(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互直列連結された複数のＬＥＤをそれぞれ含む複数のＬＥＤアレイを駆動するためのＬＥＤ駆動デバイスにおいて、
スイッチのスイッチングを通して外部から入力される直流電圧を前記複数のＬＥＤアレイを駆動するのに適した大きさの駆動電圧に変換して出力する直流／直流変換部と、
前記複数のＬＥＤアレイに流れる電流をオン／オフするよう前記複数のＬＥＤの一端にそれぞれ連結される複数のスイッチを含むスイッチング部と、
前記複数のＬＥＤアレイのそれぞれのＬＥＤアレイに流れる電流及び前記複数のＬＥＤアレイのそれぞれのＬＥＤアレイに印加される電圧情報のうち少なくとも一つのフィードバックを受け、前記駆動電圧の大きさが一定に保持されるよう前記直流／直流変換内に備えられたスイッチのスイッチングデューティをＰＷＭ制御し、前記複数のＬＥＤアレイに流れる電流が予め設定された大きさに一定に維持されるよう前記スイッチング部に含まれた複数のスイッチそれぞれのスイッチングデューティを制御するＰＷＭ制御部を含む静電流制御部と、
使用者による調整信号の入力を受け、前記調整信号に応じて前記ＰＷＭ制御部を制御する制御ロジックと、を含み、
前記静電流制御部は、前記ＬＥＤに流れる電流情報及び前記ＬＥＤに印加される電圧情報のうち少なくとも一つのフィードバックを受け、前記ＬＥＤに過電流が流れたり前記ＬＥＤに過電圧が印加される場合、前記ＬＥＤに印加される電圧または電流を遮断するよう前記ＰＷＭ制御部を制御する保護回路部をさらに含み、
前記直流／直流変換部は、複数のＬＥＤアレイを個別に駆動するための多チャネルの直流／直流変換部で、前記ＰＷＭ制御部は、前記多チャネルの各チャネルに対してそれぞれ個別的なＰＷＭ制御を行うことを特徴とするＬＥＤ駆動デバイス。
【請求項２】
前記調整信号の入力を無線で受けるための無線通信プロトコル部をさらに含み、前記無線通信プロトコル部は前記制御ロジックにより無線通信の制御が行われることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動デバイス。
【請求項３】
前記各チャネルに対するＰＷＭ制御に位相差が発生するよう前記ＰＷＭ制御部を制御するＰＷＭ位相変換部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動デバイス。
【請求項４】
前記制御ロジックは、前記複数のＬＥＤアレイのうち少なくとも一部の活性化／非活性化を決定するよう前記ＰＷＭ制御部を制御することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ駆動デバイスに関するもので、さらに詳しくは、ＬＥＤを駆動するのに必要な直流／直流変換回路、ＰＷＭ制御回路などの様々な回路を一つのチップに集積させたＬＥＤ駆動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の液晶表示装置（ＬＣＤ）のバックライトの光源として使われた冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）は、水銀ガスを使用するため環境汚染を引き起こす恐れがあり、応答速度が遅く、色再現性が低いだけでなく、ＬＣＤパネルの軽薄短小化に適切ではないという短所を有する。
【０００３】
これに比べて発光ダイオード（ＬＥＤ）は環境にやさしく、応答速度が数ナノ秒と高速応答が出来るためビデオ信号ストリームに効果的で、インパルシブ（Ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ）駆動が可能で、色再現性が１００％以上で、赤色、緑色、青色ＬＥＤの光量を調整して輝度、色温度などを任意で変更できるだけでなく、ＬＣＤパネルの軽薄短小化に適しているという長所を有するため、最近ＬＣＤパネルなどのバックライト用光源として積極的に採用されている実情である。
【０００４】
このように、ＬＥＤを採用したＬＣＤバックライトにおいてＬＥＤを多数個連結したＬＥＤアレイを用いる場合、ＬＥＤアレイを駆動する駆動回路は外部から入力される入力電圧を上記ＬＥＤアレイの駆動に適した電圧に変換する直流−直流変換器と、上記ＬＥＤアレイに一定な静電流を提供できる駆動回路を必要とする。また、ＬＥＤアレイ駆動回路には使用者が輝度と色温度などを任意で調整したり温度補償などのためにＬＥＤの輝度を調整するディミング回路がさらに求められる。
【０００５】
従来にこのようなＬＥＤ駆動に必要な各種の回路は、抵抗やキャパシタなどのランプ素子を用いて個別に具現されたり、一部回路のみ集積化させたチップ形態で提供された（例えば、直流−直流変換器）。
【０００６】
これにより、従来にＬＥＤアレイを駆動するための駆動回路を具現するためには、個別素子を配置するための広い面積の基板が必要であり、個別素子それぞれを配置させる工程が必ず求められた。特に、外部の制御信号によりＬＥＤの輝度を制御するディミング制御が求められる場合にはさらに広い面積の基板と素子が必要であった。
【０００７】
従って、従来のＬＥＤ駆動回路は外部素子数の増加によるコストの増加、組立時に不良発生の確率上昇、小型化に不利などという問題点を常に抱えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前述の従来技術の問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、ＬＥＤを駆動するための各種の回路を一つのチップ形態で具現したＬＥＤ駆動デバイスを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、外部の有無線制御信号によりＬＥＤの駆動を制御できるＬＥＤ駆動デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成すべく、本発明は、相互直列連結された複数のＬＥＤをそれぞれ含む複数のＬＥＤアレイを駆動するためのＬＥＤ駆動デバイスにおいて、スイッチのスイッチングを通して外部から入力される直流電圧を複数のＬＥＤアレイを駆動するのに適した大きさの駆動電圧に変換して出力する直流／直流変換部と、複数のＬＥＤアレイに流れる電流をオン／オフするよう複数のＬＥＤの一端にそれぞれ連結される複数のスイッチを含むスイッチング部と、複数のＬＥＤアレイのそれぞれのＬＥＤアレイに流れる電流及び複数のＬＥＤアレイのそれぞれのＬＥＤアレイに印加される電圧情報のうち少なくとも一つのフィードバックを受け、駆動電圧の大きさが一定に保持されるよう直流／直流変換内に備えられたスイッチのスイッチングデューティをＰＷＭ制御し、複数のＬＥＤアレイに流れる電流が予め設定された大きさに一定に維持されるようスイッチング部に含まれた複数のスイッチそれぞれのスイッチングデューティを制御するＰＷＭ制御部を含む静電流制御部と、使用者による調整信号の入力を受け、調整信号に応じてＰＷＭ制御部を制御する制御ロジックを含み、上記構成要素が一つのデバイスに集積されたことを特徴とするＬＥＤ駆動デバイスを提供する。
【００１１】
静電流制御部は、ＬＥＤに流れる電流情報及びＬＥＤに印加される電圧情報のうち少なくとも一つのフィードバックを受け、ＬＥＤに過電流が流れたりＬＥＤに過電圧が印加される場合、ＬＥＤに印加される電圧または電流を遮断するようＰＷＭ制御部を制御する保護回路部をさらに含み、直流／直流変換部は、複数のＬＥＤアレイを個別に駆動するための多チャネルの直流／直流変換部で、ＰＷＭ制御部は、多チャネルの各チャネルに対してそれぞれ個別的なＰＷＭ制御を行うことを含み、上記構成要素が一つのデバイスに集積されたことを特徴とするＬＥＤ駆動デバイスを提供する。
【００１２】
また、本発明のＬＥＤ駆動デバイスは、上記調整信号の入力を無線で受けるための無線通信プロトコル部をさらに含む。
【００１３】
また、上記無線通信プロトコル部は上記制御ロジックにより無線通信の制御が行われることが出来る。
【００１４】
この実施形態は、上記各チャネルに対するＰＷＭ制御に位相差が発生するよう上記ＰＷＭ制御部を制御するＰＷＭ位相変換部をさらに含むことが出来る。
【００１５】
さらに、この実施形態は上記各チャネルを活性化／非活性化するスイッチング部をさらに含むことが出来る。このスイッチング部の各チャネルに対する活性化／非活性化の決定は上記制御ロジックにより行われることが出来る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、直流／直流変換部、静電流制御部及び制御ロジックなどのようにＬＥＤ駆動に必要な各種の構成要素を一つのチップ形態で集積することにより、個別素子及びチップを用いて回路を構成するのに比べて小型化が可能で製造コスト及び不良発生の確率を減少させることが出来るという効果がある。
【００１７】
さらに、本発明によると、制御ロジック及び無線通信プロトコル部を通して外部から使用者により入力される無線調整信号によりＬＥＤの駆動を制御できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照に本発明の様々な実施形態をより詳しく説明する。しかし、本発明の実施形態は他の形態に変形することができ、本発明の範囲が以下に説明する実施形態により限定されるものではない。本発明の実施形態は 本発明が属する技術分野において通常の知識を有している者に本発明をより完全に説明するため提供される。従って、図面に図示された構成要素の形状及び 大きさなどはより明確な説明のため誇張されることがあるということに留意されたい。本明細書において、'ＬＥＤ'という記載は単純に一つのＬＥＤ素子を意味するだけでなく、複数のＬＥＤが一連の電気的な連結関係により連結されて一つのアレイを形成するＬＥＤアレイを同時に意味することがある。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ駆動デバイスのブロック構成図である。
【００２０】
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるＬＥＤ駆動デバイス１０は、複数の入出力端子Ｔ１ないしＴ１４と、端子Ｔ１に入力される入力電圧Ｖｉｎの大きさを適切に変換した後、端子Ｔ２ないしＴ４を通してＬＥＤ２０に提供する直流／直流変換部１１と、端子Ｔ５ないしＴ７を通してＬＥＤ２０に流れる電流のフィードバックを受け、フィードバックされた電流の大きさに応じてＬＥＤ２０に一定な電流が提供されるよう直流／直流変換部１１をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部１２１を含む静電流制御部１２と、端子Ｔ１１を通して使用者の調整信号の入力を受け、その調整信号に応じてＰＷＭ制御部１２１を制御する制御ロジック１３とを含むことが出来る。
【００２１】
上記のような基本的な構成要素に加えて、本発明の一実施形態は、外部から使用者の調整信号の入力を無線で受けるための無線通信プロトコル部１４をさらに含むことが出来る。この際、上記無線通信プロトコル部１４の無線通信の動作は上記制御ロジック１３により制御が行われることが出来る。
【００２２】
上記直流／直流変換部１１は、スイッチのスイッチングデューティの制御を通して入力される直流電圧ＶｉｎをＬＥＤ２０の駆動に適した大きさの直流電圧に変換する。上記直流／直流変換部１１は当業界に良く知られた降圧式（ｂｕｃｋ  ｔｙｐｅ）、昇圧式（ｂｏｏｓｔ  ｔｙｐｅ）及び降圧−昇圧式（ｂｕｃｋ  ｂｏｏｓｔ  ｔｙｐｅ）の直流／直流変換方式を採択することが出来る。
【００２３】
好ましく、上記直流／直流変換部１１は複数の出力電圧を出力する多チャネル方式が適用されることが出来る。即ち、上記多チャネル方式の直流／直流変換部１１は、個別に直流電圧の大きさを制御できる複数の出力電圧をそれぞれ分離された個別出力端子Ｔ２ないしＴ４を通して出力することができ、各出力端子Ｔ２ないしＴ４毎に相互個別に制御されるＬＥＤが電気的に連結されることが出来る。
【００２４】
上記静電流制御部１２は、ＰＷＭ制御部１２１と保護回路部１２２とからなることが出来る。
【００２５】
上記ＰＷＭ制御部１２１は、上記ＬＥＤ２０に流れる電流及び／または上記ＬＥＤに印加される電圧情報のフィードバックを受け、上記ＬＥＤ２０に流れる電流が一定に保持されるよう上記直流／直流変換部１１内のスイッチスイッチングデューティを制御することが出来る。例えば、上記直流／直流変換部１１がスイッチングデューティの増加に応じて出力電流が大きくなり、スイッチングデューティの減少に応じて出力電流が小さくなるという特徴を有すると、上記ＰＷＭ制御部１２１はフィードバックを受けた電流情報が既に設定された基準電流より小さい場合に上記直流／直流変換部１１のスイッチングデューティを増加させることができ、フィードバックを受けた電流情報が既に設定された基準電流より大きい場合には、上記直流／直流変換部１１のスイッチングデューティを減少させることが出来る。このような持続的なＰＷＭ制御を通して上記ＰＷＭ制御部１２１は上記直流／直流変換部１１から出力され上記ＬＥＤに提供される駆動電流を一定に保持させることが出来る。
【００２６】
一方、上記直流／直流変換部１１が複数のＬＥＤを個別に駆動する多チャネル方式を採択した場合、上記ＰＷＭ制御部１２１は上記直流／直流変換部１１が各チャネルのＬＥＤを個別に駆動できるよう各チャネルに該当するＰＷＭ制御を個別に行うことが出来る。このような、直流／直流変換部１１及びＰＷＭ制御部１２１による多チャネルの個別ＰＷＭ制御は各チャネルにそれぞれ赤色、緑色、青色ＬＥＤを適用して各色のＬＥＤを同時に駆動できるようにし、各色のＬＥＤを独立して駆動できるようにすることにより、色制御またはローカルディミングなどを可能にすることが出来る。
【００２７】
上記保護回路部１２２は、上記ＬＥＤ２０に流れる電流及び／または上記ＬＥＤ２０に印加される電圧情報のフィードバックを受け、上記ＬＥＤ２０に過電流が流れたり上記ＬＥＤ２０に過電圧が印加される場合、上記ＬＥＤ２０に印加される電圧または電流を遮断するよう上記ＰＷＭ制御部１２１を制御することが出来る。上記保護回路部１２２はＬＥＤ２０から直接電流または／及び電圧のフィードバックを受けたり、ＬＥＤ２０に流れる電流または／及び電圧を検出するための別途の検出抵抗３０から電流及び／または電圧のフィードバックを受けることが出来る。
【００２８】
上記保護回路部１２２は、フィードバックを受けた電流または／及び電圧が既に設定された基準電流または／及び基準電圧より大きい場合、これを過電流または／及び過電圧が印加される状態と判断し、上記ＰＷＭ制御部１２１が直流／直流変換部１１からＬＥＤに印加される電圧や電流を遮断する制御を行うよう上記ＰＷＭ制御部１２１を制御することが出来る。例えば、スイッチングデューティと出力直流電圧との関係が前述の例示のような場合、上記保護回路部１２２は過電流または／及び過電圧が印加されるとき上記ＰＷＭ制御部１２１が上記直流／直流変換部１１のスイッチングデューティを０に制御するよう ＰＷＭ制御部１２１を制御することが出来る。
【００２９】
上記制御ロジック１３は使用者による調整信号を入力端子Ｔ１４を通して入力を受け、この調整信号に応じて上記ＰＷＭ制御部１２１を制御することが出来る。上記使用者の調整信号はＬＥＤの明るさを調整するためのディミング調整信号であることができ、上記制御ロジック１３は使用者のディミング調整信号に相応する制御信号を上記ＰＷＭ制御部１２１に提供することが出来る。上記ＰＷＭ制御部１２１は制御ロジック１３から入力を受けた制御信号に相応する電流がＬＥＤ２０に一定に流れるよう直流／直流変換部１１のスイッチングデューティを制御することが出来る。
【００３０】
上記制御ロジック１３は上記ＰＷＭ制御部１２１を制御するだけでなく、本発明のＬＥＤ駆動デバイス内の他の構成要素に対する制御を行うことが出来る。
【００３１】
一方、本発明の一実施形態は、上記調整信号の入力を無線で受けるための無線通信プロトコル部１４をさらに含むことが出来る。上記無線通信プロトコル部１４は、上記制御ロジック１３により無線通信の制御が行われることが出来る。上記無線通信プロトコル部１４は一般的に知られた照明用プロトコルのＤＡＬＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）またはＤＭＸ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）１４１であることができ、一般的に無線私設網（ＷＰＡＮ）のセンサネットワークに適用できる近距離無線通信プロトコルのＺｉｇｂｅｅ１４２であることが出来る。上記調整信号は前述の無線通信プロトコルにより適した無線信号の形態で入力端子Ｔ１２，Ｔ１３を通して無線通信プロトコル部１４に入力され、無線通信プロトコル部１４は無線信号を再度制御ロジック１３が受信できる形態の調整信号に変換して制御ロジック１３へ伝達することが出来る。制御ロジック１３はこの調整信号を判別してＰＷＭ制御部１２１を制御することにより無線通信によってＬＥＤ駆動の制御を可能にすることが出来る。
【００３２】
また、本発明の一実施形態は、上記直流／直流変換部１１が複数のチャネルに対して駆動電圧を提供する形態の場合、各チャネルに対するＰＷＭ制御に位相差が発生するよう上記ＰＷＭ制御部１２１を制御するＰＷＭ位相変換部１５をさらに含むことが出来る。上記ＰＷＭ制御部１２１により行われる複数のチャネルに対するＰＷＭ制御が同一の位相からなる場合、常に電流の混入、ピーク電流の過大な増加及びＥＭＩノイズの増加などの問題が発生する確率が高い。従って、外部から使用者の要請が入力端Ｔ１４から入力される場合、上記ＰＷＭ変換部１５は各チャネルに対するＰＷＭ制御に位相差が発生するよう上記ＰＷＭ制御部１２１を制御する。
【００３３】
また、本発明の一実施形態は、上記直流／直流変換部１１が複数のチャネルに対して駆動電圧を提供する形態の場合、各チャネルを活性化／非活性化するスイッチング部１８をさらに含むことが出来る。この際、上記制御ロジック１３は上記スイッチング部１８のチャネル活性化／非活性化の決定を制御することが出来る。図１において、スイッチング部１８は各チャネルのＬＥＤ２０とＰＷＭ制御部１２１との間に配置され、上記制御ロジック１３の制御に応じて各チャネルのＬＥＤ２０とＰＷＭ制御部１２１を連結／遮断する形態で図示されるが、これは一例に過ぎず各チャネルのＬＥＤを選択的に活性化／非活性化できる様々な形態で適用できる。入力端子Ｔ１１を通した使用者の入力または入力端子Ｔ１２，Ｔ１３を通した使用者の無線入力がある場合、上記制御ロジック１３は使用者の入力に応じて使用者が所望とするチャネルのＬＥＤのみ活性化させ、使用者が所望としないチャネルのＬＥＤは非活性化されるようスイッチング部１８を制御することが出来る。
【００３４】
さらに、上記スイッチング部１８は上記ＰＷＭ制御部１２１によりオン／オフデューティが制御されることにより、各チャネルのＬＥＤに流れる電流を一定に維持させる機能を行うことが出来る。即ち、上記スイッチング部１８は相互直列連結された各チャネルのＬＥＤがそれぞれ連結された端子Ｔ５−Ｔ７ごとに個別備えられた複数のスイッチを含むことができ、これらスイッチは各チャネルの活性化／非活性化の選択だけでなく、上記ＰＷＭ制御部１２１によりオン／オフデューティが制御されることにより、各チャネルのＬＥＤに流れる電流が予め設定された大きさに一定に維持できるようにする。
【００３５】
一方、図１に記載された参照符号のうち１６１はＬＤＯ（Ｌｏｗ  ＤｒｏｐＯｕｔ  ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）を、１６２は各構成要素に必要な基準電圧を提供する基準電圧生成部を、１７はＰＷＭ制御部１２１に使用される基本クラックを提供するクラック生成部を表す。
【００３６】
このように、本発明のＬＥＤ駆動デバイス１０はＬＥＤ駆動に必要な直流／直流変換部１１、静電流制御部１２及び制御ロジック１３などの構成要素を一つのチップ形態で集積することにより、個別ランプ（ｌｕｍｐｅｄ）素子を用いて回路を構成するのに比べて小型化が可能で製造コスト及び不良発生の確率を減少させることが出来る。また、制御ロジック１３と無線通信プロトコル部１４とを備えることにより、外部から使用者により入力される有無線信号によりＬＥＤの駆動を制御することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態によるＬＥＤ駆動デバイスのブロック構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ＬＥＤ駆動デバイス
１１  直流／直流変換部
１２  静電流制御部
１３  制御ロジック
１４  通信プロトコル部
１５  ＰＷＭ位相変換部
２０  ＬＥＤアレイ
３０  検出抵抗
【図１】
0005038982.tif 000002