KR20070029867A - 온도 보상 기능을 갖는 ｌｅｄ 구동 제어 회로 - Google Patents

온도 보상 기능을 갖는 ｌｅｄ 구동 제어 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED를 이용한 시스템에서, 주위온도 변화에 따라 LED의 밝기 및 컬러를 선형적으로 제어할 수 있도록 구현함으로써, 주위 온도변화에 따른 LED 특성 변화를 보다 정밀하게 보상할 수 있고, 마이크로프로세서를 사용하지 않으므로 저렴하게 구현할 수 있는 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로는, PWM 제어를 위한 톱니파(V1)를 생성하는 파형 생성부(310); 주위 온도변화에 따라 저항이 선형적으로 가변되고, 이 가변 저항에 따른 전압(V2)을 검출하는 온도 검출부(320); 및 상기 파형 생성부(310)의 톱니파(V1)와 상기 온도 검출부(320)의 검출전압(V2)을 비교하여 그 비교결과에 따라 결정된 듀티를 갖는 PWM 전압(Vpwm)을 생성하는 PWM 제어부(330)를 포함한다.
온도 보상, LED 구동, 제어 회로

Description

온도 보상 기능을 갖는 ＬＥＤ 구동 제어 회로{A CIRCUIT FOR CONTROLLING LED DRIVING WITH TEMPERATURE COMPENSATION}
도 1은 종래 발광 제어 장치의 불럭도.
도 2는 종래 백라이트 장치의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 LED 구동 제어 회로도.
도 4의 (a) 및 (b)는 도 3의 온도 검출부의 회로도 및 동작 설명을 위한 파형도.
도 5의 (a) 및 (b)는 도 3의 온도 검출부의 회로도 및 동작 설명을 위한 파형도.
도 6은 도 3의 PWM 제어부의 회로도.
도 7은 도 6의 PWM 제어부의 동작 설명을 위한 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
310 : 파형 생성부 320 : 온도 검출부
330 : PWM 제어부 340 : 구동부
321 : 온도검출 회로부 323 : 비교부
R11,R12 : 제1,제2 저항 V1 : 톱니파
V2 : 검출전압 Vpwm : PWM 전압
Vdim : 디밍전압 Vdt : 검출전압
TH1 : 제1 온도검출소자 TH2,TH2 : 제2 및 제2 온도검출소자
COM1 : 비교기 COM2 : 비교기
본 발명은 LED를 이용하는 백라이트 시스템이나 광원 시스템에 적용되는 LED 구동 제어 회로에 관한 것으로, 특히 LED를 이용한 시스템에서, 주위온도 변화에 따라 LED의 밝기 및 컬러를 선형적으로 제어할 수 있도록 구현함으로써, 주위 온도변화에 따른 LED 특성 변화를 보다 정밀하게 보상할 수 있고, 마이크로프로세서를 사용하지 않으므로 저렴하게 구현할 수 있는 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로에 관한 것이다.
일반적으로, LCD(Liquid Crystal Display)나 기타 전자 디스플레이(Display) 용 백라이트(Back Light) 시스템에 CCFL(Cold Cathode Flourscent Lamp)을 많이 사용하고 있다. 그런데, 백라이트 시스템에 CCFL 대신에 LED를 사용하게 되면 표현할 수 있는 색대역이 넓어지고 칼라 제어(Color Control)를 통하여 화이트 포인트(White Point)를 조절할 수 있고, 수은과 같은 물질을 포함하고 있지 않아 환경 친 화적이라는 장점이 있으며, 뿐만 아니라 여러 가지 이유로 백라이트 시스템에 LED를 사용하려는 노력들이 진행되고 있다.
그리고, LED 백라이트 시스템은 R(Red), G(Green), B(Blue)의 삼색광의 조합으로 백색광을 만들어 광원으로 사용한다. 이러한 백라이트 시스템에 사용되어 지는 LED들은 인가 전류, 주변 온도 및 동작 시간에 따라서 그 특성이 변화하게 된다. 또한 R, G, B등의 서로 다른 LED들 사이에서도 많은 특성 차이를 가지고 있다.
따라서, LED를 이용한 백라이트 시스템이나 LED를 광원으로 사용하는 모든 시스템에서 주의 온도 등의 환경변화, LED 경시변화 및 LED 특성차이에 관계없이 일정한 컬러와 밝기를 유지하기 위한 제어가 요구된다.
도 1은 종래 발광 제어 장치의 불럭도이다.
도 1을 참조하면, 종래 발광 제어장치(10)는, 제어 대상으로서 접속된 LED 소자(1)의 순방향 전압(Vf)을 검출하고, 이 검출된 순방향 전압(Vf)으로부터 주위온도(Ta)를 추정하여 LED 소자(1)의 구동전류의 최적의 귀환점을 구하여, LED 소자(1)의 발광량을 제어한다.
이러한 종래 발광 제어장치(10)는, 구동된 LED 소자(1)의 순방향 전압(Vf)을 검출하여, 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(12)와, 상기 A/D 변환기(12)로부터의 순방향 전압(Vf)에 기초하여, 상기 LED 소자(1)의 주위 온도(Ta)를 구하고, 또한 주위 온도(Ta)에 기초하여 상기 LED 소자(1)의 구동 전류의 최적의 귀환점을 결정하는 귀환점 결정부(14)와, LED 소자(1)의 순방향 전압(Vf)과 주위 온도(Ta)의 대응 관계를 부여하는 Vf-Ta 테이블(17)과, 주위 온도(Ta)와 최대 허용 전류(Ifmax)의 대응 관계를 부여하는 Ta-Ifmax 테이블(19)을 기억하는 온도 특성 기억부(16)와, 상기 귀환점 결정부(14)의 귀환점 결정에 따라 상기 LED 소자(1)의 PWM 제어를 수행하는 PWM 제어부(27)와, 상기 PWM 제어부(27)의 제어에 따라 상기 LED 소자(1)를 PWM 방식으로 구동시키는 PWM 회로(28)를 포함한다.
여기서, Vf-Ta 테이블(17) 및 Ta-Ifmax 테이블(19)은, 후술하는 LED 소자(1)의 온도 특성에 기초하여, 미리 준비되고, 상기 귀환점 결정부(14)는, 주위 온도(Ta)의 산출과 구동 전류의 귀환점의 결정을 위해, 온도 특성 기억부(16)에 기억된 LED 소자(1)의 온도 특성 테이블을 참조한다.
또한, 상기 LED 소자(1)의 온도 특성은, LED 소자(1)의 종별에 따라 다르기 때문에, Vf-Ta 테이블(17) 및 Ta-Ifmax 테이블(19)은, 제어 대상의 LED 소자(1)마다 개별적으로 준비되어, 온도 특성 기억부(16)에 기억된 후에도 그 데이터는 외부로부터 적절하게 다시쓰기 가능하다.
상기 귀환점 결정부(14)의 온도 산출부(13)는, 온도 특성 기억부(16)에 기억된 Vf-Ta 테이블(17)을 참조함으로써, 검출된 순방향 전압(Vf)으로부터 주위 온도(Ta)를 구하고, 상기 귀환점 결정부(14)의 구동 전류 결정부(15)는, 온도 산출부(13)에 의해 구해지는 주위 온도(Ta)가 LED 소자(1)의 동작 주위 온도의 범위 내에 들어가고, 상기 LED 소자(1)의 원하는 발광량이 얻어지도록, 상기 LED 소자(1)의 구동 전류의 귀환점을 정하고, 구동 전류의 지령치를 결정한다.
예를 들면, 상기 구동 전류 결정부(15)는, 온도 산출부(13)에 의해 구해진 주위 온도(Ta)가 LED 소자(1)의 동작 주위 온도의 상한치 보다도 낮아, LED 소자(1)의 휘도를 더욱 높일 필요가 있는 경우, 구동 전류가 증가하도록 지령치를 결정한다. 또, 상기 구동 전류 결정부(15)는, 주위 온도(Ta)가 동작 주위 온도의 상한치에 가까워진 경우, 구동 전류가 감소하도록 지령치를 결정한다.
즉, 온도가 변화함에 따라 LED 순방향 전압을 측정하고 미리 기억되어 있는 온도 vs 순방향 전압 테이블에 의하여 현재 온도를 추정하고, 온도별 최대 허용전류 테이블에 의하여 LED의 최대 허용 전류를 조절하여 LED의 구동전류를 제어하게 된다.
그런데, 이러한 종래 방법은 마이크로 프로세서를 이용하여 더욱 정밀하게 제어가 가능하지만, 이와 같이 마이크로프로세서를 이용하여야 하므로, 그 만큼 제작단가가 상승하게 되는 문제점이 있다.
도 2는 종래 백라이트 장치의 구성도이다.
도 2에 도시된 종래 백라이트 장치는, 교류 전원(115)에 의해 동작하는 복수의 LED 구동기(120~140)를 포함하는 전원부(110)와, 상기 전원부(110)의 복수의 구동기(120-140)에 의해 동작하여 발광하는 복수의 LED를 포함하여 광을 라이트 가이드(170)내로 제공하는 광원(150,160)과, 상기 광원(150,160)의 온도를 감지하는 온도센서(250)와, 상기 라이트 가이드(170)의 양측 중간에서 설치되어 광의 밝기를 센싱하는 포토 다이오드(210)와, 검출용 인터페이스(230)를 통해 상기 온도센서 (250)에 의한 온도 및 상기 포토 다이오드(210)에 의한 밝기에 기초해서 LED의 특성 변화에 의한 밝기 및 칼라에서의 온도 관련 변화를 보상하도록 제어하는 제어부(180)를 포함한다.
이러한 종래 백라이트 장치에서는, 온도센서 및 포토센서 등을 모두 사용하는 방법으로, 온도센서를 이용하여 온도를 측정하고, 포토센서를 이용하여 LED의 광량을 측정하여 원하는 광량을 유지하도록 LED 구동기를 제어하는 방법이다. 여기서, 이러한 제어는 마이크로 프로세스를 이용하여 구현하게 된다.
이때, R, G, B LED의 광량은 각각 필터가 장착된 포토센서들을 통하여 측정되고, 이 측정된 값은 마이크로 프로세스가 인식하여 목표로 하는 광량을 유지할 수 있도록 R, G, B LED를 각각 제어하게 되고, 또한 히트싱크(Heat sink)에 부착된 온도센서를 이용하여 온도를 측정하고 측정된 온도에 따라 특성변화를 보상한다.
그런데, 이와 같은 종래 방법도 도 1에 도시된 종래의 기술과 마찬가지로, 시스템의 제작 비용 측면에서 문제점을 갖는다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 LED를 이용한 시스템에서, 주위온도 변화에 따라 LED의 밝기 및 컬러를 선형적으로 제어할 수 있도록 구현함으로써, 주위 온도변화에 따른 LED 특성 변화를 보다 정밀하게 보상할 수 있고, 마이크로프로세서를 사용하지 않으므로 저렴하게 구현할 수 있는 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로는, PWM 제어를 위한 톱니파를 생성하는 파형 생성부; 주위 온도변화에 따라 저항이 선형적으로 가변되고, 이 가변 저항에 따른 전압을 검출하는 온도 검출부; 및 상기 파형 생성부의 톱니파와 상기 온도 검출부의 검출전압을 비교하여 그 비교결과에 따라 결정된 듀티를 갖는 PWM 전압을 생성하는 PWM 제어부를 구비함을 특징으로 한다.
상기 LED 구동 제어 회로는, 상기 PWM 제어부로부터의 PWM 전압에 따라 LED 백라이트를 구동시키는 구동부를 더 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 온도 검출부는, 주위 온도의 변화에 따라 저항이 가변되고, 이 가변 저항을 이용하여 디밍전압을 분할하여 검출전압으로 출력하는 온도검출 회로부; 및 상기 검출전압과 상기 디밍전압의 차전압을 출력하는 비교부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 온도검출 회로부는, 상기 디밍전압단과 접지단 사이에, 서로 직렬로 연결된 제1,제2 저항; 상기 제1 저항 또는 제2 저항에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 저항값을 갖는 제1 온도검출소자; 및 상기 제1 온도검출소자에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 각 저항값을 갖으며 서로 직렬로 연결된 복수의 온 도검출소자를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도검출 회로부는, 상기 디밍전압단과 접지단 사이에, 서로 직렬로 연결된 제1,제2 저항; 상기 제2 저항에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 저항값을 갖는 제1 온도검출소자; 및 상기 제1 온도검출소자에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 각 저항값을 갖으며 서로 직렬로 연결된 제2 및 제3 온도검출소자를 포함할 수 있고, 이때, 상기 비교부는, 상기 제1 저항과 제2 저항의 접속노드에서 검출된 검출전압을 입력받는 반전 입력단과, 상기 디밍전압을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 반전 입력단을 통한 검출전압과 상기 비반전 입력단을 통한 디밍전압의 차전압을 출력하는 출력단을 포함하는 비교기로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도검출 회로부는, 상기 디밍전압단과 접지단 사이에, 서로 직렬로 연결된 제1,제2 저항; 상기 제1 저항에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 저항값을 갖는 제1 온도검출소자; 및 상기 제1 온도검출소자에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 각 저항값을 갖으며 서로 직렬로 연결된 제2 및 제3 온도검출소자를 포함할 수 있으며, 이때, 상기 비교부는, 상기 제1 저항과 제2 저항의 접속노드에서 검출된 검출전압을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 디밍전압을 입력받는 반전 입력단과, 상기 비반전 입력단을 통한 검출전압과 상기 반전 입력단을 통한 디밍전압의 차전압을 출력하는 출력단을 포함하는 비교기로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 PWM 제어부는, 상기 파형 생성부의 톱니파를 입력받는 반전 입력단과, 상기 온도 검출부의 검출전압을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 반전 입력단의 톱니파와 상기 비반전 입력단의 검출전압을 비교하여 그 비교결과에 따라 결정된 듀티를 갖는 PWM 전압을 출력하는 출력단을 포함하는 비교기로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 LED 구동 제어 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 LED 구동 제어 회로는, PWM 제어를 위한 톱니파(V1)를 생성하는 파형 생성부(310)와, 주위 온도변화에 따라 저항이 선형적으로 가변되고, 이 가변 저항에 따른 전압(V2)을 검출하는 온도 검출부(320)와, 상기 파형 생성부(310)의 톱니파(V1)와 상기 온도 검출부(320)의 검출전압(V2)을 비교하여 그 비교결과에 따라 결정된 듀티를 갖는 PWM 전압(Vpwm)을 생성하는 PWM 제어부(330)와, 상기 PWM 제어부(330)로부터의 PWM 전압(Vpwm)에 따라 LED 백라이트를 구동시키는 구동부(340)를 포함한다.
여기서, 상기 톱니파(V1)에 대해 예를 들면, 대략 1KHz의 주파수를 갖고, 대략 2.5V 내지 3.3V의 전압을 갖는 전압 파형이 될 수 있다.
상기 온도 검출부(320)는, 주위 온도의 변화에 따라 저항이 가변되고, 이 가변 저항을 이용하여 디밍전압(Vdim)을 분할하여 검출전압(Vdt)으로 출력하는 온도검출 회로부(321)와, 상기 검출전압(Vdt)과 상기 디밍전압(Vdim)의 차전압을 출력하는 비교부(323)를 포함한다.
도 4의 (a) 및 도 5의 (a)를 참조하면, 상기 온도검출 회로부(321)는, 상기 디밍전압(Vdim)단과 접지단 사이에, 서로 직렬로 연결된 제1,제2 저항(R11,R12)과, 상기 제1 저항(R11) 또는 제2 저항(R12)에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 저항값을 갖는 제1 온도검출소자(TH1)와, 상기 제1 온도검출소자(TH1)에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 각 저항값을 갖으며 서로 직렬로 연결된 제2 및 제3 온도검출소자(TH2,TH3)를 포함한다.
여기서, 상기 제1 내지 제3 온도검출소자(TH1~TH3)는, 온도 상승에 따라 저항값이 떨어지는 부온도 특성[NTC : Negative Temperature Coefficient] 써미스터 또는 온도가 올라가면 저항값도 올라가는 정온도 특성[PTC; Positive Temperature Coefficient] 써미스터가 적용될 수 있는데, 도 4 및 도 5는 NTC 써미스터가 각각 적용되어 구현되었다.
또한, 상기 제1 내지 제3 온도검출소자(TH1~TH3)는, 온도 검출용 소자이며, 이중 상기 제2 및 제3 온도검출소자(TH2~TH3)는, LED 온도특성에 대응하여 저항이 가변되도록 추가된 소자이다. 그리고, 상기 제1 온도검출소자(TH1)에 병렬로 연결된 제2 저항(R12)은 써미스터의 비선형적 특성에 선형성 특성을 부여하기 위한 것 이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 도 3의 온도 검출부의 회로도 및 동작 설명을 위한 파형도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 상기 온도검출 회로부(321)는, 상기 디밍전압(Vdim)단과 접지단 사이에, 서로 직렬로 연결된 제1,제2 저항(R11,R12)과, 상기 제2 저항(R12)에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 저항값을 갖는 제1 온도검출소자(TH1)와, 상기 제1 온도검출소자(TH1)에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 각 저항값을 갖으며 서로 직렬로 연결된 제2 및 제3 온도검출소자(TH2,TH3)를 포함한다.
도 4의 (a)를 참조하면, 상기 비교부(323)는, 상기 제1 저항(R11)과 제2 저항(R12)의 접속노드(N1)에서 검출된 검출전압(Vdt)을 입력받는 반전 입력단과, 상기 디밍전압(Vdim)을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 반전 입력단을 통한 검출전압(Vdt)과 상기 비반전 입력단을 통한 디밍전압(Vdim)의 차전압을 출력하는 출력단을 포함하는 비교기로 이루어질 수 있다.
도 4의 (b)에서, T는 주위온도이고, RT는 상기 제1 저항(R11), 제1 온도검출소자(TH1), 제2 및 제3 온도검출소자(TH2,TH3)의 전체 저항이고, Vdt는 검출전압이고, V2(Vdim-Vdt)는 온도 검출전압이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 도 3의 온도 검출부의 회로도 및 동작 설명을 위한 파형도이다.
도 5의 (a)를 참조하면, 상기 온도검출 회로부(321)는, 상기 디밍전압(Vdim)단과 접지단 사이에, 서로 직렬로 연결된 제1,제2 저항(R11,R12)과, 상기 제1 저항(R11)에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 저항값을 갖는 제1 온도검출소자(TH1)와, 상기 제1 온도검출소자(TH1)에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 각 저항값을 갖으며 서로 직렬로 연결된 제2 및 제3 온도검출소자(TH2,TH3)를 포함한다.
도 5의 (a)를 참조하면, 상기 비교부(323)는, 상기 제1 저항(R11)과 제2 저항(R12)의 접속노드에서 검출된 검출전압(Vdt)을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 디밍전압(Vdim)을 입력받는 반전 입력단과, 상기 비반전 입력단을 통한 검출전압(Vdt)과 상기 반전 입력단을 통한 디밍전압(Vdim)의 차전압을 출력하는 출력단을 포함하는 비교기(COM1)로 이루어질 수 있다.
도 5의 (b)에서, T는 주위온도이고, RT는 제2 저항(R12), 제1 온도검출소자(TH1), 제2 및 제3 온도검출소자(TH2,TH3)의 전체 저항이고, Vdt는 검출전압이고, V2(Vdt-Vdim)는 온도 검출전압이다.
도 6은 도 3의 PWM 제어부의 회로도이다.
도 6을 참조하면, 상기 PWM 제어부(330)는, 상기 파형 생성부(310)의 톱니파(V1)를 입력받는 반전 입력단과, 상기 온도 검출부(320)의 검출전압(V2)을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 반전 입력단의 톱니파(V1)와 상기 비반전 입력단의 검출전압(V2)을 비교하여 그 비교결과에 따라 결정된 듀티를 갖는 PWM 전압(Vpwm)을 출력하는 출력단을 포함하는 비교기(COM2)로 이루어진다.
도 7은 도 6의 PWM 제어부의 동작 설명을 위한 파형도이다.
도 7에서, V1은 상기 파형 생성부(310)에 의해 생성된 톱니파이고, V2는 상기 온도 검출부(320)에 의해 검출된 온도 검출전압이고, Vpwm은 상기 PWM 제어부(330)에 의한 PWM 전압이다.
이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
본 발명의 LED 구동 제어 회로는, LED를 이용하는 시스템에 적용되어, 주위 온도에 따른 LED의 특성 변화를 보상할 수 있으며, 이에 대해서는 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 파형 생성부(310)는, PWM 제어를 위해 대략 1KHz의 주파수를 갖고 대략 2.5V 내지 3.3V 전압을 갖는 톱니파(V1)를 생성한다.
그리고, 본 발명의 온도 검출부(320)는, 써미스터와 같은 온도 검출소자를 이용하여, 주위 온도변화에 따라 저항이 선형적으로 가변되고, 이 가변 저항에 따른 전압(V2)을 검출한다.
다음, 본 발명의 PWM 제어부(330)는, 상기 파형 생성부(310)의 톱니파(V1)와 상기 온도 검출부(320)의 검출전압(V2)을 비교하여 그 비교결과에 따라 결정된 듀티를 갖는 PWM 전압(Vpwm)을 생성한다.
이후, 본 발명의 구동부(340)는, 상기 PWM 제어부(330)로부터의 PWM 전압(Vpwm)에 따라 LED 백라이트를 구동시킨다.
상기 온도 검출부(320)는 도 4 및 도 5를 참조하면, 온도검출 회로부(321) 및 비교부(323)를 포함하는데, 상기 온도검출 회로부(321)는, 주위 온도의 변화에 따라 저항이 가변되고, 이 가변 저항을 이용하여 디밍전압(Vdim)을 분할하여 검출전압(Vdt)으로 출력한다. 그리고, 상기 비교부(323)는, 상기 검출전압(Vdt)과 상기 디밍전압(Vdim)의 차전압을 출력한다.
도 4의 (a) 및 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 온도검출 회로부(321)에서, 상기 디밍전압(Vdim)단과 접지단 사이에, 서로 직렬로 연결된 제1,제2 저항(R11,R12)은, 상기 디밍전압(Vdim)을 분할하는데, 이때, 상기 제1 저항(R11) 또는 제2 저항(R12)에 병렬로 연결된 제1 온도검출소자(TH1)가 주위 온도에 해당되는 저항값을 가지므로, 상기 디밍전압(Vdim)의 분할 전압이 온도에 따라 달라지게 되므 로, 결국 온도변화에 따른 전압을 검출할 수 있게 된다.
또한, 상기 제1 온도검출소자(TH1)에 병렬로 연결된 복수의 온도검출소자(TH2,TH3)는, 주위 온도에 해당되는 각 저항값을 갖으며 서로 직렬로 연결되어 온도변화에 대응하여 선형적으로 전압을 검출할 수 있게 한다.
여기서, 상기 온도검출 회로부(321)에 대한 구현회로에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 4의 (a)를 참조하면, 도 3의 온도 검출부(320)의 온도검출 회로부(321)에서, 상기 디밍전압(Vdim)단과 접지단 사이에, 서로 직렬로 연결된 제1,제2 저항(R11,R12)을 이용하여 상기 디밍전압(Vdim)을 분할하는데, 이때, 상기 제2 저항(R12)에 제1 온도검출소자(TH1)가 병렬로 연결되고, 또한, 상기 제1 온도검출소자(TH1)에 제2 및 제3 온도검출소자(TH2,TH3)가 병렬로 연결되어 있다.
이때, 상기 제2 저항(R12), 제1 온도검출소자(TH1), 제2 및 제3 온도검출소자(TH2,TH3)의 전체 저항(RT)이 주위 온도에 따라 가변되며, 이 전체 저항(RT)에 의해 상기 디밍전압(Vdim)을 분할하여 주위 온도에 해당되는 검출전압(Vdt)을 검출해 낸다.
이 경우, 상기 비교부(323)는, 상기 검출전압(Vdt)과 상기 디밍전압(Vdim)의 차전압(Vdim-Vdt)을 출력한다.
도 4의 (b)를 참조하여 예를 들어 설명하면, 주위온도(T)가 올라가면, 상기 제2 저항(R12), 제1 온도검출소자(TH1), 제2 및 제3 온도검출소자(TH2,TH3)의 전체 저항(RT)이 감소하게 된다. 여기서, 상기 제1 온도검출소자(TH1), 제2 및 제3 온도검출소자(TH2,TH3)가 온도 상승에 저항값이 떨어지는 부온도 특성(NTC; negative temperature coefficient) 써미스터로 이루어진 경우, 상기 전체 저항(RT)의 감소에 따라 상기 전체 저항(RT)에 의해 검출되는 검출전압(Vdt)도 점차 감소하게 된다.
이에 따라 상기 비교부(323)에서, 상기 반전 입력단을 통한 검출전압(Vdt)과 상기 비반전 입력단을 통한 디밍전압(Vdim)의 차전압(Vdim-Vdt)은 점차 상승하게 된다.
먼저, 도 5의 (a)를 참조하면, 도 3의 온도 검출부(320)의 온도검출 회로부(321)에서, 상기 디밍전압(Vdim)단과 접지단 사이에, 서로 직렬로 연결된 제1,제2 저항(R11,R12)을 이용하여 상기 디밍전압(Vdim)을 분할하는데, 이때, 상기 제1 저항(R11)에 제1 온도검출소자(TH1)가 병렬로 연결되고, 또한, 상기 제1 온도검출소자(TH1)에 제2 및 제3 온도검출소자(TH2,TH3)가 병렬로 연결되어 있다.
이때, 상기 제1 저항(R11), 제1 온도검출소자(TH1), 제2 및 제3 온도검출소자(TH2,TH3)의 전체 저항(RT)이 주위 온도에 따라 가변되며, 이때, 상기 제2 저항(R11)에 의해 상기 디밍전압(Vdim)을 분할하여 주위 온도에 해당되는 검출전압(Vdt)을 검출해 낸다.
이 경우, 상기 비교부(323)는, 상기 검출전압(Vdt)과 상기 디밍전압(Vdim)의 차전압(V2=Vdt-Vdim)을 출력한다.
도 5의 (b)를 참조하여 예를 들어 설명하면, 주위온도(T)가 올라가면, 상기 제1 저항(R12), 제1 온도검출소자(TH1), 제2 및 제3 온도검출소자(TH2,TH3)의 전체 저항(RT)이 감소하게 되는데, 이는 상기 제1 온도검출소자(TH1), 제2 및 제3 온도검출소자(TH2,TH3)가 온도 상승에 저항값이 떨어지는 부온도 특성(NTC; negative temperature coefficient) 써미스터로 이루어진 경우에 해당된다.
이때, 상기 전체 저항(RT)이 감소하게 됨에 따라 상기 제2 저항(R12)에 의해 검출되는 검출전압(Vdt)은 점차 상승하게 된다.
이에 따라 상기 비교부(323)에서, 상기 비반전 입력단을 통한 검출전압(Vdt)과 상기 반전 입력단을 통한 디밍전압(Vdim)의 차전압(V2=Vdim-Vdt)은 점차 상승하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 도 4 및 도 5를 참조하면, 주위온도가 상승하게 되면, 온도변화에 따라 검출되는 검출전압(V2)도 상승하게 된다.
이때, 상기 PWM 제어부(330)가 도 6에 도시한 바와 같이 비교기(COM2)로 이루어지는 경우, 상기 PWM 제어부(330)는, 상기 반전 입력단의 톱니파(V1)와 상기 비반전 입력단의 검출전압(V2)을 비교하여, 도 7에 도시한 바와 같아, 상기 톱니파(V1)보다 상기 검출전압(V2)이 높을 경우에는 하이레벨을 출력하고, 그 반대의 경 우에는 로우레벨을 출력하여 상기 검출전압(V2)이 상기 톱니파(V1)보다 높은 영역이 길어지면 듀티가 커지게 된다.
이와 같이 결정된 듀티를 갖는 PWM 전압(Vpwm)이 상기 PWM 제어부(330)에서 출력된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 장치는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, LED를 이용하는 백라이트 시스템이나 광원 시스템에 적용되는 LED 구동 제어 회로에 관한 것으로, 특히 LED를 이용한 시스템에서, 주위온도 변화에 따라 LED의 밝기 및 컬러를 선형적으로 제어할 수 있도록 구현함으로써, 주위 온도변화에 따른 LED 특성 변화를 보다 정밀하게 보상할 수 있고, 마이크로프로세서를 사용하지 않으므로 저렴하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
즉, LED 특성차이 및 온도 변화에 관계없이 일정한 컬러와 밝기를 유지할 수 있고, 서로 다른 LED 특성 차이 등에도 대응하여 제어하는 기능을 가지고 있으며, LED의 컬러와 밝기도 선형적으로 제어할 수 있도록 시스템을 구성하여, LED 특성차 이 및 온도 변화에 대하여 보다 정밀한 LED의 컬러와 밝기 제어가 가능하다.
또한, 마이크로프로세서 등을 사용하지 않고 시스템을 구성하여 코스트(COST) 측면에서도 매우 유리한 시스템이다.

Claims (9)

  1. PWM 제어를 위한 톱니파를 생성하는 파형 생성부;
    주위 온도변화에 따라 저항이 선형적으로 가변되고, 이 가변 저항에 따른 전압을 검출하는 온도 검출부; 및
    상기 파형 생성부의 톱니파와 상기 온도 검출부의 검출전압을 비교하여 그 비교결과에 따라 결정된 듀티를 갖는 PWM 전압을 생성하는 PWM 제어부
    를 구비함을 특징으로 하는 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 LED 구동 제어 회로는,
    상기 PWM 제어부로부터의 PWM 전압에 따라 LED 백라이트를 구동시키는 구동부를 더 포함한 것을 특징으로 하는 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 온도 검출부는
    주위 온도의 변화에 따라 저항이 가변되고, 이 가변 저항을 이용하여 디밍전압을 분할하여 검출전압으로 출력하는 온도검출 회로부; 및
    상기 검출전압과 상기 디밍전압의 차전압을 출력하는 비교부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 온도검출 회로부는
    상기 디밍전압단과 접지단 사이에, 서로 직렬로 연결된 제1,제2 저항;
    상기 제1 저항 또는 제2 저항에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 저항값을 갖는 제1 온도검출소자; 및
    상기 제1 온도검출소자에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 각 저항값을 갖으며 서로 직렬로 연결된 복수의 온도검출소자
    를 포함함을 특징으로 하는 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로.
  5. 제3항에 있어서, 상기 온도검출 회로부는
    상기 디밍전압단과 접지단 사이에, 서로 직렬로 연결된 제1,제2 저항;
    상기 제2 저항에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 저항값을 갖는 제1 온도검출소자; 및
    상기 제1 온도검출소자에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 각 저항값을 갖으며 서로 직렬로 연결된 제2 및 제3 온도검출소자
    를 포함함을 특징으로 하는 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로.
  6. 제5항에 있어서, 상기 비교부는,
    상기 제1 저항과 제2 저항의 접속노드에서 검출된 검출전압을 입력받는 반전 입력단과, 상기 디밍전압을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 반전 입력단을 통한 검출전압과 상기 비반전 입력단을 통한 디밍전압의 차전압을 출력하는 출력단을 포함하는 비교기로 이루어진 것을 특징으로 하는 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로.
  7. 제3항에 있어서, 상기 온도검출 회로부는
    상기 디밍전압단과 접지단 사이에, 서로 직렬로 연결된 제1,제2 저항;
    상기 제1 저항에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 저항값을 갖는 제1 온도검출소자; 및
    상기 제1 온도검출소자에 병렬로 연결되어, 주위 온도에 해당되는 각 저항값을 갖으며 서로 직렬로 연결된 제2 및 제3 온도검출소자
    를 포함함을 특징으로 하는 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로.
  8. 제7항에 있어서, 상기 비교부는
    상기 제1 저항과 제2 저항의 접속노드에서 검출된 검출전압을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 디밍전압을 입력받는 반전 입력단과, 상기 비반전 입력단을 통한 검출전압과 상기 반전 입력단을 통한 디밍전압의 차전압을 출력하는 출력단을 포함하는 비교기로 이루어진 것을 특징으로 하는 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로.
  9. 제1항에 있어서, 상기 PWM 제어부는
    상기 파형 생성부의 톱니파를 입력받는 반전 입력단과, 상기 온도 검출부의 검출전압을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 반전 입력단의 톱니파와 상기 비반전 입력단의 검출전압을 비교하여 그 비교결과에 따라 결정된 듀티를 갖는 PWM 전압을 출력하는 출력단을 포함하는 비교기로 이루어진 것을 특징으로 하는 온도 보상 기능을 갖는 LED 구동 제어 회로.
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