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KR102063739B1 - Ｌｅｄ 발광 장치의 구동 장치 및 구동 방법 - Google Patents

Ｌｅｄ 발광 장치의 구동 장치 및 구동 방법 Download PDF

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KR102063739B1
KR102063739B1 KR1020110029765A KR20110029765A KR102063739B1 KR 102063739 B1 KR102063739 B1 KR 102063739B1 KR 1020110029765 A KR1020110029765 A KR 1020110029765A KR 20110029765 A KR20110029765 A KR 20110029765A KR 102063739 B1 KR102063739 B1 KR 102063739B1
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양승욱
이재용
김진겸
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온세미컨덕터코리아 주식회사
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Abstract

복수의 LED 채널을 포함하며, 각 LED 채널은 직렬로 연결되어 있는 복수의 LED를 포함하는 LED 발광 장치의 구동 장치가 제공된다. 전력 변환부는 복수의 LED 채널의 제1 단자에 각각 출력 단자가 연결되어 있으며, 입력 전압을 출력 전압으로 변환하여 출력 단자로 출력한다. 복수의 전류 제어부는 복수의 LED 채널의 제2 단자에 각각 연결되어 있으며, 대응하는 LED 채널의 전류를 제어한다. 검출 제어부는 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압에 기초하여 복수의 LED 채널의 단선 상태의 검출이 가능한 검출 시점을 결정한다. 상태 검출부는 검출 시점에서 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압에 기초하여 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출한다. 전력 변환 제어부는 복수의 LED 채널의 단선 상태에 따라 전력 변환부를 제어한다.

Description

ＬＥＤ 발광 장치의 구동 장치 및 구동 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 발광 장치의 구동 장치 및 구동 방법에 관한 것이다.
LED를 사용한 발광 장치는 LED에 전류를 공급하여 LED를 구동하고, LED는 공급되는 전류에 대응하는 밝기의 빛을 방출한다. 이러한 LED 발광 장치는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)와 같은 수광형 표시 장치의 광원 또는 조명용으로 사용될 수 있다. LED 발광 장치는 일정한 밝기의 빛을 방출하기 위해 병렬로 연결된 복수의 LED 채널을 포함하고, 각 LED 채널은 직렬로 연결된 복수의 LED를 포함한다. 그리고 LED 발광 장치는 복수의 LED 채널에 전류를 공급하기 위한 전력 변환기를 포함한다.
LED는 복수의 LED 채널이 사용되는 경우, 어느 하나의 LED 채널의 두 LED 사이가 단선(open)될 수 있다. 단선된 LED 채널을 파악하지 못하면, 전력 변환기는 최대의 전압을 복수의 LED 채널에 공급하므로 전력 소비를 증가 시킬 수 있고 발열 문제를 야기시킬 수 있다.
단선된 LED 채널을 파악하는 회로의 한 예로, 복수의 LED 채널에 최대의 전압을 공급하고 각 LED 채널의 최종단의 전압을 감지하여서 0V의 최종단 전압을 가진 LED 채널을 단선된 LED 채널로 파악하는 회로가 있다. 그러나, 단선된 LED 채널의 파악을 위하여 최대의 전압을 제공하여야 하므로 전력 소비를 증가 시킬 수 있고 발열 문제를 야기시킬 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전력 소비와 발열을 줄이면서도 단선된 LED 채널을 파악할 수 있는 LED 구동 장치 및 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 LED 발광 장치의 구동 장치는 복수의 LED 채널을 포함하며, 각 LED 채널은 직렬로 연결되어 있는 복수의 LED를 포함하는 LED 발광 장치의 구동 장치에 관한 것으로, 상기 복수의 LED 채널의 제1 단자에 각각 출력 단자가 연결되어 있으며, 입력 전압을 출력 전압으로 변환하여 상기 출력 단자로 출력하는 전력 변환부; 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자에 각각 연결되어 있으며, 대응하는 LED 채널의 전류를 제어하는 복수의 전류 제어부; 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압에 기초하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태의 검출이 가능한 검출 시점을 결정하는 검출 제어부; 상기 검출 시점에서 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압에 기초하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출하는 상태 검출부; 및 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태에 따라 상기 전력 변환부를 제어하는 전력 변환 제어부를 포함한다.
상기 복수의 전류 제어부의 각각은 상기 검출 시점 이전에는 대응하는 LED 채널에 상태 검출 전류가 흐르도록 제어하고, 상기 검출 시점 이후에는 대응하는 LED 채널에 동작 전류가 흐르도록 제어할 수 있다.
상기 상태 검출 전류는 상기 동작 전류보다 작을 수 있다.
상기 검출 제어부는 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압 중 적어도 하나가 제1 기준 전압보다 큰 시점을 상기 검출 시점으로 결정할 수 있다.
상기 상태 검출부는 상기 검출 시점에서 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압의 각각을 제2 기준 전압과 비교하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출할 수 있다.
상기 제2 기준 전압은 상기 제1 기준 전압보다 작을 수 있다.
상기 검출 제어부는, 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압 중 최대 전압을 검출하는 최대값 검출부와, 상기 최대 전압과 상기 제1 기준 전압을 비교하여 상기 검출 시점을 나타내는 신호를 생성하는 비교기를 포함할 수 있다.
상기 검출 제어부는 상기 복수의 LED 채널에 각각 대응하며, 대응하는 LED 채널의 제2 단자의 전압과 상기 제1 기준 전압을 비교하는 복수의 비교기와, 상기 복수의 비교기의 출력 신호를 논리합하여 상기 검출 시점을 나타내는 신호를 생성하는 논리합 게이트를 포함할 수 있다.
상기 검출 제어부는 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압 중 적어도 하나가 제1 기준 전압보다 큰 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 시점을 상기 검출 시점으로 결정할 수 있다.
상기 상태 검출부는 상기 검출 시점에서 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압의 각각을 상기 제1 기준 전압과 비교하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출할 수 있다.
상기 전력 변환 제어부는 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태에 기초하여 단선되지 않는 LED 채널의 제2 단자의 전압 중에서 최소 전압을 검출하는 최소값 검출부와, 상기 최소 전압을 기준 전압과 비교하여 오차 증폭 신호를 생성하는 오차 증폭부와, 상기 오차 증폭 신호와 톱니파 신호를 비교하여 상기 전력 변환부를 위한 제어 신호를 생성하는 비교기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 발광 장치의 구동 방법은 복수의 LED 채널을 포함하며, 각 LED 채널은 직렬로 연결되어 있는 복수의 LED를 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법에 관한 것으로, 상기 복수의 LED 채널에 상태 검출 전류가 흐르도록 제어하는 단계; 상기 복수의 LED 채널의 제1 단자의 전압에 기초하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태의 검출이 가능한 검출 시점을 결정하는 단계; 상기 검출 시점에서 상기 복수의 LED 채널의 제1 단자의 전압에 기초하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출하는 단계; 상기 복수의 LED 채널에 동작 전류가 흐르도록 제어하는 단계; 및 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태에 기초하여 입력 전압을 출력 전압으로 변환하여 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자에 제공하는 단계를 포함한다.
상기 상태 검출 전류는 상기 동작 전류보다 작을 수 있다.
상기 검출 시점을 결정하는 단계는 상기 복수의 LED 채널의 제1 단자의 전압 중 적어도 하나가 제1 기준 전압보다 큰 시점을 상기 검출 시점으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출하는 단계는 상기 검출 시점에서 상기 복수의 LED 채널의 제1 단자의 전압의 각각을 제2 기준 전압과 비교하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 기준 전압은 상기 제1 기준 전압보다 작을 수 있다.
상기 검출 시점을 결정하는 단계는 상기 복수의 LED 채널의 제1 단자의 전압 중 적어도 하나가 제1 기준 전압보다 큰 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 시점을 상기 검출 시점으로 결정할 수 있다.
상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출하는 단계는 상기 검출 시점에서 상기 복수의 LED 채널의 제1 단자의 전압의 각각을 상기 제1 기준 전압과 비교하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출할 수 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 출력 전압이 LED 동작 전압에 이르기 전에 단선된 LED 채널을 파악할 수 있어 전력 소비와 발열을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 발광 장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 상태 검출 제어부의 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 상태 검출 제어부의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 상태 검출부의 개략적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 상태 검출 제어부와 LED 상태 검출부의 개략적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력 변환 제어부와 전력 변환부의 개략적인 도면이다.
도 7은 전력 변환부의 출력 전압과 LED 채널의 최종단에 걸리는 전압의 파형도를 보여준다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 발광 장치의 개략적인 도면이다.
도 1을 참고하면, LED 발광 장치는 복수의 LED 채널(10)과 LED 구동 장치를 포함하며, LED 구동 장치는 복수의 LED 전류 제어부(20), 전력 변환부(30), LED 상태 검출 제어부(40), LED 상태 검출부(50), 전력 변환 제어부(60)를 포함한다.
복수의 LED 채널(10)은 전력 변환부(30)의 출력 단자(OUT)와 복수의 전류 제어부(20) 사이에 병렬로 연결되어 있으며, 각 LED 채널(10)은 직렬로 연결되어 있는 복수의 LED를 포함한다. 이러한 LED 채널(10)은 LED 구동 장치의 부하로 작용한다. 설명의 편의를 위하여 LED 발광 장치는 3개의 LED 채널(10)을 가진 것으로 가정하지만, 이에 한정될 필요는 없다.
복수의 LED 전류 제어부(20)는 복수의 LED 채널(10)과 접지 단자 사이에 각각 연결되어 있으며, 제어 단자(CT)를 가진다. LED 전류 제어부(20)는 제어 단자(CT)에 입력되는 LED 전류 제어 신호(S2)에 따라 대응하는 LED 채널(10)에 LED 상태 검출 전류나 LED 동작 전류가 흐르도록 제어한다. LED 동작 전류는 추가적인 제어 신호에 따라 가변할 수 있으나, LED 상태 검출을 위한 전력 소모를 최소화하기 위하여 LED 상태 검출 전류는 LED 동작 전류에 비해 작게 설정된다. 예컨데, LED 동작 전류가 100mA에 해당한다면, LED 상태 검출 전류는 1uA에 해당할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, LED 전류 제어 신호(S2)가 하이 레벨을 갖는 경우에 LED 전류 제어부(20)는 대응하는 LED 채널(10)에 LED 상태 검출 전류가 흐르도록 제어한다. 반면, LED 전류 제어 신호(S2)가 로우 레벨을 갖는 경우에 LED 전류 제어부(20)는 대응하는 LED 채널(10)에 LED 동작 전류가 흐르도록 제어한다. LED 상태 검출을 위한 시간을 보장해 주기 위하여, LED 전류 제어 신호(S2)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변화할 때, LED 전류 제어부(20)는 약간의 지연 후에 대응하는 LED 채널(10)에 LED 동작 전류가 흐르도록 제어할 수 있다.
전력 변환부(30)는 입력 전압(Vin)을 복수의 LED 채널(10)의 구동에 적합한 전압(Vout)으로 변환하여 출력 단자(OUT)로 출력한다.
LED 상태 검출 제어부(40)는 복수의 LED 채널(10)의 최종단에 걸리는 전압(FB1, FB2, FB3)에 기초하여 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)과 LED 전류 제어 신호(S2)를 출력한다.
LED 상태 검출부(50)는 복수의 LED 채널(10)의 최종단에 걸리는 전압(FB1, FB2, FB3)에 기초하여 복수의 LED 채널(10)의 상태를 검출한다.
전력 변환 제어부(60)는 복수의 LED 채널(10)의 최종단에 걸리는 전압(FB1, FB2, FB3)과 복수의 LED 채널(10)의 상태에 기초하여 전력 변환부(30)의 출력 전압(Vout)을 조절할 지 결정하고, 이에 따른 전력 변환 제어 신호(S3)를 전력 변환부(30)로 출력한다. 전력 변환부(30)는 전력 변환 제어 신호(S3)에 기초하여 출력 전압(Vout)을 조절한다.
다음은 도 2 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 여러 실시예에 따른 LED 상태 검출 제어부(40)와 LED 상태 검출부(50)를 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 상태 검출 제어부의 개략적인 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 상태 검출 제어부(40)는 최대값 검출부(41a), 비교기(42a), 및 부정(NOT) 게이트(43a)를 포함한다.
최대값 검출부(41a)는 복수의 LED 채널(10)의 최종단에 걸리는 전압(FB1, FB2, FB3) 중에서 최대 전압(MAX_FB)을 출력한다.
비교기(42a)는 최대값 검출부(41a)가 출력하는 최대 전압(MAX_FB)과 기준 전압(Vth1)을 비교하고, 최대 전압(MAX_FB)가 기준 전압(Vth1)보다 작으면 로우 레벨의 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)를 출력하고, 최대 전압(MAX_FB)가 기준 전압(Vth1)보다 크면 하이 레벨의 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)를 출력한다. 로우 레벨의 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)는 LED 상태 검출이 불가능함을 나타내고, 하이 레벨의 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)는 LED 상태 검출이 가능함을 나타낸다. 복수의 LED 채널(10)의 최종단에 걸리는 전압(FB1, FB2, FB3) 중에서 최대 전압(MAX_FB)이 기준 전압(Vth1)에 도달할 때 단선되지 않은 모든 LED 채널(10)에 전류가 흐를 수 있도록, 기준 전압(Vth1)이 결정될 수 있다.
부정(NOT) 게이트(43a)는 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)의 레벨을 반전하여 LED 전류 제어 신호(S2)를 출력한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 상태 검출 제어부의 개략적인 도면이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 상태 검출 제어부(40)는 복수의 비교기(41b), 논리합(OR) 게이트(42b), 및 부정(NOT) 게이트(43b)를 포함한다.
복수의 비교기(41b)는 복수의 LED 채널(10)에 각각 대응한다. 각 비교기(41b)는 대응하는 LED 채널(10)의 최종단의 전압이 걸리는 비반전 단자(+)와 기준 전압(Vth1)이 걸리는 반전 단자(-)를 가진다. 비반전 단자(+)에 걸리는 전압이 기준 전압(Vth1)보다 작으면 비교기(41b)는 로우 레벨의 신호를 출력하고, 비반전 단자(+)에 걸리는 전압이 기준 전압(Vth1)보다 크면 하이 레벨의 신호를 출력한다.
논리합(OR) 게이트(42b)는 복수의 비교기(41b)의 출력 신호에 대해 OR 연산하여 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)를 출력한다.
부정(NOT) 게이트(43b)는 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)의 레벨을 반전하여 LED 전류 제어 신호(S2)를 출력한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 상태 검출부의 개략적인 도면이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 상태 검출부(50)는 복수의 비교기(51a)와 복수의 논리곱(AND) 게이트(52a)를 포함한다.
복수의 비교기(51a)는 복수의 LED 채널(10)에 각각 대응한다. 비교기(51a) 각각은 대응하는 LED 채널(10)의 최종단의 전압이 걸리는 비반전 단자(+)와 기준 전압(Vth2)이 걸리는 반전 단자(-)를 가진다. 비반전 단자(+)에 걸리는 전압이 기준 전압(Vth2)보다 작으면 비교기(41b)는 로우 레벨의 신호를 출력하고, 비반전 단자(+)에 걸리는 전압이 기준 전압(Vth2)보다 크면 하이 레벨의 신호를 출력한다. 기준 전압(Vth2)은 단선된 LED 채널을 검출하기 위한 것이고 단선된 LED 채널의 최종단에는 0V가 걸리므로, 기준 전압(Vth2)은 기준 전압(Vth1)보다 작고 0V보다 큰 전압으로 결정된다.
복수의 논리곱(AND) 게이트(52a)는 복수의 LED 채널(10)에 각각 대응한다. 각 논리곱(AND) 게이트(52a)는 대응하는 비교기(51a)의 출력 신호와 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)를 AND 연산하여 대응하는 LED 채널(10)의 LED 채널 상태 신호를 출력한다. 본 발명의 실시예에서, LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)가 하이 레벨을 가지는 경우에, 로우 레벨의 LED 채널 상태 신호는 대응하는 LED 채널(10)이 단선됨을 나타내고, 하이 레벨의 LED 채널 상태 신호는 대응하는 LED 채널(10)이 단선되지 않음을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 상태 검출 제어부와 LED 상태 검출부의 개략적인 도면이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 상태 검출 제어부(40)는 복수의 비교기(41c), 논리합(OR) 게이트(42c), 타이머(43c), 및 부정(NOT) 게이트(44c)를 포함하고, 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 상태 검출 검출부(50)는 복수의 논리곱(AND) 게이트(51b)를 포함한다.
복수의 비교기(41c)는 복수의 LED 채널(10)에 각각 대응한다. 각 비교기(41c)는 대응하는 LED 채널(10)의 최종단의 전압이 걸리는 비반전 단자(+)와 기준 전압(Vth1)이 걸리는 반전 단자(-)를 가진다. 비반전 단자(+)에 걸리는 전압이 기준 전압(Vth1)보다 작으면 비교기(41c)는 로우 레벨의 신호를 출력하고, 비반전 단자(+)에 걸리는 전압이 기준 전압(Vth1)보다 크면 하이 레벨의 신호를 출력한다.
논리합(OR) 게이트(42c)는 복수의 비교기(41c)의 출력 신호에 대해 OR 연산한다.
타이머(43c)는 로우 레벨의 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)를 출력하다가, 논리합(OR) 게이트(42c)의 출력 신호의 라이징 에지로부터 타이머 만료 시간이 경과하면 하이 레벨의 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)를 출력한다. 논리합(OR) 게이트(42c)의 출력 신호의 라이징 에지로부터 타이머 만료 시간이 경과할 때 단선되지 않은 모든 LED 채널(10)에 전류가 흐를 수 있도록, 타이머 만료 시간이 결정될 수 있다.
부정(NOT) 게이트(44c)는 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)의 레벨을 반전하여 LED 전류 제어 신호(S2)를 출력한다.
복수의 논리곱(AND) 게이트(51b)는 복수의 LED 채널(10)에 각각 대응한다. 각 논리곱(AND) 게이트(51b)는 대응하는 비교기(41c)의 출력 신호와 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)를 AND 연산하여 대응하는 LED 채널(10)의 LED 채널 상태 신호를 출력한다.
다음은 도 6을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 전력 변환 제어부(60)와 전력 변환부(30)를 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력 변환 제어부와 전력 변환부의 개략적인 도면이다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력 변환 제어부(60)는 최소값 검출부(61), 오차 증폭부(62), 커패시터(C1), 비교기(63)를 포함한다.
최소값 검출부(61)는 LED 채널 상태 신호(LED_S1, LED_S2, LED_S3)에 기초하여 단선되지 않은 LED 채널의 최종단의 전압 중에서 최소 전압(MIN_FB)을 출력한다.
오차 증폭부(62)는 기준 전압(Vref)과 최소 전압(MIN_FB)을 비교하여 오차 증폭 신호(VE)를 생성한다. 오차 증폭부(62)의 출력단에는 커패시터(C1)가 연결되어 있어 오차 증폭 신호(VE)의 노이즈를 제거한다. 오차 증폭부(62)는 최소 전압(MIN_FB)이 입력되는 반전 단자(-) 및 기준 전압(Vref)이 입력되는 비반전 단자(+)를 포함하고, 기준 전압(Vref)에서 최소 전압(MIN_FB)을 뺀 전압을 소정의 이득으로 증폭하여 오차 증폭 신호(VE)를 생성한다.
비교기(63)는 오차 증폭 신호(VE)와 톱니파 신호(sawtooth wave signal)를 비교하여 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 신호에 해당하는 전력 변환 제어 신호(S3)를 출력한다.
전력 변환부(30)의 한 예로 DC(direct current)-DC 변환기 중 부스트(boost) 변환기가 사용될 수 있다. 구체적으로, 전력 변환부(30)는 스위치(SW1), 인덕터(L1), 다이오드(D1) 및 커패시터(C2)를 포함한다.
인덕터(L1)의 한 단자는 입력 전압(Vin)에 연결되어 있으며, 인덕터(L1)의 다른 단자는 다이오드(D1)의 애노드와 스위치(SW1)의 한 단자에 연결되어 있다. 다이오드(D1)의 캐소드는 커패시터(C2)의 한 단자에 연결되어 있으며, 커패시터(C1)의 다른 단자와 스위치(SW1)의 다른 단자는 접지 단자에 연결되어 있다. 이때 커패시터(C2)의 전압이 출력 전압(Vout)으로 된다.
스위치(SW1)는 전력 변환 제어 신호(S3)에 의해 제어된다. 스위치(SW1)가 턴온되면 입력 전압(Vin)에서 인덕터(L1) 및 스위치(SW1)를 통해 접지 단자로 전류가 흘러서 인덕터(L1)에 흐르는 전류가 증가한다. 다음 스위치(SW1)가 턴오프되면 인덕터(L1)에 흐르는 전류에 의해 커패시터(C1)의 전압이 충전되어 입력 전압(Vin)이 출력 전압(Vout)으로 변환된다. 이때 출력 전압(Vout)은 전력 변환 제어 신호(S3)의 듀티 비(duty ratio)에 의해 결정된다.
다음은 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 LED 발광 장치의 구동 방법에 대해 설명한다.
도 7은 전력 변환부의 출력 전압과 LED 채널의 최종단에 걸리는 전압의 파형도를 보여준다.
특히, 도 7과 관련하여, LED 발광 장치는 제1 LED 채널, 제2 LED 채널, 및 제3 LED 채널을 가지고, 제2 LED 채널은 단선된 채널이고, 제1 LED 채널의 문턱 전압(Vx)은 제3 LED 채널의 문턱 전압보다 작다고 가정한다.
LED 발광 장치가 턴온된 직후, LED 전류 제어 신호(S2)는 하이 레벨을 가지므로, 복수의 LED 전류 제어부(20)의 각각은 대응하는 LED 채널(10)에 LED 상태 검출 전류가 흐르도록 제어한다.
전력 변환부(30)의 출력 전압(Vout)이 제1 LED 채널의 문턱 전압(Vx)에 도달하기 전에는 복수의 LED 채널(10)의 최종단에 걸리는 전압(FB1, FB2, FB3)은 모두 0V이다.
전력 변환부(30)의 출력 전압(Vout)이 제1 LED 채널의 문턱 전압(Vx)에 도달하고 나서는(t1) 제1 LED 채널의 최종단에 걸리는 전압(FB1) 또한 상승한다.
제1 LED 채널의 최종단에 걸리는 전압(FB1)이 기준 전압(Vth1)에 도달하면(t2), LED 상태 검출 제어부(40)는 하이 레벨의 LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)를 출력한다.
도 4와 관련하여, 제1 LED 채널의 최종단에 걸리는 전압(FB1)이 기준 전압(Vth1)보다 큰 시점(t2)에서, 제1 LED 채널의 최종단에 걸리는 전압(FB1)은 기준 전압(Vth2)보다도 크므로, 따라서, LED 상태 검출부(50)는 제1 LED 채널이 단선되지 않은 채널임을 나타내는 하이 레벨의 제1 LED 채널 상태 신호(LED_S1)를 출력한다. 한편, 제2 LED 채널은 단선된 채널이므로, 제1 LED 채널의 최종단에 걸리는 전압(FB1)이 기준 전압(Vth1)보다 큰 시점(t2)에서 제2 LED 채널의 최종단에 걸리는 전압(FB2)은 계속 0V이다. 따라서, LED 상태 검출부(50)는 제2 LED 채널이 단선된 채널임을 나타내는 로우 레벨의 제2 LED 채널 상태 신호(LED_S2)를 출력한다. 제3 LED 채널의 문턱 전압은 제1 LED 채널의 문턱 전압(Vx)보다 크지만, 제1 LED 채널의 최종단에 걸리는 전압(FB1)이 기준 전압(Vth1)보다 큰 시점(t2)에서, 제3 LED 채널의 최종단에 걸리는 전압(FB3)은 기준 전압(Vth1)보다 작고 기준 전압(Vth2)보다는 큰 전압에 해당한다. 따라서, LED 상태 검출부(50)는 제3 LED 채널이 단선된 채널임을 나타내는 하이 레벨의 제3 LED 채널 상태 신호(LED_S3)를 출력한다.
이와 같이 검출된 복수의 LED 채널의 LED 채널 상태 신호(LED_S1, LED_S2, LED_S3)를 이용하여 전력 변환 제어부(60)는 전력 변환 제어 신호(S3)를 생성할 수 있으므로, 전력 변환부(30)는 최대 출력 전압(OVR)을 출력하지 않더라도 전력 변환부(30)가 LED 구동 전압(Vop)에 해당하는 출력 전압을 출력하기 이전에 LED 구동 장치는 단선된 LED 채널을 검출할 수 있다.
한편, LED 상태 검출 가능 지시 신호(S1)의 레벨이 하이가 되면, LED 전류 제어 신호(S2)의 레벨은 로우가 되어, 복수의 LED 전류 제어부(20)의 각각은 대응하는 LED 채널(10)에 LED 동작 전류가 흐르도록 제어한다. 이에 따라 제1 LED 채널의 LED 채널 상태 신호(LED_S1)와 제3 LED 채널의 LED 채널 상태 신호(LED_S3)는 일시적으로 0V에 가까운 전압 레벨을 갖다가 LED 구동 장치가 안정화된 후에는 일정한 전압 레벨을 갖는다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 복수의 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 채널을 포함하며, 각 LED 채널은 직렬로 연결되어 있는 복수의 LED를 포함하는 LED 발광 장치의 구동 장치에 있어서,
    상기 복수의 LED 채널의 제1 단자에 각각 출력 단자가 연결되어 있으며, 입력 전압을 출력 전압으로 변환하여 상기 출력 단자로 출력하는 전력 변환부;
    상기 복수의 LED 채널의 제2 단자에 각각 연결되어 있으며, 대응하는 LED 채널의 전류를 제어하는 복수의 전류 제어부;
    상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압에 기초하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태의 검출이 가능한 검출 시점을 결정하는 검출 제어부;
    상기 검출 시점에서 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압에 기초하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출하는 상태 검출부; 및
    상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 지시하는 상기 상태 검출부의 출력에 기초하여 단선되지 않은 LED 채널의 제2 단자의 전압 중에서 최소 전압을 검출하는 최소값 검출부를 포함하고,
    상기 전력 변환부를 상기 최소 전압에 기초하여 제어하는 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전류 제어부의 각각은 상기 검출 시점 이전에는 대응하는 LED 채널에 상태 검출 전류가 흐르도록 제어하고, 상기 검출 시점 이후에는 대응하는 LED 채널에 동작 전류가 흐르도록 제어하는 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상태 검출 전류는 상기 동작 전류보다 작은 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검출 제어부는 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압 중 적어도 하나가 제1 기준 전압보다 큰 시점을 상기 검출 시점으로 결정하는 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상태 검출부는 상기 검출 시점에서 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압의 각각을 제2 기준 전압과 비교하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출하는 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 기준 전압은 상기 제1 기준 전압보다 작은 구동 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 검출 제어부는,
    상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압 중 최대 전압을 검출하는 최대값 검출부와,
    상기 최대 전압과 상기 제1 기준 전압을 비교하여 상기 검출 시점을 나타내는 신호를 생성하는 비교기를 포함하는 구동 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 검출 제어부는
    상기 복수의 LED 채널에 각각 대응하며, 대응하는 LED 채널의 제2 단자의 전압과 상기 제1 기준 전압을 비교하는 복수의 비교기와,
    상기 복수의 비교기의 출력 신호를 논리합하여 상기 검출 시점을 나타내는 신호를 생성하는 논리합 게이트를 포함하는 구동 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 검출 제어부는 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압 중 적어도 하나가 제1 기준 전압보다 큰 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 시점을 상기 검출 시점으로 결정하는 구동 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상태 검출부는 상기 검출 시점에서 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자의 전압의 각각을 상기 제1 기준 전압과 비교하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출하는 구동 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 LED 채널의 단선 상태에 따라 상기 전력 변환부를 제어하는 전력 변환 제어부를 더 포함하는 구동 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전력 변환 제어부는
    상기 복수의 LED 채널의 단선 상태에 기초하여 단선되지 않는 LED 채널의 제2 단자의 전압 중에서 최소 전압을 검출하는 최소값 검출부와,
    상기 최소 전압을 기준 전압과 비교하여 오차 증폭 신호를 생성하는 오차 증폭부와,
    상기 오차 증폭 신호와 톱니파 신호를 비교하여 상기 전력 변환부를 위한 제어 신호를 생성하는 비교기를 포함하는 구동 장치.
  13. 복수의 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 채널을 포함하며, 각 LED 채널은 직렬로 연결되어 있는 복수의 LED를 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 복수의 LED 채널에 상태 검출 전류가 흐르도록 제어하는 단계;
    상기 복수의 LED 채널의 제1 단자의 전압에 기초하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태의 검출이 가능한 검출 시점을 결정하는 단계;
    상기 검출 시점에서 상기 복수의 LED 채널의 제1 단자의 전압에 기초하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출하는 단계;
    상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출한 결과에 기초하여 단선되지 않은 LED 채널의 제2 단자의 전압 중에서 최소 전압을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 최소 전압에 기초하여 상기 복수의 LED 채널에 동작 전류가 흐르도록 제어하는 단계를 포함하는 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 상태 검출 전류는 상기 동작 전류보다 작은 구동 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 검출 시점을 결정하는 단계는
    상기 복수의 LED 채널의 제1 단자의 전압 중 적어도 하나가 제1 기준 전압보다 큰 시점을 상기 검출 시점으로 결정하는 단계를 포함하는 구동 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출하는 단계는
    상기 검출 시점에서 상기 복수의 LED 채널의 제1 단자의 전압의 각각을 제2 기준 전압과 비교하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출하는 단계를 포함하는 구동 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 기준 전압은 상기 제1 기준 전압보다 작은 구동 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 검출 시점을 결정하는 단계는
    상기 복수의 LED 채널의 제1 단자의 전압 중 적어도 하나가 제1 기준 전압보다 큰 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 시점을 상기 검출 시점으로 결정하는 단계를 포함하는 구동 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출하는 단계는
    상기 검출 시점에서 상기 복수의 LED 채널의 제1 단자의 전압의 각각을 상기 제1 기준 전압과 비교하여 상기 복수의 LED 채널의 단선 상태를 검출하는 구동 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 검출된 최소 전압에 기초하여 입력 전압을 출력 전압으로 변환하여 상기 복수의 LED 채널의 제2 단자에 제공하는 단계를 더 포함하는 구동 방법.
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AMND Amendment
PX0901 Re-examination

Patent event code: PX09011S01I

Patent event date: 20170810

Comment text: Decision to Refuse Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20170925

Patent event code: PE09021S01D

PX0601 Decision of rejection after re-examination

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX06014S01D

Patent event date: 20180319

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PX06013S01I

Patent event date: 20170925

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX06012R01I

Patent event date: 20170908

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX06011S01I

Patent event date: 20170810

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PX06013S01I

Patent event date: 20170206

A107 Divisional application of patent
J201 Request for trial against refusal decision
PA0107 Divisional application

Comment text: Divisional Application of Patent

Patent event date: 20180419

Patent event code: PA01071R01D

PJ0201 Trial against decision of rejection

Patent event date: 20180419

Comment text: Request for Trial against Decision on Refusal

Patent event code: PJ02012R01D

Patent event date: 20180319

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PJ02011S01I

Patent event date: 20170810

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PJ02011S01I

Appeal kind category: Appeal against decision to decline refusal

Appeal identifier: 2018101001699

Request date: 20180419

J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2018101001699; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20180419

Effective date: 20190903

PJ1301 Trial decision

Patent event code: PJ13011S01D

Patent event date: 20190903

Comment text: Trial Decision on Objection to Decision on Refusal

Appeal kind category: Appeal against decision to decline refusal

Request date: 20180419

Decision date: 20190903

Appeal identifier: 2018101001699

PS0901 Examination by remand of revocation
S901 Examination by remand of revocation
GRNO Decision to grant (after opposition)
PS0701 Decision of registration after remand of revocation

Patent event date: 20191001

Patent event code: PS07012S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20190904

Patent event code: PS07011S01I

Comment text: Notice of Trial Decision (Remand of Revocation)

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

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