KR100917623B1

KR100917623B1 - Ｌｅｄ 구동장치

Info

Publication number: KR100917623B1
Application number: KR1020060013740A
Authority: KR
Inventors: 강정일; 이상훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2009-09-17
Also published as: CN101022000A; KR20070081638A; CN101022000B; US20070188112A1; US7321206B2

Abstract

본 발명에 따른 LED 구동장치는 LED(Light Emitting Diode)와; PWM 신호에 대응하여 LED에 흐르는 전류의 크기를 조정하는 전류조정부와; LED에 걸리는 전압을 검출하는 전압검출부와; 전압검출부로부터 검출된 검출전압과 소정의 기준전압을 비교하여, 검출전압이 상기 기준전압보다 작은 경우, PWM 신호가 상기 전류조정부에 인가되는 것을 차단하는 PWM 차단부를 포함한다. 이에 의해, LED가 소정 개수 이상 단락된 경우, PWM 신호를 차단하여 LED에 전류가 흐르지 않도록 함으로써 회로를 보호할 수 있다.

Description

ＬＥＤ 구동장치{LED Driving Apparatus}

도 1은 종래의 LED 구동장치의 회로구성을 도시한 회로도이며,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동장치의 구성을 도시한 제어블록도이며,

도 3은 본 실시예에 따른 LED 구동장치의 회로구성의 일례를 도시한 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 전류조정부 17 : 스위칭제어부

19 : 스위칭부 30 : LED

40 : 전압검출부 50 : PWM 차단부

55 : 전원공급부

본 발명은 LED 구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 PWM 신호에 의해 LED(Light Emitting Diode)를 구동하는 LED 구동장치에 관한 것이다.

LED는 세 가지 색상인 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue) 각각에 대하여 복수개의 어레이(Array)를 마련하여 액정표시장치(LCD: liquid crystal display)의 백라이트(back light)로서 이용된다.

이러한 LED를 구동하는 종래의 구동장치는, 도 1에 도시된 바와 같은 회로로 구성될 수 있다. 도 1의 구동장치(1)에서는, 스위칭FET(5)가 온 상태인 경우, 전원장치(15)로부터 공급된 전류가 LED(9)와 인덕터(11)를 흐르게 된다. 또한, 스위칭FET(5)가 오프 상태인 경우, 인덕터(11) 및 다이오드(7)를 거쳐 LED(9)에 전류가 흐르게 된다.

구체적으로, 제어블록(3)은 소정의 듀티사이클(duty cycle)을 가진 펄스폭변조(Pulse Width Modulation: 이하, "PWM"이라 칭함)신호를 이용하여 LED(9)에 전류가 흐르도록 한다. 그리고, LED(9)에 흐르는 전류가 소정의 피크치(Iref)에 도달하면 LED(9)에 흐르는 전류가 차단되도록 제어한다. 이를 통해, LED(9)에 흐르는 전류량을 조정하여 LED(9)가 방출하는 광의 휘도를 조정한다.

예컨대, 제어블록(3)은 입력된 PWM 신호가 논리적 하이(high)이면, 스위치FET(5)를 온 되도록 하여 LED 전류량을 증가시킨다. 그리고, LED 전류량이 피크치(Iref)에 도달하면, 제어블록(3)은 스위치FET(5)가 오프 되도록 제어하여 LED(9)에 흐르는 전류량을 감소시킨다. 그리고, 소정 시간이 지난 후 PWM 신호가 논리적 하이(high)가 되면 스위치FET(5)가 온 되도록 하여 LED 전류량을 증가시키는 과정을 반복한다.

그런데, 제어블록(3)이 스위치FET(5)에 온 신호 또는 오프 신호를 전달하는데 지연이 발생할 수 있다. 이러한 신호전달의 지연은 LED(9)의 수명이 다하거나, 불량이 발생하여 LED(9)가 단락이 되는 경우에 심각한 문제를 발생시킨다.

예컨대, 피크치(Iref)에 도달한 전류량이 충분히 줄어들지 않은 상태에서 PWM 신호에 의해 스위치FET(5)가 온 되어 LED(9)에 전류가 다시 증가하게 된다. 그리고, LED(9)에 흐르는 전류가 피크치(Iref)에 도달하여 제어블록(3)이 스위치FET(5)에 오프신호를 전달한다.

그러나, 스위치FET(5)가 온 된 시간 동안 LED(9)에 흐르는 전류량이 피크치(Iref)를 초과하게 되면, 제어블록(3)이 LED(9)에 흐르는 전류량을 제어할 수 없게 된다. 결국, 회로에 흐르는 전류량이 점점 증가하여 회로가 파손되는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 LED에 문제가 발생하는 경우, PWM 신호를 차단하여 회로를 보호할 수 있는 LED 구동장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, LED(Light Emitting Diode)와, PWM 신호에 대응하여 상기 LED에 흐르는 전류의 크기를 조정하는 전류조정부를 갖는 LED구동장치에 있어서, 상기 LED에 걸리는 전압을 검출하는 전압검출부와; 상기 전압검출부로부터 검출된 검출전압과 소정의 기준전압을 비교하여, 상기 검출전압이 상기 기준전압보다 작은 경우, 상기 PWM 신호가 상기 전류조정부에 인가되는 것을 차단하는 PWM 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED구동장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 전압검출부는 저항을 이용하여 상기 LED에 걸리는 전압을 검출하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 PWM 차단부는 트랜지스터를 포함하며; 상기 트랜지스터는 상기 전압검출부에 연결된 베이스단과, 상기 PWM 신호가 입력되는 이미터단과, 상기 전류조정부와 연결되어 상기 PWM 신호를 인가하는 콜렉터단을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 PWM 차단부는 상기 베이스단에 걸리는 전압과 상기 이미터단에 걸리는 전압의 전위차가 상기 기준전압보다 작은 경우, 상기 전류조정부에 인가되는 상기 PWM 신호를 차단하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 PWM 차단부로부터 상기 PWM 신호가 차단된 경우, 상기 전류조정부의 접지를 위한 풀-다운저항을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 LED 구동장치의 구성을 도시한 제어블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 구동장치는 전원공급부(55), 전류조정부(10), 인덕터(20), LED(30), 전압검출부(40), PWM 차단부(50)를 포함한다. 여기서, LED(30)는 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, EMI(Electromagnetic Interference: 전자방해)를 줄이거나, LED(30)의 전류 스트레스를 줄이기 위한 목적으로 소용량의 캐패시터(105)를 추가할 수 있음은 물론이다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 LED 구동장치의 각 블록을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

전류조정부(10)는 LED(30)에 흐르는 전류의 크기를 조정하는 것으로, 스위칭부(19)와, 스위칭제어부(17)를 포함한다.

스위칭부(19)는 후술할 스위칭제어부(17)로부터 온 또는 오프신호를 입력받아, 전원공급부(55)로부터의 전원을 LED(30)로 공급 또는 차단시킨다. 본 실시예의 스위칭부(19)는 MOSFET를 적용한 스위칭 회로로 구현될 수 있으며, MOSFET의 게이트(GATE)에는 스위칭제어부(17)로부터의 신호가 입력된다.

여기서, 스위칭부(19)가 온 된 경우, 전원공급부(55)의 전압(Vin)에 의해 LED(30)와 인덕터(20)에 전류가 흐르게 된다. 이때, 인덕터(20)에는 LED(30)에 흐르는 전류와 동일한 양의 전류에너지가 충전된다.

그리고, 스위칭부(19)가 오프된 경우, 인덕터(20), LED(30) 및 다이오드(101)가 폐회로를 이루어 인덕터(20)에 저장된 전류에너지에 의해 LED(30)에 전류가 흐르게 된다. 이 경우, 인덕터(20)에 충전된 전류에너지가 방전되면서 LED(30)에 흐르는 전류가 감소한다.

스위칭제어부(17)는 PWM 디밍(Pulse Width Modulation Dimming)신호에 의해 스위칭부(19)를 온 시키고, 아날로그 디밍(Analog Dimming)신호에 의해 스위칭부(19)를 오프시킨다.

여기서, PWM 디밍신호는 PWM 핀(PWM_D)을 통해 입력된 PWM 신호를 이용하여 LED(30)의 듀티비(duty ratio)를 조절한다. 그리고, 아날로그 디밍신호는 LED(30)에 흐르는 전류를 전류검출핀(CS)으로 검출하여, 이를 기설정된 피크치(Iref)와 비교하여 LED(30)에 흐르는 전류량을 조절한다.

즉, 스위칭제어부(17)는 LED(30)에 흐르는 전류의 크기를 전류검출핀(CS)을 통해 계속적으로 검출하고, 설정된 피크치(Iref)와 비교한다. 그리고, LED(30)에 흐르는 전류가 피크치(Iref)에 도달한 경우, 스위칭부(19)를 오프 시킨다. 그리고, PWM 핀(PWM_D)을 통해 입력된 PWM 신호가 논리적 하이(high)인 경우, 스위칭부(19)를 온 시킴으로써, LED(30)에 흐르는 전류의 크기를 조절한다. 이때, 피크치(Iref)는 LED(30)의 최대정격전류를 고려하여 설정되는 것이 바람직하다.

전압검출부(40)는 LED(30)에 걸리는 전압을 검출하는 것으로, 본 실시예에 따른 전압검출부(40)는 저항 값이 R1과 R2인 두 개의 저항을 포함한 전압분배회로로 구현될 수 있다. 여기서, LED(30)를 통과한 캐소드전압(V_K)가 저항 R1과 R2로 분배된 전압(V_B)은 후술할 PWM 차단부(50)와 연결된다.

PWM 차단부(50)는 전압검출부(40)로부터 검출된 검출전압에 대응하여 PWM 신호를 PWM 핀(PWM_D)으로 인가 또는 차단하는 것으로, 트랜지스터로 구현될 수 있다. 본 실시예에 따른 PWM 차단부(50)는 PNP 쌍극 접합 트랜지스터(PMOS 트랜지스터)로 구현되는 것을 일예로 하여 설명하기로 한다.

PMOS 트랜지스터로 구현된 PWM 차단부(50)는 베이스단(B)과, 이미터단(E)과, 콜렉터단(C)을 갖는다. 본 실시예에 따른 PMOS 트랜지스터의 베이스단(B)은 전압검출부(40)와 연결되어, 전압검출부(40)로부터 검출된 검출전압(V_B)이 걸린다. 그리고, 이미터단(E)은 PWM 신호를 입력받으며, 콜렉터단(C)은 전류조정부(10)의 PWM 핀(PWM_D)과 연결된다.

이러한, PWM 차단부(50)는 베이스단(B)과 이미터단(E)에 걸리는 전압의 전위차를 이용하여 온 또는 오프된다. 예컨대, 베이스단(B)에 걸리는 전압(이하, "베이스단전압"이라 칭함)과 이미터단(E)에 걸리는 전압(이하, "이미터단전압"이라 칭함)의 전위차가 소정의 기준전압보다 큰 경우 온 된다. 그리고, 베이스단전압과 이미터단전압의 전위차가 기준전압보다 작은 경우 오프된다. 여기서, 기준전압은 PMOS 트랜지스터의 턴-온(turn on) 전압(V_eb)이다.

즉, PWM 차단부(50)는 PWM 신호가 논리적 하이(high)일 때 입력되는 이미터단전압(V_H)과 베이스단전압(V_B)의 전위차(V_H-V_B)가 턴-온 전압(V_eb)보다 큰 경우 온 된다. 그리고, 이미터단(E)과 콜렉터단(C)이 도통되어, 이미터단(E)을 통해 입력된 PWM 신호가 전류조정부(10)의 PWM 핀(PWM_D)에 인가된다.

그리고, PWM 차단부(50)는 PWM 신호가 논리적 하이(high)일 때 입력되는 이미터단전압(V_H)과 베이스단전압(V_B)의 전위차(V_H-V_B)가 턴-온 전압(V_eb)보다 작은 경우 오프된다. 그리고, 이미터단(E)을 통해 전류조정부(10)에 인가되는 PWM 신호가 차단된다.

여기서, 본 실시예에 따른 LED 구동회로는 PWM 핀(PWM_D)을 접지시키기 위한 풀-다운(full_down) 저항(R3, 103)을 더 포함할 수 있으며, PWM 신호가 차단된 경우, PWM 핀(PWM_D)은 풀-다운 저항(103)에 의해 접지되어 회로의 구동이 멈추게 된다.

예컨대, LED(30)의 일부 또는 전체가 단락(short)되어 LED(30)를 통과한 캐 소드전압 V_K가 상승하여, 전압검출부(40)를 통해 검출된 검출전압 V_B도 상승하였다고 하자. 이때, 소정 개수 이상의 LED(30)가 단락되면, PWM 차단부(50)의 이미터단전압(V_H)과 베이스단전압(V_B)의 전위차(V_H-V_B)가 턴-온 전압(V_eb)보다 작아지게 된다. 따라서, PWM 신호가 논리적 하이(high)가 되어도 PWM 차단부(50)가 PWM 신호를 차단시킴으로써, LED(30) 회로를 보호할 수 있게 된다.

여기서, 전압검출부(40)의 전압분배회로에 포함된 저항의 저항값(R1, R2)을 적절히 설정하여 일정 개수 이상의 LED(30)가 단락되는 경우, PWM 차단부(50)가 PWM 신호를 차단하도록 설정할 수 있다.

이를 통해, LED(30)가 소정 개수 이상 단락되는 경우, PWM 신호를 차단하도록 하여 전류폭주현상에 의해 회로가 파괴되는 현상을 방지할 수 있다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, LED가 소정 개수 이상 단락된 경우, PWM 신호를 차단하여 LED에 전류가 흐르지 않도록 함으로써 전류폭주현상으로 인한 회로파괴를 막을 수 있는 LED 구동장치가 제공된다.

또한, 저렴한 비용을 통해 회로를 보호할 수 있는 LED 구동장치가 제공된다.

Claims

LED(Light Emitting Diode)와, PWM 신호에 대응하여 상기 LED에 흐르는 전류의 크기를 조정하는 전류조정부를 갖는 LED구동장치에 있어서,

상기 LED에 걸리는 전압을 검출하는 전압검출부와;

상기 전압검출부로부터 검출된 검출전압과 소정의 기준전압을 비교하여, 상기 검출전압이 상기 기준전압보다 작은 경우, 상기 PWM 신호가 상기 전류조정부에 인가되는 것을 차단하는 PWM 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED구동장치.
제1항에 있어서,

상기 전압검출부는 저항을 이용하여 상기 LED에 걸리는 전압을 검출하는 것을 특징으로 하는 LED구동장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 PWM 차단부는 트랜지스터를 포함하며;

상기 트랜지스터는 상기 전압검출부에 연결된 베이스단과, 상기 PWM 신호가 입력되는 이미터단과, 상기 전류조정부와 연결되어 상기 PWM 신호를 인가하는 콜렉터단을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED구동장치.
제3항에 있어서,

상기 PWM 차단부는 상기 베이스단에 걸리는 전압과 상기 이미터단에 걸리는 전압의 전위차가 상기 기준전압보다 작은 경우, 상기 전류조정부에 인가되는 상기 PWM 신호를 차단하는 것을 특징으로 하는 LED구동장치.
제1항에 있어서,

상기 PWM 차단부로부터 상기 PWM 신호가 차단된 경우, 상기 전류조정부의 접지를 위한 풀-다운저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.