(57)【要約】【課題】  ＬＥＤ駆動装置が開示される。【解決手段】  本ＬＥＤ駆動装置は、複数のＬＥＤアレイに駆動電圧を提供するＤＣ−ＤＣコンバーターと、複数のＬＥＤアレイの各々に直列接続され、複数のＬＥＤアレイの各々に流れる駆動電流の大きさを可変できる複数のスイッチング部と、複数のスイッチング部の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように、複数のＬＥＤアレイの各々の駆動電流及び複数のＬＥＤアレイの各々に対応するスイッチング部のデューティサイクル（ｄｕｔｙ  ｃｙｃｌｅ）を計算し、計算された駆動電流及び計算されたデューティサイクルに基づいて複数のスイッチング部を制御する制御部と備える。【選択図】      図１
2014011466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤアレイを駆動するＬＥＤ駆動装置であって、
前記複数のＬＥＤアレイに駆動電圧を提供するＤＣ−ＤＣコンバーターと、
前記複数のＬＥＤアレイの各々に直列接続され、前記複数のＬＥＤアレイの各々に流れる駆動電流の大きさを可変できる複数のスイッチング部と、
前記複数のスイッチング部の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように、前記複数のＬＥＤアレイの各々の駆動電流及び前記複数のＬＥＤアレイの各々に対応するスイッチング部のデューティサイクル（ｄｕｔｙ  ｃｙｃｌｅ）を計算し、前記計算された駆動電流及び前記計算されたデューティサイクルに基づいて前記複数のスイッチング部を制御する制御部と
備えるＬＥＤ駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記複数のＬＥＤアレイの各々に対する明るさ情報を受け取り、前記受け取った明るさ情報に基づいて前記複数のＬＥＤアレイの各々の平均駆動電流を計算し、前記複数のスイッチング部の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように前記複数のＬＥＤアレイの各々の駆動電流を計算し、該計算された平均駆動電流及び前記計算された駆動電流に基づいて前記複数のスイッチング部の各々のデューティサイクルを計算し、該計算された駆動電流及び前記計算されたデューティサイクルに基づいて前記複数のスイッチング部を制御することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイの順方向電圧と前記予め設定されたヘッドルーム電圧範囲の下限電圧との和が駆動電圧として前記複数のＬＥＤアレイに提供されるように前記ＤＣ−ＤＣコンバーターを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記複数のＬＥＤアレイの各々の平均駆動電流を計算し、前記予め設定されたヘッドルーム電圧範囲の上限電圧値及び下限電圧値を生成するリファレンス制御機と、
前記複数のスイッチング部の各々が前記上限電圧値及び下限電圧値の間で動作するように、前記計算された平均駆動電流を利用して前記複数のＬＥＤアレイの各々の駆動電流及び前記複数のＬＥＤアレイの各々に対応するスイッチング部のデューティサイクルを計算する平均電流制御機と、
前記計算された駆動電流及びデューティサイクルに基づいて、前記複数のスイッチング部の各々を制御する複数の電流制御機と
を備える請求項１ないし３のうちの何れか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項５】
前記リファレンス制御機は、
前記複数のＬＥＤアレイの各々に対する明るさ情報を受け取り、前記受け取った明るさ情報に基づいて前記複数のＬＥＤアレイの各々の平均駆動電流を計算することを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項６】
前記平均電流制御機は、
前記複数のスイッチング部の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように前記複数のＬＥＤアレイに供給される駆動電圧を計算し、該計算された駆動電圧が前記複数のＬＥＤアレイに供給されるように前記ＤＣ−ＤＣコンバーターを制御することを特徴とする請求項４又は５に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項７】
前記平均電流制御機は、
前記複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイの順方向電圧と前記予め設定されたヘッドルーム電圧範囲の下限電圧との和が前記複数のＬＥＤアレイに対する駆動電圧として提供されるように前記ＤＣ−ＤＣコンバーターを制御することを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項８】
前記平均電流制御機は、
前記複数のスイッチング部の各々が前記上限電圧値及び下限電圧値の間で動作するように、前記計算された平均駆動電流を利用して前記複数のＬＥＤアレイの各々の駆動電流を計算し、前記リファレンス制御機で計算された平均駆動電流及び前記計算された駆動電流に基づいて、前記複数のスイッチング部の各々のデューティサイクルを計算することを特徴とする請求項４ないし７のうちの何れか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項９】
前記平均電流制御機は、
前記複数のスイッチング部の各々が前記上限電圧値及び下限電圧値の間で動作するように、前記複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイに対して計算された平均駆動電流より電流値の大きさが増加した駆動電流を計算することを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項１０】
前記平均電流制御機は、
前記複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイに対して順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイのデューティサイクルより低いデューティサイクルを計算することを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項１１】
前記複数のスイッチング部の各々は、
一方の端が接地される抵抗と、
前記ＬＥＤアレイ及び前記抵抗の間に直列接続するスイッチング素子と
を備えることを特徴とする請求項４ないし１０のうちの何れか一項に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項１２】
前記複数の電流制御機の各々は、
前記抵抗の電圧値を利用して、ＬＥＤアレイに流れる駆動電流をフィードバック制御することを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項１３】
前記制御部は、
前記平均電流制御機で計算された駆動電流に対応する電圧値と前記抵抗の電圧値との差を出力する複数の比較器をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項１４】
前記複数の電流制御機の各々は、
前記比較器の出力に基づいてＬＥＤアレイに流れる駆動電流をフィードバック制御することを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項１５】
複数のＬＥＤアレイ及び前記複数のＬＥＤアレイの各々に流れる駆動電流の大きさを可変できる複数のスイッチング部を備えるＬＥＤ駆動装置でのＬＥＤ駆動方法であって、
前記複数のＬＥＤアレイの各々に対する明るさ情報を受け取るステップと、
前記受け取った明るさ情報に基づいて、前記複数のＬＥＤアレイの各々の平均駆動電流を計算するステップと、
前記複数のスイッチング部の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように、前記複数のＬＥＤアレイの各々の駆動電流を計算するステップと、
前記計算された平均駆動電流及び前記計算された駆動電流に基づいて、前記複数のスイッチング部の各々のデューティサイクルを計算するステップと、
前記計算された駆動電流及び前記計算されたデューティサイクルに基づいて、前記複数のスイッチング部を制御するステップと
を含むＬＥＤ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ駆動装置、ＬＥＤ駆動方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、さらに詳細には、スイッチング素子の発熱を減らしながら複数のＬＥＤアレイの各々を独立して制御できるＬＥＤ駆動装置、ＬＥＤ駆動方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）は、他の表示装置に比べて厚さが薄く重さが軽く、かつ駆動電圧及び消費電力が低いから広く使用されている。しかしながら、液晶表示装置は、自ら発光できない非発光素子であるから、液晶表示パネルに光を供給するための別途のバックライトを必要とする。
【０００３】
液晶表示装置のバックライト光源には、冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）及び発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）などが多く使用される。冷陰極蛍光ランプは、水銀を使用するために環境汚染を引き起こすおそれがあり、応答速度が遅く、色再現性が低く、かつＬＣＤパネルの軽薄短小化にも適切でないという短所を有した。
【０００４】
これに対し、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、環境有害物質を使用しないから親環境的であり、インパルス駆動が可能であるという長所がある。そして、色再現性に優れており、赤色、緑色、青色発光ダイオードの光量を調整して、輝度、色温度などを任意に変更できるだけでなく、ＬＣＤパネルの軽薄短小化に適した長所を有するので、最近ＬＣＤパネルなどのバックライト用光源として多く採用されているのが現状である。
【０００５】
このように、発光ダイオードを採用したＬＣＤバックライトでは、画質の向上及び消費電力の低減を目的として、映像の明るさ情報に相応して発光ダイオードに供給される電流を可変するようになる。
【０００６】
最近に、高画質及び３Ｄ機能を内蔵したディスプレイ装置は、複数のチャネル（または複数のＬＥＤアレイ）から構成されたＬＥＤバックライトユニット（ＢＬＵ）を利用する。マルチチャネルから構成されたＬＥＤバックライトユニットを駆動するためには、各々のチャネル電流を独立して制御できる電流源装置を要する。これにより、従来では、スイッチモード型回路またはリニアモード型回路を利用した。
【０００７】
従来のスイッチモード型回路は、各ＬＥＤアレイごとに一つの完全な電力変換回路を備えるものであって、各ＬＥＤアレイの順方向電圧値（Ｖｆ）の偏差と無関係に電流制御を行うことができる。しかしながら、同一の機能を行うパワー部品が重複して使用されるので、回路のサイズと価格が上昇するという短所があった。
【０００８】
そして、従来のリニアモード型回路は、全体電圧を制御する可変電圧源装置と各チャネル電流を個別的に制御するリニアスイッチを備えるものであって、比較的回路のサイズが小さく、全体回路価格が減少するという長所があることに対し、各ＬＥＤアレイの順方向電圧値（Ｖｆ）の偏差が増加する場合、リニアスイッチに発熱が増加して効率が減少し信頼性に問題がありうるという短所があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特開第２０１１−００６２８７２号公報
【特許文献２】米国特開第２００９−０３２２２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の目的は、スイッチング素子の発熱を減らしながら複数のＬＥＤアレイの各々を独立して制御できるＬＥＤ駆動装置、ＬＥＤ駆動方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成すべく、本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、前記複数のＬＥＤアレイに駆動電圧を提供するＤＣ−ＤＣコンバーターと、前記複数のＬＥＤアレイの各々に直列接続され、前記複数のＬＥＤアレイの各々に流れる駆動電流の大きさを可変できる複数のスイッチング部と、前記複数のスイッチング部の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように、前記複数のＬＥＤアレイの各々の駆動電流及び前記複数のＬＥＤアレイの各々に対応するスイッチング部のデューティサイクル（ｄｕｔｙ  ｃｙｃｌｅ）を計算し、前記計算された駆動電流及び前記計算されたデューティサイクルに基づいて前記複数のスイッチング部を制御する制御部と備える。
【００１２】
この場合、前記制御部は、前記複数のＬＥＤアレイの各々に対する明るさ情報を受け取り、前記受け取った明るさ情報に基づいて前記複数のＬＥＤアレイの各々の平均駆動電流を計算し、前記複数のスイッチング部の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように前記複数のＬＥＤアレイの各々の駆動電流を計算し、該計算された平均駆動電流及び前記計算された駆動電流に基づいて前記複数のスイッチング部の各々のデューティサイクルを計算し、該計算された駆動電流及び前記計算されたデューティサイクルに基づいて前記複数のスイッチング部を制御することができる。
【００１３】
一方、前記制御部は、前記複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイの順方向電圧と前記予め設定されたヘッドルーム電圧範囲の下限電圧との和が駆動電圧として前記複数のＬＥＤアレイに提供されるように前記ＤＣ−ＤＣコンバーターを制御することができる。
【００１４】
一方、前記制御部は、前記複数のＬＥＤアレイの各々の平均駆動電流を計算し、前記予め設定されたヘッドルーム電圧範囲の上限電圧値及び下限電圧値を生成するリファレンス制御機と、前記複数のスイッチング部の各々が前記上限電圧値及び下限電圧値の間で動作するように、前記計算された平均駆動電流を利用して前記複数のＬＥＤアレイの各々の駆動電流及び前記複数のＬＥＤアレイの各々に対応するスイッチング部のデューティサイクルを計算する平均電流制御機と、前記計算された駆動電流及びデューティサイクルに基づいて、前記複数のスイッチング部の各々を制御する複数の電流制御機とを備えることができる。
【００１５】
この場合、前記リファレンス制御機は、前記複数のＬＥＤアレイの各々に対する明るさ情報を受け取り、前記受け取った明るさ情報に基づいて前記複数のＬＥＤアレイの各々の平均駆動電流を計算することができる。
【００１６】
一方、前記平均電流制御機は、前記複数のスイッチング部の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように前記複数のＬＥＤアレイに供給される駆動電圧を計算し、該計算された駆動電圧が前記複数のＬＥＤアレイに供給されるように前記ＤＣ−ＤＣコンバーターを制御することができる。
【００１７】
この場合、前記平均電流制御機は、前記複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイの順方向電圧と前記予め設定されたヘッドルーム電圧範囲の下限電圧との和が前記複数のＬＥＤアレイに対する駆動電圧として提供されるように前記ＤＣ−ＤＣコンバーターを制御することができる。
【００１８】
一方、前記平均電流制御機は、前記複数のスイッチング部の各々が前記上限電圧値及び下限電圧値の間で動作するように、前記計算された平均駆動電流を利用して前記複数のＬＥＤアレイの各々の駆動電流を計算し、前記リファレンス制御機で計算された平均駆動電流及び前記計算された駆動電流に基づいて、前記複数のスイッチング部の各々のデューティサイクルを計算することができる。
【００１９】
この場合、前記平均電流制御機は、前記複数のスイッチング部の各々が前記上限電圧値及び下限電圧値の間で動作するように、前記複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイに対して計算された平均駆動電流より電流値の大きさが増加した駆動電流を計算することができる。
【００２０】
この場合、前記平均電流制御機は、前記複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイに対して順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイのデューティサイクルより低いデューティサイクルを計算することができる。
【００２１】
一方、前記複数のスイッチング部の各々は、一方の端が接地される抵抗と、前記ＬＥＤアレイ及び前記抵抗の間に直列接続するスイッチング素子とを備えることができる。
【００２２】
この場合、前記スイッチング素子は、コレクター（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）がＬＥＤアレイの一端に接続され、ベース（ｂａｓｅ）が電流制御機に接続され、エミッター（ｅｍｉｔｔｅｒ）が前記抵抗を介して接地されるＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｏｔｒ）で、前記複数の電流制御機の各々は、前記計算された駆動電流に対応する電圧値を前記ＢＪＴのベースに提供できる。
【００２３】
一方、前記スイッチング素子は、ドレインがＬＥＤアレイの一端に接続され、ゲート（ｇａｔｅ）が電流制御機に接続され、ソースが前記抵抗を介して接地されるＦＥＴ（Ｆｉｌｅｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で、前記複数の電流制御機の各々は、前記計算された駆動電流に対応する電圧値を前記ＦＥＴのゲートに提供できる。
【００２４】
一方、前記複数の電流制御機の各々は、前記抵抗の電圧値を利用して、ＬＥＤアレイに流れる駆動電流をフィードバック制御できる。
【００２５】
この場合、前記制御部は、前記平均電流制御機で計算された駆動電流に対応する電圧値と前記抵抗の電圧値との差を出力する複数の比較器をさらに備えることができる。
【００２６】
この場合、前記複数の電流制御機の各々は、前記比較器の出力に基づいてＬＥＤアレイに流れる駆動電流をフィードバック制御できる。
【００２７】
一方、本実施形態によるＬＥＤ駆動装置におけるＬＥＤ駆動方法は、前記複数のＬＥＤアレイの各々に対する明るさ情報を受け取るステップと、前記受け取った明るさ情報に基づいて、前記複数のＬＥＤアレイの各々の平均駆動電流を計算するステップと、前記複数のスイッチング部の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように、前記複数のＬＥＤアレイの各々の駆動電流を計算するステップと、前記計算された平均駆動電流及び前記計算された駆動電流に基づいて、前記複数のスイッチング部の各々のデューティサイクルを計算するステップと、前記計算された駆動電流及び前記計算されたデューティサイクルに基づいて、前記複数のスイッチング部を制御するステップとを含む。
【００２８】
この場合、前記駆動電流を計算するステップは、前記複数のスイッチング部の各々が前記予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように、前記複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイに対して計算された平均駆動電流より電流値の大きさが増加した駆動電流を計算できる。
【００２９】
この場合、前記デューティサイクルを計算するステップは、前記複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイに対して順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイのデューティサイクルより低いデューティサイクルを計算できる。
【００３０】
一方、本実施形態に係る、複数のＬＥＤアレイ及び前記複数のＬＥＤアレイの各々に流れる駆動電流の大きさを可変できる複数のスイッチング部を備えるＬＥＤ駆動装置でのＬＥＤ駆動方法を実行するためのプログラムを含むコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記ＬＥＤ駆動方法は、前記複数のＬＥＤアレイの各々に対する明るさ情報を受け取るステップと、前記受け取った明るさ情報に基づいて前記複数のＬＥＤアレイの各々の平均駆動電流を計算するステップと、前記複数のスイッチング部の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように、前記複数のＬＥＤアレイの各々の駆動電流を計算するステップと、前記計算された平均駆動電流及び前記計算された駆動電流に基づいて前記複数のスイッチング部の各々のデューティサイクルを計算するステップと、前記計算された駆動電流及び前記計算されたデューティサイクルに基づいて前記複数のスイッチング部を制御するステップとを含む。
【発明の効果】
【００３１】
以上、本実施形態に係るＬＥＤ駆動装置は、価格及び部品数を低減するためにリニアモード型回路を使用するにおいて問題となるＬＥＤアレイ別順方向電圧（Ｖｆ）の偏差による効率の低減及びリニアスイッチ発熱問題を解決できる。また、本実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１００は、ディスプレイモードの転換時にスイッチヘッドルーム電圧レベルを変更することによって、電流の歪み及び正常でない保護回路の誤動作を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の回路図である。
【図３】第１の実施形態に係る制御部の構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る制御部の構成を示す図である。
【図５】図１のスイッチング部の動作特性を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付された図面を参照して、本発明の一実施形態をさらに詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動装置のブロック図である。
【００３５】
図１に示すように、本実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１００は、ＤＣ−ＤＣコンバーター１１０、複数のＬＥＤアレイ１２０、複数のスイッチング部１３０及び制御部２００から構成される。
【００３６】
ＤＣ−ＤＣコンバーター１１０は、複数のＬＥＤアレイに駆動電圧を提供する。具体的に、ＤＣ−ＤＣコンバーター１１０は、スイッチング動作を行うパワートランジスタを有し、パワートランジスタのスイッチ動作によって複数のＬＥＤアレイ１２０に駆動電圧を提供する。さらに具体的に、ＤＣ−ＤＣコンバーター１１０は、制御部２００から提供される制御信号（具体的に、ＰＷＭ信号）に基づいてＤＣ電圧をコンバートし、該コンバートされたＤＣ電圧を複数のＬＥＤアレイ１２０に提供できる。
【００３７】
このとき、ＤＣ−ＤＣコンバーター１１０は、複数のＬＥＤアレイ１２０が飽和領域で動作するように「複数のＬＥＤアレイ１２０のうち、最も大きな順方向電圧（Ｖｆ、または順方向バイアス電圧）を有するＬＥＤアレイの順方向電圧」と「予め設定されたヘッドルーム電圧範囲の下限電圧」との和が駆動電圧として複数のＬＥＤアレイ１２０に提供できる。ここで、予め設定されたヘッドルーム電圧範囲は、図５に示すように、スイッチング素子が線形領域で動作するように飽和領域の電圧範囲である。
【００３８】
このように本実施形態では、飽和地点より上部の飽和領域を利用するという点で、ＬＥＤアレイに提供される駆動電圧の変化またはＬＥＤアレイの順方向電圧（Ｖｆ）の変化があっても、ＬＥＤアレイに流れる駆動電流の変化が大きくならない。このようなヘッドルーム電圧範囲は、ＬＥＤ駆動装置が装着されるディスプレイ装置の動作モードの転換に対応して変更できる。
【００３９】
複数のＬＥＤアレイ１２０は、発光動作を行うＬＥＤアレイが並列接続されたものである。ここで、一つのＬＥＤアレイは、一つのＬＥＤ発光素子から構成されても良く、複数のＬＥＤ発光素子が直列接続されて構成されても良い。
【００４０】
複数のスイッチング部１３０は、複数のＬＥＤアレイ１２０の各々に直列接続され、複数のＬＥＤアレイ１２０の各々に流れる駆動電流の大きさを可変する。具体的に、複数のスイッチング部１３０は、抵抗及びスイッチング素子を含み、スイッチング素子は、ＢＪＴ及びＦＥＴでありうる。複数のスイッチング部１３０の具体的な構成及び動作については、図２を参照して後述する。
【００４１】
制御部２００は、複数のスイッチング部の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように複数のＬＥＤアレイ１２０に供給される駆動電圧を計算し、該計算された駆動電圧が複数のＬＥＤアレイ１２０に供給されるようにＤＣ−ＤＣコンバーター１１０を制御できる。具体的に、制御部２００は、複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイの順方向電圧と予め設定されたヘッドルーム電圧範囲の下限電圧の和を計算し、該計算された電圧の和に対応する駆動電圧をＤＣ−ＤＣコンバーター１１０が生成するように計算された電圧の和に対応する制御信号（具体的にＰＷＭ信号）を生成してＤＣ−ＤＣコンバーター１１０に提供できる。
【００４２】
そして、制御部２００は、複数のスイッチング部１３０の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように複数のＬＥＤアレイ１２０の各々の駆動電流及び複数のＬＥＤアレイの各々に対応するスイッチング部のデューティサイクル（ｄｕｔｙ  ｃｙｃｌｅ）を計算し、該計算された駆動電流及び計算されたデューティサイクルに基づいて複数のスイッチング部１３０を制御する。具体的に、制御部２００は、複数のＬＥＤアレイ１２０の各々に対する明るさ情報を受け取り、受け取った明るさ情報に基づいて複数のＬＥＤアレイ１２０の各々の平均駆動電流を計算し、該計算された平均駆動電流及び計算された駆動電流に基づいて複数のスイッチング部１３０の各々の導通率を計算し、該計算された駆動電流及び計算されたデューティサイクルに基づいて複数のスイッチング部１３０を制御できる。ここで、デューティサイクルは、一周期（電流が流れる時間＋電流が流れない時間）に対して電流が流れた時間の比である。
【００４３】
以上のように、本実施形態に係るＬＥＤ駆動装置は、価格及び部品数を低減するためにリニアモード型回路を使用するにおいて問題となるＬＥＤアレイ別順方向電圧（Ｖｆ）の偏差による効率低減及びリニアスイッチ発熱問題を解決できる。また、本実施形態に係るＬＥＤ駆動装置１００は、ディスプレイモードの転換時にスイッチヘッドルーム電圧レベルを変更することによって、電流の歪み及び正常でない保護回路の誤動作を防止できる。
【００４４】
図２は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動装置の回路図である。
【００４５】
図２に示すように、ＬＥＤ駆動装置１００は、ＤＣ−ＤＣコンバーター１１０、複数のＬＥＤアレイ１２０、複数のスイッチング部１３０及び制御部２００から構成される。
【００４６】
ＤＣ−ＤＣコンバーター１１０は、複数のＬＥＤアレイ１２０に駆動電圧を提供する。ＤＣ−ＤＣコンバーター１１０の具体的な動作については、図１と関連して説明したので、重複説明は省略する。
【００４７】
複数のＬＥＤアレイ１２０は、発光動作を行うＬＥＤアレイ１２０−１、１２０−２が並列接続されたものである。具体的に、複数のＬＥＤアレイ１２０の各々は、一方の端がＤＣ−ＤＣコンバーター１１０と接続して駆動電圧の提供を受け、他方の端は、複数のスイッチング部１３０の各々と接続される。図２には、一つのＬＥＤアレイ１２０−１、１２０−２が一つのＬＥＤ素子から構成されたと示したが、具現時に一つのＬＥＤアレイは、複数のＬＥＤ素子が直列接続される形態によっても具現化されることができる。また、本実施形態では、複数のＬＥＤアレイ１２０が二つのＬＥＤアレイ１２０−１、１２０−２だけを有すると示したが、具現時には、複数のＬＥＤアレイは、三つ以上のＬＥＤアレイを有することができる。
【００４８】
複数のスイッチング部１３０の各々は、抵抗１３３及びスイッチング素子１３１を有する。本実施形態では、複数のスイッチング部１３０が二つのスイッチング１３０−１、１３０−２を備えると示したが、具現時に複数のＬＥＤアレイ１２０が三つ以上のＬＥＤアレイを有する場合、複数のスイッチング部は、複数のＬＥＤアレイ１２０のＬＥＤアレイ個数に対応するスイッチング部を具備できる。
【００４９】
抵抗１３３−１、１３３−２のそれぞれは、一方の端がスイッチング素子１３１−１、１３１−２と接続され、他方の端が接地される。ここで、抵抗１３３は、ＬＥＤアレイに流れる電流値を測定するためのものであって、スイッチング素子１３１と抵抗１３３とが共通に接するノードの電圧は、制御部２００に接続される。
【００５０】
スイッチング素子１３１−１、１３１−２のそれぞれは、一方の端がＬＥＤアレイ１２０−１、１２０−２に接続され、他方の端が抵抗１３３−１、１３３−２に接続される。ここで、スイッチング素子１３１−１、１３１−２は、ドレインがＬＥＤアレイの一端に接続され、ゲート（ｇａｔｅ）が制御部２００の電流制御機２３０−１、２３０−２に接続され、ソースが抵抗を介して接地されるＦＥＴ（Ｆｉｌｅｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）でありうる。ＦＥＴの動作特性は、図５に示した。図５に示すようにＦＥＴは、ゲートの電圧（ＶＧＳ）が可変することによって流れる電流を可変できる。
【００５１】
一方、以上では、スイッチング素子としてＦＥＴを利用する例だけを示したが、具現時にＢＪＴをスイッチング素子として利用できる。このとき、ＢＪＴは、コレクター（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）がＬＥＤアレイの一方の端に接続され、ベース（Ｂａｓｅ）が電流制御機に接続され、エミッター（Ｅｍｉｉｔｅｒ）が抵抗を介して接地できる。そして、ＢＪＴのベース電圧（ＶＢＥ）を可変して流れる電流を可変できる。以上、スイッチング素子の例としてＦＥＴとＢＪＴだけを例に挙げたが、これに限定されず、制御によって電流の大きさを可変できる素子であれば、ＦＥＴとＢＪＴ以外の素子を利用しても良い。
【００５２】
制御部２００は、リファレンス制御機２１０、平均電流制御機２２０、複数の電流制御機２３０、複数の比較器２４０から構成されることができる。このような制御部２００は、一つのチップ（ｃｈｉｐ）により具現化されることができる。
【００５３】
リファレンス制御機２１０は、複数のＬＥＤアレイの各々の平均電流を計算し、予め設定されたヘッドルーム電圧範囲の上限電圧値Ｖｔｈ＿ｈ及び下限電圧値Ｖｔｈ＿ｌを生成できる。具体的に、リファレンス制御機２１０は、複数のＬＥＤアレイ１２０の各々に対する明るさ情報を受け取り、受け取った明るさ情報に基づいて複数のＬＥＤアレイ１２０の各々の平均駆動電流を計算できる。本実施形態では、外部から明るさ情報を受け取ってこれに基づいてリファレンス制御機２１０が平均電流を計算すると説明したが、具現時には、外部から直接複数のＬＥＤアレイ１２０の各々の平均電流を受け取る形態により具現化されることができる。また、外部からディスプレイ装置（図示せず）の動作モードの情報を受け取り、受け取った動作モードに対応する予め格納されたＬＥＤアレイの明るさ情報を利用して、複数のＬＥＤアレイの各々の平均電流を計算する形態によっても具現化されることができる。
【００５４】
そして、リファレンス制御機２１０は、予め設定されたヘッドルーム電圧範囲の上限電圧値Ｖｔｈ＿ｈ及び下限電圧値Ｖｔｈ＿ｌを生成できる。ここで、予め設定されたヘッドルーム電圧範囲は、外部装置から入力されることができ、予め格納されていることができる。具体的に、リファレンス制御機２１０は、ディスプレイ装置（図示せず）の動作モードに対応する複数のヘッドルーム電圧範囲を格納しており、外部からディスプレイ装置の動作モードが入力されると、入力された動作モードに対応するヘッドルーム電圧範囲の上限電圧値Ｖｔｈ＿ｈ及び下限電圧値Ｖｔｈ＿ｌを出力できる。
【００５５】
平均電流制御機２２０は、複数のスイッチング部１３０の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように複数のＬＥＤアレイ１２０に供給される駆動電圧を計算し、該計算された駆動電圧が複数のＬＥＤアレイ１２０に供給されるようにＤＣ−ＤＣコンバーター１１０を制御できる。具体的に、平均電流制御機２２０は、複数のＬＥＤアレイ１２０のうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイの順方向電圧と予め設定されたヘッドルーム電圧範囲の下限電圧の和を計算し、該計算された電圧の和に対応する駆動電圧が複数のＬＥＤアレイに提供されるようにＤＣ−ＤＣコンバーター１１０を制御できる。
【００５６】
平均電流制御機２２０は、複数のスイッチング部１３０の各々が上限電圧値Ｖｔｈ＿ｈ及び下限電圧値Ｖｔｈ＿ｌの間で動作するように計算された平均駆動電流を利用して、複数のＬＥＤアレイ１２０の各々の駆動電流及び複数のＬＥＤアレイ１２０に対応するスイッチング１３０の各々のデューティサイクルを計算する。具体的に、平均電流制御機２２０は、複数のスイッチング部の各々が上限電圧値及び下限電圧値の間で動作するようにリファレンス制御機２１０で計算された平均駆動電流を利用して、複数のＬＥＤアレイ１２０の各々の駆動電流を計算できる。さらに具体的に、平均電流制御機２２０は、複数のＬＥＤアレイ１２０のうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイに対して計算された平均駆動電流より電流値の大きさが増加した駆動電流を計算できる。このような駆動電流の計算は、複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイに対して行われることができる。
【００５７】
そして、平均電流制御機２２０は、計算された駆動電流に基づいて複数のスイッチング部の各々に対するデューティサイクルを計算する。具体的に、平均電流制御機２２０は、複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイに対して順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイのデューティサイクルより低いデューティサイクルを計算できる。例えば、最も大きな順方向電圧で動作するＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイは、計算された平均駆動電流値より大きな駆動電流が流れるようになるため、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイに対するデューティサイクルより低いデューティサイクルを利用して、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイが導通するようにすることができる。
【００５８】
そして、平均電流制御機２２０は、計算された駆動電流及びデューティサイクルを複数の電流制御機２３０に提供する。具体的に、平均電流制御機２２０は、ＬＥＤアレイ別に計算された駆動電流及びデューティサイクルを該当ＬＥＤアレイに対応する電流制御機２３０の各々に提供できる。
【００５９】
複数の電流制御機２３０は、計算された駆動電流及びデューティサイクルに基づいて複数のスイッチング部１３０を制御する。具体的に、複数の電流制御機２３０は、計算された駆動電流に対応する電流値が該当ＬＥＤアレイに流れるように、計算された駆動電流に対応するスイッチング素子の駆動電圧（ＶＧＳ）を生成し、該生成されたスイッチング素子の駆動電圧を該当スイッチング素子に提供できる。
【００６０】
そして、複数の電流制御機２３０は、各ＬＥＤアレイに流れる電流値を感知し、該感知された電流値に基づいてフィードバック制御を行うことができる。具体的に、複数の電流制御機２３０は、抵抗１３３の電圧値を利用してＬＥＤアレイに流れる電流値を測定し、該測定された電流値と平均電流制御機２２０から提供された駆動電流とを比較して、該当スイッチング素子に対するフィードバック制御を行うことができる。一方、具現時には、複数の電流制御機２３０が図４に示すように抵抗の電圧値及び駆動電流を各々受け取る形態により具現化されることができ、図３に示すように外部の比較器２４０から抵抗の電圧値及び駆動電流に対応する電圧値との差値を受け取ってフィードバック制御する形態によっても具現化されることができる。一方、図示の例では、複数の電流制御機２３０が第１電流制御機２３０−１、第２電流制御機２３０−２だけを有すると示したが、具現時に複数のＬＥＤアレイ１２０が三つ以上のＬＥＤアレイを有する場合、複数の電流制御機２３０は、複数のＬＥＤアレイ１２０のＬＥＤアレイの個数に対応する電流制御機を具備できる。
【００６１】
複数の比較器２４０の各々は、駆動電流に対応する電圧値と抵抗の電圧値との差を出力する。具体的に、複数の比較器２４０の各々は、平均電流制御機２２０で計算された駆動電流に対応する電圧値及びスイッチング１３０の抵抗の電圧値を受け取り、その差を対応する電流制御機２３０に提供できる。一方、図示の例では、複数の比較器２４０が第１比較器２４０−１、第２比較器２４０−２だけを有すると示したが、具現時に複数のＬＥＤアレイ１２０が三つ以上のＬＥＤアレイを有する場合、複数の比較器２４０は、複数のＬＥＤアレイ１２０のＬＥＤアレイ個数に対応する比較器を具備できる。
【００６２】
以下、図３及び図４を参照して、制御部の具体的な動作を説明する。
【００６３】
図３は、第１の実施形態に係る制御部の構成を示す図である。具体的に、第１の実施形態に係る制御部２００は、図２に示すように比較器を利用する。
【００６４】
そして、第１ＬＥＤアレイ１２０−１の順方向電圧（Ｖｆ）は９９Ｖで、第２ＬＥＤアレイ１２０−２の順方向電圧は９７Ｖである。そして、予め設定されたヘッドルーム電圧範囲は１Ｖ〜１．５Ｖである。そして、各ＬＥＤアレイの電流基準値信号（ｉｒｅｆ）は１００ｍＶで、各ＬＥＤアレイの電流は１００ｍＡで、基本デューティサイクルは０．５である。
【００６５】
このような状態で制御部２００は、ＤＣ−ＤＣコンバーター１１０が１００Ｖ（第１ＬＥＤアレイの順方向電圧（９９Ｖ）＋下限電圧値（１Ｖ））の駆動電圧を出力するように制御できる。このようにＤＣ−ＤＣコンバーター１１０が１００Ｖの駆動電圧を出力すると、第１スイッチング素子１３１−１のヘッドルーム電圧は１Ｖで、第２スイッチング素子１３１−２のヘッドルーム電圧は３Ｖとなる。
【００６６】
このように第２スイッチング素子１３１−２のヘッドルーム電圧（３Ｖ）は、予め設定されたヘッドルーム電圧範囲（１Ｖ〜１．５Ｖ）以内でないため、制御部２００は、段階的に第２スイッチング素子１３１−２のゲート電圧を増加して第２ＬＥＤアレイ１２０−２に流れる電流を段階的に増加させることができる。これにより、第２スイッチング素子１３１−２のヘッドルーム電圧が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲（１Ｖ〜１．５Ｖ）内に位置するようになる。この時点に第２スイッチング素子のゲート電圧は、４Ｖから４．２Ｖに上昇し、第２ＬＥＤアレイ１２０−２に流れる電流は、１００ｍＡから１５０ｍＶに増加した。
【００６７】
このように第２ＬＥＤアレイ１２０−２に流れる電流が増加すると、輝度が増加するため、制御部２００は、第２ＬＥＤアレイ１２０−２が目標輝度を維持するように第２ＬＥＤアレイ１２０−２に対応する第２スイッチング素子１３１−２のデューティサイクルを０．５から０．３３へ可変できる。これにより、第２ＬＥＤアレイ１２０−２の平均輝度は、駆動電流が可変する前と同一である。
【００６８】
そして、第２スイッチング素子１３１−２での損失パワーは、６０％減少するようになる。具体的に、従来の方式により駆動する場合、第２スイッチング素子１３１−２は、２．９Ｖ＊０．１Ａ＊０．５＝１４５ｍＷの電力を消費することに対し、上述したように駆動すると、第２スイッチング素子１３１−２は、１．３５Ｖ＊０．１５Ａ＊０．３３＝５７ｍＷの電力を消費するようになる。
【００６９】
図４は、第２の実施形態に係る制御部の構成を示す図である。具体的に、第２の実施形態に係る制御部２００は、図３とは異なり比較器を具備しない。その代りに比較器の動作を電流制御機の内部で行う。このように第２の実施形態に係る制御部は、構成上において差があるが、制御部２００自体の動作は、図２及び図３と同一である。
【００７０】
図６は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動方法を説明するためのフローチャートである。
【００７１】
複数のＬＥＤアレイの各々に対する明るさ情報を受け取る（Ｓ６１０）。本実施形態では、外部から明るさ情報を受け取って以下のステップで複数のＬＥＤアレイの各々の平均電流を計算すると説明したが、具現時には、外部から直接複数のＬＥＤアレイの各々の平均電流を受け取る形態により具現化されることができ、外部からディスプレイ装置（図示せず）の動作モードの情報を受け取り、受け取った動作モードに対応する予め格納されたＬＥＤアレイの明るさ情報を生成する形態によっても具現化されることができる。
【００７２】
受け取った明るさ情報に基づいて、複数のＬＥＤアレイの各々の平均駆動電流を計算する（Ｓ６２０）。具体的に、明るさ情報に対応する平均駆動電流の値が格納されたルックアップテーブルを利用して受け取った明るさ情報に対応する複数のＬＥＤアレイの各々の平均駆動電流を計算できる。
【００７３】
複数のスイッチング部の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように複数のＬＥＤアレイの各々の駆動電流を計算する（Ｓ６３０）。具体的に、複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイに対して計算された平均駆動電流より電流値の大きさが増加した駆動電流を計算できる。このような駆動電流の計算は、複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイに対して行われることができる。
【００７４】
そして、計算された平均駆動電流及び計算された駆動電流に基づいて複数のスイッチング部の各々のデューティサイクルを計算する（Ｓ６３０）。具体的に、複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイに対して順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイのデューティサイクルより低いデューティサイクルを計算できる。例えば、最も大きな順方向電圧で動作するＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイは、計算された平均駆動電流値より大きな駆動電流が流れるようになるため、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイに対するデューティサイクルより低いデューティサイクルを利用して、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイ以外のＬＥＤアレイが導通するようにすることができる。
【００７５】
そして、複数のスイッチング部の各々が予め設定されたヘッドルーム電圧範囲内で動作するように複数のＬＥＤアレイに供給される駆動電圧を計算できる（Ｓ６３０）。具体的に、複数のＬＥＤアレイのうち、順方向電圧が最も大きなＬＥＤアレイの電圧と予め設定されたヘッドルーム電圧範囲の下限電圧との和を計算できる。
【００７６】
そして、計算された電圧の和に対応する制御信号（具体的にＰＷＭ信号）を生成して、ＤＣ−ＤＣコンバーターが計算された電圧の和に対応する駆動電圧を複数のＬＥＤアレイに供給するように生成された制御信号をＤＣ−ＤＣコンバーターに提供できる（Ｓ６４０）。
【００７７】
そして、計算された駆動電流及び計算されたデューティサイクルに基づいて複数のスイッチング部を制御する（Ｓ６５０）。具体的に、入力された駆動電流が該当ＬＥＤアレイに流れるように、該当駆動電流に対応するスイッチング素子の駆動電圧（ＶＧＳ）を生成し、生成されたスイッチング素子の駆動電圧を該当スイッチング素子に提供できる。このとき、ＬＥＤアレイの各々に流れる電流値を感知して、複数のＬＥＤアレイに流れる駆動電流に対するフィードバック制御を行うことができる。
【００７８】
したがって、本実施形態に係るＬＥＤ駆動方法は、価格及び部品数を低減するためにリニアモード型回路を使用するにおいて問題となるＬＥＤアレイ別順方向電圧（Ｖｆ）の偏差による効率低減及びリニアスイッチ発熱問題を解決できる。また、本実施形態に係るＬＥＤ駆動方法は、ディスプレイモードの転換時にスイッチヘッドルーム電圧レベルを変更することによって、電流の歪み及び正常でない保護回路の誤動作を防止できる。図６のようなＬＥＤ駆動方法は、図１の構成を有するＬＥＤ駆動装置上において実施されることができ、その他の構成を有するＬＥＤ駆動装置上においても実行されることができる。
【００７９】
また、上述したようなＬＥＤ駆動方法は、上述したようなＬＥＤ駆動方法を実行するための少なくとも一つの実行プログラムにより具現化されることができ、このような実行プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されることができる。
【００８０】
したがって、本発明の各ブロックは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体上のコンピュータ記録可能なコードとして実施されることができる。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムにより読み取ることのできるデータを格納することができるデバイスになることができる。
【００８１】
以上では、本発明の実施の形態について図示し説明したが、本発明は、上述した特定の実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱せずに当該発明が属する技術分野における通常の知識を有した者によって多様な変形実施が可能なことはもちろんで、このような変形実施は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならない。
【符号の説明】
【００８２】
１００  ＬＥＤ駆動装置
１１０  ＤＣ−ＤＣコンバーター
１２０、１２０−１、１２０−２  ＬＥＤアレイ
１３０  スイッチング部
１３１−１、１３１−２  スイッチング素子
１３３−１、１３３−２  抵抗
２００  制御部
２１０  リファレンス制御機
２２０  平均電流制御機
２３０−１  電流制御機１
２３０−２  電流制御機２
２４０  比較器
２４０−１  第１比較器
２４０−２  第２比較器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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