KR101771718B1 - 발광 다이오드의 전류 구동 회로 및 이를 이용한 발광 장치, 전자 기기, 발광 다이오드의 구동 모드의 설정 방법 - Google Patents

발광 다이오드의 전류 구동 회로 및 이를 이용한 발광 장치, 전자 기기, 발광 다이오드의 구동 모드의 설정 방법 Download PDF

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Abstract

용이하게 위상 시프트 버스트 조광을 실현 가능한 전류 구동 회로를 제공하는 것으로서, 제어 입력 단자(P5)에는, 펄스폭 변조된 조광 펄스 신호(PWM)가 입력된다. 스탠바이 단자(P6)는, 전류 구동 회로(8)의 스탠바이 상태와 동작 상태를 지시하는 스탠바이 신호(STB)가 입력된다. 버스트 조광 단자(BS)는, 8채널마다 설치되고, 대응하는 LED 스트링(6)의 일단(캐소드)의 전압이 입력된다. 버스트 콘트롤러(9)는, 스탠바이 신호(STB)의 전압 레벨이 제1 전압 범위에 포함될 때 전 채널 공통 모드로 설정되고, 스탠바이 신호(STB)의 전압 레벨이 제2 전압 범위에 포함될 때 위상 시프트 모드(φSHIFT)로 설정된다. 위상 시프트 모드(φSHIFT)로 설정된 버스트 콘트롤러(9)는, 접속되는 LED 스트링(6)의 개수에 따라, 위상 시프트의 각도를 자동적으로 설정한다.

Description

발광 다이오드의 전류 구동 회로 및 이를 이용한 발광 장치, 전자 기기, 발광 다이오드의 구동 모드의 설정 방법{CURRENT DRIVING CIRCUIT OF LIGHT EMITTING DIODE, LIGHT EMITTING APPARATUS USING THE SAME, ELECTRONIC APPARATUS, AND METHOD FOR SETTING DRIVING MODE OF LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은, 발광 다이오드의 구동 회로에 관한 것이다.
최근, 액정 패널의 백 라이트나 조명 기기로서, LED(발광 다이오드)를 이용한 발광 장치가 이용된다. 도 1은, 일반적인 발광 장치의 구성을 나타내는 회로도이다. 발광 장치(1003)는, 복수의 LED 스트링(1006＿1∼1006＿n)과, 스위칭 전원(1004)과, 전류 구동 회로(1008)를 구비한다.
각 LED 스트링(1006)은, 직렬로 접속된 복수의 LED를 포함한다. 스위칭 전원(1004)은, 입력 전압(Vin)을 승압하여 LED 스트링(1006＿1∼1006＿n)의 일단에 구동 전압(Vout)을 공급한다.
전류 구동 회로(1008)는, LED 스트링(1006＿1∼1006＿n)마다 설치된 전류원(CS1∼CSn)을 구비한다. 각 전류원(CS)은, 대응하는 LED 스트링(1006)에, 목표 휘도에 따른 구동 전류(ILED)를 공급한다.
스위칭 전원(1004)은, 출력 회로(1102)와, 제어 IC(1100)를 구비한다. 출력 회로(1102)는, 인덕터(L1), 스위칭 트랜지스터(M1), 정류 다이오드(D1), 출력 캐패시터(C1)를 포함한다. 제어 IC(1100)는, 스위칭 트랜지스터(M1)의 온, 오프의 듀티비를 제어함으로써, 구동 전압(Vout)을 조절한다.
이러한 발광 장치(1003)에 있어서, LED 스트링(1006)의 휘도를 조절하기 위해서, 구동 전류(ILED)의 점등 기간(TON)과 소등 기간(TOFF)을 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하는 경우가 있다. 이는 버스트 조광 또는 버스트 구동으로도 불린다. 구체적으로는, 전류 구동 회로(1008)의 버스트 콘트롤러(1009)는, 휘도에 따른 듀티비를 가지는 펄스 신호(PWM1∼PWMn)를 받아, 각각에 대응하는 전류원(CS1∼CSn)을 스위칭 제어한다.
특허 문헌 1 : 일본국 특개 2010－015967호 공보 특허 문헌 2 : 일본국 특개 2009－188135호 공보
버스트 조광을 행할 때에, 각 채널의 구동 전류(ILED1∼ILEDn)의 위상이 일치해 있으면, 스위칭 전원(1004)의 출력 전류(Iout)가 시간적으로 집중하여, 출력 전압(Vout)의 리플이나 예기치 못한 노이즈의 요인이 될 우려가 있다. 이 문제는, 버스트 콘트롤러(1009)에 대해서, 서로 위상이 시프트한 버스트 제어 신호(PWM1∼PWMn)를 입력하고, 각 채널의 점등 기간(TON)을 시간적으로 엇갈리게 함으로써 해결하는 것이 가능하다.
그러나 이 방법(위상 시프트 버스트 조광이라고 한다)에서는, 발광 장치(1003)의 외부의 프로세서(DSP)에 의해, 버스트 제어 신호(PWM1∼PWMn)를 생성할 필요가 있으므로, 액정 TV 설계자의 부담이 컸다.
또한 LED 스트링의 채널수를 설계 변경하고 싶은 경우에, 버스트 제어 신호(PWM1∼PWMn)를 생성하는 회로를 설계 변경할 필요가 있기 때문에, 개발비가 높아진다는 문제도 있다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 어느 양태의 예시 적인 목적의 하나는, 용이하게 위상 시프트 버스트 조광을 실현 가능한 전류 구동 회로의 제공에 있다.
본 발명의 하나의 양태는, 전류 구동 회로에 관한 것이다. 이 전류 구동 회로는, 최대로 8채널의 발광 다이오드 스트링이 접속 가능하고, 접속된 발광 다이오드 스트링을 구동한다.
이 전류 구동 회로는, 펄스폭 변조된 조광 펄스 신호가 입력되는 제어 입력 단자와, 본 전류 구동 회로의 스탠바이 상태와 동작 상태를 지시하는 스탠바이 신호가 입력되는 스탠바이 단자와, 채널마다 설치되고, 대응하는 발광 다이오드 스트링의 일단과 접속되는 8개의 버스트 조광 단자와, 스탠바이 신호의 전압 레벨이 제1 전압 범위에 포함될 때 전(全) 채널 공통 모드로 설정되고, 각 채널의 발광 다이오드 스트링을 각각의 구동 전류의 위상이 일치하도록 구동하고, 스탠바이 신호의 전압 레벨이 제2 전압 범위에 포함될 때 위상 시프트 모드로 설정되고, 각 채널의 발광 다이오드 스트링을 각각의 구동 전류의 위상이 시프트하도록 구동하는 콘트롤러를 구비한다.
위상 시프트 모드로 설정된 콘트롤러는, 판정 기간에 있어서 제5 내지 제8 채널의 모든 버스트 조광 단자의 전위가 소정의 제2 역치 전압보다 낮을 때 90도 위상 시프트 모드로 설정되고, 그 후의 구동 기간에 있어서, 제1 내지 제4 채널의 발광 다이오드 스트링에 대한 구동 전류의 위상을, 서로 조광 펄스 신호의 1/4주기 시프트하여 구동한다. 콘트롤러는, 판정 기간에 있어서 제7, 제8 채널의 버스트 조광 단자의 전위가 제2 역치 전압보다 낮을 때 60도 위상 시프트 모드로 설정되고, 판정 기간 후의 구동 기간에 있어서, 제1 내지 제6 채널의 발광 다이오드 스트링을, 각각의 구동 전류의 위상이 서로 조광 펄스 신호의 1/6주기 시프트하도록 구동한다. 그 이외일 때 콘트롤러는 45도 위상 시프트 모드로 설정되고, 판정 기간 후의 구동 기간에 있어서, 제1 내지 제8 채널의 발광 다이오드 스트링을, 각각의 구동 전류의 위상이 서로 조광 펄스 신호의 1/8주기 시프트하도록 구동한다.
일반적인 IC(Integrated Circuit)는, 스탠바이 신호가 제1 레벨(예를 들어 하이레벨)로 설정되면, 동작 상태로 되고, 제2 레벨(로우 레벨)로 설정되면 스탠바이 상태로 된다. 이에 대해서 이 전류 구동 회로는, 동작 상태를 지시하는 스탠바이 신호의 전압 레벨을 이용하여, 전 채널 공통 모드와 위상 시프트 모드를 변경할 수 있다.
또한, 어느 채널에 발광 다이오드 스트링이 접속되어 있을 때, 그 채널의 버스트 조광 단자의 전압 레벨은, 소정의 역치 전압보다 높아지고, 접속되어 있지 않을 때는, 역치 전압보다 낮아진다. 이 전류 구동 회로에 의하면, 접속되는 LED 스트링의 개수를 판정할 수 있고, 판정한 개수에 따라, 위상 시프트의 각도를 자동적으로 설정할 수 있다.
즉, 스탠바이 신호가 제1의 전압 범위에 포함될 때는, 전 채널을 동일한 위상으로 구동하고, 스탠바이 신호가 제2의 전압 범위에 포함될 때는, 접속되는 LED 스트링의 개수에 따라, 90도, 60도, 45도 위상 시프트 모드로 설정할 수 있다. 유저는, 원하는 동작 모드에 따른 레벨의 스탠바이 신호와, 원하는 휘도에 따른 듀티비를 가지는 단일한 조광 펄스 신호를 부여하는 것만으로 용이하게 발광 다이오드 스트링을 적합하게 구동할 수 있다.
본 발명의 별도의 양태는, 발광 장치이다. 이 발광 장치는, 적어도 하나의 발광 다이오드 스트링과, 적어도 하나의 발광 다이오드 스트링에 구동 전압을 공급하는 스위칭 전원과, 적어도 하나의 발광 다이오드 스트링 각각에 흐르는 구동 전류를 제어하는 상술의 어느 하나에 기재된 전류 구동 회로를 구비한다.
본 발명의 또 다른 양태는 전자 기기이다. 이 전자 기기는, 액정 패널과, 액정 패널의 백 라이트로서 설치된 상술의 발광 장치를 구비한다.
또한, 이상의 구성 요소의 임의의 조합이나 본 발명의 구성 요소나 표현을, 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 상호 치환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.
본 발명의 어느 양태에 의하면, 용이하게 위상 시프트 버스트 조광을 실현할 수 있다.
도 1은 일반적인 발광 장치의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 2는 실시의 형태에 관련된 스위칭 전원을 구비하는 전자 기기의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 2의 전류 구동 회로의 동작 모드를 결정하는 플로우차트이다.
도 4(a)∼(c)는, 전류 구동 회로의 주변 회로의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 5(a), (b)는, 45도 위상 시프트 모드, 60도 위상 시프트 모드의 동작 파형을 나타내는 도면이다.
도 6(a)∼(c)는, 전류원의 출력 회로의 구성예를 나타내는 회로도이다.
이하, 본 발명을 적합한 실시의 형태를 기초로 도면을 참조하면서 설명한다. 각 도면에 나타내는 동일 또는 동등의 구성 요소, 부재, 처리에는, 동일한 부호를 붙이는 것으로 하여, 적절히 중복된 설명은 생략한다. 또한, 실시의 형태는, 발명을 한정하는 것이 아니라 예시이며, 실시의 형태에 기술되는 모든 특징이나 그 조합은, 반드시 발명의 본질적인 것으로는 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 「부재(A)가, 부재(B)와 접속된 상태」란, 부재(A)와 부재(B)가 물리적으로 직접적으로 접속되는 경우 외, 부재(A)와 부재(B)가, 전기적인 접속 상태에 영향을 미치지 않는 다른 부재를 통하여 간접적으로 접속되는 경우도 포함한다.
마찬가지로, 「부재(C)가, 부재(A)와 부재(B)의 사이에 설치된 상태」란, 부재(A)와 부재(C), 혹은 부재(B)와 부재(C)가 직접적으로 접속되는 경우 외, 전기적인 접속 상태에 영향을 미치지 않는 다른 부재를 통하여 간접적으로 접속되는 경우도 포함한다.
도 2는, 실시의 형태에 관련된 스위칭 전원을 구비하는 전자 기기의 구성을 나타내는 회로도이다.
전자 기기(2)는, 노트 PC, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 휴대 전화 단말, PDA(Personal Digital Assistant) 등의 전지 구동형의 기기이며, 발광 장치(3)와 LCD(Liquid Crystal Display) 패널(5)을 구비한다. 발광 장치(3)는 LCD 패널(5)의 백 라이트로서 설치된다.
발광 장치(3)는, 발광 소자인 LED 스트링(6＿1∼6＿n)과, 전류 구동 회로(8)와, 스위칭 전원(4)을 구비한다. 채널수(n)는 최대로 8이며, 전자 기기(2)의 설계자가, LCD 패널(5)의 사이즈나 전자 기기(2)의 종류 등에 따라 결정한다. 즉 채널수(n)는, 1∼8에서 임의의 개수를 취할 수 있다.
각 LED 스트링(6)은, 직렬로 접속된 복수의 LED를 포함한다. 스위칭 전원(4)은, 승압형의 DC/DC 컨버터이며, 입력 단자(P1)에 입력된 입력 전압(예를 들어 전지 전압)(Vin)을 승압하고, 출력 단자(P2)로부터 출력 전압(구동 전압)(Vout)을 출력한다. 복수의 LED 스트링(6＿1∼6＿n) 각각의 일단(애노드)은, 출력 단자(P2)에 공통으로 접속된다.
스위칭 전원(4)은, 제어 IC(100) 및 출력 회로(102)를 구비한다. 출력 회로(102)는, 인덕터(L1), 정류 다이오드(D1), 스위칭 트랜지스터(M1), 출력 캐패시터(C1)를 포함한다. 출력 회로(102)의 토폴로지는 일반적이므로, 설명을 생략한다.
제어 IC(100)의 스위칭 단자(P4)는, 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 접속된다. 제어 IC(100)는, LED 스트링(6)의 점등에 필요한 출력 전압(Vout)이 얻어지도록, 피드백에 의해 스위칭 트랜지스터(M1)의 온, 오프의 듀티비를 조절한다. 또한, 스위칭 트랜지스터(M1)는 제어 IC(100)에 내장되어도 된다.
저항(R1, R2)은, 출력 전압(Vout)을 분압함으로써, 그에 따른 피드백 전압(Vout’)을 생성한다. 피드백 전압(Vout’)은 피드 백 단자(P3)(OVP 단자)에 입력된다. 도시하지 않는 과전압 보호(Over Voltage Protection) 회로(도시하지 않음)는, 피드백 전압(Vout’)이 역치를 초과하면, 과전압 보호를 행한다.
전류 구동 회로(8)는, 복수의 LED 스트링(6＿1∼6＿n)의 타단(캐소드)측에 설치된다. 전류 구동 회로(8)는, LED 스트링(6＿1∼6＿n) 각각에, 목표 휘도에 따른 간헐적 구동 전류(ILED1∼ILEDn)를 공급한다.
전류 구동 회로(8)는, 채널마다 설치된 복수의 전류원(CS1∼CSn), 버스트 콘트롤러(9), 제어 입력 단자(P5), 스탠바이 단자(STB 단자)(P6), 채널마다의 버스트 조광 단자(BS1∼BS8), 채널마다의 전류 제어 단자(CL1∼CL8), 채널마다의 콤퍼레이터(COMP1∼COMP8), 콤퍼레이터(COMP9)를 구비한다.
i번째의 전류원(CSi)은, 대응하는 LED 스트링(6＿i)에 구동 전류(ILEDi)를 공급한다. 전류원(CSi)은, 출력 회로(CSbi)와 제어부(CSai)를 포함한다. 출력 회로(CSbi)는, 출력 트랜지스터(Q1), 전류 제어 저항(R4), 풀 업 저항(R5)을 포함한다. 출력 트랜지스터(Q1)와 전류 제어 저항(R4)은, LED 스트링(6＿i)의 캐소드와 고정 전압 단자(접지 단자)의 사이에 순서대로 직렬로 설치된다. 출력 트랜지스터(Q1)와 전류 제어 저항(R4)의 접속점의 전압(VR4), 즉 전류 제어 저항(R4)의 전압 강하는, 전류 제어 단자(CLi)로 입력된다. 풀 업 저항(R5)은, 출력 트랜지스터(Q1)의 베이스 에미터간에 설치된다. 그 외의 채널도 이와 같이 구성된다.
저항(R4)에는, 구동 전류(ILEDi)에 비례한 전압 강하(VR4)가 발생한다.
VR4＝ILEDi×R4
제어부(CSai)는, 대응하는 전압 강하(VR4)가 기준 전압(Vref)과 일치하도록, 출력 트랜지스터(Q1)의 베이스 전압을 조절한다. 즉 점등 기간에 있어서,
ILEDi＝Vref/R4
가 성립한다.
제어부(CSai)는, 연산 증폭기(OA1), 트랜지스터(M4)를 포함한다. 트랜지스터(M4)는, 버스트 조광 단자(BSi)와 접지 단자의 사이에 설치된다. 연산 증폭기(OA1)의 비반전 입력 단자(＋)에는 기준 전압(Vref)이 입력되고, 그 반전 입력 단자(－)에는 전류 제어 단자(CL)의 전압(VR4)이 입력된다. 연산 증폭기(OA1)의 출력 전압은, 트랜지스터(M4)의 게이트와 접속된다. 이 전류원(CSi)에 의해, VR4＝Vref가 성립하도록 피드백이 걸려, 각 채널에 있어서 기준 전압(Vref)에 따른 구동 전류(ILEDi)를 생성할 수 있다.
제어 입력 단자(P5)는, 버스트 조광을 행할 때에 이용되는 펄스폭 변조된 조광 펄스 신호(PWM)가 입력된다. 조광 펄스 신호(PWM)의 제1 레벨(예를 들어 하이레벨)은, LED 스트링(6)의 점등 기간(TON)을, 그 제2 레벨(예를 들어 로우 레벨)은 소등 기간(TOFF)을 지시한다. 이 PWM 조광 펄스 신호(PWM)의 듀티비, 즉 점등 기간(TON) 및 소등 기간(TOFF)은, 전 채널 공통으로 이용된다.
스탠바이 단자(P6)에는, 전류 구동 회로(8)의 스탠바이 상태와 동작 상태를 지시하는 스탠바이 신호(STB)가 입력된다. 구체적으로는, 스탠바이 신호(STB)가 로우 레벨(예를 들어 0∼0.8V)일 때, 전류 구동 회로(8)는 스탠바이 상태로 된다. 스탠바이 신호(STB)가 하이레벨(＞0.8V)일 때, 전류 구동 회로(8)는 동작 상태로 되어, LED 스트링(6)에 구동 전류를 공급한다.
버스트 콘트롤러(9)는, 스탠바이 신호(STB)의 전압 레벨(VSTB) 및 8채널 각각의 버스트 조광 단자(BS1∼BS8)의 전압 레벨(VBS1∼VBS8)에 의거하여, 이하의 모드가 전환 가능하게 되어 있다.
a. 전 채널 공통 모드(φCOM)
이 모드에 있어서 버스트 콘트롤러(9)는 위상 시프트를 행하지 않고, 접속되는 LED 스트링(6)의 개수에 관계없이, 구동 대상이 되는 모든 채널의 LED 스트링을, 이들 구동 전류(ILED)의 위상을 전부 일치시켜 구동한다. 이 모드에서는 각 채널의 구동 전류의 위상차가 제로인 것으로부터 φ0로도 표기한다.
b. 위상 시프트 모드(φSHIFT)
이 모드에 있어서 버스트 콘트롤러(9)는, 각 채널의 발광 다이오드 스트링을, 각각의 구동 전류의 위상이 시프트하도록 구동한다. 위상 시프트 모드(b)는, 이하의 3개의 모드를 포함한다.
b1. 90도 위상 시프트 모드(φ90)
이 모드에서는, 제1∼제4 채널이 구동 대상으로 되고, LED 스트링(6＿1∼6＿4)에 대한 구동 전류(ILED1∼ILED4)의 위상이, 서로 조광 펄스 신호(PWM)의 1/4주기 시프트된다.
b2. 60도 위상 시프트 모드(φ60)
이 모드에서는, 제1∼제6 채널의 LED 스트링(6＿1∼6＿6)에 대한 구동 전류(ILED1∼ILED6)의 위상이, 서로 조광 펄스 신호(PWM)의 1/6주기 시프트된다.
b3. 45도 위상 시프트 모드(φ45)
이 모드에서는, 제1 내지 제8 채널의 LED 스트링(6＿1∼6＿8)에 대한 구동 전류(ILED1∼ILED8)의 위상이, 서로 조광 펄스 신호(PWM)의 1/8주기 시프트된다.
버스트 콘트롤러(9)는, 각 모드에 따른 버스트 제어 신호(PWM1∼PWM8)를 생성하여, 전류원(CS1∼CS8)에 공급한다. 버스트 제어 신호(PWMi)가 하이레벨일 때, 전류원(CSi)은 동작 상태로 되어 구동 전류(ILEDi)를 생성하고, 이것이 점등 기간(TON)으로 된다. 반대로 버스트 제어 신호(PWMi)가 로우 레벨일 때, 전류원(CSi)은 정지 상태로 되어, 이것이 소등 기간(TOFF)으로 된다.
스탠바이 신호(STB)가 로우 레벨로부터 하이레벨로 어서트된 후의 일정 시간동안, 판정 기간(TJDG)이 된다. 판정 기간(TJDG)은, 예를 들어 조광 펄스 신호(PWM)의 몇 주기, 구체적으로는 3주기 정도이다. 이 판정 기간(TJDG)에 있어서 버스트 콘트롤러(9)는, 스탠바이 신호(STB)의 전압 레벨(VSTB) 및 8채널 각각의 버스트 조광 단자(BS1∼BS8)의 전압 레벨(VBS1∼VBS8)에 의거하여, 모드를 결정한다. 도 3은, 도 2의 전류 구동 회로(8)의 동작 모드를 결정하는 플로우차트이다.
처음에 버스트 콘트롤러(9)는, 스탠바이 신호(STB)의 전압 레벨(VSTB)에 따라, 동작 모드를 결정한다. 스탠바이 신호(STB)의 전압 레벨(VSTB)이 소정의 제1 범위에 포함될 때, 전 채널 공통 모드(φ0)로 설정된다. 콤퍼레이터(COMP9)는, 전압(VSTB)을 역치 전압(Vth1)과 비교하여, 비교 결과를 나타내는 판정 신호(S9)를 출력한다. 판정 신호(S9)가 VSTB＞Vth1를 나타낼 때(S100의 Y), 버스트 콘트롤러(9)는 전 채널 공통 모드(φ0)로 설정된다(S102).
스탠바이 신호(STB)의 전압 레벨(VSTB)이 소정의 제2의 전압 범위에 포함될 때, 버스트 콘트롤러(9)는 위상 시프트 모드(φSHIFT)로 설정된다. 제2 전압 범위는, VSTB＜Vth1이므로, 판정 신호(S9)가 VSTB＜Vth1를 나타낼 때(S100의 N), 버스트 콘트롤러(9)는 위상 시프트 모드(φSHIFT)로 된다.
위상 시프트 모드(φSHIFT)로 설정된 버스트 콘트롤러(9)는, 계속하여 각 채널의 버스트 조광 단자(BS)의 전압 레벨(VBS1∼VBS8)에 의거하여, 90도, 60도, 45도 위상 시프트 모드 중 어느 하나로 설정된다.
콤퍼레이터(COMP1∼COMP8)는, 채널마다 설치되고, 대응하는 채널의 전압(VBS1∼VB S8)을, 소정의 역치 전압(Vth2)과 비교한다. 역치 전압(Vth2)은, 예를 들어 0.1V 정도가 바람직하다. i번째 채널의 콤퍼레이터(COMPi)는, VBSi＜Vth2일 때 하이레벨(H), VBsi＞Vth2일 때 로우 레벨(L)이 되는 검출 신호(Si)를 출력한다.
i번째의 버스트 조광 단자(BSi)에 LED 스트링(6＿i)이 접속될 때, 구동 전류(ILEDi)가 제로이면 그 전압 레벨(VBSi)은, 출력 전압(Vout) 부근까지 상승한다. 한편, 버스트 조광 단자(BSi)에 LED 스트링(6＿i)이 접속되어 있지 않을 때, 그 전압 레벨(VBSi)은, 접지 전압 부근까지 저하한다. 즉, 콤퍼레이터(COMPi)의 출력 신호(Si)는, LED 스트링(6＿i)의 접속의 유무를 나타낸다.
버스트 콘트롤러(9)는, 판정 기간(TJDG)에 있어서 제5 내지 제8 채널의 모든 버스트 조광 단자(BS5∼BS8)의 전위(VBS5∼VBS8)가, 소정의 제2 역치 전압(Vth2)보다 낮을 때, 바꾸어 말하면, 조건식
S5＝＝H ＆＆ S6＝H ＆＆ S7＝H ＆＆ S8＝H
을 만족할 때(S104의 Y), 90도 위상 시프트 모드(φ90)로 설정된다(S106). 이는, 제5 내지 제8 채널에 LED 스트링(6＿5∼6＿8)이 접속되어 있지 않은 상태를 나타낸다. (A＝B)는, A와 B가 동일할 때 참(眞)(1)을, 그렇지 않을 때 거짓(僞)(0)을 나타내는 연산자이며, 「＆＆」은, 논리곱을 나타내는 연산자이다.
상기 조건식을 만족하지 않을 때(S104의 N), 처리 S106으로 진행된다. 제7, 제8 채널의 버스트 조광 단자(BS7, BS8)의 전위(VBS7, VBS8)가, 제2 역치 전압(Vth2)보다 낮을 때, 바꾸어 말하면, 조건식
S7＝H ＆＆ S8＝H
를 만족할 때(S108의 Y), 제1∼제6 채널이 구동 대상이 되어, 60도 위상 시프트 모드(φ60)로 설정된다(S11O).
그 이외일 때(S108의 N), 모든 채널이 구동 대상이 되어, 45도 위상 시프트 모드(φ45)로 설정된다(S112).
이와 같이 하여, 채널마다 LED 스트링(6)의 접속의 유무가 판정된다. 오차 증폭기(EA1)는, 구동 기간에 있어서, LED 스트링(6)이 접속되어 있는 채널 각각의 전압(VBS) 중, 가장 낮은 하나와, 기준 전압(예를 들어 0.3V)의 오차를 증폭하고, 오차에 따른 오차 전압(Verr)을 생성한다. 오차 전압(Verr)은, 트랜지스터(Q2) 및 저항(R6)을 통하여 FB 단자로부터 출력되고, 제어 IC(100)의 피드백 단자에 입력된다. 제어 IC(100)는, 구동 기간에 있어서, LED 스트링(6)이 접속되어 있는 채널 각각의 전압(VBS) 중 가장 낮은 하나와, 기준 전압(예를 들어 0.3V)이 일치하도록, 출력 전압(Vout)을 조절한다.
이상이 발광 장치(3)의 구성이다. 계속하여 그 동작을 설명한다. 도 4(a)∼(c)는, 전류 구동 회로(8)의 주변 회로의 구성을 나타내는 회로도이다. LED 스트링(6)이 접속되지 않은 채널에 관해서, 버스트 조광 단자(BS) 및 전류 제어 단자(CL)는 접지된다.
도 4(a)는, 전 채널의 LED 스트링(6＿1∼6＿8이) 접속되는 경우를 나타낸다. 스탠바이 신호(STB)의 전압 레벨(VSTB)이 제1 전압 범위에 포함될 때, 전 채널 공통 모드(φ0)로 설정된다. 전 채널 공통 모드(φ0)에서는, 각 채널의 버스트 제어 신호(PWM1∼PWM8)는 모두 조광 펄스 신호(PWM)와 동일한 파형으로 되고, 전 채널의 LED 스트링(6＿1∼6＿8)은, 동일한 위상의 구동 전류(ILED1∼ILED8)에 의해 구동된다.
반대로 스탠바이 신호(STB)의 전압 레벨(VSTB)이 제2 전압 범위에 포함될 때, 위상 시프트 모드(φSHIFT)로 설정된다. 도 4(a)와 같이 전 채널에 LED 스트링(6)이 접속되어 있는 경우, 45도 위상 시프트 모드(φ45)로 된다. 도 5(a)는 45도 위상 시프트 모드(φ45)의 동작 파형을 나타낸다. 동작 파형은, 버스트 제어 신호(PWM1∼PWM8)를 나타냄과 동시에, 각 채널에 흐르는 구동 전류(ILED1∼ILED8)를 나타내고 있다.
도 4(b)는, 제1∼제6 채널의 LED 스트링(6＿1∼6＿6)이 접속되는 상태를 나타낸다. 스탠바이 신호(STB)의 전압 레벨(VSTB)이 제2 전압 범위에 포함되어 있으면, 60도 위상 시프트 모드(φ60)로 설정된다. 도 5(b)는 60도 위상 시프트 모드(φ60)의 동작 파형을 나타낸다.
도 4(c)는, 제1∼제4 채널의 LED 스트링(6＿1∼6＿4)이 접속되는 상태를 나타낸다. 스탠바이 신호(STB)의 전압 레벨(VSTB)이 제2 전압 범위에 포함되어 있으면, 90도 위상 시프트 모드(φ90)로 설정된다.
이상이 발광 장치(3)의 동작이다.
일반적인 IC(Integrated Circuit)에 있어서, 스탠바이 신호(STB)는 2치 신호이며, 하이 레벨로 설정되면 동작 상태로 되고, 로우 레벨로 설정되면 스탠바이 상태로 된다. 이에 본 실시의 형태에서는, 동작 상태를 지시하는 스탠바이 신호(STB)의 전압 레벨을 이용하여, 전 채널 공통 모드(φCOM(φ0))와 위상 시프트 모드(φSHIFT)를 설정할 수 있다.
또한, 전류 구동 회로(8)에 접속되는 LED 스트링(6)의 개수에 따라, 위상 시프트의 각도를 자동적으로 설정할 수 있다. 즉, 스탠바이 신호(STB)가 제2의 전압 범위에 포함될 때는, 접속되는 LED 스트링의 개수에 따라, 90도, 60도, 45도 위상 시프트 모드로 설정할 수 있다. 유저는, 원하는 동작 모드에 따른 레벨의 스탠바이 신호(STB)와, 원하는 휘도에 따른 듀티비를 가지는 단일 조광 펄스 신호(PWM)를 전류 구동 회로(8)에 대해서 부여하는 것만으로, 용이하게 LED 스트링(6)을 구동할 수 있다.
이상, 본 발명에 대해서, 실시의 형태를 기초로 설명했다. 이 실시의 형태는 예시이며, 이들 각 구성 요소나 각 처리 프로세스, 이들 조합에는, 다양한 변형예가 존재할 수 있다. 이하, 이러한 변형예에 대해서 설명한다.
전류원(CS)의 구성은, 도 2의 그것에 한정되지 않고, 다양한 변형예가 있는 것이 이해된다. 도 6(a)∼(c)는, 전류원(CS)의 출력 회로(CSb)의 구성예를 나타내는 회로도이다. 도 6(a)는, 도 2와 동일하다. 도 6(b)는, 도 2의 트랜지스터(Q1)에 대신하여, N 채널(MOS) 트랜지스터(M10)를 이용한 회로를 나타낸다. 이 경우, 풀 업 저항(R5)을 생략할 수 있다. 도 6(c)는, 도 6(b)의 트랜지스터(M10)에 대신해, NPN형 바이폴라 트랜지스터(Q10)를 설치한 회로를 나타낸다. 전류원(CS)의 제어부(CSa)에도, 다양한 변형이 인정되는 것은 당업자에게 이해된다.
실시의 형태에서는 인덕터를 이용한 비절연형의 스위칭 전원을 설명했는데, 본 발명은 트랜스를 이용한 절연형의 스위칭 전원에도 적용 가능하다.
실시의 형태에서는, 발광 장치(3)의 어플리케이션으로서 전자 기기를 설명했는데, 용도는 특별히 한정되지 않고, 조명 등에도 이용할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서, 하이레벨, 로우 레벨의 논리 신호의 설정은 일예이며, 인버터 등에 의해 적절히 반전시킴으로써 자유롭게 변경하는 것이 가능하다.
실시의 형태에 의거하여, 구체적인 어구를 이용하여 본 발명을 설명했는데, 실시의 형태는, 본 발명의 원리, 응용을 나타내고 있는데 불과하고, 실시의 형태에는, 청구의 범위에 규정된 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위에 있어서, 많은 변형예나 배치의 변경이 인정된다.
Q1 : 출력 트랜지스터 L1 : 인덕터
C1 : 출력 캐패시터 D1 : 정류 다이오드
M1 : 스위칭 트랜지스터 2 : 전자 기기
3 : 발광 장치 4 : 스위칭 전원
R4 : 전류 제어 저항 5 : LCD 패널
BS : 버스트 조광 단자 CL : 전류 제어 단자
R5 : 풀 업 저항 6 : LED 스트링
8 : 전류 구동 회로 9 : 버스트 콘트롤러
100 : 제어 IC 102 : 출력 회로

Claims (4)

  1. 최대로 8채널의 발광 다이오드 스트링을 가진 발광 장치로서,
    적어도 하나의 발광 다이오드 스트링과,
    피드백 단자를 가지고, 상기 피드백 단자에 입력된 피드백 전압에 따라, 상기 적어도 하나의 발광 다이오드 스트링에 구동 전압을 공급하는 스위칭 전원과,
    최대로 8채널의 발광 다이오드 스트링이 접속 가능하고, 접속된 상기 적어도 하나의 발광 다이오드 스트링 각각에 흐르는 구동 전류를 제어하는 전류 구동 회로를 구비하고,
    상기 전류 구동 회로는,
    펄스폭 변조된 조광(調光) 펄스 신호가 입력되는 제어 입력 단자와,
    본 전류 구동 회로의 스탠바이 상태와 동작 상태를 지시하는 스탠바이 신호가 입력되는 스탠바이 단자와,
    채널마다 설치되고, 대응하는 발광 다이오드 스트링의 일단의 전압이 입력되는 8개의 버스트 조광 단자와,
    상기 스탠바이 신호의 전압 레벨이 제1 전압 범위에 포함될 때 전 채널 공통 모드로 설정되고, 각 채널의 발광 다이오드 스트링을, 각각의 구동 전류의 위상을 일치시켜 구동하고, 상기 스탠바이 신호의 전압 레벨이 제2 전압 범위에 포함될 때 위상 시프트 모드로 설정되고, 각 채널의 발광 다이오드 스트링을, 각각의 구동 전류의 위상이 시프트하도록 구동하는 콘트롤러와,
    채널마다 설치되며, (i) 일단이 접지된 제1 저항과, (ii) 제1단이 대응하는 상기 발광 다이오드 스트링에 접속되고, 제2단이 상기 제1 저항의 타단과 접속되는 출력 트랜지스터를 가지는 출력 회로와,
    상기 제1 저항의 전압 강하와 제1 기준 전압을 받아, 이들이 일치하도록 조절되는 제어 신호를 상기 출력 트랜지스터의 제어단에 공급함으로써, 상기 출력 회로에 상기 제1 기준 전압에 따른 구동 전류를 발생시키는 제어부와,
    각 채널의 상기 출력 트랜지스터의 제2단의 전압과, 제2 기준 전압이 입력되고 그 출력이 제2 저항을 통해, 상기 스위칭 전원의 상기 피드백 단자와 접속된 오차증폭기로서, 상기 피드백 단자에, 상기 구동 전압에 따른 전압과 상기 오차증폭기의 출력을 중첩한 피드백 전압을 발생시키는 오차증폭기를 구비하고,
    상기 위상 시프트 모드로 설정된 상기 콘트롤러는,
    판정 기간에 있어서 제5 내지 제8 채널의 모든 상기 버스트 조광 단자의 전위가 소정의 제2 역치 전압보다 낮을 때 90도 위상 시프트 모드로 설정되고, 상기 판정 기간 후의 구동 기간에 있어서, 제1 내지 제4 채널의 발광 다이오드 스트링을, 각각의 구동 전류의 위상이 서로 상기 조광 펄스 신호의 1/4주기 시프트하도록 구동하고,
    상기 판정 기간에 있어서 제7, 제8 채널의 상기 버스트 조광 단자의 전위가 상기 제2 역치 전압보다 낮을 때 60도 위상 시프트 모드로 설정되고, 상기 판정 기간 후의 구동 기간에 있어서, 제1 내지 제6 채널의 발광 다이오드 스트링을, 각각의 구동 전류의 위상이 서로 상기 조광 펄스 신호의 1/6주기 시프트하도록 구동하고,
    그 이외일 때 45도 위상 시프트 모드로 설정되고, 상기 판정 기간 후의 구동 기간에 있어서, 제1 내지 제8 채널의 발광 다이오드 스트링을, 각각의 구동 전류의 위상이 서로 상기 조광 펄스 신호의 1/8주기 시프트하도록 구동하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 저항의 전압 강하와 상기 제1 기준 전압이 입력되는 연산증폭기와,
    게이트에 상기 연산증폭기의 출력이 입력되고, 드레인이 상기 출력 트랜지스터의 제어단과 접속되는 MOS트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 액정 패널과,
    상기 액정 패널의 백 라이트로서 설치된 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 발광 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  4. 최대로 8채널의 발광 다이오드 스트링의 구동 방법으로서,
    피드백 전압을 받는 피드백 단자를 가진 스위칭 전원을 사용하여, 상기 피드백 전압에 따른 구동 전압을, 적어도 하나의 발광 다이오드 스트링에 공급하는 단계와,
    상기 적어도 하나의 발광 다이오드 스트링 각각에 흐르는 구동 전류를 제어하는 단계를 구비하고,
    상기 구동 전류를 제어하는 단계는,
    스탠바이 상태와 동작 상태를 지시하는 스탠바이 신호의 전압 레벨이, 소정의 제1 전압 범위에 포함될 때, 각 채널의 발광 다이오드 스트링을, 각각의 구동 전류의 위상을 일치시켜 구동하는 전 채널 공통 모드로 설정하는 단계와,
    상기 스탠바이 신호의 전압 레벨이 제2 전압 범위에 포함될 때, 각 채널의 발광 다이오드 스트링을, 각각의 구동 전류의 위상이 시프트하도록 구동하는 위상 시프트 모드로 설정하는 단계와,
    각 채널에, (i) 일단이 접지된 제1 저항과, (ii) 제1단이 대응하는 상기 발광 다이오드 스트링에 접속되고, 제2단이 상기 제1 저항의 타단과 접속되는 출력 트랜지스터를 가지는 출력 회로를 설치하는 단계와,
    상기 제1 저항의 전압 강하와 제1 기준 전압이 일치하도록 조절되는 제어 신호를 상기 출력 트랜지스터의 제어단에 공급함으로써, 상기 출력 회로에 상기 제1 기준 전압에 따른 구동 전류를 발생시키는 단계와,
    각 채널의 상기 출력 트랜지스터의 제2단의 전압과, 제2 기준 전압이 입력되고, 그 출력이 제2 저항을 통해, 상기 스위칭 전원의 상기 피드백 단자와 접속된 오차증폭기에 의해, 상기 피드백 단자에, 상기 구동 전압에 따른 전압과 상기 오차증폭기의 출력을 중첩한 피드백 전압을 발생시키는 단계를 구비하고,
    위상 시프트 모드로 설정하는 단계는,
    판정 기간에 있어서, 제5 내지 제8 채널의 모든 발광 다이오드 스트링이 비접속이라고 판정되었을 때, 제1 내지 제4 채널의 발광 다이오드 스트링을, 각각의 구동 전류의 위상이 서로 조광 펄스 신호의 1/4주기 시프트하도록 구동하는 90도 위상 시프트 모드로 설정하는 단계와,
    상기 판정 기간에 있어서, 제7, 제8 채널의 발광 다이오드 스트링이 비접속이라고 판정되었을 때, 제1 내지 제6 채널의 발광 다이오드 스트링을, 각각의 구동 전류의 위상이 서로 상기 조광 펄스 신호의 1/6주기 시프트하도록 구동하는 60도 위상 시프트 모드로 설정하는 단계와,
    그 이외일 때, 제1 내지 제8 채널의 발광 다이오드 스트링을, 각각의 구동 전류의 위상이 서로 상기 조광 펄스 신호의 1/8주기 시프트하도록 구동하는 45도 위상 시프트 모드로 설정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
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