KR20150005759A - 멀티 채널 ｌｅｄ 장치를 위한 구동 전류 크기 조절 가능 ｌｅｄ 구동 장치 - Google Patents

멀티 채널 ｌｅｄ 장치를 위한 구동 전류 크기 조절 가능 ｌｅｄ 구동 장치 Download PDF

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김홍진
유창재
박영준
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 멀티 채널 LED 장치는 공통 구동 전압을 생성하여 서로 다른 등가 저항을 가질 수 있는 복수의 LED 스트링들의 각각에 공통적으로 인가하는 DC-DC 컨버터, LED 스트링들의 각각에 직렬로 연결되고 게이트 단자에 인가되는 스위칭 신호의 가변하는 전압 크기 및 듀티에 따라 조절되는 전류 크기 및 듀티를 가진 구동 전류를 LED 스트링에 흐르게 하는 복수의 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들, 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들의 각각의 소스 단자에서 검출된 피드백 전압과 기준 피드백 전압 사이의 피드백 전압차 신호에 각각 기초하여 크기가 가변되는 스위칭 신호들을 생성하는 복수의 구동 전류 크기 제어부들을 포함하는 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치, 그리고 LED 스트링들의 각각에 직렬로 연결되고 각각의 LED 스트링의 구동 전류에 의한 검출 전압과 소정의 기준 전압 사이의 전압차 신호를 검출하는 복수의 전압차 검출부들을 포함할 수 있다. 스위칭 신호들은 스위칭 신호의 인가에 의해 가변 등가 저항 파워 트랜지스터의 소스 단자에서 검출된 피드백 전압의 크기가 기준 피드백 전압의 크기에 가까워지도록, 시간이 지남에 따라 점진적으로 전압 크기가 조절된다.

Description

멀티 채널 ＬＥＤ 장치를 위한 구동 전류 크기 조절 가능 ＬＥＤ 구동 장치{LED DRIVING APPARATUS CAPABLE OF ADJUSTING AMPLITUDE OF DRIVING CURRENTS FOR MULTI-CHANNEL LED APPLICATION}
본 발명은 LED 구동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, LED 구동 장치의 구동 전류 크기 조절 기능에 관한 것이다.
최근에 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 다양한 조명 장치 또는 영상 장치들이 속속 등장하고 또한 시장에서 환영받고 있다. 그러한 장치로는 상용 교류 전원에 곧바로 연결시켜 동작할 수 있는 LED 조명등이나 LCD(Liquid Crystal Display) TV의 백라이트(backlight)와 같은 장치가 있다.
이러한 LED 장치들은 다수의 LED들이 직렬로 연결되어 있는 LED 스트링을 구동하는데, 경우에 따라서는 하나의 LED 장치가 여러 채널의 LED 스트링을 포함할 수 있다. 각 채널의 LED 스트링을 구성하는 LED 소자들은 그 전기적 특성이, 동작 환경에 따라 또는 시간에 따라, 조금씩 다를 수 있는데, 그에 따라 각 LED 스트링의 등가 저항도 달라질 수 있고, 결과적으로 각 LED 스트링에 흐르는 전류량도 달라질 수 있다. LED 백라이트와 같이 휘도의 균일함이 중요한 응용 분야에서는, 전류량이 사실상 휘도를 결정하기 때문에 각 LED 스트링에 흐르는 전류량이 동일하도록 제어되는 것이 바람직하다.
따라서, 이러한 멀티 채널 LED 스트링을 구동하는 멀티 채널 LED 구동 장치는 여러 채널마다 전류량을 동일하게 유지되도록, 각 채널 별로 구동 전압의 크기를 조절함으로써 결과적으로 구동 전류의 크기를 조절할 수 있는 회로가 제안되고 있다.
그러나 이러한 방식은 복수의 직류 전압들을 생성하여야 하고 이들을 각각 제어하여야 하므로 발열, 전력 소비, 칩 면적과 제조 비용 측면에서 바람직하지 않다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 멀티 채널 LED 장치를 위한 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 멀티 채널 LED 장치는,
공통 구동 전압을 생성하여 서로 다른 등가 저항을 가질 수 있는 복수의 LED 스트링들의 각각에 공통적으로 인가하는 DC-DC 컨버터;
상기 LED 스트링들의 각각에 직렬로 연결되고 게이트 단자에 인가되는 스위칭 신호의 가변하는 전압 크기 및 듀티에 따라 조절되는 전류 크기 및 듀티를 가진 구동 전류를 상기 LED 스트링에 흐르게 하는 복수의 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들;
상기 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들의 각각의 소스 단자에서 검출된 피드백 전압과 기준 피드백 전압 사이의 피드백 전압차 신호에 각각 기초하여 크기가 가변되는 스위칭 신호들을 생성하는 복수의 구동 전류 크기 제어부들을 포함하는 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치; 및
상기 LED 스트링들의 각각에 직렬로 연결되고 상기 각각의 LED 스트링의 구동 전류에 의한 검출 전압과 소정의 기준 전압 사이의 전압차 신호를 검출하는 복수의 전압차 검출부들을 포함하며,
상기 스위칭 신호들은 상기 스위칭 신호의 인가에 의해 가변 등가 저항 파워 트랜지스터의 소스 단자에서 검출된 상기 피드백 전압의 크기가 상기 기준 피드백 전압의 크기에 가까워지도록, 시간이 지남에 따라 점진적으로 전압 크기가 조절될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치는,
상기 스위칭 신호가 상기 가변 등가 저항 파워 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되었을 때에, 상기 가변 등가 저항 파워 트랜지스터의 등가 저항의 크기를 조절하여 피드백 전압의 크기가 기준 피드백 전압의 크기에 가까워지도록, 상기 스위칭 신호의 크기를 점진적으로 조절하도록 동작할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 스위칭 신호는,
만약 상기 LED 스트링의 피드백 전압의 크기가 상기 기준 피드백 전압의 크기보다 크면, 상기 가변 등가 저항 파워 트랜지스터의 등가 저항의 크기가 커져서 상기 구동 전류의 크기가 줄어들도록 생성되고,
만약 상기 LED 스트링의 피드백 전압의 크기가 상기 기준 피드백 전압의 크기보다 작으면, 상기 가변 등가 저항 파워 트랜지스터의 등가 저항의 크기가 작아져서 상기 구동 전류의 크기가 커지도록 생성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치는 복수의 구동 전류 크기 제어부들을 포함하며,
상기 구동 전류 크기 제어부들의 각각은,
상기 피드백 전압과 상기 기준 피드백 전압을 비교하여 피드백 전압차 신호를 생성하는 비교부;
상기 피드백 전압차 신호의 활성화 여부에 따라 공급 전압의 크기를 증가 또는 감소시키는 공급 전압 제어부; 및
상기 기준 PWM 신호와 상기 공급 전압을 입력받아, 상기 기준 PWM 신호의 펄스 주파수 및 펄스 폭과 상기 공급 전압의 전압 크기에 상응하는 펄스 크기를 가지는 스위칭 신호를 생성하는 스위칭 신호 생성부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 피드백 전압차 신호는 상기 피드백 전압보다 상기 기준 피드백 전압이 높으면 활성화되고, 그렇지 않으면 비활성화되는 전압 레벨을 가지는 신호일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 공급 전압 제어부는,
만약 상기 피드백 전압차 신호가 활성화되면, 상기 공급 전압의 전압 크기를상승시켜 출력하고,
만약 상기 피드백 전압차 신호가 비활성화되면, 상기 공급 전압의 크기를 하강시켜 출력하도록 동작할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 스위칭 신호는, 상기 스위칭 신호의 펄스 크기가 상기 피드백 전압의 크기와 상기 기준 피드백 전압의 크기가 같아질 때까지 시간이 지남에 따라 가변하며, 상기 가변 등가 저항 파워 트랜지스터의 등가 저항의 크기가 원하는 크기로 조절되어 상기 피드백 전압의 크기와 상기 기준 피드백 전압의 크기가 같아지는 때의 상기 스위칭 신호의 펄스 크기에 정착하도록 생성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 스위칭 신호 생성부는
상기 기준 PWM 신호를 상기 공급 전압의 가변된 전압 크기에 상응하는 펄스 크기를 갖도록 증폭시키거나 또는 감쇄시켜 전압 천이된 PWM 신호를 생성하는 레벨 쉬프터; 및
상기 전압 천이된 PWM 신호에 따라 부하를 전류 구동함으로써 상기 부하에 인가된 전압을 상기 스위칭 신호로 출력하는 전류 구동 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 멀티 채널 LED 장치를 위한 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치에 따르면, 각 채널의 LED 스트링들의 등가 저항이 서로 다르더라도, 나아가 시간에 따라 변하더라도, 모든 채널에 평균 전류량을 일정하게 유지시킬 수 있어서 원하는 휘도를 균일하게 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 채널 LED 장치를 위한 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치를 개략적으로 예시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 채널 LED 장치를 위한 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치 중에서 구동 전류 크기 제어부를 예시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 채널 LED 장치를 위한 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치 중에서 구동 전류 크기 제어부의 스위칭 신호 생성부를 구체적으로 예시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 채널 LED 장치를 위한 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치 중에서 구동 전류 크기 제어부의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 채널 LED 장치를 위한 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치를 개략적으로 예시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 멀티 채널 LED 장치(1)는 복수의 구동 전류 크기 제어부들(11, 12, ..., 13)을 포함하는 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치(10), DC-DC 컨버터(20), 기준 PWM 생성부(30), 복수의 LED 스트링들(41, 42, ..., 43), 복수의 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들(51, 52, ..., 53) 및 복수의 전압차 검출부들(61, 62, ..., 63)을 포함할 수 있다.
먼저, DC-DC 컨버터(20)가 공통 구동 전압(V_MASTER)을 생성하여 모든 LED 스트링들(41, 42, ..., 43)에 공통적으로 인가한다.
복수의 LED 스트링들(41, 42, ..., 43)은 각각 다수의 LED들이 직렬 연결되어 있어서 구동 전류들(I_LED1, I_LED2, ..., I_LEDn)의 크기와 흐르는 시간, 즉 듀티비에 실질적으로 비례하는 광량으로 빛을 방출한다.
직렬 연결된 LED들은 공정차, 온도, 누적 동작 시간 등에 따라 서로 다른 등가 저항을 가질 수 있다. 동일한 공통 구동 전압(V_MASTER)로 구동하더라도 LED 스트링들(41, 42, ..., 43)에 흐르는 구동 전류들(I_LED1, I_LED2, ..., I_LEDn)의 크기도 서로 다를 수 있으며, 나아가, LED 스트링들(41, 42, ..., 43)에서 방출되는 빛의 양도 균일하지 않을 수 있다.
각각의 구동 전류(I_LED1, I_LED2, ..., I_LEDn)는 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들(51, 52, ..., 53)의 게이트 단자에 입력되는 스위칭 신호들(SW1, SW2, ..., SWn)의 듀티비에 따라 단속적으로 LED 스트링들(41, 42, ..., 43)에 흐른다.
가변 등가 저항 파워 트랜지스터들(51, 52, ..., 53)의 입장에서 표현하면, 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들(51, 52, ..., 53)은 각각의 게이트 단자에 입력되는 스위칭 신호들(SW1, SW2, ..., SWn)에 의해 기준 PWM 신호(PWM_REF)에 상응하는 듀티비로 온/오프되면서 LED 스트링들(41, 42, ..., 43)에 구동 전류(I_LED1, I_LED2, ..., I_LEDn)를 흘린다.
이때, 구동 전류들(I_LED1, I_LED2, ..., I_LEDn)의 크기는 LED 스트링들(41, 42, ..., 43)의 각각의 등가 저항과 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들(51, 52, ..., 53)의 각각의 등가 저항의 직렬 합성 등가 저항과 공통 구동 전압(V_MASTER)에 의해 결정된다.
여기서, 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들(51, 52, ..., 53)의 각각의 등가 저항은 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치(10) 내의 복수의 구동 전류 크기 제어부들(11, 12, ..., 13)의 각각에 의해 생성되어 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들(51, 52, ..., 53)의 각각의 게이트 단자에 인가되는 스위칭 신호들(SW1, SW2, ..., SWn)의 전압 크기에 의해 조절될 수 있다.
이를 위해, 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치(10) 내의 복수의 구동 전류 크기 제어부들(11, 12, ..., 13)은 각각 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들(51, 52, ..., 53)의 각각의 소스 단자 전압들(FM1, FM2, ..., FMn)을 피드백받고, 소스 단자로부터 피드백된 피드백 전압들(FM1, FM2, ..., FMn)과 기준 피드백 전압(V_FREF)을 비교한 피드백 전압차 신호(V_FERR)에 따라 크기가 가변되는 스위칭 신호들(SW1, SW2, ..., SWn)을 생성한다.
예를 들어, 만약 어떤 LED 스트링(41)에 관하여 검출된 피드백 전압(FM1)이 기준 피드백 전압(V_FREF)보다 낮다면, 이는 구동 전류(I_LED1)의 크기가 기준 값보다 커서, LED 스트링(41)과 가변 등가 저항 파워 트랜지스터(51)에 걸리는 전압의 크기가 공칭값보다 크다는 것을 의미한다.
LED 스트링(41)과 가변 등가 저항 파워 트랜지스터(51)에 걸리는 전압의 크기는 LED 스트링(41)의 등가 저항과 가변 등가 저항 파워 트랜지스터(51)의 등가 저항의 직렬 연결에 의해 결정되므로, 만약 가변 등가 저항 파워 트랜지스터(51)의 등가 저항의 크기를, 피드백 전압(FM1)의 크기가 기준 피드백 전압(V_FREF)의 크기에 가까워지도록, 점진적으로 조절할 수 있다면, 구동 전류(I_LED1)의 크기가 기준 값에 좀더 가까게 가변할 것이다.
다시 말해, 스위칭 신호(SW)는, 만약 어떤 LED 스트링(41)의 피드백 전압(FM1)의 크기가 기준 피드백 전압(V_FREF)의 크기보다 크면, 가변 등가 저항 파워 트랜지스터(51)의 등가 저항의 크기가 커져서 구동 전류(I_LED1)의 크기가 기준 값을 향해 줄어들도록, 낮아진 공급 전압에 기초하여 생성되고, 반면에, 만약 어떤 LED 스트링(41)의 피드백 전압(FM1)의 크기가 기준 피드백 전압(V_FREF)의 크기보다 작으면, 가변 등가 저항 파워 트랜지스터(51)의 등가 저항의 크기가 작아져서 구동 전류(I_LED1)의 크기가 기준 값을 향해 커지도록, 높아진 공급 전압에 기초하여 생성된다.
구체적으로, 스위칭 신호(SW)는 만약 LED 스트링(41)의 피드백 전압(FM1)의 크기가 기준 피드백 전압(V_FREF)의 크기보다 작으면, 가변 등가 저항 파워 트랜지스터(51)의 등가 저항의 크기가 커져서 구동 전류(I_LED1)의 크기가 줄어들도록 생성되고, 만약 LED 스트링(41)의 피드백 전압(FM1)의 크기가 기준 피드백 전압(V_FREF)의 크기보다 크면, 가변 등가 저항 파워 트랜지스터(51)의 등가 저항의 크기가 작아져서 구동 전류(I_LED1)의 크기가 커지도록 생성될 수 있다.
이러한 구동 전류 크기 제어부들(11, 12, ..., 13)의 구성과 동작에 관하여는 도 2를 참조하여 후술한다.
전압차 검출부들(61, 62, ..., 63)은 각각 LED 스트링들(41, 42, ..., 43)에 직렬로 연결되어 있어서, 구동 전류(I_LED1, I_LED2, ..., I_LEDn)에 의한 검출 전압과 소정의 기준 전압 사이의 전압차 신호들(V_ERR1, V_ERR2, ..., V_ERRn)을 검출한다.
멀티 채널 LED 장치(1)는 공통 구동 전압 선택부(70)를 더 포함할 수 있다. 공통 구동 전압 선택부(70)는 전압차 신호들(V_ERR1, V_ERR2, ..., V_ERRn)의 경향에 따라, 또는 전체적인 발광량의 조절을 위해, 원하는 레벨의 공통 구동 전압(V_MASTER)을 적절히 선택적으로 출력하기 위한 전압 선택 신호를 생성할 수 있다.
전압 선택 신호에 기초하여 DC-DC 컨버터(20)가 외부의 전원 직류 전압으로부터 공통 구동 전압(V_MASTER)을 생성할 수 있다.
예를 들어, 전압 선택 신호에 따라 스위칭 주파수를 조절함으로써 스위치드 커패시터 컨버터 방식의 DC-DC 컨버터(20)가 결과적으로 원하는 레벨의 공통 구동 전압(V_MASTER)를 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 채널 LED 장치를 위한 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치 중에서 구동 전류 크기 제어부를 예시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 구동 전류 크기 제어부(11)는 비교부(111), 공급 전압 가변 생성부(112) 및 스위칭 신호 생성부(113)를 포함할 수 있다.
비교부(111)는 피드백 전압(FM)와 기준 피드백 전압(V_FREF)을 비교하여 피드백 전압차 신호(V_FERR)를 생성한다. 피드백 전압차 신호(V_FERR)는 예를 들어 피드백 전압(FM)보다 기준 피드백 전압(V_FREF)이 높으면 활성화되고, 그렇지 않으면 비활성화되는 전압 레벨을 가지는 신호일 수 있다.
공급 전압 제어부(112)는 피드백 전압차 신호(V_FERR)의 활성화 여부에 따라 공급 전압(V_SPP)의 전압 크기를 증감할 수 있다. 예를 들어, 공급 전압 제어부(112)는 피드백 전압차 신호(V_FERR)가 활성화되면, 공급 전압(V_SPP)의 전압 크기를 소정의 크기만큼 상승시켜 출력할 수 있다. 반대로, 공급 전압 제어부(112)는 피드백 전압차 신호(V_FERR)가 비활성화되면, 공급 전압(V_SPP)의 전압 크기를 소정의 크기만큼 하강시켜 출력할 수 있다.
스위칭 신호 생성부(113)는 기준 PWM 신호(PWM_REF)와 공급 전압(V_SPP)을 입력받아, 기준 PWM 신호(PWM_REF)의 펄스 주파수 및 펄스 폭과 공급 전압(V_SPP)의 전압 크기에 상응하는 펄스 크기를 가지는 스위칭 신호(SW)를 생성할 수 있다.
스위칭 신호(SW)의 펄스 크기는 피드백 전압(FM1)의 크기와 기준 피드백 전압(V_FREF)의 크기가 같아질 때까지 시간이 지남에 따라 가변하다가, 가변 등가 저항 파워 트랜지스터(51)의 등가 저항의 크기가 원하는 크기로 조절되어 피드백 전압(FM1)의 크기와 기준 피드백 전압(V_FREF)의 크기가 같아지면, 그때의 스위칭 신호(SW)의 펄스 크기에 정착(settling)할 수 있다.
이때, 공급 전압(V_SPP)은 가변하는 데에 비해, 기준 PWM 신호(PWM_REF)의 펄스 크기는 고정되어 있어서, 스위칭 신호 생성부(113)가 생성하는 스위칭 신호(SW) 펄스가 공급 전압(V_SPP)의 가변된 전압 폭 전체를 이용하지 못하고 기준 PWM 신호(PWM_REF)의 고정된 전압 폭에 제한되지 않도록 해야 한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 스위칭 신호 생성부(113)의 구체적인 예시는 도 3을 참조하여 설명된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 채널 LED 장치를 위한 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치 중에서 구동 전류 크기 제어부의 스위칭 신호 생성부를 구체적으로 예시한 블록도이다.
도 3에 따라, 스위칭 신호 생성부(113)에서, 기준 PWM 신호(PWM_REF)는 레벨 쉬프터(1131)에 인가되고, 가변된 공급 전압(V_SPP)의 크기에 맞는 펄스로 증폭되거나 또는 감쇄된다.
이어서 전압 천이된 PWM 신호(PWM_SH)는 풀업/풀다운 구동 유닛들(1132, 1133)에 인가된다. 두 전류 구동 유닛들(1132, 1133) 각각의 풀업 또는 풀다운 전류에 의해 부하(1134), 예를 들어 커패시터에 전압이 걸리는데, 스위칭 신호(SW)는 부하(1134)에 걸린 전압으로서 출력될 수 있다.
이에 따라, 만약 공급 전압(V_SPP)이 기준 PWM 신호(PWM_REF)의 전압 크기보다 높아지거나 또는 낮아지면, 공급 전압(V_SPP)의 크기로 전압 천이된 PWM 신호(PWM_SH)에 의해 공급 전압(V_SPP)의 크기에 맞춰 크기가 높아지거나 또는 낮아진 스위칭 신호(SW)가 생성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 채널 LED 장치를 위한 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치 중에서 구동 전류 크기 제어부의 동작을 설명하기 위한 개념적인 파형도이다.
기준 PWM 신호(PWM_REF)의 듀티비는 50%이다. 첫 번째 LED 스트링의 등가 저항은 기준이 되는 공칭(nominal) 저항 값과 동일하며, 두 번째 LED 스트링의 등가 저항은 공칭 저항 값보다 작으며, 세 번째 LED 스트링의 등가 저항은 공칭 저항 값보다 크다.
이에 따라 첫 번째 LED 스트링의 구동 전류 I_LED1의 크기는 기준 전류 크기를 유지하며, 두 번째 LED 스트링의 구동 전류 I_LED2는 처음에는 전류 크기가 기준 전류보다 크게 나타나지만 그 크기는 시간이 지남에 따라 점점 줄어들어 기준 전류 크기로 수렴한다. 반면에, 세 번째 LED 스트링의 구동 전류 I_LED3은 처음에는 전류 크기가 기준 전류보다 작게 나타나지만 그 크기는 시간이 지남에 따라 점점 늘어나서 기준 전류 크기로 수렴한다.
세 LED 스트링들의 구동 전류들의 크기는 LED 스트링의 등가 저항에 따라 처음에는 크게 또는 작게 나타나지만, 시간이 지남에 따라 그 크기가 작아지거나 커지므로, 결국 평균 전류는 모두 동일하게 되고, 광량도 동일하게 된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.
1 멀티 채널 LED 장치
10 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치
11, 12, 13 구동 전류 크기 제어부
111 비교부 112 공급 전압 가변 생성부
113 스위칭 신호 생성부 1131 레벨 쉬프터
1132 풀업 구동 유닛 1133 풀다운 구동 유닛
1134 부하
20 DC-DC 컨버터 30 기준 PWM 생성부
41, 42, 43 LED 스트링들
51, 52, 53 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들
61, 62, 63 전압차 검출부들
70 공통 구동 전압 선택부

Claims (8)

  1. 공통 구동 전압을 생성하여 서로 다른 등가 저항을 가질 수 있는 복수의 LED 스트링들의 각각에 공통적으로 인가하는 DC-DC 컨버터;
    상기 LED 스트링들의 각각에 직렬로 연결되고 게이트 단자에 인가되는 스위칭 신호의 가변하는 전압 크기 및 듀티에 따라 조절되는 전류 크기 및 듀티를 가진 구동 전류를 상기 LED 스트링에 흐르게 하는 복수의 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들;
    상기 가변 등가 저항 파워 트랜지스터들의 각각의 소스 단자에서 검출된 피드백 전압과 기준 피드백 전압 사이의 피드백 전압차 신호에 각각 기초하여 크기가 가변되는 스위칭 신호들을 생성하는 복수의 구동 전류 크기 제어부들을 포함하는 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치; 및
    상기 LED 스트링들의 각각에 직렬로 연결되고 상기 각각의 LED 스트링의 구동 전류에 의한 검출 전압과 소정의 기준 전압 사이의 전압차 신호를 검출하는 복수의 전압차 검출부들을 포함하며,
    상기 스위칭 신호들은 상기 스위칭 신호의 인가에 의해 가변 등가 저항 파워 트랜지스터의 소스 단자에서 검출된 상기 피드백 전압의 크기가 상기 기준 피드백 전압의 크기에 가까워지도록, 시간이 지남에 따라 점진적으로 전압 크기가 조절되는 것을 특징으로 하는 멀티 채널 LED 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치는,
    상기 스위칭 신호가 상기 가변 등가 저항 파워 트랜지스터의 게이트 단자에 인가되었을 때에, 상기 가변 등가 저항 파워 트랜지스터의 등가 저항의 크기를 조절하여 피드백 전압의 크기가 기준 피드백 전압의 크기에 가까워지도록, 상기 스위칭 신호의 크기를 점진적으로 조절하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 멀티 채널 LED 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 스위칭 신호는,
    만약 상기 LED 스트링의 피드백 전압의 크기가 상기 기준 피드백 전압의 크기보다 크면, 상기 가변 등가 저항 파워 트랜지스터의 등가 저항의 크기가 커져서 상기 구동 전류의 크기가 줄어들도록 생성되고,
    만약 상기 LED 스트링의 피드백 전압의 크기가 상기 기준 피드백 전압의 크기보다 작으면, 상기 가변 등가 저항 파워 트랜지스터의 등가 저항의 크기가 작아져서 상기 구동 전류의 크기가 커지도록 생성되는 것을 특징으로 하는 멀티 채널 LED 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 구동 전류 크기 조절 가능 LED 구동 장치는 복수의 구동 전류 크기 제어부들을 포함하며,
    상기 구동 전류 크기 제어부들의 각각은,
    상기 피드백 전압과 상기 기준 피드백 전압을 비교하여 피드백 전압차 신호를 생성하는 비교부;
    상기 피드백 전압차 신호의 활성화 여부에 따라 공급 전압의 크기를 증가 또는 감소시키는 공급 전압 제어부; 및
    상기 기준 PWM 신호와 상기 공급 전압을 입력받아, 상기 기준 PWM 신호의 펄스 주파수 및 펄스 폭과 상기 공급 전압의 전압 크기에 상응하는 펄스 크기를 가지는 스위칭 신호를 생성하는 스위칭 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 채널 LED 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 피드백 전압차 신호는 상기 피드백 전압보다 상기 기준 피드백 전압이 높으면 활성화되고, 그렇지 않으면 비활성화되는 전압 레벨을 가지는 신호인 것을 특징으로 하는 멀티 채널 LED 장치.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 공급 전압 제어부는,
    만약 상기 피드백 전압차 신호가 활성화되면, 상기 공급 전압의 전압 크기를상승시켜 출력하고,
    만약 상기 피드백 전압차 신호가 비활성화되면, 상기 공급 전압의 크기를 하강시켜 출력하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 멀티 채널 LED 장치.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 스위칭 신호는, 상기 스위칭 신호의 펄스 크기가 상기 피드백 전압의 크기와 상기 기준 피드백 전압의 크기가 같아질 때까지 시간이 지남에 따라 가변하며, 상기 가변 등가 저항 파워 트랜지스터의 등가 저항의 크기가 원하는 크기로 조절되어 상기 피드백 전압의 크기와 상기 기준 피드백 전압의 크기가 같아지는 때의 상기 스위칭 신호의 펄스 크기에 정착하도록 생성되는 것을 특징으로 하는 멀티 채널 LED 장치.
  8. 청구항 4에 있어서, 상기 스위칭 신호 생성부는
    상기 기준 PWM 신호를 상기 공급 전압의 가변된 전압 크기에 상응하는 펄스 크기를 갖도록 증폭시키거나 또는 감쇄시켜 전압 천이된 PWM 신호를 생성하는 레벨 쉬프터; 및
    상기 전압 천이된 PWM 신호에 따라 부하를 전류 구동함으로써 상기 부하에 인가된 전압을 상기 스위칭 신호로 출력하는 전류 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 채널 LED 장치.
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