;

를 포함하는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
제1 항에 있어서,

상기 제1 전압과 상기 싱크 스위칭부와 상기 버퍼 스위칭부 사이에 걸리는 전압이 실질적으로 동일한 전압일 때 상기 싱크 스위칭부가 턴 오프되는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
제1 항에 있어서,

상기 싱크 스위칭부 또는 상기 버퍼 스위칭부는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)인 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
제1 항에 있어서,

상기 싱크 스위칭부 또는 상기 버퍼 스위칭부는 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)인 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
제1 항에 있어서,

상기 싱크 스위칭부에 공급되는 전류의 노이즈를 제거하는 저대역 통과 필터를 더 포함하는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
제5 항에 있어서,

상기 저대역 통과 필터는 저항과 커패시터를 포함하는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.