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KR100936815B1 - 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치 - Google Patents

멀티 채널 발광 다이오드 구동장치 Download PDF

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KR100936815B1
KR100936815B1 KR1020090037037A KR20090037037A KR100936815B1 KR 100936815 B1 KR100936815 B1 KR 100936815B1 KR 1020090037037 A KR1020090037037 A KR 1020090037037A KR 20090037037 A KR20090037037 A KR 20090037037A KR 100936815 B1 KR100936815 B1 KR 100936815B1
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channel
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이창훤
이상경
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Abstract

본 발명에 따른 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치는 외부에서 공급되는 전원의 이상 유무를 확인하는 직류 입력부; 상기 직류 입력부를 통해 입력된 전원의 출력을 스위칭 및 평활하는 스위칭/평활회로; 설정된 출력 전압이 상기 스위칭/평활 회로에서 출력되도록 제어하는 구동 제어부; 상기 스위칭/평활 회로와 병렬 연결되어 복수 채널을 구성하는 발광 다이오드들; 및 상기 복수 채널에 각각 연결되어 있으며, 전류의 흐름을 조정하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티비(duty ratio) 제어를 위한 듀티비 스위칭 회로들을 포함하고, 상기 구동 제어부는 상기 복수 채널 각각에 흐르는 전류를 검출하고, 상기 검출된 결과에 따라, 상기 복수 채널 각각에 대해 동일한 밝기를 갖도록 상기 듀티비 스위칭 회로들의 스위칭을 제어함으로써, 다출력의 발광 다이오드를 구동할 경우에도 많은 정전류 회로를 사용할 필요 없이 제어할 수 있도록 한다.

Description

멀티 채널 발광 다이오드 구동장치{Apparatus for driving multi-channel Light Emitting Diodes}
본 발명은 다 출력 LED 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전류 회로를 간소화하고, 각각의 정전류 회로를 하나의 파워 공급기로 대체할 수 있도록 하는 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치에 관한 것이다.
최근 발광 다이오드 즉, LED는 휴대폰 등 모바일 기기류의 주광원으로 이용되고 있다. LED는 휴대폰, 디지털 카메라, PDA(Personal Digital Assistant) 등 모바일 기기의 주광원으로 사용되며, 모바일 기기의 키패드의 컬러화에 따라 R(Red, 적), G(Green,녹), B(Blue, 청)의 색상을 이용한 백색 LED가 모바일 디스플레이의 백라이트(Back Light) 광원으로 사용되어, 이에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 또한, 최근에는 LCD 패널의 후면 광원으로, 통상적으로 자주 사용하는 냉음극 형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp), 외부전극 형광램프(EEFL: External Electrode Fluorescent Lamp)를 대체하여 다수개의 LED를 직렬 또는 직병렬로 연결한 LED 어레이를 사용하고자 하는 연구 개발이 한창 진행 중이다.
LED를 이용하여 특수 조명, 경관 조명, 일반 조명 등을 구현하고자 할 때, LED에서 방출되는 빛을 균일하게 하고, 색 온도 및 색 휘도를 제어하기 위해서는 LED를 통해 흐르는 전류를 일정한 크기를 갖는 정전류로 제어해야 한다. 또한, 정전류 제어를 위해서는 PWM 방식의 제어를 통해 제어하는 것이 바람직하다. 이와 같이, PWM 방식으로 LED에 정전류가 흐를 수 있도록 전류를 제어하여 LED를 구동하는 회로를 LED 구동회로라 한다.
통상적인 스위칭 방식을 이용한 LED 구동 회로는 입력 직류 전원, 스위칭 컨버터, LED 어레이 등을 포함한다. 입력 직류 전원은 LED 구동 회로의 동작 전원을 직류 전압으로 공급한다. LED 어레이는 직렬로 연결된 다수개의 LED 열에 해당한다. LED 어레이를 통해 흐르는 전류가 순전류(If)이다. 스위칭 컨버터는 순전류(If)를 제어한다. 스위칭 컨버터는 통상적으로 사용되는 비절연형 강압형 컨버터(Step-Down Converter) 또는 승압형 컨버터(Step-Up Converter)로 구현될 수 있지만, 다른 형태의 비절형 컨버터뿐만 아니라 절연형 컨버터도 사용될 수도 있다.
그런데, LED를 구동하기 위해서는 정전류 구동이 필요하게 되고, 다 출력의 LED를 구동할 경우 많은 정전류 회로와 dimming 회로가 필요하게 되고, 구동 LED 의 개수 및 channel에 따라 각각 다른 driver의 선택이 요구되므로, 구동 회로 설계의 복잡도를 높이고, 회로 설계시 비용 증가를 초래한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 각 채널에 따른 정전류 회로를 구비하지 않고서도 다 채널 LED를 효율적으로 구동할 수 있도록 하는 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치에 관한 것이다.
상기의 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치는 외부에서 공급되는 전원의 이상 유무를 확인하는 직류 입력부; 상기 직류 입력부를 통해 입력된 전원의 출력을 스위칭 및 평활하는 스위칭/평활회로; 설정된 출력 전압이 상기 스위칭/평활 회로에서 출력되도록 제어하는 구동 제어부; 상기 스위칭/평활 회로와 병렬 연결되어 복수 채널을 구성하는 발광 다이오드들; 및 상기 복수 채널에 각각 연결되어 있으며, 전류의 흐름을 조정하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티비(duty ratio) 제어를 위한 듀티비 스위칭 회로들을 포함하고, 상기 구동 제어부는 상기 복수 채널 각각에 흐르는 전류를 검출하고, 상기 검출된 결과에 따라, 상기 복수 채널 각각에 대해 동일한 밝기를 갖도록 상기 듀티비 스위칭 회로들의 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, LED 어레이에서 LED 개수 또는 채널에 상관없이 효과적으로 LED 제어를 할 수 있고, 각 채널에 대응하는 정전류 회로가 필요치 아니하며, PWM Dimming에 의한 발열 감소 및 효율 상승을 도모할 수 있으며, 구동 회로의 설 계시 원가 절감 및 성능 향상을 이룰 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 직류 입력부(100), 스위칭/평활 회로(110), 발광 다이오드들(120), 듀티비 스위칭 회로들(130) 및 구동 제어부(140)를 포함한다.
직류 입력부(100)는 전원 공급장치로부터 전원을 공급받으면, 공급되는 전원의 이상 유무를 확인하고, 확인 결과를 구동 제어부(140)로 출력한다. 구동 제어부(140)는 직류 입력부(100)의 확인 결과를 수신하고, 입력되는 전원의 이상 유무를 최종 판단한다. 한편, 직류 입력부(100)는 전원 공급장치로부터 공급된 전원을 스위칭/평활 회로(110)로 출력한다.
스위칭/평활 회로(110)는 직류 입력부(100)를 통해 입력된 전원의 출력을 스위칭 및 평활하고, 평활된 전압을 출력한다. 스위칭/평활 회로(110)는 구동 제어부(140)의 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티비 제어신호에 응답하여, 전원의 출력을 스위칭 및 평활한다.
발광 다이오드들(120)은 스위칭/평활 회로(110)와 병렬 연결되어 복수 채널(CH1 내지 CHn)을 구성한다.
듀티비 스위칭 회로들(130)은 복수 채널의 발광 다이오드들(12)과 각각 직렬 로 연결되어 있으며, 전류의 흐름을 조정하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티비 제어를 담당한다. 듀티비 스위칭 회로들(130)은 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor)로 각각 구성된다.
구동 제어부(140)는 설정된 출력 전압이 스위칭/평활 회로(110)에서 출력되도록 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티비 제어신호를 스위칭/평활 회로(110)로 출력한다.
출력전압의 설정을 위해, 구동 제어부(140)는 복수 채널(CH1 내지 CHn) 각각에 흐르는 전류가 기준 전류와 같아지도록 하는 출력전압을 각각 검출하고, 검출된 출력전압들 중 최대 전압을 출력 전압으로 설정한다.
도 2는 출력전압을 설정하는 과정을 예시한 플로차트이다.
먼저, 기준전류를 설정한다(제200 단계). 기준 전류는 각 채널에서의 발광 다이오드들의 기준이 되는 밝기를 갖도록 하는 전류값에 해당한다. 이때, 기준 전류는 발광 다이오드들이 과전류로 인한 파손이 일어나지 않도록 하는 최대한의 전류 범위 내에서 정해진다.
제200 단계 후에, 임의의 채널을 선택한다(제202 단계). 도 1에 도시된 바와 같이, 복수 채널(CH1 내지 CHn) 중 어느 하나를 선택한다.
제202 단계 후에, 선택된 채널의 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티비를 100[%]로 설정한다(제204 단계). 구동 제어부(140)는 출력 전압의 설정을 위해, 상기 복수 채널 각각에 대한 듀티비를 100[%]로 설정한다.
제204 단계 후에, 출력 전압을 인가하면서, 그 출력 전압의 크기를 조정한다(제206 단계).
제206 단계 후에, 출력 전압이 조정되는 선택 채널의 전류가 제200 단계에서 설정된 기준 전류와 그 크기가 같아지는가를 조사한다(제208 단계). 그 크기가 같아질 때까지, 선택 채널의 전류와 설정된 기준 전류를 비교한다.
만일, 선택 채널의 전류와 설정된 기준 전류의 크기가 같아진다면, 그때의 선택 채널에 대한 출력전압을 저장한다(제210 단계).
제210 단계 후에, 선택되지 않은 채널을 선택하고, 전술한 과정을 반복한다. 모든 채널에 대한 출력 전압이 검출되었는가를 판단한다.(제212 단계).
만일, 모든 채널 채널에 대한 출력 전압이 검출되었다면, 검출된 각 채널의 출력전압들 중에서 최대값을 갖는 전압을 검출한다(제214 단계).
제214 단계 후에, 검출된 최대 전압을 출력전압으로 설정한다(제216 단계).
한편, 구동 제어부(140)는 복수 채널 각각에 대해 동일한 밝기를 갖도록 듀티비 스위칭 회로들(130)의 스위칭을 제어한다. 이를 위해, 구동 제어부(120)는 설정된 출력 전압에 따라, 기준이 되는 채널에 흐르는 전류와 듀티비 스위칭 회로에 의해 선택된 채널에 흐르는 전류의 크기를 비교하여, 선택된 채널의 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티비를 결정한다.
도 3은 각 채널의 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티비를 결정하는 과정을 예시한 플로차트이다.
기준 채널을 설정한다(제300 단계). 설정된 출력 전압 즉, 최대 전압을 출력 하는 채널을 기준 채널로 설정한다. 즉, 출력 전압을 설정할 때에, 복수 채널 각각에 흐르는 전류가 기준 전류와 같아지도록 하는 출력 전압들 중 최대 전압을 출력하는 채널을 기준이 되는 채널로 설정한다.
제300 단계 후에, 임의의 채널을 선택한다(제302 단계).
제302 단계 후에, 기준 채널의 전류와 선택된 채널의 전류차를 검출한다(제304 단계). 예를 들어, 설정된 출력 전압에 따른 기준 채널의 PWM 듀티비가 90[%]이고, 이에 따른 전류가 100[mA]일 때, 선택된 채널의 전류가 110[mA]이라고 한다면, 전류차는 10[mA]에 해당한다.
제304 단계 후에, 검출된 전류차에 대응하는 PWM 듀티비를 검출한다(제306 단계). 예를 들어, 전술한 제304 단계에서, 전류차가 10[mA]로 검출되었다면, 기준 채널의 PWM 듀티비 90[%]에 대응하여, 선택 채널의 PWM 듀티비 81{%]를 검출한다.
제306 단계 후에, 선택되지 않은 채널을 선택하고, 전술한 과정을 반복한다. 모든 채널에 대한 PWM 듀티비가 검출되었다면 종료한다.(제308 단계).
그 후, 구동 제어부(140)는 복수 채널(CH1 내지 CHn) 각각에 대한 결정된 PWM 듀티비에 따라, 복수 채널 각각에 대해 동일한 밝기를 갖도록 듀티비 스위칭 회로들(130)의 스위칭을 제어한다.
이러한 본원 발명인 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실 시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 2는 출력전압을 설정하는 과정을 예시한 플로차트이다.
도 3은 각 채널의 PWM 듀티비를 결정하는 과정을 예시한 플로차트이다.

Claims (6)

  1. 외부에서 공급되는 전원의 이상 유무를 확인하는 직류 입력부;
    상기 직류 입력부를 통해 입력된 전원의 출력을 스위칭 및 평활하는 스위칭/평활회로;
    설정된 출력 전압이 상기 스위칭/평활 회로에서 출력되도록 제어하는 구동 제어부;
    상기 스위칭/평활 회로와 병렬 연결되어 복수 채널을 구성하는 발광 다이오드들; 및
    상기 복수 채널에 각각 연결되어 있으며, 전류의 흐름을 조정하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티비(duty ratio) 제어를 위한 듀티비 스위칭 회로들을 포함하고,
    상기 구동 제어부는 상기 복수 채널 각각에 흐르는 전류를 검출하고, 상기 검출된 결과에 따라, 상기 복수 채널 각각에 대해 동일한 밝기를 갖도록 상기 듀티비 스위칭 회로들의 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동 제어부는
    상기 복수 채널 각각에 흐르는 전류가 기준 전류와 같아지도록 하는 출력전압을 각각 검출하고, 상기 검출된 출력전압들 중 최대 전압을 상기 출력 전압으로 설정하는 것을 특징으로 하는 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구동 제어부는
    상기 출력 전압의 설정을 위해, 상기 복수 채널 각각에 대한 PWM 듀티비를 100[%]로 설정하는 것을 특징으로 하는 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 구동 제어부는
    상기 설정된 출력 전압에 따라, 기준이 되는 채널에 흐르는 전류와 상기 듀티비 스위칭 회로에 의해 선택된 채널에 흐르는 전류의 크기를 비교하여, 상기 선택된 채널의 PWM 듀티비를 결정하는 것을 특징으로 하는 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 출력 전압을 설정할 때에, 상기 복수 채널 각각에 흐르는 전류가 기준 전류와 같아지도록 하는 출력 전압들 중 최대 전압을 출력하는 채널을 상기 기준이 되는 채널로 설정하는 것을 특징으로 하는 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 듀티비 스위칭 회로는
    전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor)로 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 채널 발광 다이오드 구동장치.
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