KR20150030052A - 발광 다이오드 구동 장치 - Google Patents

발광 다이오드 구동 장치 Download PDF

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조상호
박동진
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Abstract

본 발명은 구동기에 전류 명령이 전송되는 패턴의 길이에 따른 전압 강하를 보상하여 LED 채널 그룹 간의 전류 편차를 보상할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로, 사전에 설정된 직류 전원을 공급하는 전원 공급부; 복수의 구동기를 각각 갖는 복수의 구동기 그룹을 구비하고, 상기 복수의 구동기 그룹 각각은 상기 전원 공급부로부터의 직류 전원을 공급받아 해당하는 발광 다이오드 채널을 구동시키는 구동부; 제어 신호에 따라 상기 복수의 구동기 그룹 각각으로부터 해당하는 발광 다이오드 채널을 구동시키는 구동 전원의 전류를 설정하는 전류 명령을 제공하는 전류 설정부; 및 상기 전류 설정부와 상기 복수의 구동기 그룹의 신호 전달 라인에 의해 상기 복수의 구동기 그룹간의 전류 편차를 보상하는 전류 편차 보상부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치를 제안한다.

Description

발광 다이오드 구동 장치{LIGHT EMITTING DIODES DRIVING APPARATUS}
본 발명은 복수의 발광 다이오드를 구동하는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)에 관한 관심과 수요가 증가하고 있다.
이러한 발광 다이오드를 사용한 기기는 컴팩트한 제작이 가능해 기존 전자 제품으로는 설치가 어려운 장소에도 사용할 수 있고, 조명으로 사용되는 경우 다양한 색상 구현 및 조도 조절이 용이하여 영화 감상, 독서, 회의 등 상황에 적합한 시스템 조명으로써 사용이 가능하다.
또한, 전력소모가 백열등의 1/8 수준으로 수명은 5~10배인 5~10만시간이고, 무수은 광원으로 친환경적이며 다양한 디자인이 가능하다.
이러한 특징으로 인해, 한국을 비롯하여 미국, 일본, 호주 등 많은 국가에서 발광 다이오드 조명 사업을 국책 사업으로 추진하고 있다.
더하여, 최근 들어, 평판 디스플레이 기술이 발전함에 따라 스마트폰, 게임기, 디지털 카메라 이외에 자동차 계기판에도 평판 디스플레이가 사용되고 있고 앞으로는 초박형 텔레비젼, 투명 네비게이션 등 우리 생활에 디스플레이의 활용 폭이 넓어지고 있다.
또한, 현재 디스플레이 산업은 고해상도와 대화면 등의 멀티미디어 시대 요구를 반영한 신기술의 FPD(Flat Panel Display)시장이 주를 이루고 있고, 특히 대형 디스플레이 시장의 경우 LCD(Liquid Crystal Display) TV가 급진적 성장세를 보이고 있어 향후 가격과 시장성 측면에서 주도적 역할을 할 것으로 기대하고 있다.
이러한 평판 디스플레이는 주로 TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)가 주를 이룬다.
이러한 TFT-LCD는 광을 방출하는 백라이트 유닛을 구비하며 백라이트 광원으로 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)이 주로 사용되었지만, 최근에는 전력소모 및 수명, 친환경성 등과 같은 다양한 장점으로 인해 점차적으로 LED(Light Emitting Diode)를 사용되고 있는 추세이다.
따라서, LED를 이용한 백라이트 유닛 전력 모듈의 저가 전력 전자시스템의 구성과 그에 따른 적절한 제어 요소가 절실히 요구되고 있다.
상술한 바와 같이, 그 사용이 증가 추세에 있는 발광 다이오드는 발광 다이오드를 구동시키기 위한 구동 장치를 필요로 하는데, 종래에는 각각의 LED 채널을 정전류로 제어하기 위해 스위치 소자를 사용하였으나, 하기의 선행기술문헌에 기재된 바와 같이 LED 채널이 직렬 연결된 복수의 LED로 구성되어 LED 간의 전압 편차가 발생하므로, LED 채널 간에 전류 불균형이 발생하여 발광 다이오드 구동 장치의 휘도가 균일하지 못한 문제가 있다.
특히, LED TV와 같은 평판 디스플레이의 면적이 증가할수록 LED 채널의 개수가 증가하게 되며, 이에 따라, LED 채널에 전력이 전송되는 패턴의 길이가 달라져서 LED 채널 그룹 간에 공급되는 전류의 편차가 발생하여 LED 채널 그룹 간의 휘도가 균일하지 못한 문제가 있다.
미국공개특허공보 US 2011/0309758
본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 구동기에 전류 명령이 전송되는 패턴의 길이에 따른 전압 강하를 보상하여 LED 채널 그룹 간의 전류 편차를 보상할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치를 제안한다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면으로, 사전에 설정된 직류 전원을 공급하는 전원 공급부; 복수의 구동기를 각각 갖는 복수의 구동기 그룹을 구비하고, 상기 복수의 구동기 그룹 각각은 상기 전원 공급부로부터의 직류 전원을 공급받아 해당하는 발광 다이오드 채널을 구동시키는 구동부; 제어 신호에 따라 상기 복수의 구동기 그룹 각각으로부터 해당하는 발광 다이오드 채널을 구동시키는 구동 전원의 전류를 설정하는 전류 명령을 제공하는 전류 설정부; 및 상기 전류 설정부와 상기 복수의 구동기 그룹의 신호 전달 라인에 의해 상기 복수의 구동기 그룹간의 전류 편차를 보상하는 전류 편차 보상부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치를 제안한다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전류 설정부는 상기 복수의 구동기 그룹 중 하나의 구동기 그룹에 물리적으로 인접할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전류 편차 보상부는 상기 복수의 구동기 그룹 중 상기 전류 설정부와 인접한 상기 하나의 구동기 그룹에 전달되는 전류 명령과 상기 복수의 구동기 그룹 중 다른 하나의 구동기 그룹에 전달되는 전류 명령 간의 전압 강하에 의한 전류 편차를 보상할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전류 편차 보상부는 상기 복수의 구동기 그룹 중 상기 다른 하나의 구동기 그룹에 물리적으로 인접할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전류 편차 보상부는 상기 전류 설정루로부터의 전류 명령의 신호 레벨을 사전에 설정된 저항비에 따라 증폭하는 OP 앰프를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 공급부는 입력 교류 전원을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터; 및 상기 AC/DC 컨버터로부터의 직류 전원을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환하는 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 복수의 구동기 그룹의 복수의 구동기는 각각 해당하는 발광 다이오드 채널을 구동시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, L구동기에 전류 명령이 전송되는 패턴의 길이에 따른 전압 강하를 보상하여 LED 채널 그룹 간의 전류 편차를 보상함으로써 LED 채널 그룹 간의 휘도를 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 개략적인 블럭도
도 2는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치가 디스플레이에 채용된 일 실시형태.
도 3은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치에 채용된 전류 편차 보상부 및 전류 설정부의 개략적인 회로도.
도 4는 종래에 비교하여 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 전류 편차가 보상된 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다라고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때는 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.
또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 개략적인 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치(100)는 전원 공급부(110), 구동부(120), 전류 설정부(130) 및 전류 편차 보상부(140)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(110)는 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있으며, 이를 위해, AC/DC 컨버터(111) 및 DC/DC 컨버터(112)를 포함할 수 있다.
AC/DC 컨버터(111)는 입력 교류 전원을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환할 수 있으며, DC/DC 컨버터(112)는 AC/DC 컨버터(111)로부터의 직류 전원을 사전에 설정된 또 다른 직류 전원으로 변환할 수 있다.
AC/DC 컨버터(111)는 정류 회로 및 역률 보정회로를 포함할 수 있으며, DC/DC 컨버터(112)는 LLC(인덕터-인덕터-캐패시터) 공진 방식으로 전원을 스위칭하는 LLC 스위칭 회로를 포함할 수 있다.
구동부(120)는 제1 구동기 그룹(121) 및 제2 구동기 그룹(122)을 포함한 복수의 구동기 그룹을 구비할 수 있으며, 제1 구동기 그룹(121) 및 제2 구동기 그룹(122) 각각은 복수의 구동기(121-1,121-2,121-N,122-1,122-2,122-N)를 포함할 수 있다.
제1 구동기 그룹(121)의 제1-1 내지 제1-N LED 구동기(121-1,121-2,121-N)와 제2 구동기 그룹(122)의 제2-1 내지 제2-N LED 구동기(122-1,122-2,122-N)은 각각 해당하는 발광 다이오드 채널(LED 채널)을 구동시킬 수 있다.
제1 구동기 그룹(121)의 제1-1 내지 제1-N LED 구동기(121-1,121-2,121-N)와 제2 구동기 그룹(122)의 제2-1 내지 제2-N LED 구동기(122-1,122-2,122-N)는 전원 공급부(110)로부터의 직류 전원을 승압 또는 강압하여 해당하는 발광 다이오드 채널(LED 채널)에 구동 전원을 공급하여 해당하는 발광 다이오드 채널(LED 채널)을 구동시킬 수 있다.
이때, 해당하는 발광 다이오드 채널(LED 채널)에 흐르는 전류의 양은 전류 설정부(130)로부터의 전류 명령에 기초할 수 있다.
전류 편차 보상부(140)는 전류 설정부(130)로부터의 전류 명령을 보상하여 제1 구동기 그룹(121)과 제2 구동기 그룹(122) 간의 전류 편차를 보상할 수 있다.
도 2는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치가 디스플레이에 채용된 일 실시형태이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치는 디스플레이(A)의 뒷면에 장착될 수 있으며, 예를 들어 디스플레이(A)의 둘레를 따라 제1 구동기 그룹(121)과 제2 구동기 그룹(122)이 배치될 수 있다. 이때, 전류 설정부(130)의 위치는 제2 구동기 그룹(122)과 물리적으로 가깝게 위치할 수 있으며, 이에 따라 전류 설정부(130)로부터의 전류 명령은 제2 구동기 그룹(122)과 제1 구동기 그룹(121)에 전달될 수 있는데, 전류 설정부(130)로부터 제1 구동기 그룹(121)까지의 신호가 전달되는 거리가 전류 설정부(130)로부터 제2 구동기 그룹(122)까지 신호가 전달되는 거리보다 길어서 전류 명령의 신호 레벨이 전압 강하가 일어나서 제1 구동기 그룹(121)의 제1-1 내지 제1-N LED 구동기(121-1,121-2,121-N)가 담당하는 발광 다이오드 채널과 제2 구동기 그룹(122)의 제2-1 내지 제2-N LED 구동기(122-1,122-2,122-N)가 담당하는 발광 다이오드 채널 간의 전류 편차가 발생할 수 있다.
도 3은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치에 채용된 전류 편차 보상부 및 전류 설정부의 개략적인 회로도이다.
도 3을 참조하면, 전류 설정부(130)는 외부로부터의 제어 신호에 따라 전류 명령(Vin_Iref)를 제공할 수 있으며, 이를 위해 션트 레귤레이터(Shunt Regulator)(SR)와 가변 저항(VR)를 포함할 수 있다. 가변 저항(VR)의 저항값 설정에 의해 전류 명령(Vin_Iref)의 신호 레벨이 가변될 수 있으며 이에 따라 발광 다이오드 채널에 흐르는 전류가 제어될 수 있다.
전류 편차 보상부(140)는 OP 앰프(OP)를 포함할 수 있으며, OP 앰프(OP)는 저항(R1,R2)의 저항비에 의해 하기의 수식과 같이 전류 설정부(130)로부터의 전류 명령(Vin_Iref)의 신호 레벨을 증폭시킬 수 있다. 여기서, 기호 Vo_Iref는 신호 레벨이 증폭된 전류 명령을 의미한다.
[수식]
Figure pat00001

이에 따라, 제1 구동기 그룹(121)의 제1-1 내지 제1-N LED 구동기(121-1,121-2,121-N)와 제2 구동기 그룹(122)의 제2-1 내지 제2-N LED 구동기(122-1,122-2,122-N)에 전달되는 전류 명령이 다르게 설정될 수 있으며, 제1 구동기 그룹(121)의 제1-1 내지 제1-N LED 구동기(121-1,121-2,121-N)와 전류 설정부(130) 간의 신호 전달 거리에 의한 전압 강하를 고려하여 전류 설정부(130)로부터의 전류 명령(Vin_Iref)의 신호 레벨을 증폭시켜 제1 구동기 그룹(121)의 제1-1 내지 제1-N LED 구동기(121-1,121-2,121-N)에 보상된 전류 명령을 전달할 수 있다.
도 4는 종래에 비교하여 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 전류 편차가 보상된 그래프이다.
도 4를 참조하면, 종래에 비교하여 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치는 신호 전달 거리에 의한 전압 강하를 고려하여 전류 명령의 신호 레벨이 상승한 것을 볼 수 있으며, 이에 따라 각 구동기 그룹이 담당하는 LED 채널 그룹간의 전류 편차가 보상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 구동기에 전류 명령이 전송되는 패턴의 길이에 따른 전압 강하를 보상하여 LED 채널 그룹 간의 전류 편차를 보상함으로써 LED 채널 그룹 간의 휘도를 균일하게 유지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 발광 다이오드 구동 장치
110: 전원 공급부
111: AC/DC 컨버터
112: DC/DC 컨버터
120: 구동부
121: 제1 구동기 그룹
122: 제2 구동기 그룹
130: 전류 설정부
140: 전류 편차 보상부

Claims (7)

  1. 사전에 설정된 직류 전원을 공급하는 전원 공급부;
    복수의 구동기를 각각 갖는 복수의 구동기 그룹을 구비하고, 상기 복수의 구동기 그룹 각각은 상기 전원 공급부로부터의 직류 전원을 공급받아 해당하는 발광 다이오드 채널을 구동시키는 구동부;
    제어 신호에 따라 상기 복수의 구동기 그룹 각각으로부터 해당하는 발광 다이오드 채널을 구동시키는 구동 전원의 전류를 설정하는 전류 명령을 제공하는 전류 설정부; 및
    상기 전류 설정부와 상기 복수의 구동기 그룹 간의 신호 전달 라인에 의해 상기 복수의 구동기 그룹간의 전류 편차를 보상하는 전류 편차 보상부
    를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 설정부는 상기 복수의 구동기 그룹 중 하나의 구동기 그룹에 물리적으로 인접한 발광 다이오드 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전류 편차 보상부는 상기 복수의 구동기 그룹 중 상기 전류 설정부와 인접한 상기 하나의 구동기 그룹에 전달되는 전류 명령과 상기 복수의 구동기 그룹 중 다른 하나의 구동기 그룹에 전달되는 전류 명령 간의 전압 강하에 의한 전류 편차를 보상하는 발광 다이오드 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전류 편차 보상부는 상기 복수의 구동기 그룹 중 상기 다른 하나의 구동기 그룹에 물리적으로 인접한 발광 다이오드 구동 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전류 편차 보상부는 상기 전류 설정루로부터의 전류 명령의 신호 레벨을 사전에 설정된 저항비에 따라 증폭하는 OP 앰프를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급부는
    입력 교류 전원을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터; 및
    상기 AC/DC 컨버터로부터의 직류 전원을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환하는 DC/DC 컨버터
    를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 구동기 그룹의 복수의 구동기는 각각 해당하는 발광 다이오드 채널을 구동시키는 발광 다이오드 구동 장치.
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