KR20110051500A

KR20110051500A - 발광 다이오드용 전원 공급 장치

Info

Publication number: KR20110051500A
Application number: KR1020090108109A
Authority: KR
Inventors: 김현식
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-05-18

Abstract

본 발명은 발광 다이오드용 전원 공급 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 제1 전압을 제공받아 턴 온되며, 적어도 하나의 발광 다이오드를 통해 공급되는 LED전압을 제어하는 싱크 스위칭부와 턴 온되는 동안에는 싱크 스위칭부를 통해 제공되는 LED전압을 기준전압원에 공급하고, 턴 오프되는 동안에는 싱크 스위칭부를 턴 오프시켜 구동집적회로에 공급되는 LED전압을 차단하는 버퍼 스위칭부를 포함한다.

발광 다이오드, 액정 표시, 전원

Description

발광 다이오드용 전원 공급 장치{Apparatus for supplying Power of Light Emitting Diode}

본 발명은 발광 다이오드용 전원 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시 장치는 전계 인가 전극이 구비된 두 표시 평판과 그사이에 배치되어 있는 유전율 이방성을 갖는 액정층을 구비한다. 전계 인가 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 전압을 변화시켜 이 전기장의 세기를 조절함으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조정하여 원하는 화상을 표시한다.

이러한 액정 표시 장치는 자체 발광을 하지 못하므로, 백라이트라고 불리는 별도의 광원이 필요하며, 이러한 백라이트에는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 냉음극 형광 램프(Cold Cathod Fluorescent Lamp; CCFL), 외부 전극 형광 램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL) 등이 이용되고 있다.

상술한 냉음극 형광 램프나 외부 전극 형광 램프는 전력 소모가 크며, 발열로 인해서 액정 표시 장치의 특성이 나빠질 수 있다. 또한, 상술한 냉음극 형광 램프나 외부 전극 형광 램프는 대개 막대형으로 제조되므로 충격에 약하고, 파손의 위험이 크며, 램프 위치에 따라 온도가 일정하지 않아 램프 위치 별로 휘도가 달라지므로, 액정 표시 장치의 색재현성을 악화시킬 수 있다.

한편, 발광 다이오드는 반도체 소자이므로 수명이 길고, 점등 속도가 빠르며, 소비 전력이 적고, 색재현성이 뛰어나다. 또한, 충격에 강하며, 소형화 및 박형화에 유리하다.

따라서 휴대 전화기 등의 소형 액정 표시 장치뿐만 아니라 컴퓨터 모니터나 TV와 같은 중대형 액정 표시 장치에도 발광 다이오드를 이용한 백라이트가 장착되고 있는 추세이다.

그런데, LCD 패널(Panel)에 어레이(Array)된 백라이트(LED) 바(Bar)는 위치에 따라 발열이 다르다 특히 상단의 바(Bar)는 상대적으로 하단의 바(Bar)보다 열대류에 의해 발열이 많이 발생하는 문제점이 있었다.

실시 예는 상단과 하단에 위치하는 발광 다이오드부 각각에 온도제어부를 배치함으로써, 온도에 따라 달라질 수 있는 전압의 편차를 현저하게 줄일 수 있는 발광 다이오드용 전원 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 적어도 하나 이상의 발광 다이오드로 구성되는 제1 및 제2 발광 다이오드부, 제1 발광 다이오드부의 사이에 배치되어 설정된 기준온도보다 제1발광 다이오드부의 온도가 상승하면 저항 값을 높여 제1 발광 다이오드부에 공급되는 제1 전압을 제어하는 제1 온도제어부, 제1 발광 다이오드부와 전기적으로 연결되어 턴 온 또는 턴 오프 동작하는 제1 스위칭부, 제2 발광 다이오드부의 사이에 배치되어 설정된 기준온도보다 제2 발광 다이오드부의 온도가 하강하면 저항 값을 낮추어 제2 발광 다이오드부에 공급되는 제2 전압을 제어하는 제2 온도제어부, 제2 발광 다이오드부와 전기적으로 연결되어 턴 온 또는 턴 오프 동작하는 제2 스위칭부, 제1 스위칭부와 제2 스위칭부를 제어하는 전류밸런스제어부 및 제1 발광 다이오드부에 제1 전압을 공급하고, 제2 발광 다이오드부에 제2 전압을 공급하는 공용컨버터부를 포함한다.

실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 상단과 하단에 위치하는 발광 다이오드부 각각에 온도제어부를 배치함으로써, 온도에 따라 달라질 수 있는 전압의 편차를 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 상단과 하단에 위치하는 발광 다이오드부 각각에 온도제어부를 배치함으로써, 온도에 따라 달라질 수 있는 전압의 편차를 현저하게 줄일 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 상단과 하단에 위치하는 발광 다이오드부 각각에 온도제어부를 배치함으로써, 컨버터의 개수를 줄일 수 있어 제품의 단가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치를 설명하기 위한 것이다.

도 1을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 제1 및 제2 발광 다이오드부(110,120), 제1 온도제어부(130,PTC), 제2 온도제어부(140,NTC), 제1 스위칭부(150,Q1), 제2 스위칭부(160,Q2), 전류밸런스제어부(170) 및 공용컨버터부(180)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 및 제2 발광 다이오드부(110,120)는 적어도 하나 이상의 발광 다이오드로 구성될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 발광 다이오드부(110,120)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 냉음극 형광 램프(Cold Cathod Fluorescent Lamp; CCFL), 외부 전극 형광 램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제1 발광 다이오드부(110)는 패널의 상단에 배치되며, 제11 발광 다이오드부(110a) 및 제12 발광 다이오드부(110b)를 포함할 수 있고, 제2 발광 다이오드부(120)는 패널의 하단에 배치되며, 제21 발광 다이오드부(120a) 및 제22 발광 다이오드부(120b)를 포함할 수 있다. 제11 발광 다이오드부(110a)는 후술할 공용컨버터부(180)와 제1 온도제어부(130,PTC) 사이에 배치되고, 제12 발광 다이오드부(110b)는 후술할 제1 온도제어부(130,PTC)와 제1 스위칭부(150,Q1) 사이에 배치되는 것이다. 또한, 제21 발광 다이오드부(120a)는 후술할 공용컨버터부(180)와 제2 온도제어부(140,NTC) 사이에 배치되고, 제22 발광 다이오드부(120b)는 후술할 제2 온도제어부(140,NTC)와 제2 스위칭부(160,Q2) 사이에 배치되는 것이다.

제1 온도제어부(130,PTC)는 제1 발광 다이오드부의 사이에 배치되어 설정된 기준온도보다 제1발광 다이오드부(110)의 온도가 상승하면 저항 값을 높여 제1 발광 다이오드부(110)에 공급되는 제1 전압을 제어하는 것이다. 이러한 제1 온도제어부(130,PTC)는 복수 개로 형성된 발광 다이오드가 배열된 중간에 삽입되어 제1 발광 다이오드부(110)의 온도에 따라 저항 값을 달리하는 것이다. 즉, 제1 온도제어부(130,PTC)는 온도에 따라 저항 값을 달리하는 서미스터를 포함하여 구성되는 것 이다. 이때, 제1 온도제어부(130,PTC)는 정특성(Positive Temperature Coefficient: PTC) 서미스터인 것이다. 이러한 정특성(Positive Temperature Coefficient: PTC) 서미스터는 주변 온도가 상승함에 따라 저항 값을 증가시킬 수 있는 것이다. 이에 따라, 제1 발광 다이오드부(110)의 온도가 상승함으로써, 제1 온도제어부(130,PTC)의 저항 값이 증가하는 것이다.

제1 스위칭부(150,Q1)는 제1 발광 다이오드부(110)와 전기적으로 연결되어 턴 온(Turn on) 또는 턴 오프(Turn off) 동작하는 것이다. 이러한 제1 스위칭부(150,Q1)가 턴 온(Turn on)됨으로써, 제1 발광 다이오드부(110)에 소정의 전류 및 제1 전압의 흐름을 유도할 수 있고, 턴 오프(Turn off)됨으로써, 소정의 전류 및 제1 전압의 흐름을 차단할 수 있다. 이때, 제1 스위칭부(150,Q1)는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)으로 구성되거나 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)로 용이하게 구성될 수 있다. 제1 스위칭부(150,Q1)가 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)으로 구성될 경우에는 제1 스위칭부(150,Q1)에 공급되는 전압이 베이스-이미터 전압(실리콘 바이폴라 정션 트랜지스터인 경우에 0.7 V) 이상 되면 턴 온(Turn on)될 수 있고, 제1 스위칭부(150,Q1)가 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)로 구성될 경우에는 제1 스위칭부(150,Q1)에 공급되는 전압이 문턱 전압(Threshold Voltage)이 되면 턴 온(Turn on)(Turn on)될 수 있다.

제2 온도제어부(140,NTC)는 제2 발광 다이오드부(120)의 사이에 배치되어 설 정된 기준온도보다 제2 발광 다이오드부(120)의 온도가 하강하면 저항 값을 낮추어 제2 발광 다이오드부(120)에 공급되는 제2 전압을 제어하는 것이다. 이러한 제2 온도제어부(140,NTC)는 복수 개로 형성된 발광 다이오드가 배열된 중간에 삽입되어 제2 발광 다이오드부(120)의 온도에 따라 저항 값을 달리하는 것이다. 즉, 제2 온도제어부(140,NTC)는 온도에 따라 저항 값을 달리하는 서미스터를 포함하여 구성되는 것이다. 이때, 제2 온도제어부(140,NTC)는 부특성(Negative Temperature Coefficient: NTC) 서미스터인 것이다. 이러한 부특성(Negative Temperature Coefficient: NTC) 서미스터는 주변 온도가 하강함에 따라 저항 값을 감소시킬 수 있는 것이다. 이에 따라, 제2 발광 다이오드부(120)의 온도가 하강함으로써, 제2 온도제어부(140,NTC)의 저항 값이 감소하는 것이다.

제2 스위칭부(160,Q2)는 제2 발광 다이오드부(120)와 전기적으로 연결되어 턴 온(Turn on) 또는 턴 오프(Turn off) 동작하는 것이다. 이러한 제2 스위칭부(160,Q2)가 턴 온(Turn on)됨으로써, 제2 발광 다이오드부(120)에 소정의 전류 및 제2 전압의 흐름을 유도할 수 있고, 턴 오프(Turn off)됨으로써, 소정의 전류 및 제2 전압의 흐름을 차단할 수 있다. 이때, 제2 스위칭부(160,Q2)는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)으로 구성되거나 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)로 용이하게 구성될 수 있다. 제2 스위칭부(160,Q2)가 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)으로 구성될 경우에는 제2 스위칭부(160,Q2)에 공급되는 전압이 베이스-에미터 전압(실리콘 바이폴라 정션 트랜지스터인 경우에 0.7 V) 이상 되면 턴 온(Turn on)될 수 있고, 제2 스위칭부(160,Q2)가 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)로 구성될 경우에는 제1 스위칭부(150,Q1)에 공급되는 전압이 문턱 전압(Threshold Voltage)이 되면 턴 온(Turn on)(Turn on)될 수 있다.

전류밸런스제어부(170)는 제1 스위칭부(150,Q1)와 제2 스위칭부(160,Q2)를 제어하는 것이다. 이러한 전류밸런스제어부(170)는 제1 스위칭부(150,Q1)와 제2 스위칭부(160,Q2)를 주변 상황 또는 밝기 등에 따라 턴 온(Turn on) 또는 턴 오프(Turn off)함으로써, 제1 및 제2 발광 다이오드부(110,120)에 소정의 전류, 제1 전압 및 제2 전압의 흐름을 유도할 수 있고 차단할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 발광 다이오드부(110,120)에 공급되는 소정의 전류는 실질적으로 동일한 전류인 것이다.

공용컨버터부(180)는 제1 발광 다이오드부(110)에 제1 전압을 제공하고, 제2 발광 다이오드부(120)에 제2 전압을 제공하는 것이다. 공용컨버터부(180)가 공급하는 제1 전압 및 제2 전압은 실질적으로 동일한 전압이며, 제1 및 제2 발광 다이오드부(110,120)의 온도에 따라 제1 전압 및 제2 전압이 달라질 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 제1 및 제2 발광 다이오드부(110,120), 제1 온도제어부(130,PTC), 제2 온도제어부(140,NTC), 제1 스위칭부(150,Q1), 제2 스위칭부(160,Q2), 전류밸런스제어부(170) 및 공용컨버터부(180)의 연결관계는 다음과 같다.

공용컨버터부(180)의 일단은 제11 발광 다이오드부(110a)의 애노드단(A) 및 제21 발광 다이오드부(120a)의 애노드단(A)과 전기적으로 공통 연결되고, 제11 발광 다이오드부(110a)의 캐소드단(K)은 제1 온도제어부(130,PTC)의 일단과 전기적으로 연결되고, 제1 온도제어부(130,PTC)의 타단은 제12 발광 다이오드부(110b)의 애노드단(A)과 전기적으로 연결되고, 제12 발광 다이오드부(110b)의 캐소드단(K)은 제1 스위칭부(150,Q1)의 이미터단(E)과 전기적으로 연결되고, 제1 스위칭부(150,Q1)의 베이스단(B)은 전류밸런스제어부(170)의 일단과 전기적으로 공통 연결된다.

제21 발광 다이오드부(120a)의 캐소드단(K)은 제2 온도제어부(140,NTC)의 일단과 전기적으로 연결되고, 제2 온도제어부(140,NTC)의 타단은 제22 발광 다이오드부(120b)의 애노드단(A)과 전기적으로 연결되고, 제22 발광 다이오드부(120b)의 캐소드단(A)은 제2 스위칭부(160,Q2)의 이미터단(E)과 전기적으로 연결되고, 제2 스위칭부(160,Q2)의 베이스단(B)은 전류밸런스제어부(170)의 타단과 전기적으로 공통 연결된다.

공용컨버터부(180)의 타단, 제1 스위칭부(150,Q1)의 컬렉터단(C) 및 제2 스위칭부(160,Q2)의 컬렉터단(C)은 기준전압원(GND)과 전기적으로 공통 연결된다.

이와 같이 전기적으로 연결됨으로써, 제1 발광 다이오드부(110)는 공용컨버터부(180)에서 제공하는 제1 전압을 공급받고, 제2 발광 다이오드부(120)는 공용컨버터부(180)에서 제공하는 제2 전압을 공급받아 동작하는 것이다. 이때, 제1 발광 다이오드부(110) 및 제2 발광 다이오드부(120)가 동시에 동작을 하면서 발생하는 열이 상단에 위치하는 제1 발광 다이오드부(110)로 전달되어 상단에 위치하는 제1 발광 다이오드부(110)의 온도가 하단에 위치하는 제2 발광 다이오드부(120)의 온도보다 더 상승될 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 제1 발광 다이오드부(110)의 온도는 기준온도보다 상승하고 제2 발광 다이오드부(120)의 온도는 기준온도보다 하강하게 될 수 있다.

이때, 제11 발광 다이오드부(110a)와 제12 발광 다이오드부(110b)의 사이에 배치되는 제1 온도제어부(130,PTC)는 온도가 상승함에 따라 저항 값이 높아지고, 제21 발광 다이오드부(120a)와 제22 발광 다이오드부(120b)의 사이에 배치되는 제2 온도제어부(140,NTC)는 온도가 하강함에 따라 저항 값이 낮아지도록 함으로써, 제1 발광 다이오드부(110)에 공급되어 흐르는 제1 전압과 제2 발광 다이오드부(120)에 공급되어 흐르는 제2 전압과의 전압 편차를 줄일 수 있는 것이다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

110: 제1 발광 다이오드부 120: 제2 발광 다이오드부

130: 제1 온도제어부 140: 제2 온도제어부

150: 제1 스위칭부 160: 제2 스위칭부

170: 전류밸런스제어부 180: 공용컨버터부

Claims

적어도 하나의 발광 다이오드로 구성되는 제1 및 제2 발광 다이오드부;

상기 제1 발광 다이오드부의 사이에 배치되어 설정된 기준온도보다 상기 제1발광 다이오드부의 온도가 상승하면 저항 값을 높여 상기 제1 발광 다이오드부에 공급되는 제1 전압을 제어하는 제1 온도제어부;

상기 제1 발광 다이오드부와 전기적으로 연결되어 턴 온 또는 턴 오프 동작하는 제1 스위칭부;

상기 제2 발광 다이오드부의 사이에 배치되어 설정된 기준온도보다 상기 제2 발광 다이오드부의 온도가 하강하면 저항 값을 낮추어 상기 제2 발광 다이오드부에 공급되는 제2 전압을 제어하는 제2 온도제어부;

상기 제2 발광 다이오드부와 전기적으로 연결되어 턴 온 또는 턴 오프 동작하는 제2 스위칭부;

상기 제1 스위칭부와 상기 제2 스위칭부를 제어하는 전류밸런스제어부; 및

상기 제1 발광 다이오드부에 상기 제1 전압을 공급하고, 상기 제2 발광 다이오드부에 상기 제2 전압을 공급하는 공용컨버터부;

를 포함하는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
제1 항에 있어서,

상기 제1 온도제어부는 주변 온도가 상승하면 저항 값을 증가시키는 정특 성(Positive Temperature Coefficient: PTC)서미스터를 포함하는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
제1 항에 있어서,

상기 제2 온도제어부는 주변 온도가 하강하면 저항 값을 감소시키는 부특성(Negative Temperature Coefficient: NTC)서미스터를 포함하는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
제1 항에 있어서,

상기 제1 스위칭부 또는 상기 제2 스위칭부는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)인 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
제1 항에 있어서,

상기 제1 스위칭부 또는 상기 제2 스위칭부는 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)인 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
제1 항에 있어서,

상기 제1 발광 다이오드부는 제11 발광 다이오드부 및 제12 발광 다이오드부를 포함하고, 상기 제2 발광 다이오드부는 제21 발광 다이오드부 및 제22 발광 다 이오드부를 포함하고,

상기 공용컨버터부의 일단은 상기 제11 발광 다이오드부의 애노드단 및 상기 제21 발광 다이오드부의 애노드단과 전기적으로 공통 연결되고, 상기 제11 발광 다이오드부의 캐소드단은 제1 온도제어부의 일단과 전기적으로 연결되고, 상기 제21 발광 다이오드부의 캐소드단은 제2 온도제어부의 일단과 전기적으로 연결되는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.