KR102108344B1 - Led 램프에서의 부하단락을 검출하는 회로 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 LED 램프를 구성하는 LED의 단락 또는 미리 예견되지 않은 어떤 원인에 의하여 LED 램프에 과전류가 발생되는 경우, LED 램프 또는 LED 램프의 구동회로를 안전하게 보호할 수 있는 LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 회로 및 방법이 개시된다.
상기 LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 회로는, 외부로부터 입력되는 전원에 의하여 점등이 제어되도록 복수개의 LED가 직렬 또는/및 병렬로 구비되는 LED 어레이; LED 어레이를 구동하기 위한 구동 TR이 구비되는 LED 드라이버부; 및 LED 어레이의 양단에서 회로의 단락이 검출될 때, LED 드라이버부의 동작을 정지시키고 이에 따라서 전원이 차단됨으로써 LED 드라이버부를 보호하도록 동작되는 스위칭 제어부를 포함한다.

Description

LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 회로 및 방법{Circuit and method for detecting short circuit in LED lamp}
본 발명은 LED 램프에서 과전류에 의한 손상을 방지하는 LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 회로 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부주의한 작업 또는 예상하지 못한 어떤 원인에 의하여 야기되는 과전류로부터 LED 드라이버 LED 램프를 보호하고자 하는 LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 회로 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 근래에는 필라멘트 전구보다 가격은 높지만 긴수명, 저전력, 그리고 다양한 디자인 등으로 되는 장점으로 인하여 LED 램프가 많이 사용되고 있다.
선출원되어 공개된 국내 공개 특허 제10-2007-0104804호의 '과전압 보호 및 듀티 제어 기능을 갖는 LED 구동장치' 에서는 부하에 인가되는 과전압으로부터 부하 및 구동회로를 보호할 수 있도록 하는 것에 대하여 개시하고 있다.
그러나 상기한 국내 공개 특허에서는 LED 램프에서의 부하단락을 검출함으로써 구동회로를 보호하는 것에 대한 것은 전혀 개시하지 않고 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 LED(Light Emitting Diode) 램프를 구성하는 LED의 열화 또는 부주의한 작업 등으로부터 LED 램프에서 단락이 발생되어 과전류가 발생되는 경우, 이러한 과전류로부터 LED 어레이와 구동회로가 보호되도록 동작되는 LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 회로 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 회로는, 외부로부터 입력되는 전원에 의하여 점등이 제어되도록 복수개의 LED가 직렬 또는/및 병렬로 구비되는 LED 어레이; 상기 LED 어레이를 구동하기 위한 구동 TR이 구비되는 LED 드라이버부; 및 상기 LED 어레이의 양단에서 회로의 단락이 검출될 때, 상기 LED 드라이버부의 동작을 정지시키고 이에 따라서 상기 전원이 차단됨으로써 상기 LED 드라이버부를 보호하도록 동작되는 스위칭 제어부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 스위칭 제어부는, 상기 LED 어레이의 양단에 두 개의 입력이 각각 연결되어서 상기 양단의 전압차이를 비교하는 비교부; 및 상기 비교부의 출력을 입력으로 하여 상기 LED 드라이버부에 구비되는 상기 구동 TR을 스위칭하는 스위칭부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 방법은, 빛을 발산하는 복수개의 LED가 직렬 또는/및 병렬로 구비되는 LED 어레이와, 상기 LED 어레이를 구동회로에 의하여 구동하는 방법에 있어서, 상기 복수개 LED의 양단에 걸리는 양단전압을 검출하는 양단전압검출단계; 상기 양단전압이 단락상태인지를 판단하는 단락판단단계; 및 상기 양단전압이 단락상태로 판단되는 경우, 상기 복수개 LED를 구동하는 상기 구동회로를 개회로로 하여 상기 LED 어레이 또는 상기 구동회로에 단락으로부터 야기되는 과전류가 흐르는 것을 방지하는 과전류방지단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, LED 램프를 구성하는 LED의 단락 또는 미리 예견되지 않은 어떤 원인에 의하여 LED 램프에 과전류가 발생되는 경우, LED 램프 또는 LED 램프의 구동회로를 안전하게 보호할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 LED(Light Emitting Diode) 램프에서의 부하단락을 검출하는 회로는 LED 어레이(10), LED 드라이버부(20), 및 스위칭 제어부를 포함한다.
LED 어레이(10)는 직렬 또는/및 병렬로 구비되는 복수개의 LED(LED1 내지 LED90)를 포함하며, 복수개의 LED(LED1 내지 LED90)는 외부로부터 입력되는 전원(Vcc)에 의하여 점등이 제어된다.
한편, 도 1에서는 바람직한 일실시예를 설명하기 위하여 90개의 LED가 직렬로 구비되는 LED 램프를 도시하였으나, LED가 병렬로 구비되거나 또는 필요에 의하여 직렬과 병렬을 구비될 수 있다.
또한, LED 램프는 바람직하게는 LED 어레이(10)이거나 또는 LED 어레이(10)와 드라이버 회로 등을 포함할 수 있다.
LED 드라이버부(20)는 입력되는 전압을 제1저항(Rd1)과 제2저항(Rd2)으로 분배하고, 분배된 전압으로 LED 어레이(10)를 구동하기 위한 구동 TR(Qd)을 제어한다.
스위칭 제어부는 비교부(40)와 스위칭부(30)를 포함하며, LED 어레이(10)의 양단에서 회로의 단락이 검출될 때, LED 드라이버부(20)의 동작을 정지시키고 이에 따라서 회로가 오픈됨으로써 전원(Vcc)이 차단되어 결국 LED 어레이(10)와 LED 드라이버부(20)가 과전류로부터 보호된다.
즉, 비교부(40)는 LED 어레이(10)의 양단 전압을 각각의 제1과 제2저항(R1, R2)을 사용하여 비교기(Comp.)의 양입력(A, B)으로 입력하고, 입력된 양단의 전압차이를 비교한다.
스위칭부(30)는 제1저항(RS1)과 제2저항(RS2)으로 분배되는 비교기(Comp.)의 출력전압(Vo)을 입력하고, 입력되는 전압으로 스위칭되는 스위칭 TR(Qs)을 구비하며, 스위칭 TR(Qs)의 스위칭에 따라서 LED 드라이버부(20)에 구비되는 구동 TR(Qd)이 스위칭된다.
도 2는 본 발명에 따른 LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 도 1의 도면을 참조하면서 도 2의 본 발명에 따른 LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도를 설명한다.
조명용의 빛을 발산하도록 복수개의 LED가 직렬 또는/및 병렬로 구비되는 LED 어레이(10)에서, 정격에 맞지 않는 LED 어레이(10)가 교체되거나 또는 어떤 예측되지 않는 원인에 의해서 LED 어레이(10)에 단락이 발생되면, 단락에 의해서 발생되는 순간적인 과전류로부터 LED 어레이(10)와 LED 어레이(10)를 제어하기 위한 주변회로를 보호해야만 한다.
따라서 먼저 LED 어레이(10)의 양단에 걸리는 양단전압을 검출하는 양단전압검출단계(S100)가 수행된다.
즉, LED 어레이(10)가 조명을 위하여 도시되지 않은 LED 어레이 하우징에 장착될 때, LED 어레이(10)의 정격과 하우징의 정격이 서로 달라서 LED 어레이(10)에 순간적으로 큰 전압이 인가됨으로써 LED 어레이(10)의 양단전압이 크게 감소되는 단락상황이 발생될 수 있다.
그러면, LED 어레이(10)의 양단전압이 단락상태인지를 판단하는 단락판단단계(S110)가 수행된다.
즉, 비교기(Comp.)의 양입력(A, B)으로 입력되는 LED 어레이(10)의 양단전압을 비교하여 단락상태를 검출하고, 이에 상응하는 출력전압(Vo)을 발생함으로써 단락을 판단하게 된다.
따라서 LED 어레이(10)의 양단전압의 저하에 따른 회로의 단락상태가 판단되는 경우, LED 어레이(10)를 구동하는 구동회로인 LED 드라이버부(20)를 개회로로 함으로써 LED 드라이버부(20)에 회로의 단락으로부터 야기되는 과전류가 흐르는 것을 방지하는 과전류방지단계(S120)를 수행한다.
즉, LED 어레이(10)에서 LED의 소손이나 정격에 맞지 않는 램프의 교체에 의한 과전압 등으로부터 발생되는 전압의 단락에 의하여, 비교부(40)로부터 출력되는 출력전압(Vo)을 입력하는 스위칭부(30)는 제1 및 2저항(RS1, RS2)에 의하여 분배되는 전압으로 스위칭 TR(Qs)을 턴온(Turn on)시킨다.
그러면, 베이스로 낮은 전압이 인가되는 LED 드라이버부(20)의 구동 TR(Qd)이 턴오프(Turn off)되고, 이에 따라서 LED 드라이버부(20)와 LED 어레이(10) 사이의 연결이 오픈되어서 회로가 개회로로 된다.
그 결과, LED 어레이(10)를 흐르는 과전류가 차단되기 때문에 LED 어레이(10) 또는 LED 어레이(10)를 구동시키는 LED 드라이버부(20)를 구성하는 각각의 소자들이 과전류로부터 보호된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : LED 어레이 20 : LED 드라이버부
30 : 스위칭부 40 : 비교부

Claims (3)

  1. 외부로부터 입력되는 전원에 의하여 점등이 제어되도록 복수개의 LED가 직렬 또는/및 병렬로 구비되는 LED 어레이(10);
    상기 LED 어레이(10)에 흐르는 전류 흐름을 온(ON) 또는 오프(OFF) 제어하는 구동 TR(Qd)이 구비되는 LED 드라이버부(20); 및
    상기 LED 어레이(10)의 양단에서 회로의 단락이 검출될 때, 상기 LED 드라이버부(20)의 동작을 정지시켜 상기 LED 드라이버부(20)에 전원공급이 차단됨으로써 상기 LED 어레이(10)와 상기 LED 드라이버부(20)를 보호하도록 동작되는 스위칭 제어부(30, 40)를 포함하고,
    상기 스위칭 제어부(30, 40)는,
    상기 LED 어레이(10) 양단 전압을 입력(A, B)으로 하여 상기 LED 어레이(10) 양단의 전압을 비교하는 비교부(40); 및
    상기 비교부(40)의 출력(Vo)을 입력으로 하고, 상기 입력에 의해 스위칭 온(ON) 또는 오프(OFF)가 되고, 상기 스위칭 온(ON) 또는 오프(OFF)가 상기 LED 드라이버부(20)의 구동 TR(Qd)의 베이스단자 입력 신호가 되는 스위칭부(30)를 구비하고,
    상기 LED 어레이(10) 양단 전압차이가 미리 설정된 값보다 작으면, 상기 스위칭부(30)가 온(ON)되어 LED 드라이버부(20)에 구비되는 상기 구동 TR(Qd)을 오프(OFF)로 스위칭하여 상기 LED어레이(10)에 전류가 흐르지 않게 하고,
    상기 LED 어레이(10) 양단 전압차이가 미리 설정된 값 이상이면, 상기 스위칭부(30)가 오프(OFF)되어 LED 드라이버부(20)에 구비되는 상기 구동 TR(Qd)을 온(ON)으로 스위칭하여 LED 어레이(10)가 정상적으로 전류가 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 LED 램프에서의 부하단락을 검출하는 회로.
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