KR101037274B1 - Ｌｅｄ 점등 장치 및 방법과, 배터리 공급형 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사전정의된 최소 순방향 전압 및 최대 전류가 공급되는 적어도 하나의 LED(light emitting diode)를 점등하는 장치에 관한 것이다. 그러한 장치는 LED에 전압을 공급하는 전압 공급 수단과, 사전정의된 온타임(on-time) 및 오프타임(off-time)을 갖는 주기적 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성기와, LED를 단락시키도록 상기 온타임 동안 턴온되고, 상기 오프타임 동안 턴오프될 펄스 생성기에 의해 제어되는 스위치와, 스위치가 턴오프될 때 LED에 대한 순방향 전압을 증가시켜, 상기 순방향 전압이 최소 순방향 전압보다 높아지도록 하고, 스위치가 턴온될 때 상기 순방향 전압을 감소시켜, LED를 통한 전류가 최대 전류 이하로 유지되도록 하는 유도성 소자를 포함한다.

Description

ＬＥＤ 점등 장치 및 방법과, 배터리 공급형 장치{METHOD AND DEVICE FOR SUPPLYING POWER TO LEDS}

전반적으로, 본 발명은 이동 통신에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 사전정의된 최소 순방향 전압보다 높은 순방향 전압이 공급되고, 사전정의된 최대 전류보다 낮은 전류가 공급될 필요가 있는 LED(Light Emitting Diode)에 대하여 적절한 전원(supply)을 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

바람직하게, 본 발명은 임의의 전압 공급형 장치와, 특히, 예를 들면, 백색 LED를 이용하여 후방 조명되는 컬러 디스플레이를 갖는 이동 전화 또는 PDA(Personal Digital Assistant)와 같은 배터리 공급형 장치에 적용된다.

LED에는 적절한 순방향 전압 및 전류 제한이 공급될 필요가 있다. 특히, 백색 LED는 현재의 배터리 구동형 장치에 공급된 전압보다 높은 순방향 전압을 필요로 할 수 있다. 전류 측정을 갖는, DCDC 업컨버터라고도 불리는, 알려진 직류 업 또는 다운 전압 컨버터를, 이러한 목적을 위해 이용할 수 있다. 그러나, 그들은 다소 고가이다.

발명의 개요

본 발명의 목적은, LED를 위한 비용 효율적인 전원 생성 수단을 제공하는 것이다.

이를 위해, 시작 단락에서 정의된 바와 같은 장치 및 방법이 기술된다. 그러한 장치는,

- LED에 전압을 공급하는 전압 공급 수단과,

- 사전정의된 온타임(on-time) 및 오프타임(off-time)을 갖는 주기적 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성기와,

- LED를 단락시키도록 상기 온타임 동안 턴온되고, 상기 오프타임 동안 턴오프되도록, 펄스 생성기에 의해 제어되는 스위치와,

- 스위치가 턴오프될 때 LED에 대한 순방향 전압을 증가시켜, 상기 순방향 전압이 최소 순방향 전압보다 높아지도록 하고, 스위치가 턴온될 때 상기 순방향 전압을 감소시켜, LED를 통한 전류가 최대 전류 이하로 유지되도록 하는 유도성 소자(inductive device)를 포함한다.

이러한 구성은 LED에 충분한 순방향 전압을 공급할 수 있도록 하고, LED를 통해 흐르는 전류가 과도하게 높아지는 것을 방지한다. 펄스 생성기는, 예를 들면, PWM(Pulse Width Modulation) 생성기일 수 있다. 때때로, 그것은 현재의 배터리 공급형 장치에서 이용가능하다. 따라서, 매우 낮은 비용과 매우 적은 부가적 구성 요소로, 회로를 형성할 수 있다. LED로부터 요구된 밝기에 대해 유도성 소자의 인덕턴스와 펄스 생성기의 주파수 사이의 트레이드 오프가 달성되는 한, 특 별한 조정이 요구되지 않는다.

본 발명 및 본 발명을 구현하기 위해 선택적으로 이용될 수 있는 추가적인 특징들은, 이하에 도시된 도면으로부터 명확해질 것이며, 도시된 도면에 대해 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 도시하는 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 개선된 장치를 도시하는 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 장치를 포함하는 장치를 도시하는 개략도이다.

이하의 설명은 참조 부호에 관한 것이다. 모든 도면에서의 유사한 문자 참조는 유사한 개체를 나타낸다.

현재의 배터리는 백색 LED에 대해 충분히 높은 전압을 제공하지 않는다. 그러나, 백색 LED에는 너무 높은 전류가 공급될 수 없다. 높은 전압과 낮은 전류 사이의 트레이트 오프가 달성되어야 한다. 따라서, LED가 취할 수 있는 최대 전류 이상으로 전류를 증가시키지 않고서, LED에 대한 전압을 증가시키는 장치가 필요하다.

도 1은 소정의 사전정의된 기준의 최소 순방향 전압이 공급되고, 또한, 사전정의된 기준의 최대 전류 이하로 되어야 하는 전류가 공급될 필요가 있는 백색 LED를 점등하기 위한, 본 발명의 따른 장치의 예이다. 요구되는 응용 및 전압에 따라, 하나 또는 수 개의 LED가 직렬로 이용될 수 있다. 그러한 응용은,

- LED D1 내지 D4와,

- LED에 전압을 공급하는 전압 공급 수단 U와,

- 신호가 보다 높은 상태에 있을 때, 사전정의된 온타임을 갖고, 신호가 보다 낮은 상태에 있을 때, 오프타임을 갖는 주기적 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성기 PWM과(펄스 생성기는 펄스 폭 변조 생성기일 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없음),

- 인덕턴스 L1을 충전하고, LED를 단락시키도록 상기 온타임 동안 턴온되고, 상기 오프타임 동안 턴오프되도록, 펄스 생성기에 의해 제어되는 스위치 S1로서, 예를 들면, NMOS FET(게이트가 소스보다 높은 보다 양의 전압으로 구동될 때, 전류를 도통하는 전계 효과 트랜지스터) 또는 NPN 바이폴라 트랜지스터(베이스에서의 양의 전류에 의해 턴온되고, 콜렉터로부터 베이스로의 전류의 도통을 허용하는 트랜지스터)와,

- 스위치가 턴오프될 때 LED에 대한 순방향 전압을 증가시켜, 순방향 전압이 최소 순방향 전압보다 높아지도록 하고, 스위치가 턴온될 때 L1을 충전하여, LED를 통한 전류가 기준 최대 전류 이하로 유지되도록 하는 인덕턴스 L을 갖는 유도성 소자 또는 코일 L을 포함한다.

공급기 U는 전압 Vdd를 갖는다. 스위치 S1은 펄스 생성기의 온타임 동안 턴온(도통)된다. S1이 도통중일 때, 코일 L1은 Vdd/L 만큼 그의 전류를 증가시킨다. S1이 턴오프될 때, 전류는 코일 L1을 통해 계속 흐르며, 코일 전류는 (VLED-Vdd)L 만큼 감소된다.

신호 PWM의 최대 온타임 및 코일 L1의 인덕턴스 L은, 최대 코일 전류가, LED를 통해 허용된 최대 전류보다 높지 않도록 선택되어야 한다. 오프타임은 코일 전류가 0으로 감소되도록 선택되어야 한다. PWM 신호가 턴오프된다면, LED 또한 턴오프된다. 펄스 생성기의 주파수는 LED의 밝기에 영향을 미친다. 주파수가 높을수록 LED가 더 밝아지는데, 그 이유는, 펄스 신호는 펄스 신호 주파수에 따라 LED를 점등시키거나 점등시키지 않기 때문이다. 높은 주파수에서, 사람의 눈은 LED의 깜박임(flickering)을 볼 수 없다. 그러나, LED는 실제로 단지 일부의 시간에만, 즉 펄스 신호의 오프타임 동안에만 점등되어, LED의 밝기는 그것이 항상 점등되는 경우보다 아주 조금 어두워지게 된다.

회로의 효율성을 개선하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, LED의 앞에 다이오드 D를 이용함으로써, LED를 통한 전압이 0으로 강하되는 것을 방지한다.

도 3은 펄스 생성기를 포함하는 IC(31)와, 도 1 또는 2에 도시된 바와 같은 장치를 이용하여 백색 LED D1 내지 D4로 후방 조명되는 컬러 디스플레이(32)를 갖는 이동 전화 장치(30)를 도시한다. 도 3에서, Vg는 접지를 나타낸다.

도면 및 그것에 대한 설명은 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 첨부된 특허 청구 범위의 영역에 속하는 다양한 대안이 존재할 수 있다는 것이 명백하다.

Claims (8)

1. 사전정의된 최소 순방향 전압 및 최대 전류가 공급되는 적어도 하나의 LED(Light Emitting Diode)를 점등시키는 LED 점등 장치에 있어서,

   상기 LED에 전압을 공급하는 전압 공급 수단과,

   사전정의된 온타임(on-time) 및 오프타임(off-time)을 갖는 주기적 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성기와,

   상기 LED를 단락시키도록 상기 온타임 동안 턴온되고 상기 오프타임 동안 턴오프되도록 상기 펄스 생성기에 의해 제어되는 스위치와,

   상기 스위치가 턴온될 때 충전되고, 상기 스위치가 턴오프될 때 상기 LED에 대한 상기 순방향 전압을 증가시키기 위한 유도성 소자(inductive device)를 포함하며,

   상기 LED 점등 장치는 상기 유도성 소자 상에서의 충전을 결정하는 상기 펄스 신호의 타이밍을 사전 정의함으로써 상기 LED에 대한 전류를 조절하도록 구성되며, 여기서 최대의 온타임은 상기 유도성 소자의 전류를 상기 LED에 대해 허용되는 최대 전류 이하로 유지시키는

   LED 점등 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 LED에 대한 전압이 0으로 강하되는 것을 방지하기 위해, 상기 LED 앞에 다이오드를 포함하는 LED 점등 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유도성 소자는, LED의 개수와, LED의 최대 전류 및 전압 요건과, 상기 펄스 생성기의 이용가능한 주파수에 의해 정의된 인덕턴스를 갖는 코일인 LED 점등 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 주기적 펄스 신호는 0.1 kHz 내지 30 MHz의 주파수를 갖는 LED 점등 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 펄스 생성기는 펄스 폭 변조 생성기인 LED 점등 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위치는 MOS FET 또는 NPN 바이폴라인 LED 점등 장치.
7. 배터리 공급형 장치(battery-supplied apparatus)에 있어서,

   디스플레이와,

   상기 디스플레이를 후방 조명(backlighting)하기 위한 제 1 항의 LED 점등 장치를 포함하는

   배터리 공급형 장치.
8. 사전정의된 최소 순방향 전압 및 최대 전류가 공급되는 적어도 하나의 LED를 점등하는 방법에 있어서,

   상기 LED에 순방향 전압을 공급하는 단계와,

   스위치가 상기 LED를 단락시키도록 온타임 동안 턴온되고, 오프타임 동안 턴오프되도록 상기 스위치를 제어하기 위해 사전정의된 상기 온타임 및 상기 오프타임을 갖는 주기적 펄스 신호를 생성하는 단계와,

   상기 스위치가 턴온될 때 유도성 소자를 충전하는 단계와,

   상기 스위치가 턴오프될 때 상기 순방향 전압이 상기 최소 순방향 전압보다 높아지도록 상기 LED에 대한 상기 순방향 전압을 증가시키는 단계를 포함하며,

   상기 LED에 대한 전류는 상기 유도성 소자 상에서의 충전을 결정하는 상기 펄스 신호의 타이밍을 사전 정의함으로써 조절되며, 여기서 최대의 온타임은 상기 유도성 소자의 전류를 상기 LED에 대해 허용되는 최대 전류 이하로 유지시키는

   LED 점등 방법.

Images