KR101101494B1 - 발광 다이오드 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드의 전압 편차에 의해 발생되는 복수의 발광 다이오드 열 간의 전압 편차를 복수의 스위치 소자에 분압하여 스위치 소자의 발열을 개선하는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하는 것으로, 복수의 발광 다이오드 열에 사전에 설정된 구동 전압을 공급하는 전원부와, 상기 복수의 발광 다이오드 열에 흐르는 구동 전류를 각각 스위칭하는 복수의 구동부를 포함하고,상기 복수의 구동부 각각은 상기 구동 전압 중 상기 복수의 발광 다이오드 열에 인가되고 남은 잉여 전압을 각각 분배받는 복수의 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하는 것이다.

Description

발광 다이오드 구동 장치{DRIVER FOR LIGHT EMITTING DIODES}
본 발명은 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 다이오드의 전압 편차에 의해 발생되는 복수의 발광 다이오드 열 간의 전압 편차를 복수의 스위치 소자에 분압하여 스위치 소자의 발열을 개선하는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.
오늘날 정보화 시대의 도래와 함께 다양한 정보의 신속한 전달을 위해, 영상, 그래픽, 문자 등의 각종 정보를 표시하는 고성능의 디스플레이에 대한 요구가 급증하고 있다. 이와 같은, 요구에 따라 최근 디스플레이 산업은 급속한 성장을 보이고 있다.
특히, 액정 표시 장치는 음극선관에 비해 소비 전력이 낮고, 두께가 얇으며, 가벼워 차세대 첨단 디스플레이 소자로 수년간 크게 진보하여 왔으며, 전자시계, 전자 계산기, 컴퓨터, 텔레비전 등에 폭넓게 사용되고 있다.
한편, 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 패널, 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛을 포함한다.
상술한 액정 패널은 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터 및 화소 전극 등을 포함하는 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 및 공통전극 등을 포함하는 컬러 필터 기판을 구비한다. 액정 패널은 화소 전압이 인가되면 액정이 구동되어 백라이트 유닛으로부터 공급된 광의 투과율을 조절하여 화상을 표시한다.
백라이트 유닛은 형광 램프 또는 발광다이오드 등을 사용한다. 최근에는 저소비전력 및 색재현성이 우수한 발광다이오드가 백라이트 유닛으로 많이 사용된다.
이러한 발광 다이오드는 복수개가 직렬 연결된 발광 다이오드 열을 복수개 채용하여 백라이트 유닛의 광원으로 사용하는데, 각 발광 다이오드간에는 동작 전압의 편차가 발생한다.
이러한 전압 편차는 발광 다이오드 단품에서는 그리 크지않을 수 있으나, 발광 다이오드 복수개가 직렬 연결된 발광 다이오드 열이 복수일 경우에는 발광 다이오드 열간의 전압 편차가 매우 클 수 있다.
상술한 발광 다이오드 열이 복수개 병렬 연결된 경우 발광 다이오드 열 중 가장 높은 구동 전압에 맞춰 구동 전원을 공급하는데, 이때 상대적으로 구동 전압이 낮은 발광 다이오드 열에도 동일한 구동 전원이 공급되며 이에 따라 발광 다이오드 열을 구동시키는 스위치 소자에 전압 편차에 의한 잉여 전압이 인가되어 스위치 소자의 발열 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 방열 부품을 사용할 수 있지만 이는 제조 비용을 상승시키는 또 다른 문제점을 발생시킨다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 발광 다이오드의 전압 편차에 의해 발생되는 복수의 발광 다이오드 열 간의 전압 편차를 복수의 스위치 소자에 분압하여 스위치 소자의 발열을 개선하는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 복수의 발광 다이오드 열에 사전에 설정된 구동 전압을 공급하는 전원부; 및 상기 복수의 발광 다이오드 열에 흐르는 구동 전류를 각각 스위칭하는 복수의 구동부를 포함하고,상기 복수의 구동부 각각은 상기 구동 전압 중 상기 복수의 발광 다이오드 열에 인가되고 남은 잉여 전압을 각각 분배받는 복수의 스위치를 구비하고, 상기 복수의 구동부 각각은 상기 발광 다이오드 열과 접지 사이에 서로 직렬 연결된 적어도 제1 스위치 및 제2 스위치를 갖는 스위치부; 상기 스위치부와 접지 사이에 연결되어 전압을 검출하는 검출 저항; 상기 검출 저항으로부터의 검출된 전압과 사전에 설정된 기준 전압을 비교하여 스위칭 신호를 전달하는 비교기; 상기 비교기로부터의 상기 스위칭 신호를 사전에 설정된 저항비에 따라 상기 스위치부의 제1 및 제2 스위치에 각각 전달하는 제1 전달 저항 및 제2 전달 저항을 갖는 전달 저항 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하는 것이다.
삭제
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 스위치는 상기 발광다이오드 열에 연결된 컬렉터, 상기 제1 전달 저항에 연결되어 상기 스위칭 신호를 전달받는 베이스 및 상기 제2 스위치에 연결된 에미터를 갖는 제1 NPN형 트랜지스터이고, 상기 제2 스위치는 상기 제1 NPN형 트랜지스터의 에미터에 연결된 컬렉터, 상기 제2 전달 저항에 연결되어 상기 스위칭 신호를 전달받는 베이스 및 상기 접지에 연결된 에미터를 갖는 제2 NPN형 트랜지스터일 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 NPN형 트랜지스터의 컬렉터와 베이스 사이에는 상기 발광 다이오드 열로부터의 상기 잉여 전압을 사전에 설정된 저항값에 따라 상기 베이스에 전달하는 풀업 저항이 연결될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 스위치부는 상기 발광 다이오드 열과 접지 사이에 서로 직렬 연결된 복수의 NPN형 트랜지스터를 포함하고, 상기 전달 저항 그룹은 상기 복수의 NPN형 트랜지스터에 일대일 대응되는 복수의 전달 저항을 포함하며, 상기 비교기로부터 스위칭 신호를 복수의 NPN형 트랜지스터의 각 베이스에 전달할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 구동부는 상기 복수의 NPN형 트랜지스터의 베이스 및 컬렉터 사이에 각각 연결되되 접지에 인접한 하나의 NPN형 트랜지스터를 제외하고 각 NPN형 트랜지스터의 베이스 및 컬렉터 사이에 각각 연결되는 복수의 풀업 저항을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 발광 다이오드의 전압 편차에 의해 발생되는 복수의 발광 다이오드 열 간의 전압 편차를 복수의 스위치 소자에 분압하여 스위치 소자의 발열을 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 전기적인 특성을 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치에 채용된 구동부의 다른 실시형태의 개략적인 구성도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치(100)는 전원부(110)와 복수의 구동부(120)를 포함할 수 있다.
전원부(110)는 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 구동 전압을 복수의 발광 다이오드 열(L1,L2)에 제공할 수 있다.
상술한 복수의 발광 다이오드 열(L1,L2)는 각각 복수의 발광 다이오드가 직렬 연결될 수 있고, 각 발광 다이오드는 구동 전압 편차를 가질 수 있다. 즉, 예를 들어 하나의 발광 다이오드는 2.7V에서 구동될 수 있는 반면에 다른 하나의 발광 다이오드는 2.8V 또는 2.6V에서 구동될 수 있다.
전원부(110)는 이러한 전압 편차를 고려하여 복수의 발광 다이오드 열(L1,L2) 중 구동 전압이 가장 높은 전압 레벨을 기준으로 구동 전압을 제공할 수 있다.
복수의 구동부(120)는 각각 스위치부(121), 검출저항(Rf), 비교기(U1) 및 전달 저항 그룹(R1,R2)을 각각 포함할 수 있다.
스위치부(121)는 적어도 제1 및 제2 스위치(Q1,Q2)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 스위치(Q1,Q2)는 발광 다이오드 열과 접지 사이에 서로 직렬 연결될 수 있다. 바람직하게는 제1 및 제2 스위치(Q1,Q2)는 각각 제1 및 제2 NPN형 트랜지스터(Transistor)로 구성될 수 있다.
검출 저항(Rf)는 스위치부(121)와 접지 사이에 전기적으로 직렬 연결될 수 있다. 이에 따라, 전원부(110)로부터의 구동 전압 중 발광 다이오드 열(L1,L2)에 인가되고 남은 잉여 전압은 스위치부(121)의 제1 및 제2 NPN형 트랜지스터(Q1,Q2)와 검출 저항(Rf)에 각각 분배될 수 있다.
비교기(U1)는 검출 저항(Rf)으로부터 검출된 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압(Vref)의 전압 레벨을 비교하여 그 결과에 따른 스위칭 신호를 제1 및 제2 NPN형 트랜지스터(Q1,Q2)에 전달한다.
전달 저항 그룹(R1,R2)은 제1 및 제2 전달 저항(R1,R2)을 포함할 수 있고, 제1 전달 저항(R1)은 비교기(U1)으로부터의 스위칭 신호를 제1 NPN형 트랜지스터(Q1)에 전달하고, 제2 전달 저항(R2)은 비교기(U1)으로부터의 스위칭 신호를 제2 NPN형 트랜지스터(Q2)에 전달할 수 있다. 제1 전달 저항(R1)과 제2 전달 저항(R2)는 서로 사전에 설정된 저항비를 가질 수 있다.
제1 NPN형 트랜지스터(Q1)는 발광다이오드 열(L1,L2)에 연결된 컬렉터(collector), 제1 전달 저항(R1)에 연결되어 스위칭 신호를 전달받는 베이스(base) 및 제2 NPN형 트랜지스터(Q2)의 컬렉터에 연결된 에미터(emitter)를 가질 수 있고, 제2 NPN형 트랜지스터(Q2)는 제1 NPN형 트랜지스터(Q1)의 에미터에 연결된 컬렉터, 제2 전달 저항(R2)에 연결되어 스위칭 신호를 전달받는 베이스 및 접지에 연결된 에미터를 가질 수 있다.
NPN형 트랜지스터의 경우 베이스에 인가되는 전압에 따라 도통 정도를 달리하며 이에 따라 제1 및 제2 NPN형 트랜지스터(Q1,Q2)에 각각 인가되는 잉여 전압이 다를 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 전달 저항(R1,R2)는 사전에 설정된 저항비를 형성하여 제1 및 제2 NPN형 트랜지스터(Q1,Q2)에 각각 인가되는 잉여 전압을 조절할 수 있다.
상술한 제1 및 제2 전달 저항(R1,R2) 간에 설정된 저항비를 고정되어 한번 설정된 후 변경이 용이하지 않다. 그러나, 발광 다이오드의 구동 전압 편차는 다양할 수 있어, 제1 발광 다이오드 열(L1)과 제2 발광 다이오드 열(L2) 뿐만 아니라 복수의 발광 다이오드 열이 각각 서로 다른 구동 전압 편차를 가질 수 있다. 이에 따라, 복수의 발광 다이오드 열이 각각 서로 다른 구동 전압 편차에 의해 제1 및 제2 NPN형 트랜지스터(Q1,Q2)에 인가되는 잉여 전압이 균등하도록 할 필요가 있다.
이에 따라, 제1 NPN형 트랜지스터(Q1)의 컬렉터와 베이스 간에 풀업(pull up) 저항(Rp1)이 연결될 수 있다. 즉, 풀업 저항(Rp1)은 해당하는 발광 다이오드 열로부터의 잉여 전압을 저항값을 통해 강압하여 제1 NPN형 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가할 수 있다. 상술한 바와 같이 베이스에 인가되는 전압에 의해 NPN형 트랜지스터는 도통 정도가 달라지므로, 풀업 저항(Rp1)에 의해 베이스에 인가된 전압에 의해 제1 NPN형 트랜지스터(Q1)가 분배받는 잉여 전압의 전압 레벨은 해당하는 발광 다이오드 열로부터의 잉여 전압의 전압 레벨에 따라 가변될 수 있다. 이에 따라, 제2 NPN형 트랜지스터(Q2)가 분배받는 잉여 전압의 전압 레벨도 가변될 수 있다.
즉, 제1 및 제2 전달 저항(R1,R2)의 저항비에 의해 해당하는 발광 다이오드열로부터의 잉여 전압이 제1 및 제2 NPN형 트랜지스터(Q1,Q2)에 분배되는데, 제1 및 제2 전달 저항(R1,R2)의 저항비는 고정되어 있어서 발광 다이오드열로부터의 잉여 전압의 레벨이 높으면 높을수록 제1 NPN형 트랜지스터(Q1)에 잉여 전압이 많이 분배되므로, 풀업 저항(Rp1)을 통해 제1 및 제2 NPN형 트랜지스터(Q1,Q2)에 분배되는 발광 다이오드열로부터의 잉여 전압의 전압 레벨이 보다 균등하도록 가변시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 전기적인 특성을 나타내는 그래프이다.
도 1과 함께 도 2를 참조하면, 제1 및 제2 NPN형 트랜지스터(Q1,Q2)와 검출 저항(Rf)에 각각 잉여 전압이 인가된 것을 볼 수 있다.
즉, 제1 NPN형 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 인가되는 전압(식별부호 'A')과, 제2 NPN형 트랜지스터(Q2)의 컬렉터에 인가되는 전압(식별부호 'B')과, 검출 저항(Rf)에 인가되는 전압(식별부호 'C')를 보면 제1 NPN형 트랜지스터(Q1)에만 잉여 전압이 인가되지 않고, 제1 및 제2 NPN형 트랜지스터(Q1,Q2)에 분배된 것을 볼 수 있다. 이에 따라, 스위칭시에 잉여 전압에 의한 발열이 제1 및 제2 NPN형 트랜지스터(Q1,Q2)에 나누어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치에 채용된 구동부의 다른 실시형태의 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치(200)에 채용된 구동부(220)는 발광 다이오드 열(L1)과 접지 사이에 서로 직렬 연결된 복수의 트랜지스터(Q1~Qn)을 포함할 수 있다. 발광 다이오드 열(L1)은 도 1에 도시된 바와 같이 복수개가 병렬로 연결될 수 있고, 이에 따라, 구동부(220) 또한 복수개 구비되어 복수개의 발광 다이오드 열에 각각 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 복수의 트랜지스터(Q1~Qn)는 발광 다이오드 열(L1)로부터의 잉여 전압을 각각 분배받아 트랜지스터의 스위칭 발열을 저감시킬 수 있다. 또한, 복수의 트랜지스터(Q1~Qn) 중 최종 트랜지스터(Qn)을 제외한 각 트랜지스터의 컬렉터와 베이스 사이에는 풀업 저항(Rp1,Rp2)이 연결되어 잉여 전압이 각 트랜지스터에 보다 균등하게 분배되도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100,200...발광 다이오드 구동 장치 110...전원부
120,220...구동부 121,221...스위치부

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 복수의 발광 다이오드 열에 사전에 설정된 구동 전압을 공급하는 전원부; 및
    상기 복수의 발광 다이오드 열에 흐르는 구동 전류를 각각 스위칭하는 복수의 구동부를 포함하고,
    상기 복수의 구동부 각각은 상기 구동 전압 중 상기 복수의 발광 다이오드 열에 인가되고 남은 잉여 전압을 각각 분배받는 복수의 스위치를 구비하고, 상기 복수의 구동부 각각은
    상기 발광 다이오드 열과 접지 사이에 서로 직렬 연결된 적어도 제1 스위치 및 제2 스위치를 갖는 스위치부;
    상기 스위치부와 접지 사이에 연결되어 전압을 검출하는 검출 저항;
    상기 검출 저항으로부터의 검출된 전압과 사전에 설정된 기준 전압을 비교하여 스위칭 신호를 전달하는 비교기;
    상기 비교기로부터의 상기 스위칭 신호를 사전에 설정된 저항비에 따라 상기 스위치부의 제1 및 제2 스위치에 각각 전달하는 제1 전달 저항 및 제2 전달 저항을 갖는 전달 저항 그룹
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 상기 발광다이오드 열에 연결된 컬렉터, 상기 제1 전달 저항에 연결되어 상기 스위칭 신호를 전달받는 베이스 및 상기 제2 스위치에 연결된 에미터를 갖는 제1 NPN형 트랜지스터이고,
    상기 제2 스위치는 상기 제1 NPN형 트랜지스터의 에미터에 연결된 컬렉터, 상기 제2 전달 저항에 연결되어 상기 스위칭 신호를 전달받는 베이스 및 상기 접지에 연결된 에미터를 갖는 제2 NPN형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 NPN형 트랜지스터의 컬렉터와 베이스 사이에는 상기 발광 다이오드 열로부터의 상기 잉여 전압을 사전에 설정된 저항값에 따라 상기 베이스에 전달하는 풀업 저항이 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 발광 다이오드 열과 접지 사이에 서로 직렬 연결된 복수의 NPN형 트랜지스터를 포함하고,
    상기 전달 저항 그룹은 상기 복수의 NPN형 트랜지스터에 일대일 대응되는 복수의 전달 저항을 포함하며, 상기 비교기로부터 스위칭 신호를 복수의 NPN형 트랜지스터의 각 베이스에 전달하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 복수의 NPN형 트랜지스터의 베이스 및 컬렉터 사이에 각각 연결되되 접지에 인접한 하나의 NPN형 트랜지스터를 제외하고 각 NPN형 트랜지스터의 베이스 및 컬렉터 사이에 각각 연결되는 복수의 풀업 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
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