KR20090094143A - 전용 컬러 조절부를 가진 ｌｅｄ 모듈 및 대응 방법 - Google Patents

전용 컬러 조절부를 가진 ｌｅｄ 모듈 및 대응 방법

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KR20090094143A
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오스카 샬르모저
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오스람 게젤샤프트 미트 베쉬랭크터 하프퉁
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Abstract

스크린들을 위한 LED 백라이트의 재조정 품질은 개선된다. 이런 목적을 위해, LED 모듈(2)의 물리적 품질, 특히 LED(LR,LG1,LG2,LB)의 휘도 또는 온도를 검출하기 위하여 센서(FS,TS)를 사용하는 것이 제안되었다. 그 다음 각각의 LED를 통과하는 구동 전류는 검출된 적어도 하나의 물리적 품질에 따라 변화된다. 따라서 LED 모듈의 컬러는 수명 시간의 결과에 걸쳐 안정되게 유지될 수 있다.

Description

전용 컬러 조절부를 가진 ＬＥＤ 모듈 및 대응 방법{LED MODULE WITH DEDICATED COLOUR REGULATION AND CORRESPONDING METHOD}
본 발명은 적어도 하나의 LED를 포함하는 스크린을 백라이팅하기 위한 LED 모듈에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 미리 결정할 수 있는 전류로 다수의 LED 모듈들을 구동함으로써 스크린을 백라이팅하기 위한 방법에 관한 것이다.
LED 스크린들은 일반적으로 LED들의 도움으로 백라이트한다. 이런 목적을 위해, 다수의 LED 모듈들은 상호접속되고 동작된다. 이 경우, LED 모듈들은 직렬로 접속된다. 각각의 모듈은 일반적으로 하나의 청색, 하나의 적색 및 하나 또는 두 개의 녹색 LED들을 가진다. 이들 직렬 접속된 LED 모듈들은 스크린의 균일한 조명을 달성하기 위해 다시 병렬 방식으로 배열된다.
LED들 및 특히 고전력 LED들의 휘도 효율은 수명에 따라 변화하고 온도에 종속한다. 이것은 파장 또는 주파수 스케일(scale) 상에서 방사 스펙트럼 또는 컬러 궤적(locus)(주 방사선)의 연속적인 변화를 발생시킨다. 이런 변화는 본래 바람직하지 않고 만약 LED들이 LCD 스크린들을 백라이팅하기 위해 사용되면, 정지 이미지들 및 동영상들의 올바르지 않은 컬러 표현을 유발한다. 이들 컬러 교란들은 지역적으로 그리고 펑티폼(punctiform) 방식으로 발생할 수 있다.
지금까지, 스크린들에 대한 백라이트들은 컬러 및 화이트 포인트(white point)에 관련하여 전체적으로 또는 라인 단위로 재조정되었다. 최종 세팅 및 캘리브레이션은 공장에서 백라이트 유니트들(BLU)의 사전조립 후 이루어진다. 만약 적당하다면, 컬러는 전체 스크린 또는 개별 라인들이 정밀하게 트랙킹(tracking)됨으로써 동작 동안 자동으로 트랙킹된다. 그러나, 이것은 항상 고품질 결과들을 유도하지 않는다.
도 1은 RGB LED 모듈의 외부 상호접속부를 도시한다.
도 2는 RGGB 모듈의 외부 상호접속부를 도시한다.
도 3은 도 2에 따른 다수의 LED 모듈들을 포함하는 직렬 회로를 도시한다.
도 4는 도 2에 따른 LED 모듈의 내부 구성을 도시한다.
도 5는 센서의 간접 광학 결합을 가진 LED 모듈의 단면도를 도시한다.
도 6은 센서의 직접 광학 결합을 가진 LED 모듈의 단면도를 도시한다.
그러므로 본 발명의 목적은 스크린의 백라이트들 재조정 품질을 개선하는데 있다.
본 발명에 따라, 이 목적은 적어도 하나의 LED, 적어도 하나의 물리적 양을 검출하기 위한 센서 장치, 및 상기 센서 장치로부터의 신호에 따라 적어도 하나의 LED를 구동하기 위한 구동 장치를 포함하는 스크린을 백라이팅하기 위한 LED 모듈에 의해 달성된다.
게다가, 본 발명은 미리 결정된 전류로 LED 모듈의 적어도 하나의 LED를 구동하고, 미리 결정된 전류가 LED를 통해 흐를 때 LED 모듈의 적어도 하나의 물리적 양을 검출하고, 그리고 검출된 적어도 하나의 물리적 양에 따라 LED를 통과하는 전류를 변화시킴으로써 스크린을 백라이팅하기 위한 LED 모듈을 재조정하기 위한 방법을 제공한다.
그러므로, 만약 컬러가 동작 중 변화하면 각각의 개별 LED 모듈이 자동으로 재조정되는 것은 바람직하게 가능하다. 따라서 매우 균일하고 일정한 백라이트는 긴 시간에 걸쳐 보장될 수 있다.
바람직하게, 센서 장치는 적어도 하나의 LED의 컬러 변화들을 확인하기 위해 컬러 센서를 포함한다. 특히, 컬러 센서는 눈 감도를 바탕으로 모델링된 V(λ) 센서일 수 있다. 그러나, 컬러 센서는 간단히 휘도 센서를 사용하여 광도에 관련하여 다른 컬러들의 LED들을 연속적으로 검사함으로써 구현될 수 있다. 이것은 간접적으로 컬러 세기를 검출하게 한다.
대안으로서 또는 추가로, 센서 장치는 LED 모듈의 온도를 확인하기 위하여 온도 센서를 또한 포함할 수 있다. 이에 따라 온도 변화들로부터 발생하는 LED들의 휘도 변동들을 보상하는 것은 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 구동 장치는 캘리브레이션 값을 저장하기 위한 메모리 및 상기 캘리브레이션 값과 센서 장치의 현재 값을 비교하기 위한 비교기를 포함할 수 있다. 미리 결정된 값들을 가진 컬러 트랙킹(color tracking)은 이들 성분들로 간단한 방식으로 달성될 수 있다.
만약 구동 장치에 의해 제어된 분로 트랜지스터가 검출된 물리적 양에 따라 LED를 통해 흐르는 전류를 감소시키기 위하여 적어도 하나의 LED와 병렬로 접속되면 특히 바람직하다. 이런 수단에 의해, 개별 발광체들의 다른 발광 세기는 다수의 LED들을 포함하는 직렬 회로에서도 달성될 수 있다.
게다가, 적어도 하나의 LED는 공통 회로기판, 특히 금속-코어 회로기판 상에서 센서 장치 및 구동 장치와 배열 및 접속될 수 있다. 따라서 전체 LED 모듈은 간단히 그리고 만약 적당하다면 백라이트 유니트의 어렌지먼트와 관련하여 자동으로 처리될 수 있다.
게다가, 구동 장치가 데이터 인터페이스를 가지는 것은 바람직하다. 이런 인터페이스를 통하여, 캘리브레이션 값들은 사전조립 환경에서 캘리브레이션 동안 목표된 방식으로 LED 모듈들에 입력될 수 있다.
추가 바람직한 실시예에 따라, LED 모듈은 구동 장치에 의해 서로 개별적으로 구동될 수 있는 다수의 LED들을 가진다. 따라서 LED 모듈상 각각의 LED의 트랙킹은 개별적으로 이루어질 수 있다.
이미 언급된 바와 같이, 상기된 타입의 다수의 LED 모듈들은 스크린에 대한 백라이트 장치를 형성하기 위하여 상호접속될 수 있고, 다수의 LED 모듈들은 서로 직렬로 접속된다.
본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 지금 보다 상세히 설명될 것이다.
하기에 보다 상세히 제공된 실시예들은 본 발명의 바람직한 예시적인 실시예들을 나타낸다.
도 1에 도시된 LED 모듈(1)은 두 개의 단자들(R1 및 R2)를 가지며, 적색 LED는 상기 두 개의 단자들(R1 및 R2) 사이에 접속된다. 예를 들어, 단자(R1)는 적색 LED의 애노드에 접속되고 단자(R2)는 적색 LED의 캐소드에 접속된다. 적색 LED를 제어하기 위한 구동 신호(R), 특히 PWM 신호(펄스 폭 변조)는 단자(R1)에 인가된다. 적색 LED를 위한 동작 전류는 본 실시예에서 단자(R2)에서 LED 모듈(1)을 떠난다.
동일한 방식으로, LED 모듈(1)의 녹색 LED는 두 개의 단자들(G1 및 G2)에 접속되고 구동 신호(G)에 의해 구동된다. LED 모듈(1)의 청색 LED는 마찬가지로 단자들(B1 및 B2)을 통하여 구동 신호(B)로 동작된다.
게다가, LED 모듈(1)은 단자(M)를 통하여 접지에 접속된다. 게다가, LED 모듈(1)은 전해질 캐패시터(C)의 도움으로 DC 전류가 공급된다. 상기 전해질 캐패시터는 구동 신호들(R,G,B) 부분들의 정류에 의해 내부적으로 에너지가 공급된다.
녹색 LED들의 광도로 인해, 도 2에 도시된 바와 같이 종종 LED 모듈(2)에 두 개의 녹색 LED들을 제공하는 것이 필요하다. LED 모듈(2)의 기본 구성은 도 1의 LED 모듈(1)의 구성에 대응한다. LED 모듈(2)은 개별적으로 두 개의 녹색 LED들을 구동할 수 있도록 하기 위해 두 개의 녹색 LED들에 대해 단순히 두 개의 추가 단자들(G3 및 G4)을 구비한다.
도 1 및 2에 제공된 LED 모듈들(1,2)은 통상적으로 스크린 백라이트들을 위해 직렬로 접속된다. 도 3은 LED 모듈들(21,22,23,24 및 25)을 포함하는 상기 직렬 회로를 도시한다. 모듈들은 각각의 경우 두 개의 녹색 LED들을 가진 도 2로부터의 LED 모듈(2) 방식으로 설계된다. 모든 모듈들이 하나의 신호(R), 두 개의 신호들(G) 및 하나의 추가 신호(B)로 구동되는 것이 인식될 수 있다.
그 다음 도 4는 도 2의 모듈(2)의 내부 구성을 개략적으로 도시한다. 적색 발광 다이오드(LR)는 상기 다이오드의 애노드가 단자(R1)에 접속되고 상기 다이오드의 캐소드가 단자(R2)에 접속된다. 이런 방식으로 제 1 녹색 발광 다이오드(LG1)는 단자들(G1 및 G2)에 접속되고, 제 2 녹색 발광 다이오드(LG2)는 단자들(G3 및 G4)에 접속되고 청색 발광 다이오드(LB)는 단자들(B1 및 B2)에 접속된다. 그러므로 각각의 발광 다이오드들을 통한 전류는 주로 제어 신호들(R,G 및 B)에 의해 결정된다.
각각의 분로 트랜지스터(T1,T2,T3 및 T4)는 각각의 발광 다이오드와 병렬로 접속된다. 이들 분로 트랜지스터들은 각각 증폭기들(V1,V2,V3 및 V3)에 의해 구동된다. 증폭기들(V1 내지 V4)은 그들의 구동 신호들을 비교기들(K1 내지 K4)로부터 수신한다. 각각의 상기 비교기들은 각각 특정 캘리브레이션 값이 저장되는 메모리를 가진다. 이런 메모리 값은 데이터 버스(DB)를 통해 공급될 수 있다. 비교기는 컬러 센서(FS)로부터 증폭기(V5)를 통하여 수신한 현재 휘도 값과 상기 캘리브레이션 값을 비교한다. 본 실시예에서, 컬러 센서(FS)는 포토다이오드에 의해 구현된다. 일반적으로 휘도를 측정하는 단일 포토다이오드는 개별 다이오드들이 재조정을 위해 개별적으로 구동될 수 있기 때문에 충분하다.
LED 모듈(2) 및 특히 비교기들(K1 내지 K4) 회로에 전류 공급은 전해질 캐패시터(C)에 의해 이루어진다. 전해질 캐패시터는 다이오드들(D1 내지 D4)을 통하여 구동 신호들(R,G,G,B)이 공급된다. 이런 목적을 위해, 4 개의 다이오드들(D1 내지 D4)의 애노드들은 단자들(R2,G2,G4 및 B2)에 접속되고 상기 다이오드들(D1 내지 D4)의 캐소드들은 전해질 캐패시터(C)의 대응 전극에 접속된다.
파장 스케일(scale) 상에서 개별 발광 다이오드들의 휘도, 및 상기 휘도의 컬러 궤적이 온도에 종속하기 때문에, 온도 센서(TS)는 또한 LED 모듈(2)에 제공된다. 본 실시예에서, 상기 온도 센서는 서미스터에 의해 구현된다. 상기 서미스터의 신호는 증폭기(V5)를 제어하기 위하여 사용한다.
종종 LED 클러스터라 불리는 본 발명에 따른 LED 모듈의 캘리브레이션 및 재조정은 하기에 짧게 기술된다. 각각의 LED 모듈은 제조 후 캘리브레이트되고 예를 들어 스크린 제조자에게 전달된다. 그 다음 스크린 제조자들은 LED 모듈들로 최종 BLU를 제조하고, 그 다음 상기 최종 BLU는 작은 비용을 가지고 목표된 컬러 궤적으로 설정될 수 있다. LED 모듈들의 수명 동안 발생하는 펑티폼(punctiform) 편차들은 개별 재조정에 의해 자동으로 수정된다.
자동 재조정 동안, 도 4와 관련하여 언급된 바와 같이, 각각의 LED 모듈은 전용 센서(FS) 및 도 4에 도시된 구성요소들을 포함하는 집적 회로를 구비한다. 센서들 및 LED들을 포함하는 이런 집적 회로는 바람직하게 공통 회로 기판 상에 장착된다. 펑티폼 재조정은 컬러 센서, 예를 들어 눈 감도를 바탕으로 모델링된 포토다이오드가 LED의 휘도를 검출하는 과정에 의해 이루어지고 재조정될 LED에 관련하여 배치되는 분로 트랜지스터는 만약 적당하다면 전류 부분이 LED를 통과하여 도통하도록 특정 범위까지 개방된다. 그러므로 영향을 받는 LED의 휘도 감소는 재조정 환경에서 달성될 수 있다.
LED들에 대해 광 또는 컬러 센서(FS)의 결합은 간접적으로 또는 직접적으로 어느 하나로 이루어질 수 있다. LED 모듈 회로 기판(3) 상에 컬러 센서(FS)의 간접 결합은 도 5에 개략적으로 도시된다. LED들(L1,L2)로부터의 광은 BLU의 발산 스크린(4) 방향으로 방출된다. 광의 일부는 발산 스크린(4)에서 컬러 센서(FS)로 다시 반사된다.
반사된 광의 양은 각각의 발광 다이오드(L1,L2)의 광도의 측정값이다.
발광 다이오드들(L3,L4)에 컬러 센서(FS)의 직접 결합은 도 6에 개략적으로 표현된다. LED 모듈 회로 기판(5)의 발광 다이오드들(L3 및 L4) 각각은 주 광학 유니트(PO3,PO4)를 구비한다. 발광 다이오드(예를 들어, L3)를 떠나는 광 부분은 주 광학 유니트(PO3)에서 회절되고 컬러 센서(FS2) 상으로 직접 지향된다. 회절 스크린(6)은 이런 직접 결합의 경우 역할을 하지 못하거나 단지 하위 역할만을 한다. 그러나, LED들에 컬러 센서의 직접 결합은 광을 센서 상으로 직접 인도하는 광 도파관에 의해 이루어질 수 있다.
분로 트랜지스터를 통한 전류 바이패스는 편리하게 대략 10 퍼센트를 넘지 않는다. 과도하게 큰 IC의 가열 또는 과도하게 큰 효율성 감소는 이에 따라 방지될 수 있다.
개별적으로 측정된 모듈들 또는 클러스터들에 의해 사용자가 BLU를 쉽게 어셈블리하는 것은 가능하다. 그 다음 가해진 PWM 신호로 인해 컬러 궤적은 수명 경과 및 온도에 걸쳐 안정되게 유지된다. 그러므로 사용자는 컬러 온도 재조정에 관한 특정 지식을 가질 필요가 없다. 예를 들어 도시된 LED 모듈들의 추가 장점은 배선 비용이 비교적 낮다는 것이다. 게다가, 모듈들 상 개별 집적 회로들은 개별적으로 공급되고, 구성요소들에 대한 에너지 흡수 엘리먼트들은 구동 신호들로부터 얻어지므로, 회로 비용은 마찬가지로 감소한다.

Claims (11)

  1. 스크린을 백라이팅하기 위한 LED 모듈로서,
    적어도 하나의 LED(LR,LG1,LG2,LB);
    적어도 하나의 물리적 양을 검출하기 위한 센서 장치; 및
    상기 센서 장치로부터의 신호에 따라 상기 적어도 하나의 LED(LR,LG1,LG2,LB)를 구동하기 위한 구동 장치를 포함하는,
    LED 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 장치는 상기 적어도 하나의 LED(LR,LG1,LG2,LB)의 컬러 변화들을 확인하기 위한 컬러 센서(FS)를 포함하는,
    LED 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 센서 장치는 상기 LED 모듈(1,2,21 내지 25)의 온도를 확인하기 위한 온도 센서(TS)를 포함하는,
    LED 모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 장치는 캘리브레이션 값을 저장하기 위한 메모리 및 상기 캘리브레이션 값과 상기 센서 장치의 현재 신호를 비교하기 위한 비교기(K1 내지 K4)를 포함하는,
    LED 모듈.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 장치에 의해 제어되는 분로 트랜지스터(T1 내지 T4)는 상기 검출된 물리적 양에 따라 상기 LED를 통해 흐르는 전류를 감소시키기 위하여 상기 적어도 하나의 LED(LR,LG1,LG2,LB)와 병렬로 접속되는,
    LED 모듈.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 LED(LR,LG1,LG2,LB)는 공통 회로 기판(3,5) 상 상기 센서 장치 및 상기 구동 장치와 배열되고 접속되는,
    LED 모듈.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 장치는 데이터 인터페이스(DB)를 가지는,
    LED 모듈.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 장치에 의해 서로 개별적으로 구동될 수 있는 다수의 LED들(LR,LG1,LG2,LB)을 가지는,
    LED 모듈.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 다수의 LED 모듈들(1,2,21 내지 25)을 포함하는 스크린용 백라이트 장치로서,
    상기 다수의 LED 모듈들은 직렬로 접속되는,
    백라이트 장치.
  10. 스크린을 백라이팅하기 위한 LED 모듈(1,2,21 내지 25)을 재조정하기 위한 방법으로서,
    미리 결정된 전류로 상기 LED 모듈의 적어도 하나의 LED(LR,LG1,LG2,LB)를 구동하는 단계;
    상기 미리 결정된 전류가 상기 LED를 통해 흐를 때 상기 LED 모듈의 적어도 하나의 물리적 양을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 적어도 하나의 물리적 양에 따라 상기 LED를 통과하는 전류를 변화시키는 단계에 의해 LED 모듈을 재조정하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 컬러 및/또는 온도가 상기 물리적 양으로서 검출되는,
    LED 모듈을 재조정하기 위한 방법.
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