KR100866346B1

KR100866346B1 - 엘이디 모듈의 오류 판별장치

Info

Publication number: KR100866346B1
Application number: KR1020080072696A
Authority: KR
Inventors: 유정구; 우원식
Original assignee: 유정구; 유일엔지니어링(주)
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2008-10-31

Abstract

본 발명은 엘이디 모듈(LED MODULE)의 오류 판별장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 엘이디 모듈의 전기적 특성을 검출하여 엘이디 모듈의 양불을 판별하는 장치에 관한 것이다.

엘이디 모듈, 오류

Description

엘이디 모듈의 오류 판별장치 {System for detecting error from LED Module}

엘이디는 현재 거의 분야에서 활용되고 있는 가장 각광받는 대체 광원이라고 할것이며, 엘이디 칩을 피씨비(PCB)에 일렬로 고정시켜(모듈화) 단일 방향으로 빛을 발산함으로써 광량을 극대화할 수 있다.

엘이디 모듈의 구성은 도 1에 도시된 애노드 공통 접지형(Common Anode Type)과 도 2에 도시된 캐소드 공통 접지형(Common Cathode Type), 2 종류가 있으며 채널과 직렬로 연결되는 엘이디의 개수에 따라서 다양한 엘이디 모듈을 만들어낼 수 있다.

이와 같이 엘이디 모듈은 많은 수의 엘이디 칩이 집적되어 광원으로 기능하게 되는 것으로서 각 엘이디 양불 판단이 얼마나 효율적으로 진행될 수 있는가가 제품의 경쟁력에 있어서 관건이라 할 수 있다.

종래의 양불 판단방법을 살펴보면, 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamps, 이하 "CCFL"이라 함) 또는 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp, 이하 "EEFL"이라 함)의 양산 시 사용되는 방식인 휘도를 기준으로 하는 광학 측정 방식이 이용된다.

상기 광학 측정 방식은 백라이트 유닛(Back Light Unit, 이하 "BLU"라 함)에 적용되는 광원에서 실제 발산하는 빛의 양을 측정하는 것으로서, 가장 정확한 양불 판정 방식이라 할 수 있다.

따라서 상기 광학 측정 방식이 가장 정확한 측정 방법이라는 판단 하에 엘이디모듈에 대해서도 여러 형태의 측정기를 활용한 방식이 제시되었는데, 그 중 가장 대표적인 것이 도 3에 도시된 바와 같은 간접 휘도 측정 방식이다.

상기 간접 휘도 측정 방식은 정 전류로 엘이디 모듈의 엘이디(1)를 점등한 후 확산 판(2)을 두어 빛이 BLU의 광원처럼 전면에 고루 퍼지게 한 후 카메라(3)를 이동시키며 특정 부위들의 빛에 양을 측정하는 것으로써 BLU와 가장 흡사한 형태의 모듈 측정 방식이다.

그러나 이러한 간접 측정 방식은 기존의 CCFL 이나 EEFL과 같이 모듈을 구성하는 광원 한 개의 비중이 상당히 큰 경우에는 불량을 쉽게 검출할 수 있지만 엘이디 모듈과 같이 개별 광원의 크기가 현격하게 작은 경우에는 불량 판정이 사실상 불가능하다.

예를 들어 CCFL의 경우 40인치 BLU에 보통 18개 정도의 램프(LAMP)가 소요되는데, 엘이디 BLU의 경우 수백 개에서 거의 천여 개가 소요된다. 따라서 확산 판을 이용하여 빛을 확산시킨 상태에서 수백 개중 한 개의 엘이디 칩(엘이디 Chip) 불량은 검출이 거의 불가능 하다고 봐야 한다.

이와 같은 간접 휘도 측정 방식의 문제점을 해결하기 위해 직접 휘도 측정 방식이 도입되었는데, 직접 휘도 측정 방식이란 도 4에 도시된 바와 같이, 모듈의 엘이디(1)를 점등한 후 각 엘이디의 빛을 카메라(3)로 직접 확인하는 방식이다.

상기 직접 휘도 측정방식은 엘이디 하나하나를 개별적으로 모두 측정하므로 불량 검출은 완벽하나, BLU 한 개당 수백여 개에 이르는 엘이디를 하나하나 검사하다보니 시간과 비용의 측면에서 매우 비효율적이어서 엘이디 BLU의 경쟁력을 더옥 저하시키는 문제가 있었다.

본 발명은 종래 엘이디 BLU의 엘이디 모듈 양불 판별방법의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 엘이디의 전기적 특성을 측정하여 각 엘이디의 양불 판정이 가능하도록 함으로써, 간접 휘도 측정 방식의 경제성과 직접 휘도 측정 방식의 정확성을 모두 실현할 수 있는 엘이디 전기적 특성 측정 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 설정된 구동전류에 따른 기준 데이터를 제공하고 엘이디 모듈에 대한 실제 검출값을 입력받아 상기 기준 데이터와 측정값의 일치여부에 따라 엘이디 모듈의 양불을 판별하는 제어부; 엘이디 모듈별로 구비되고, 상기 제어부가 제공하는 기준데이터를 입력받아 아날로그로 변환하는 DA변환부, 피드백회로를 통해 엘이디 모듈에 대해 정 전류제어를 수행하는 정 전류 드라이브 및 상기 엘이디 모듈 양 단자에서 동작 전압과 동작 전류 값을 검출하여 출력하는 센싱부를 포함하는 채널 검출부; 및 상기 채널 검출부가 제공하는 검출값을 디지털 값으로 변환하여 제어부에 전달하는 AD변환부;를 포함하여, 설정된 기준데이터를 이용하여 엘이디 모듈에 대하여 정 전류 제어를 수행하고 동작 전압과 동작 전류값을 검출하여 기준데이터와의 일치여부를 판단하여 엘이디 모듈의 양불을 판별하도록 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 오류 판별장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 엘이디 모듈의 전류와 전압 특성을 이용하여 양불판정을 정확하고 신속하게 수행할 수 있는바, 종래의 직접 휘도 측정 방식에 비하여 측정 시간이 10배 이상 단축되었을 뿐만 아니라 개별측정을 위하여 계속적으로 이동할 수밖에 없었던 카메라와 이를 구동시켜주는 장비의 대형화 및 고투자비용을 소형화 및 저가화시킴으로써 설비투자에 대한 제조업체의 부담을 덜어주게 되었다.

또한 종래에는 모듈을 구성하고 있는 채널 각각의 전기적 특성을 파악하기 위하여 고가의 계측 장비를 사용하였기 때문에, 전기적 특성 측정은 일부 제품에 한정되는 부분 검사에 그쳤던 것인바, 본 발명에 따르면 전기적 특성시험을 양산되는 전 제품에 적용시킬 수 있게 되어 제품의 품질에 대한 신뢰성을 높이는데 크게 기여할 것으로 기대된다.

<본 발명의 원리>

본 발명은 앞서 밝힌 바와 같이, 간접 휘도 측정 방식처럼 짧은 시간 안에 모든 측정을 마치되, 직접 휘도 측정 방식과 같은 신뢰성 있는 측정 결과를 제공할 수 있도록 하고자 함을 목적으로 한다.

본 발명의 기술적 사상은 엘이디 모듈이 가지고 있는 고유의 전기적 특성 데이터(기준 데이터)를 기준으로, 매 측정시마다 검출되는 엘이디 모듈의 전기적 특성 데이터(검출값)를 비교하여 양불을 판단하는 것이다.

예를 들어서, 동작전압(Vf)이 5V일 경우 100mA의 전류가 흐르는 엘이디가 있는데, 이 엘이디가 직렬로 5개 연결된 것이 한 개의 엘이디 모듈이라고 가정하자.

상기 가정으로 엘이디의 몇 가지 고유의 전기적 특성 데이터를 생성할 수 있 다.

엘이디가 100mA의 전류로 동작 할 경우에는, 엘이디 양단에 걸리는 전압이 5V이므로 이 엘이디의 저항 특성은 50 O 이 된다(식1).

<식 1>

그리고 이 엘이디가 직렬로 5개 연결되어 있으므로 합성 저항 특성은 250 O 이 된다. 따라서 저항 특성이 250 O 인 엘이디가 100mA의 전류로 동작할 경우 필요한 동작 전압은 25V 가 된다(식 2).

<식 2>

상기 고유의 전기적 특성 데이터에 따라 엘이디 모듈을 연결하고 100 mA로 정 전류제어를 한 상태에서 엘이디 모듈의 동작 전압과 동작 전류를 측정한다.

가령 상기 측정값 중 동작 전류는 100 mA이고 동작 전압이 20V 이었다면, 4개의 엘이디는 정상이지만 1개의 엘이디는 불량이라는 것을 판별해 낼 수 있다.

<본 발명의 구성>

상기의 기능을 수행하는 본 발명에 따른 오류 판별장치의 구성은 도 5와 같 은바, 사용자 인터페이스부(11), 통신부(12), 제어부(13), AD변환부(14), 소프트 스타트(15) 및 다수의 채널 검출부(20)를 구비하고 있다.

상기 사용자 인터페이스부(11)는 컴퓨터를 기반으로 하여 사용자가 구동전류, 검사 대상 등을 조작할 수 있고 오류 판별결과를 수신하도록 하는 UI(User Interface)프로그램이다.

상기 통신부(12)는 사용자 인터페이스부(11) 와 중앙처리장치 간의 연결이 필요할 경우 데이터 교환을 가능하게 하는 통신 회로로서, RS-232 통신 방식 등이 적용될 수 있다.

상기 제어부(13)는 엘이디 모듈에 기준 데이터를 제공하고 엘이디 모듈로 부터의 검출값을 상기 기준 데이터와 비교하여 엘이디 불량여부를 판단하는 제어회로이다.

따라서 상기 제어부(13)는 기준 데이터가 설정되어 있거나 설정된 값을 용이하게 변경할 수 있도록 지원하게 되며, 제어부에 의해 판별된 결과는 다양한 방법을 통해 확인할 수 있다.

가장 바람직하게는 상기 사용자 인터페이스부와 같이 컴퓨터 기반으로 구동되는 UI 프로그램에 의하여 기준 데이터의 설정 및 판별된 결과 확인이 가능하도록 하는 것이다.

상기 AD변환부(14)는 채널 검출부로부터의 아날로그 값을 제어부(13)가 인식할 수 있는 디지털 값으로 변환해 주는 회로이다.

상기 소프트 스타트(15)는 초기 전원 투입 시 발생될 수 있는 인 러쉬(IN- RUSH)의 과전압으로 인해 엘이디 모듈이 손상되는 것을 방지하기 위하여 시간의 흐름에 따라 서서히 전원이 공급되도록 유도해주는 회로이다.

상기 채널 검출부(20)는 각 엘이디 모듈별로 설치되어 각 엘이디 모듈의 전기적 특성 값을 검출하는 회로이다.

도 6을 참조하여 상기 채널 검출부(20)를 상세히 살펴보면, DA변환부(21), 정 전류 드라이브(22) 및 센싱부(23)를 포함한다.

상기 DA변환부(21)는 제어부(13)로부터 전달된 디지털 값을 정 전류 드라이브(22)가 인식할 수 있는 아날로그 값으로 변환해 주는 회로이다.

상기 정 전류 드라이브(22)는 사용자가 설정한 정 전류값으로 엘이디 모듈을 제어해 주는 회로로서, 회로 내부의 피드-백 (Feed-Back Circuit)회로를 통하여 외압 및 오류로 인해 달라질 수 있는 설정치를 보정하여 정 전류를 유지한다.

상기 센싱 부(23)는 엘이디 모듈의 양 불 판단을 위해 모듈의 전압과 전류를 검출하는 회로이다.

<구성요소의 작용관계>

본 발명의 장치는 도 5에서 보는 바와 같이, 전체를 제어하는 제어부(CPU)(13)를 중심으로 사용자와의 통신을 위한 통신부(12)와 여러 개의 엘이디를 동시에 구동할 수 있는 n 개의 채널 검출부(20)로 대별된다.

채널 검출부(20) 안에는 정 전류 제어를 할 수 있도록 설정해주는 DA변환부(21)를 비롯해 엘이디를 실제 구동하는 정 전류 드라이브(22)회로와 엘이디의 동작 전압과 동작 전류를 검출해 내는 센싱부(23)가 포함된다.

상기 채널 검출부(20)의 동작은 사용자가 사용자 설정부(11)를 통해 원하는 구동전류를 설정하게 되면 이값이 통신부를 통해 제어부(13)에 전달되고, 제어부(13)는 정밀 DA변환부(21)에 정 전류 드라이브(22)회로의 구동될 기준 데이터를 만들어 공급하게 된다.

상기 정 전류 드라이브(22)는 내장된 피드-백 (Feed-Back Circuit)회로를 통해 정 전류 제어를 하게 된다.

센싱부(23)는 정 전류 구동을 하고 있는 엘이디 모듈의 양 단자에서 동작 전압과 동작 전류를 검출하며, AD변환부(14)는 상기 검출 값을 디지털값으로 변환하여 제어부(13)로 전달한다.

제어부(13)는 상기 AD변환부(14)로부터 수신한 검출 값을 기준 데이터와 비교하여 양불을 판단하게 된다.

판단된 결과는 통신부(12)를 통하여 사용자 설정부(11)로 전달되며 이로써 사용자는 엘이디 모듈의 양불을 확인할 수 있게 된다.

상기 정전류 드라이브(22)의 동작전류 설정에 있어서, 본 발명은 일반적으로 채용되는 PWM방식의 듀티(Duty) 제어가 아닌 아날로그 전압 수준(Analog Voltage Level) 제어를 통해 동작전류의 리플(Ripple)을 최소화 하였다.

본 발명은 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, 이하 "PWM방식"이라 함)방식의 듀티(Duty)제어 회로를 이용하여 전압 및 전류를 검출할 경우 시간의 흐름에 따라 데이터의 변화가 생기게 되어 정확한 데이터 검출이 불가능함을 밝혀내고, 아날로그 전압 수준(Analog Voltage Level) 제어 회로로 구동 방식을 변경함으로써 정 확한 데이터 검출을 가능하게 하였다.

도 7은 PWM방식의 듀티 제어회로에서의 전류 및 전압의 파형을 나타내고, 도 8은 본 발명에 따른 아날로그 전압 수준(Analog Voltage Level)제어를 이용한 정 전류 회로의 전류 파형을 나타낸다.

도 1은 종래 애노드 공통 접지형(Common Anode Type) 엘이디 모듈 구성도

도 2는 종래 캐소드 공통 접지형(Common Cathode Type) 엘이디 모듈 구성도

도 3은 종래 간접 휘도 측정 방식에 의한 오류 판별 방법의 개념도

도 4는 종래 직접 휘도 측정 방식에 의한 오류 판별 방법의 개념도

도 5는 본 발명에 따른 오류판별장치의 구성도

도 6은 본 발명에 따른 오류판별장치의 채널검출부 상세도

도 7은 PWM방식의 듀티 제어회로에서의 전류 및 전압의 파형

도 8은 아날로그 전압 수준(Analog Voltage Level)제어를 이용한 정 전류 회로의 전류 파형

<주요도면부호에 대한 설명>

11 : 사용자 인터페이스부 12 : 통신부

13 : 제어부 14 : AD 변환부

15 : 소프트 스타트 20 : 채널 검출부

21 : DA 변환부 22 : 정 전류 드라이브

23 : 센싱부

Claims

설정된 구동전류에 따른 기준 데이터를 제공하고 엘이디 모듈에 대한 실제 검출값을 입력받아 상기 기준 데이터와 측정값의 일치여부에 따라 엘이디 모듈의 양불을 판별하는 제어부;

엘이디 모듈별로 구비되고, 상기 제어부가 제공하는 기준데이터를 입력받아 아날로그로 변환하는 DA변환부, 피드백회로를 통해 엘이디 모듈에 대해 정 전류제어를 수행하는 정 전류 드라이브 및 상기 엘이디 모듈 양 단자에서 동작 전압과 동작 전류 값을 검출하여 출력하는 센싱부를 포함하는 채널 검출부; 및

상기 채널 검출부가 제공하는 검출값을 디지털 값으로 변환하여 제어부에 전달하는 AD변환부;를 포함하여,

설정된 기준데이터를 이용하여 엘이디 모듈에 대하여 정 전류 제어를 수행하고 동작 전압과 동작 전류값을 검출하여 기준데이터와의 일치여부를 판단하여 엘이디 모듈의 양불을 판별하도록 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 오류 판별장치.
제 1항에 있어서, 컴퓨터 상에서 구동되는 UI프로그램으로서의 사용자 인터페이스부 및 상기 사용자 인터페이스부를 더 구비하여, 상기 제어부에 구동전류를 설정 및 변경하거나, 상기 제어부로부터 엘이디 모듈의 양불판별 결과를 수신받아 컴퓨터 모니터를 통해 확인할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 오류 판별장치.
제 1항에 있어서, 상기 채널 검출부의 정 전류 드라이브는 아날로그 전압 수준(Analog Voltage Level)제어를 함으로써 동작전류의 리플(Ripple)을 최소화하도록 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 오류 판별장치.
제 2항에 있어서, 상기 사용자 인터페이스부와 상기 제어부는 RS232 통신방식에 의해 데이터를 교환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 오류 판별장치.
제 1항에 있어서, 상기 제어부에서 엘이디 모듈에 초기 전원을 투입 시 시간의 흐름에 따라 서서히 전원이 공급되도록 유도해주는 회로인 소프트 스타트를 상기 제어부의 상기 엘이디 모듈 전원 공급회로에 개재되도록 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 모듈의 오류 판별장치.