Local Dimming 구동원리의 이해(feat : full array)
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- 2020. 8. 8.
Local Dimming 256개의 LED가 Full 배열되어 있는 12.3인치 자동차용 LCD 디스플레이 백라이트 패널을 통하여 4개의 칩만을 사용하여 진정한 검정색을 위한 Local Dimming 기능을 어떻게 구현하는지 이해해보고자 합니다. LED driver IC와 LED 스트링에 전원을 공급하는 전압원은 4개의 LED driver 출력에 적절한 전압 헤드룸을 보장하는 피드백 루프로 연결되어 전반적인 시스템 전력 소모를 최소화합니다.
이제 LED는 패널 표면을 따라 균일하게 분포되며 각 LED 또는 소수의 LED(1~4개)로 구성된 작은 구역은 완전 광도에서 완전 어둠까지 개별적으로 제어할 수 있게 됩니다. Local Dimming과 함께 더 깊은 검은색과 더 인상적인 그림의 대비가 얻어지게 됩니다.
1. 12.3인치 패널 예시를 통한 Local Dimming의 과제
256개의 LED 매트릭스가 채워져있는 12.3인치 계기판 디스플레이 백라이트 패널의 예로 설명해보겠습니다. 256개의 LED를 64개의 4-LED영역으로 나누면 16채널 LED 드라이버 IC 4개만 Local Dimming 작업을 수행할 수 있습니다. 영역 내 4개 LED의 2s2p구성은 각 병렬 소자의 다이오드가 1개 열려 있떠라도 문자열 연속성을 보장해 줍니다.
MOSFET-op 암페어 저항기 앙상블은 2s2p LED 문자열에 전원을 공급하는 전류 싱크로서 OA(Op Amp)나 차단기를 통해 스위치로 흐리게 만들 수 있습니다. 두 개의 대조군은 과전압(vthh)과 접지 단락 보호(VTHL)를 제공합니다.
각 IC는 한 번에 16개 채널이 작동하는 것과 관련된 전력을 소산하는 것을 포함하여 다른 조건에서 작동해야 합니다. 예를 들어 접점 대 주변 열 저항(R)이 29°C/W이고 TA = + 70°C이며 최대 접점 온도가 +150°C인 IC 는 다음과 같이 소멸됩니다.
채널당 전류(I)가 60mA(다이오드당 30mA)이고 16개 채널이 모두 'ON'인 경우 각 채널 출력 전압(VOUR)은 다음과 같거나 작아야 합니다.
2s2p LED 존"(다이오드당 3.5V)에서 7V의 강하로 스트링 공급 전압(VDD)을 다음과 같거나 이하로 설정해야 합니다.
외부 DC-DC 컨버터를 제어하여 전압 헤드룸을 최적화하고 전체 시스템 전력 소모를 줄이기 위해 피드백 출력 핀이 필요합니다.
2. 해결안 제시
예를 들어 MAX21610은 16채널 모듈형 백라이트 드라이버 자동차 디스플레이와 함께 사용할 수 있습니다. 통합 전류 출력은 주변 온도에 따라 최대 100mA LED 전류를 싱크할 수 있습니다. LED 전류-싱크 출력은 최대 17V까지 작동할 수 있는 반면 모든 문자열에 대한 글로벌 LED 전류는 직렬 주변 인터페이스(SPI)를 통해 설정되며 각 채널에 대한 개별 PWM설정이 있습니다. 연결 복잡성을 줄이기 위해 최대 10대의 장치를 데이지 체인으로 연결 할 수 도 있습니다. MAX21620은 TQFM 패키지로 제공되며 -40°C ~ + 125°C온도범위에서 작동합니다.
4단 보드를 작장했을 때 접점 대 주변 열 저항은 낮은 29°C/W로 2와트를 초과하는 전력 소모가 가능합니다. 15비트 조광비는 200Hz에서 최대 32,76PWM 조광을 허용하여 HDR 디스플레이 사양을 달성할 수 있게 해줍니다. 이 IC의 다른 중요한 특징으로는 개방 및 단기 LED 문자열 감지 및 보호, 열 경고 및 열 차단 등이 있습니다. 확산 스펙트럼과 채널 위상 이동은 EMI를 최소화하는 반면 1% 전류 설정 정확도는 높은 색상 충실도를 산출하며 Local Dimming은 검은색을 더 깊게 보이게하여 대비율을 증가시켜 줍니다.
3. 결론
LCD 디스플레이의 깊은 검정색에 대한 탐색과장이 Edge light에서 Full array LED Backligh로의 전환을 이끌어 내고 있습니다. 낮은 IC 또는 PCB 열 저항으로 최대 전력 소산 기능 보장해주며 LED driver IC를 연결하는 피드백 루프와 LED 스트링에 전원을 공급하는 전압 소스는 4개의 LED driver 출력에 적절한 전압 헤드룸을 보장하여 전체 시스템 전력 소모를 최소화합니다. 이러한 두 가지 동시 효과는 응용 프로그램의 열적 외피 내에 머무르면서 채널당 100mA의 전달을 가능하게 해줍니다.
향후 Full array 방식을 통한 Local Dimming 기술은 더욱 섬세하게 발전할 것입니다. 소비자들의 니즈를 만족시키기 위한 연구가 끊임 없이 진행되고 있으며 여러 제품들을 통한 상용화가 이루어져 시장의 새로운 흐름을 만들어 낼 것입니다.