KR20090010269A - Ｌｅｄ 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상표시기기에 관한 것으로, 특히 R(red), G(green), B(blue) 발광 다이오드(LED)를 이용한 프로젝터에서 하나의 구동 IC를 토대로 상기 R, G, B LED 각각을 순차적으로 구동할 수 있도록 한 LED 구동 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 각각의 Red LED, Green LED 및 Blue LED를 구동하기 위한 구동 IC를 하나만 가지고, 상기 구동 IC로부터 상기 각각의 LED를 구동하기 위해 공급되는 전류를 온/오프 타이밍에 따라 스위칭할 수 있도록 한 것이다.
따라서 본 발명에 따른 LED 구동회로는 기존의 부품수를 획기적으로 줄일 수 있어 복잡한 구동 IC 주변의 PCB 면적이 기존의 1/3 정도로 줄어 설계가 용이할 뿐만 아니라 구성 재료비 절감 효과가 있고, 하나의 구동 IC 회로 구성으로 R, G, B 각각에 필요한 구동을 동시에 만족시킬 수 있으며, 고 휘도 및 고 전류용 LED일 경우에 회로 구성이 간단하여 방열 설계에도 효과적인 설계요소로 작용하는 효과가 있다.
R, G, B LED

Description

ＬＥＤ 구동 장치 {A driving appratus for LED}
도 1은 종래 기술에 따른 LED 구동 장치를 나타낸 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 R, G, B LED의 온/오프 타이밍 특성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 LED 구동 장치를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 R, G, B LED의 온/오프 타이밍 특성을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 LED 구동 장치를 나타낸 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 도면의 설명 >
100: LED 부 100a: 제 1 LED부
100b: 제 2 LED 부 100c: 제 3 LED부
110: LED 구동부 120: 스위칭부
120a: 제 1 스위칭부 120b: 제 2 스위칭부
120c: 제 3 스위칭부 130: 제어부
본 발명은 영상표시기기에 관한 것으로, 특히 R(red), G(green), B(blue) 발광 다이오드(LED:light emitting diode; 이하, LED라 칭함)를 이용한 프로젝터에서 하나의 구동 IC를 토대로 상기 R, G, B LED 각각을 순차적으로 구동할 수 있도록 한 LED 구동 장치에 관한 것이다.
최근 반도체 기술의 발달에 따라서 고휘도의 발광다이오드를 이용한 전자기기가 많은 제조회사들에 의해 연구 개발되고 있다.
그리고, 상기 고휘도 발광 다이오드를 이용한 LED 프로젝션 TV는 프로젝터와 스크린 그리고 TV 튜너들이 한 세트 속에 내장된 말하자면 일체형 프로젝터 시스템이라고 할 수 있으며, 그 원리는 프로젝션 엔진에서 화상을 만들고 이를 미러로 통해 각도를 전환하면서 투사거리를 길게 하여 화상을 스크린에 크게 확대시키며 스크린은 프란넬 렌즈가 달린 비반사 재질을 사용하여 화상이 확산되어 투과하도록 하는 구조로 되어 있다.
이와 같이 프로젝션 TV는 소형 브라운관이나 광학거울, 스크린 등을 이용한 투사 방식으로 대화면 영상을 재현하는 TV로서, 그 프로젝션 방식에 따라서 CRT, LCD, DLP 방식 등으로 나눌 수 있다.
DLP(Digital Lighting Processing)방식은 상을 만드는데 수많은 미세한 DMD (Digital Micromirror Device)소자들의 표면에 반사된 빛을 회로판을 통해 빛의 차단 및 개방을 결정하는 디지털장치를 사용하며, 신호에 따라 반사각도를 조절하여 이미지를 구현한다.
따라서, 디지털 신호를 아날로그로 변환할 때 생기는 잡음이나 이미지 질의 저하가 없고 소자마다 다른 특성을 보정하지 않기 때문에 원 화면을 완벽하게 재현할 수 있는 장점이 있다.
일반적으로 DLP 프로젝션 TV는 DMD(Digital Micromirror Device)칩을 사용한 투영방식의 프로젝션 TV를 말하는 것으로, DMD란 간단히 말해서 미세구동거울을 집적한 반도체 광 스위치이다. SRAM(Static Random Access Memory)의 1셀마다 위에 형성된 16 ㎛크기의 각 알루미늄합금 미세거울은 온/오프상태마다 ±10˚의 경사를 갖고 바로 밑에 배치되어 있는 메모리의 정전계작용에 의해 지주에 설치된 미세거울이 작동한다.
그리고, 이 미세거울에 의하여 투사된 빛이 반사되어 나가거나 반사되지 않거나 하는 시간을 조절하여 시간 누적치에 해당하는 밝기만큼을 사람이 보게 되므로써 화면의 각 Pixel 당 밝음/어두움을 표현할 수가 있다.
상기 DMD는 단판식과 3판식의 두 종류가 있으며, 단판식의 경우에는 광원과 미세거울 사이에 R,G,B LED가 장착되어 있어서 R,G,B 각각이 비치는 타이밍에 소자는 R,G,B 각각에 해당하는 이미지를 처리해 주므로써 3색 광원의 효과를 낸다. 단판식은 이렇게 시간축상에서 R,G,B 가 각각 시간을 나누어 사용하고, 3판식은 역시 하나의 광원으로부터 R,G,B 각각의 빛을 분리하여 3색을 담당하는 소자에 각각 빛을 제공하는 방식을 취하므로 광효율이 뛰어나다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 R, G, B LED 구동 장치에 대해서 설명한다.
종래 기술에 따른 R, G, B LED 구동 장치는 LED 동작을 위한 구동 전원을 공급하는 LED 구동부(IC11, L11, C11)와, R 색상의 LED 소자를 광원으로 하는 RED LED와, LED ON/OFF 신호에 따라 선택적으로 상기 RED LED에 구동 전원이 공급/차단되도록 온/오프하는 Q13으로 구성되며, 상기 구성과 동일하게 각각 Green LED 및 Blue LED로 각각 구성된다.
이와 같이 프로젝션 TV는, 도 2에 도시된 LED 온(on)/오프(off) 타이밍 신호에 따라 상기 R, G, B LED에서 나오는 광원을 투과시켜 R.G.B 색을 재현하는 컬러 원판의 세그먼트 구성에 따라 색 재현 특성이 좌우되며 기본적으로 빛의 3원색인 R,G,B로 구성되어 있으며 추가적인 색은 R,G,B의 신호적인 조합에 의하여 만들어진다.
하지만, 종래 기술에 따른 R, G, B LED 구동장치는 상기 Red LED, Green LED 및 Blue LED를 구동하기 위한 각각의 LED 구동부(IC11, IC21, IC31)가 구비되어 있어야 하므로, 상기 회로를 구성하기 위해서는 회로 부품의 수가 많고, PCB 면적을 많이 차지하는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 하나의 구동 IC를 토대로 Red LED, Green LED, Blue LED 각각을 순차적으로 구동할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 기존 R, G, B 구동회로의 부품 수를 획기적으로 줄일 수 있도록 하여 복잡한 구동 IC 주변의 PCB 설계가 용이할 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 구동 장치는 복수의 LED 소자를 광원으로 하는 LED부와, 상기 LED부를 구동하기 위한 LED 구동부와, 상기 LED 구동부로부터 상기 LED부를 구동하기 위해 공급되는 전류를 제어하기 위한 스위칭부와, 상기 LED부의 온(on)/오프(off) 타이밍에 따라 상기 LED 구동부를 통해 공급되는 전류가 상기 복수의 LED부에 순차적으로 공급되도록 상기 스위칭부에 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성되는데 그 특징이 있다.
바람직하게 상기 복수의 LED부는 적색(Red)의 LED 소자를 광원으로 하는 제 1 LED부와, 녹색(Green)의 LED 소자를 광원으로 하는 제 2 LED부와, 청색(Blue)의 LED 소자를 광원으로 하는 제 3 LED부를 포함하는데 그 특징이 있다.
더 바람직하게 상기 스위칭부는 상기 제 1 LED부에 공급되는 구동 전원을 제어하기 위한 제 1 스위칭부와, 제 2 LED부에 공급되는 구동 전원을 제어하기 위한 제 2 스위칭부와, 제 3 LED부에 공급되는 구동 전원을 제어하기 위한 제 3 스위칭부를 포함하는데 그 특징이 있다.
더 바람직하게 상기 제 1, 2 및 3 스위칭부는 트랜지스터인데 그 특징이 있다.
더 바람직하게 상기 제어부는 LED 온(on)/오프(off) 타이밍에 따라 상기 제 1, 2 및 3 LED부가 순차적으로 발광하도록 상기 각각의 트랜지스터에 온(on) 또는 오프(off)신호를 출력하는데 그 특징이 있다.
더 바람직하게 상기 제 1 , 2 및 3 LED부와 상기 제 1, 2 및 3 LED부에 공급되는 전류를 제어하는 스위칭부는 직렬 또는 병렬로 구성되는데 그 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 LED 구동장치에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 LED 구동 장치를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 R, G, B LED의 온/오프 타이밍 특성을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 LED 구동 장치를 나타낸 도면이다.
먼저, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 LED 구동 장치는 복수 색상의 LED 소자를 광원으로 하는 LED부(100)와, 상기 LED부(100)를 구동하기 위한 전류를 공급하는 LED 구동부(110)와, 상기 LED 구동부(110)를 통해 상기 LED부에 공급되는 구동 전원을 제어하기 위한 스위칭부(120)와, 상기 LED부(100)의 온(on)/오프(off) 타이밍에 따라 상기 LED 구동부(110)를 통해 공급되는 전류가 상기 LED부(100)에 순차적으로 공급되도록 상기 스위칭부(120)에 제어신호를 출력하는 제어부(130)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 LED부(100)는 적(Red) 색상의 LED 소자를 광원으로 하는 제 1 LED부(100a)와, 녹(Green) 색상의 LED 소자를 광원으로 하는 제 2 LED부(100b)와, 청(Blue) 색상의 LED 소자를 광원으로 하는 제 3 LED부(100c)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 스위칭부(120)는 상기 제 1 LED부(100a)에 공급되는 구동 전원을 제어하기 위한 제 1 스위칭부(120a)와, 제 2 LED부(100b)에 공급되는 구동 전원을 제어하기 위한 제 2 스위칭부(120b)와, 제 3 LED부(100c)에 공급되는 구동 전원을 제어하기 위한 제 3 스위칭부(120c)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 LED 구성 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 제어부(130)는 구동 전원이 입력됨에 따라 상기 제 1 LED부(100a), 제 2 LED부(100b) 및 제 3 LED부(100c)의 온(on)/오프(off) 타이밍에 따라 상기 LED 구동부(110)를 통해 공급되는 전류가 상기 LED부(100)에 순차적으로 공급되도록 제어신호를 출력한다.
그러면, 상기 LED 구동부(110)는 상기 제 1, 2 및 3 LED부(100a)(100b)(100c)를 구동하기 위하여 입력 전원(Vdc)을 정전류방식으로 변환한다.
즉, 본 발명은 상기 LED부(100)를 구동하기 위하여 정 전류 방식을 사용하고 있으며, 저항(R,미도시)에 의한 전류 제어 방식을 따르고 있다.
다시 말해서, 상기 LED 구동부(110)는 상기 LED부(100)를 구동하기 위한 드라이버 IC(미도시)와, 상기 입력 전원(Vdc)를 정 전류 구동방식으로 변환하기 위한 트랜지스터(Q), 인덕터(L), 캐패시터(C) 및 정 전류를 센싱(sensing)하기 위한 센싱 저항으로 흐르는 전류를 감지하기 위한 저항(R)으로 구성되어 상기 설명한 도 1 에 도시된 도면과 같이 연결되어 있으며, 이는 이 기술분야에서 이미 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 상기 스위칭부(120)는 상기 제어부(130)의 제어신호에 따라 상기 LED 구동부(110)를 통해 공급되는 전류를 제어한다.
즉, 상기 스위칭부(120)는 상기 제 1, 2 및 3 LED부(100a)(100b)(100c)의 온/오프 타이밍에 따라 해당 시간에 해당 LED가 순차적으로 발광하도록 상기 공급 전류를 제어한다.
여기에서 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 상기 스위칭부(120)는 제 1 LED부(100a)에 흐르는 전류를 제어하기 위한 제 1 스위칭부(120a)와, 제 2 LED부(100b)에 흐르는 전류를 제어하기 위한 제 2 스위칭부(120b)와, 제 3 LED부(100c)에 흐르는 전류를 제어하기 위한 제 3 스위칭부(120c)로 구성되어 있고, 이는 각각의 LED와 병렬로 연결되어 있다.
그리고, 상기 제 1, 2 및 3 스위칭부(120a)(120b)(120c)는 온/오프 타이밍에 따라 상기 각각의 제 1, 2 및 3 LED부(100a)(100b)(100c)에 흐르는 전류를 제어하는데, 상기 온/오프 타이밍의 특성은 도 4와 같다.
즉, 도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 각각의 LED부(100)에 흐르는 전류를 제어하기 위한 타이밍을 나타낸 것인데, 상기 각 LED부(100)에 전류가 흐르는 구간(LED가 발광하는 구간)은 실선으로 표시했고, 그와 병렬로 구성된 스위칭부(120)의 게이트 신호를 점선으로 나타냈다.
따라서, 상기 도 4에 도시된 타이밍에서처럼 일정한 시간 간격으로 상기 제 1스위칭부(120a), 제 2 스위칭부(120b) 및 제 3 스위칭부(130c)가 교대로 온(on)과 오프(off)를 반복하여 상기 LED 구동부(110)를 통해 공급되는 전류가 해당 LED에 공급되도록 한다. 여기에서 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭부(120)를 FET를 사용했으나, 이는 실시에 따라 PNP형 트랜지스터 등을 사용해도 무방하다.
즉, 도 4에서처럼 T1과 T2 구간에서는 상기 제 1 스위칭부(120a)는 상기 제 1 LED부(100a)를 구동시키기 위해 오프(off)하고, 제 2 스위칭부(120b) 및 제 3 스위칭부(130c)는 온(on) 상태로 유지하여 상기 전류가 적(RED) 색상의 LED소자를 광원으로 하는 제 1 LED부(100a)에만 공급되도록 하고, 이와 같은 원리를 이용하여 상기 녹(Green) 색상의 LED 소자를 광원으로 하는 제 2 LED부(100b) 및 청(Blue) 색상의 LED 소자를 광원으로 하는 제 3 LED부(100c)도 타이밍에 따라 순차적으로 구동되도록 한다.
또한 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 LED 구동 장치는 도 5에 도시된 바와 같다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 LED 구동장치는 사실상 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시 예에 동일한 구성을 가지기 때문에 동일 부호를 부여했으며, 상기 제 1 실시 예와 동일한 동작에 대해서는 생략하고, 상이한 부분을 중심으로 설명하기로 한다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 LED 구동장치는 제 1 , 2 및 3 LED부(100a)(100b)(100c)와 상기 제 1, 2 및 3 LED부(100a)(100b)(100c)에 공급되는 전류를 제어하는 제 1, 2 및 3 스위칭부(120a)(120b)(120c)는 직렬 구조로 구성되어 있다.
따라서, 상기 제 1, 2 및 3 스위칭부(120a)(120b)(120c)는 상기 제어부(130)를 통해 입력되는 LED 온(on) 신호에 따라서 온하게 되며, 따라서 그와 연결된 해당 LED만 동작하도록 되어 있다.
여기에서 상기 LED를 온(on)하기 위한 타이밍 신호는 도 4와 동일한 구성을 갖으며, 상기 설명한 바와 같이 상기 스위칭부(120)의 동작만 상이하다.
상기 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 RGB LED 구동회로는 기존의 부품수를 획기적으로 줄일 수 있어 복잡한 구동 IC 주변의 PCB 면적이 기존의 1/3 정도로 줄어 설계가 용이할 뿐만 아니라 구성 재료비 절감 효과가 있고, 하나의 구동 IC 회로 구성으로 R, G, B 각각에 필요한 구동을 동시에 만족시킬 수 있으며, 고 휘도 및 고 전류용 LED일 경우에 회로 구성이 간단하여 방열 설계에도 효과적인 설계요소로 작용하는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 복수의 LED 소자를 광원으로 하는 LED부;
    상기 LED부를 구동하기 위한 LED 구동부;
    상기 LED 구동부로부터 상기 LED부를 구동하기 위해 공급되는 전류를 제어하기 위한 스위칭부; 및,
    상기 LED부의 온(on)/오프(off) 타이밍에 따라 상기 LED 구동부를 통해 공급되는 전류가 상기 복수의 LED부에 순차적으로 공급되도록 상기 스위칭부에 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 LED부는
    적색(Red)의 LED 소자를 광원으로 하는 제 1 LED부와,
    녹색(Green)의 LED 소자를 광원으로 하는 제 2 LED부와,
    청색(Blue)의 LED 소자를 광원으로 하는 제 3 LED부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스위칭부는 상기 제 1 LED부에 공급되는 전류를 제어하기 위한 제 1 스위칭부와, 제 2 LED부에 공급되는 전류를 제어하기 위한 제 2 스위칭부와, 제 3 LED부에 공급되는 전류를 제어하기 위한 제 3 스위칭부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1, 2 및 3 스위칭부는 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는 LED 온(on)/오프(off) 타이밍에 따라 상기 제 1, 2 및 3 LED부가 순차적으로 발광하도록 상기 각각의 트랜지스터에 온(on) 또는 오프(off)신호를 출력함을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  6. 제 3항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 , 2 및 3 LED부와 상기 제 1, 2 및 3 LED부에 공급되는 전류를 제어하는 스위칭부는 직렬로 구성됨을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  7. 제 3항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 , 2 및 3 LED부와 상기 제 1, 2 및 3 LED부에 공급되는 전류를 제어하는 스위칭부는 병렬로 구성됨을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
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