KR100897819B1 - 발광 다이오드 구동 회로 - Google Patents

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Abstract

발광 다이오드 구동 회로가 개시된다. 적어도 하나의 발광 다이오드를 구동하는 이 회로는, 발광 다이오드로부터 발하는 빛을 수광하고, 수광된 빛의 량에 상응하는 레벨을 갖는 궤환 신호를 생성하는 광 감지부 및 발광 다이오드의 전류가 흐르는 경로 상에 마련되며, 궤환 신호와 제1 기준 신호를 비교한 결과에 상응하여, 발광 다이오드에 흐르는 전류량을 조절하는 전류 조절부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 적은 소자만으로 구현되어, 발광 다이오드의 에이징과 온도 변화에 따른 발광 다이오드의 광 출력의 변화를 줄여 발광 다이오드로부터의 광 출력이 일정하게 유지될 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
발광 다이오드, 수광 다이오드, MOSFET

Description

발광 다이오드 구동 회로{Circuit for driving Light Emitted Diode}
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 7은 본 발명에 의한 또 다른 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 10A, 10B : 전하 펌프 12, 12A, 12B : 전압 감지부
14, 14A, 14B, 14C, 14D : 전류 조절부 16 : 광 감지부
18, 18A, 18B, 18C : 발광 다이오드 20 : 수광 다이오드
22 : 제1 부하
30, 52, 70, 72, 74 : 제1 비교기 32, 54, 80, 82, 84 : 스위치
33A : 제1 기준 신호 발생부 33B : 제2 기준 신호 발생부
34 : 전류 미러 36, 50, 90, 92, 94 : 연산 증폭기
1. "High efficiency LED driver"라는 제목의 미국특허공보 US6,690,146
2. MAXIM DATASHEET-MAX8631, Analog device사-ADM8843
3. EDN, January 18, 2007, 페이지 84-88, "Optical feedback extends white LEDs' operating life"
본 발명은 발광 다이오드(LED:Light Emitted Diode)에 관한 것으로서, 특히, LED 구동 회로에 관한 것이다.
백색 LED는 조명용 소자로서 널리 사용되며, 이동 통신 기기의 백 라이트 유닛(BLU:Back Light Unit)으로서 각광 받는다. 이동 통신 기기에 응용되는 경우, 오랜 사용 시간을 확보해야 하므로, LED는 저전력을 소모하는 것이 바람직하다. 또한, LED에서 발하는 광량이 일정하게 유지되도록 하는 것이 LED 구동 회로의 주된 설계 목표이다. 일반적으로 LED는 발광하는 색에 무관하게 그 LED에 공급되는 전류와 온도의 함수로서 그 발광하는 량이 결정된다. 모든 LED는 동작 시간이 경과(aging)됨에 따라 밝기가 비선형적으로 감소한다. 특히, 백색 LED의 경우, 일정 사용 시간이 경과한 후에는 그 밝기는 눈에 띌 정도로 감소할 수 있다. 또한, 동일한 전류를 인가하여도 동작시의 소자의 주변 온도에 따라 밝기가 달라지기도 한다.
실질적으로 BLU에 탑재되는 LED는 직렬 또는 병렬 구조로 여러 개 사용된다. 여러 LED를 동시에 구동하는 경우 LED 각각을 동일한 전류로 구동하도록 하여 그의 광량이 고르게 유지되도록 해야 한다.
백색 LED를 전하 펌프 방식으로 구동시키는 일반적인 LED 구동 회로가 MAXIM 데이트 쉬트의 max8631, 아날로그 디바이스(Analog device)사-ADM8843에 개시되어 있다. 여기에 개시된 일반적인 LED 구동 회로는 LED에 인가되는 전압의 량 또는 LED의 양단에 걸리는 전압을 감지하고, 이를 이용하여 LED에 인가되는 전압의 량을 제어한다. 따라서, LED의 광량을 일정하게 유지하는데 한계를 가질 수 밖에 없다. 이를 해소하기 위해, LED에 발하는 빛을 수광하고, 수광된 결과를 이용하여 LED의 구동을 제어하는 일반적인 다른 LED 구동 회로의 EDN, January 18, 2007의 페이지 84-88쪽들에 개시되어 있다. 여기에 개시된 LED 구동 회로는 두 개의 집적 회로(IC:Integrated Circuit)들 이외에도 IC의 주변에 쇼트키 다이오드와 인덕터 등 많은 주변 소자들을 요구한다. 따라서, 부품 수가 많아져서 조립 단가가 상승할 뿐만 아니라 IC의 크기를 줄이는 데도 한계를 갖는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 발광 다이오드의 발광량을 감지한 결과를 이용하여, 발광 다이오드에 흐르는 전류를 그의 경로 상에서 비교적 간단하게 제어할 수 있는 발광 다이오드 구동 회로를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 이루기 위해, 적어도 하나의 발광 다이오드를 구동하는 본 발명에 의한 발광 다이오드 구동 회로는, 상기 발광 다이오드로부터 발하는 빛을 수광하고, 상기 수광된 빛의 량에 상응하는 레벨을 갖는 궤환 신호를 생성하는 광 감지부 및 상기 발광 다이오드의 전류가 흐르는 경로 상에 마련되며, 상기 궤환 신호와 제1 기준 신호를 비교한 결과에 상응하여, 상기 발광 다이오드에 흐르는 전류량을 조절하는 전류 조절부로 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 구성 및 동작을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 개략적인 블럭도로서, 전하 펌프(10), 전압 검사부(12), 전류 조절부(14) 및 광 감지부(16)로 구성된다. 도 1에 도시된 발광 다이오드 구동 회로는 전하 펌프(10) 및 전압 검사부(12)를 선택적으로 가질 수도 있다.
전압 검사부(12)는 적어도 하나의 발광 다이오드(18)에 공급되는 전압을 검사하고, 검사된 결과를 제어 신호로서 생성하며, 생성된 제어 신호를 전하 펌프(10)로 출력한다. 예를 들면, 전압 검사부(12)는 발광 다이오드(18)에 공급되는 전압을 감지하고, 감지된 결과를 제어 신호로서 발생할 수 있다. 게다가, 전압 검 사부(12)는 발광 다이오드(18) 양단에서의 전압이 기준 전압 이상인가를 감지하고, 감지된 결과를 제어 신호로서 발생할 수도 있다.
전하 펌프(10)는 전압 검사부(12)로부터 받은 제어 신호에 상응하는 전압을 각 발광 다이오드(18)에 공급한다. 예를 들면, 전하 펌프(10)는 입력단자 IN1을 통해 외부로부터 받은 입력 전압에 대해 서로 다른 전압 이득을 갖는 다수 개의 동작 모드들 중에서, 제어 신호에 응답하여 결정된 동작 모드에 상응하는 전압을 해당하는 발광 다이오드(18)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 이러한 전하 펌프(10)는 백색 LED의 동작 전압(3 내지 4볼트)이 이동 통신 소자의 배터리 전압 보다 높은 경우에 적합하다. 보다 구체적으로 살펴보면, 전하 펌프(10)는 제어 신호를 통해 발광 다이오드가 전류 부족 상황이라고 판단되면, 높은 전압 이득을 갖는 동작 모드를 선택하고, 선택된 동작 모드에서 높은 전압을 발광 다이오드(18)에 공급할 수 있다. 그러므로, LED(18) 출력에 반드시 필요한 만큼만 전류를 공급하여 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.
광 감지부(16)는 적어도 하나의 발광 다이오드(18)로부터 발하는 빛을 수광하고, 수광된 빛의 량에 상응하는 레벨을 갖는 궤환 신호를 생성하며, 생성된 궤환 신호를 전류 조절부(14)로 출력한다. 이를 위해, 광 감지부(16)는 전하 펌프(10)와 전류 조절부(14) 사이에 연결되거나 발광 다이오드(18)의 양극과 전류 조절부(14) 사이에 연결될 수 있다. 만일, 광 감지부(16)가 전하 펌프(10)와 전류 조절부(14) 사이에 연결될 경우, 전하 펌프(10)는 광 감지부(16)를 위한 전원을 공급할 수 있다.
전류 조절부(14)는 발광 다이오드(18)의 전류가 흐르는 경로 상 예를 들어 발광 다이오드(18)의 음의 단자와 기준 전위인 접지 사이에 마련되며, 광 감지부(16)로부터 받은 궤환 신호와 제1 기준 신호를 비교하고, 비교한 결과에 상응하여, 발광 다이오드(18)에 흐를 수 있는 전류량을 조절한다. 이 때, 전류 조절부(14)는 비교된 결과에 상응하여 각 발광 다이오드별로 흐르는 전류량을 각기 달리 조절할 수도 있고, 모든 발광 다이오드들(18)에 흐르는 전류를 일괄적으로 조절할 수도 있다.
이하, 도 1에 도시된 발광 다이오드 구동 회로의 본 발명에 의한 실시예들 각각의 구성 및 동작을 첨부된 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 회로도로서, 전하 펌프(10A), 전압 검사부(12), 광 감지부(16) 및 전류 조절부(14A)로 구성된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 회로도로서, 전하 펌프(10B), 전압 검사부(12), 광 감지부(16) 및 전류 조절부(14A)로 구성된다.
광 감지부(16)는 수광 다이오드(20) 및 제1 부하(22)로 구성된다. 수광 다이오드(20)는 발광 다이오드(18)로부터 발하는 빛을 수광한다. 수광 다이오드(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 발광 다이오드(18)의 양극과 연결되는 음극 및 제1 부하(22)와 연결되는 양극을 가질 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 전하 펌프(10B)와 연결되는 음극 및 제1 부하(22)와 연결되는 양극을 가질 수도 있다. 이 를 제외하면, 도 2 및 도 3에 도시된 발광 다이오드 구동 회로의 동작 및 구성은 동일하다. 만일, 도 2에 도시된 바와 같이 수광 다이오드(20)가 연결된다면, 전하 펌프(10A)는 하나의 전압을 발광 다이오드(18) 및 수광 다이오드(20)로 공급한다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 수광 다이오드(20)가 연결된다면, 전하 펌프(10B)는 두 개의 전압을 발광 다이오드(18) 및 수광 다이오드(20)에 각각 공급한다.
제1 부하(22)는 수광 다이오드(20)의 양극과 기준 전위 사이에 연결된다. 전류 조절부(14A)로 공급될 궤환 신호는 수광 다이오드(20)와 제1 부하(22)의 사이로부터 유출된다. 만일, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 부하(22)가 수광 다이오드(20)의 양극과 기준 전위 사이에 연결되는 제1 저항(R1)으로 구현될 경우, 궤환 신호는 제1 저항(R1)의 양단에 걸리는 전압에 해당한다.
도 2 또는 도 3에 도시된 전류 조절부(14A)는 제1 비교기(30), 트랜지스터(T1), 부하(R2), 스위치(32) 및 제1 기준 신호 발생부(33A)로 구성된다.
제1 비교기(30)는 광 감지부(16)로부터 받은 궤환 신호의 레벨과 제1 기준 신호 발생부(33A)에서 생성된 제1 기준 신호의 레벨을 비교하고, 비교된 결과를 트랜지스터(T1)로 출력한다. 이를 위해, 제1 비교기(30)는 궤환 신호와 연결되는 음의 입력단자, 제1 기준 신호와 연결되는 양의 입력단자 및 트랜지스터(T1)와 연결되는 출력단자를 갖는 연산 증폭기로 구현될 수 있다.
트랜지스터(T1)는 발광 다이오드(18)의 음극과 기준 전위 사이에 연결되며, 제1 비교기(30)에서 비교된 결과에 응답하여 구동한다. 부하(R2)는 제1 트랜지스 터(T1)와 기준 전위 사이에 연결된다. 제1 기준 신호 발생부(33A)는 제1 기준 신호를 발생하고, 발생한 제1 기준 신호를 제1 비교기(30)로 출력한다. 이를 위해, 제1 기준 신호 발생부(33A)는 연산 증폭기(36), 트랜지스터(T2), 저항들(R3 및 R4) 및 전류 미러(34)로 구성된다. 연산 증폭기(36)는 입력단자 IN4를 통해 받은 제2 기준 신호와 연결되는 양의 입력 단자를 가지며 전압 폴로워의 역할을 한다. 저항(R4)은 연산 증폭기(36)의 음의 입력단자와 기준 전위 사이에 연결되고, 트랜지스터(T2)는 연산 증폭기(36)의 출력에 응답하여 기준 전류를 저항(R4)으로 흘려준다. 즉, 연산 증폭기(36), 저항(R4) 및 트랜지스터(T2)는 전류 레귤레이터(current regulator)의 역할을 한다. 전류 레귤레이터에서, 저항(R4)에 고정된 전압이 걸리도록 연산 증폭기(36)가 트랜지스터(T2)를 제어한다. 전류 미러(34)는 트랜지스터들(MT1 및 MT2)로 구성되어, 트랜지스터(T2)에 흐르는 기준 전류의 미러 전류를 생성하고, 생성된 미러 전류를 저항(R3)으로 흘려준다. 이를 위해, 입력단자 IN3을 통해 들어온 전원이 전류 미러(34)에 공급된다. 따라서, 저항(R3)의 양단에 걸리는 전압이 제1 기준 신호로서 비교기(30)의 양의 입력단자로 제공될 수 있다.
도 2 또는 도 3에 도시된 발광 다이오드 구동 회로는 스위치(32)를 더 마련할 수 있다. 스위치(32)는 입력단자 IN2를 통해 받은 선택 신호에 응답하여 스위칭하며, 광 감지부(16)로부터의 궤환 신호를 제1 비교기(30)의 음의 입력단자로 제공하거나, 저항(R2)의 양단에 걸리는 전압을 제1 비교기(30)의 음의 입력단자로 제공한다.
전술한 구성을 갖는 발광 다이오드 구동 회로의 경우, 광의 세기가 클 수록 저항(R1)의 양단에 걸리는 궤환 신호의 레벨은 커지고, 광의 세기가 적을수록 저항(R1)의 양단에 걸리는 궤환 신호의 레벨은 작아진다. 이 때, 전류 조절부(14)는 궤환 신호의 레벨이 클수록 발광 다이오드(18)에 흐를 수 있는 전류량을 줄이고, 궤환 신호의 레벨이 작을수록 발광 다이오드(18)에 흐를 수 있는 전류량을 더욱 키운다. 이 때, 전류 미러(34)를 통해 생성된 미러 전류의 크기는 저항(R4)의 크기를 조절하므로서 가변시킬 수 있다. 이를 위해, 도 2에 도시된 발광 다이오드 구동 회로가 집적 회로로 구현될 경우, 저항(R4)은 집적 회로의 외부에 마련될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 회로도로서, 전하 펌프(10A), 전압 검사부(12), 광 감지부(16) 및 전류 조절부(14B)로 구성된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 회로도로서, 전하 펌프(10B), 전압 검사부(12), 광 감지부(16) 및 전류 조절부(14B)로 구성된다.
도 4 또는 도 5에 도시된 전하 펌프(10A 또는 10B), 전압 검사부(12), 발광부(18), 광 감지부(16)는 도 2 또는 도 3와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 수광 다이오드(20)는 도 4에 도시된 바와 같이 발광 다이오드(18)의 양극과 연결되는 음극 및 제1 부하(22)와 연결되는 양극을 가질 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 전하 펌프(10B)와 연결되는 음극 및 제1 부하(22)와 연결되는 양극을 가질 수도 있다. 이를 제외하면, 도 4 및 도 5에 도시된 발광 다이오드 구동 회로의 동작 및 구성은 동일하다.
도 4 또는 도 5에 도시된 전류 조절부(14B)는 제2 비교기(52), 제2 기준 신호 발생부(33B), 연산 증폭기(50), 트랜지스터(T1), 저항(R2) 및 스위치(54)로 구성된다.
제2 비교기(52)는 광 감지부(16)로부터 받은 궤환 신호의 레벨과 입력단자 IN4를 통해 받은 제1 기준 신호의 레벨을 비교하고, 비교된 결과를 제2 기준 신호 발생부(33B)로 출력한다. 이를 위해, 제2 비교기(52)는 궤환 신호와 연결되는 음의 입력단자, 제1 기준 신호와 연결되는 양의 입력단자 및 제2 기준 신호 발생부(33B)와 연결되는 출력단자를 갖는다. 도 4 또는 도 5에 도시된 발광 다이오드 구동 회로는 스위치(54)를 더 마련할 수 있다. 스위치(54)는 입력단자 IN2를 통해 받은 선택 신호에 응답하여 스위칭하며, 궤환 신호를 제2 비교기(52)의 음의 입력단자로 제공하거나, 저항(R4)의 양단에 걸리는 전압을 제2 비교기(52)의 음의 입력단자로 제공한다.
제2 기준 신호 발생부(33B)는 제2 비교기(52)에서 비교된 결과에 응답하여 제2 기준 신호를 발생하고, 발생된 제2 기준 신호를 연산 증폭기(50)의 양의 입력단자로 출력한다. 이를 위해, 제2 기준 신호 발생부(33B)는 트랜지스터(T2), 저항들(R3 및 R4) 및 전류 미러(34)로 구성된다. 트랜지스터(T2)는 기준 전류가 흐르는 경로상에 마련되며, 제2 비교기(52)에서 비교된 결과에 응답하여 구동한다. 저항(R4)은 트랜지스터(T2)와 기준 전위 사이에 연결되고, 전류 미러(34)는 기준 전류의 미러 전류를 생성하고, 생성된 미러 전류를 저항(R3)으로 흘려준다. 따라서, 제2 기준 신호 발생부(33B)에서 발생되는 제2 기준 신호는 저항(R3)의 양단에 전압 에 해당한다.
연산 증폭기(50)는 제2 기준 신호에 연결되는 양의 입력 단자를 가지며 전압 폴로워의 역할을 한다. 트랜지스터(T1)는 발광 다이오드(18)의 음극과 연산 증폭기(50)의 음의 입력단자 사이에 연결되며, 연산 증폭기(50)의 출력에 응답하여 구동한다. 부하(R2)는 연산 증폭기(50)의 음의 입력단자와 기준 전위 사이에 연결된다. 즉, 연산 증폭기(50), 저항(R2) 및 트랜지스터(T1)는 전류 레귤레이터의 역할을 한다. 전류 레귤레이터에서, 저항(R2)에 고정된 전압이 걸리도록 연산 증폭기(50)가 트랜지스터(T1)를 제어한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 회로도로서, 전하 펌프(10B), 전압 검사부(12), 발광 다이오드(18), 광 감지부(16) 및 전류 조절부(14C)로 구성된다.
도 3에 도시된 발광 다이오드 구동 회로가 하나의 발광 다이오드를 구동하는 회로인 반면, 도 6에 도시된 발광 다이오드 구동 회로는 다수 개의 발광 다이오드들(18A, 18B 및 18C)을 구동하는 회로이며 각 발광 다이오드별로 전류 조절이 이루어진다는 것을 제외하면, 도 6에 도시된 회로는 도 3에 도시된 회로와 동일한 역할을 수행하므로 중복되는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다. 즉, 수광 다이오드(20)는 3개의 발광 다이오드들로부터 발하는 빛을 수광한다. 제1 비교기들(70, 72 및 74) 트랜지스터들(T11, T12 및 T13)과 스위치들(80, 82 및 84)과 저항들(R21, R22 및 R23)은 발광 다이오드들별(18A, 18B 및 18C)로 마련된다. 제1 비교기들(70, 72 및 74) 각각의 동작은 도 3에 도시된 제1 비교기(30)와 동일한 동작을 수행하고, 스위치들(80, 82 및 84) 각각은 도 3에 도시된 스위치(32)와 동일한 동작을 수행하고, 트랜지스터들(T11, T12 및 T13) 각각은 도 3에 도시된 트랜지스터(T1)와 동일한 동작을 수행하므로 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다. 따라서, 도 6에 도시된 발광 다이오드 구동 회로는 발광 다이오드별로 흐르는 전류량이 제어된다. 보다 구체적으로, 제1 비교기(70), 트랜지스터(T11) 및 저항(R21)은 발광 다이오드들(18A)의 전류를 조절하는 부분이다. 제1 비교기(72), 트랜지스터(T12) 및 저항(R22)은 발광 다이오드들(18B)의 전류를 조절하는 부분이다. 제1 비교기(74), 트랜지스터(T13) 및 저항(R23)은 발광 다이오드들(18C)의 전류를 조절하는 부분이다.
도 6의 경우, 수광 다이오드(20)의 음극은 전하 펌프(10B)에 연결되어 있지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 수광 다이오드(20)의 음극은 발광 다이오드의 양극에 연결될 수도 있다.
도 7은 본 발명에 의한 또 다른 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 회로의 회로도로서, 전하 펌프(10B), 전압 검사부(12), 발광 다이오드(18), 광 감지부(16) 및 전류 조절부(14D)로 구성된다.
도 5에 도시된 발광 다이오드 구동 회로가 하나의 발광 다이오드를 구동하는 회로인 반면, 도 7에 도시된 발광 다이오드 구동 회로는 다수 개의 발광 다이오드들(18A, 18B 및 18C)을 구동하는 회로라는 것을 제외하면, 도 7에 도시된 회로는 도 5에 도시된 회로와 동일한 역할을 수행하므로 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략한다. 즉, 수광 다이오드(20)는 3개의 발광 다이오드들(18A, 18B 및 18C)로부터 발하는 빛을 수광하고, 연산 증폭기들(90, 92 및 94)과 트랜지스터들(T14, T15 및 T16)과 저항들(R24, R25 및 R26)은 발광 다이오드들별(18A, 18B 및 18C)로 마련된다.
연산 증폭기들(90, 92 및 94) 각각의 동작은 도 5에 도시된 연산 증폭기(50)와 동일한 동작을 수행하고, 트랜지스터들(T14, T15 및 T16) 각각은 도 5에 도시된 트랜지스터(T1)와 동일한 동작을 수행하므로 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다. 보다 구체적으로, 연산 증폭기(90), 트랜지스터(T14) 및 저항(R24)은 발광 다이오드들(18A)의 전류를 조절하는 부분이다. 연산 증폭기(92), 트랜지스터(T15) 및 저항(R25)은 발광 다이오드들(18B)의 전류를 조절하는 부분이다. 연산 증폭기(94), 트랜지스터(T16) 및 저항(R26)은 발광 다이오드들(18C)의 전류를 조절하는 부분이다.
도 7에 도시된 수광 다이오드(20)의 음극은 전하 펌프(10B)에 연결되어 있지만, 도 7에 도시된 바와 달리 발광 다이오드(18)의 양극에 연결될 수도 있다.
도 6에 도시된 발광 다이오드 구동 회로는 발광 다이오드별로 흐르는 전류량이 제어하지만, 도 7에 도시된 발광 다이오드 구동 회로는 발광 다이오드들(18A, 18B 및 18C)에 흐르는 전류량을 개별적인 아니라 전체적으로 제어한다.
도 6과 도 7의 경우, 3개의 발광 다이오드만을 도시하였지만, 3개 이상이나 그 이하의 복수 개의 발광 다이오드를 구동하기 위해 본 발명의 발광 다이오드 구동 회로가 이용될 수 있다.
도 1 내지 도 7에 도시된 각 발광 다이오드 구동 회로에서, 발광 다이오 드(18), 수광 다이오드(20) 및 저항(R4)을 제외한 부분은 집적 회로로 구현될 수 있다. 또한, 전하 펌프(10A 또는 10B)는 집적 회로의 외부로부터 입력단자 IN1을 통해 전원을 공급받을 수 있고, 전류 조절부(14A 내지 14D)는 집적 회로의 외부 또는 내부로부터 입력단자 IN3 및 IN4를 통해 전원을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 입력단자 IN4를 통해 입력되는 전압은 "High efficiency LED driver"라는 제목의 미국특허공보 US6690146에 개시된 바와 같은 밴드갭 기준 회로(bandgap reference circuit)로부터 발생될 수 있다.
또한, 전술한 실시예들에서 트랜지스터들(T1, T2, T11, T12, T13, T14, T15 및 T16)은 N형 MOS(Metal Oxide Semiconductor) FET(Field Effect Transistor)로 구현되고, 트랜지스터들(MT1 및 MT2)은 P형 MOSFET로 구현될 수 있지만, 본 발명은 이에 국한되지 않고 전술한 바와 같은 동일한 동작 원리에서 바이폴라 형태의 트랜지스터를 대체하여 사용할 수 있다.
도 2 내지 도 7에 도시된 본 발명의 각 실시예에서 스위치(32, 54, 80, 82 또는 84)는 마련되지 않을 수도 있다.
한편, 발광 다이오드 구동 회로가 도 2 또는 도 4에 도시된 바와 같이 구현될 경우, 전하 펌프(10A)는 하나의 전압만을 공급하면 되므로 그의 회로 구성은 간단하지만, 수광 다이오드(20)의 음극이 발광 다이오드(18)의 양극에 연결되므로 회로의 동작이 도 3 또는 도 5에 도시된 회로보다 불안정하다. 또한, 도 3 또는 도 5에 도시된 바와 같이 발광 다이오드 구동 회로가 구현될 경우, 수광 다이오드(20)의 음극이 발광 다이오드(18)와는 별개로 전하 펌프(10B)와 연결되므로, 도 2 또는 도 4에 도시된 회로보다는 안정하지만, 전하 펌프(10B)에서 수광 다이오드(20)를 위한 별개의 전압을 흘려주어야 한다. 그럼에도 불구하고, 도 3, 도 5, 도 6 또는 도 7에 도시된 회로의 경우, 전하 펌프(10B)에서 수광 다이오드(20)에 공급되는 전압의 량을 조절하므로서, 수광 다이오드(20)에 흐르는 전류의 대소를 조절할 수 있다. 만일, 전하 펌프(10B)로부터 수광 다이오드(20)로 공급되는 전압의 레벨을 낮춘다면, 저항(R1)의 값을 줄일 수 있어, 도 2 또는 도 4에 도시된 회로보다 도 3, 도 5, 도 6 또는 도 7에 도시된 회로의 집적화가 더 유리하다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것이다. 따라서, 당업자라면 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 개시된 실시예의 개량, 변경, 대체 또는 부가 등으로 다양한 다른 실시예들을 만들 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 발광 다이오드 구동 회로는 발광 다이오드(18)의 광 출력을 발광 다이오드(18)의 사용 시간(aging)과 온도 변화에 따라 보상해 주기 위해, 발광 다이오드(18)로 공급되는 전압을 센싱한 결과, 발광 다이오드(18)의 양단에 걸리는 전압 뿐만 아니라, 발광 다이오드(18)로부터 발하는 광의 크기를 비교적 간단하게 센싱한 결과를 통해 발광 다이오드(18)에 흐르는 전류의 량을 적은 소자들만으로 조절할 수 있으므로, 발광 다이오드(18)의 에이징과 온도 변화에 따른 발광 다이오드(18)의 광 출력의 변화를 줄여 발광 다이오드(18)로부터의 광 출력이 일정하게 유지될 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Claims (17)

  1. 적어도 하나의 발광 다이오드를 구동하는 발광 다이오드 구동 회로에 있어서,
    상기 발광 다이오드로부터 발하는 빛을 수광하고, 상기 수광된 빛의 량에 상응하는 레벨을 갖는 궤환 신호를 생성하는 광 감지부; 및
    상기 발광 다이오드의 전류가 흐르는 경로 상에 마련되며, 상기 궤환 신호와 제1 기준 신호를 비교한 결과에 상응하여, 상기 발광 다이오드에 흐르는 전류량을 조절하는 전류 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 전류 조절부는 상기 발광 다이오드의 음의 단자와 기준 전위 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 전류 조절부는 상기 비교된 결과에 상응하여 상기 전류량을 상기 발광 다이오드별로 조절하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 발광 다이오드 구동 회로는
    상기 발광 다이오드의 전압을 검사하여 제어 신호를 생성하는 전압 검사부; 및
    상기 제어 신호에 상응하는 전압을 상기 각 발광 다이오드에 공급하는 전하 펌프를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 발광 다이오드의 전압은 상기 발광 다이오드에 공급되는 전압인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 발광 다이오드의 전압은 상기 발광 다이오드의 양단에서의 전압인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 광 감지부는
    상기 발광 다이오드로부터 발하는 빛을 수광하는 수광 다이오드; 및
    상기 수광 다이오드와 기준 전위 사이에 연결되는 제1 부하를 구비하고,
    상기 궤환 신호는 상기 수광 다이오드와 상기 제1 부하의 사이로부터 유출되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 수광 다이오드는 상기 전하 펌프와 연결되는 음극 및 상기 제1 부하와 연결되는 양극을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 수광 다이오드는 상기 발광 다이오드의 양극과 연결 되는 음극 및 상기 제1 부하와 연결되는 양극을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  10. 제7 항에 있어서, 상기 제1 부하는 상기 수광 다이오드의 양극과 상기 기준 전위 사이에 연결되는 제1 저항을 구비하고,
    상기 궤환 신호는 상기 제1 저항의 양단에 전압인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  11. 제4 항에 있어서, 상기 전하 펌프는
    서로 다른 전압 이득을 갖는 다수개의 동작 모드들 중에서, 상기 제어 신호에 응답하여 결정된 동작 모드에 대응하는 전압을 상기 발광 다이오드에 공급하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 전류 조절부는
    상기 궤환 신호의 레벨과 상기 제1 기준 신호의 레벨을 비교하는 제1 비교기;
    상기 발광 다이오드의 음극과 기준 전위 사이에 연결되며, 상기 비교된 결과에 응답하여 구동하는 제1 트랜지스터; 및
    상기 제1 트랜지스터와 상기 기준 전위 사이에 연결되는 제2 부하를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 전류 조절부는
    상기 제1 기준 신호를 발생하는 제1 기준 신호 발생부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  14. 제1 항에 있어서, 상기 전류 조절부는
    상기 궤환 신호의 레벨과 상기 제1 기준 신호의 레벨을 비교하는 제2 비교기;
    상기 비교된 결과에 응답하여 제2 기준 신호를 발생하는 제2 기준 신호 발생부;
    상기 제2 기준 신호에 연결되는 양의 입력 단자를 갖는 제1 연산 증폭기;
    상기 발광 다이오드의 음극과 기준 전위 사이에 연결되며, 상기 제1 연산 증폭기의 출력에 응답하여 구동하는 제2 트랜지스터; 및
    상기 제1 연산 증폭기의 음의 입력단자와 상기 기준 전위 사이에 연결되는 제3 부하를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  15. 제1 항에 있어서, 상기 발광 다이오드 구동 회로는
    상기 궤환 신호를 상기 전류 조절부로 선택적으로 공급하는 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  16. 제13 항에 있어서, 상기 제1 기준 신호 발생부는
    제2 기준 신호와 연결되는 양의 입력 단자를 갖는 제2 연산 증폭기;
    상기 제2 연산 증폭기의 음의 입력단자와 상기 기준 전위 사이에 연결되는 제2 저항;
    제2 연산 증폭기의 출력에 응답하여, 기준 전류를 상기 제2 저항으로 전달하는 제3 트랜지스터;
    상기 기준 전류의 미러 전류를 생성하는 전류 미러; 및
    상기 미러 전류가 흐르는 제3 저항을 구비하고,
    상기 제1 기준 신호는 상기 제3 저항의 양단에 전압에 해당하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  17. 제14 항에 있어서, 상기 제2 기준 신호 발생부는
    기준 전류가 흐르는 경로상에 마련되며, 상기 비교된 결과에 응답하여 구동하는 제4 트랜지스터;
    상기 제4 트랜지스터와 상기 기준 전위 사이에 연결되는 제4 저항;
    상기 기준 전류의 미러 전류를 생성하는 전류 미러; 및
    상기 미러 전류가 흐르는 제5 저항을 구비하고,
    상기 제2 기준 신호는 상기 제5 저항의 양단에 전압에 해당하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
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