KR20070093736A - 발광장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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KR20070093736A
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강정일
이상훈
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Abstract

본 발명은 발광장치 및 그 제어방법 관한 것이다. 본 발명에 따른 발광장치는, 광을 발광하는 발광부와; 상기 발광부에 구동전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 발광부에 직렬로 연결되어 있는 스위칭부와; 상기 스위칭부 양단에 인가되는 스위치 전압레벨을 기설정된 비교레벨과 비교하고, 비교 결과 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높은 경우 상기 전원공급부에서 출력되는 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 낮추도록 상기 전원공급부를 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 의해, 발광부와 직렬로 연결된 스위칭부 양단에 인가되는 전압의 크기를 일정하게 유지할 수 있다.

Description

발광장치 및 그 제어방법{LIGHT EMITTING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 발광장치가 프로젝션 장치를 포함하는 경우, 프로젝션장치의 제어블럭도이고,
도 2는 본 발명에 따른 발광장치의 제어블럭도이고,
도 3은 본 발명에 따른 발광장치에서 발광부에 인가되는 전류의 크기, 전원공급부에서 출력되는 구동전압의 크기 및 스위칭부 양단에 인가되는 전압의 크기변화를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 발광장치의 제어흐름도이고,
도 5는 종래의 발광장치에서 발광부에 인가되는 전류의 크기, 전원공급부에서 출력되는 구동전압의 크기 및 스위칭부 양단에 인가되는 전압의 크기변화를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 전원공급부 120 : 발광부
130 : 스위칭부 131 : 스위칭소자
135 : 전류감지부 160 : 제어부
161 : 비교전압 발생부 162 : 메인 제어부
163 : 비교부 165 : 스위칭 제어부
170 : LPF
본 발명은 발광장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스위칭부 양단에 인가되는 전압의 레벨을 개선한 발광장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이장치는 CRT(Cathode Ray Tube) 및 평판 디스플레이(FPD : Flat Panel Display) 장치가 사용되고 있다. 여기서, 평판 디스플레이장치는 이미지가 표시되는 디스플레이패널로 LCD(Liquid Crystal Display) 패널, PDP(Plasma Display Panel)을 사용하는 것이 주류를 이루고 있으며, 유기EL, DLP 등과 같은 새로운 방식의 디스플레이장치가 지속적으로 개발되고 있는 추세이다.
여기서, LCD, DLP 등의 디스플레이장치는 백라이트 유닛의 광원으로 LED(Light Emitting Diode) 등의 발광 소자를 사용하고 있으며, LED는 점광원이면서 휘도가 높고 색재현성이 우수하여 주목받고 있다. 이러한 LED와 같은 전류로 구동되는 발광장치는 표시화면의 화질을 향상시키기 위하여 출력전류의 리플성분을 최소화하고, 표시장치의 특성상 빠른 응답특성을 가지는 구동장치를 필요로 하게 된다. 이러한 경우, 리니어 방식으로 동작하는 전류원 장치를 사용하게 된다.
이러한 종래의 발광장치는 발광부가 정상 구동되는 경우, 전원공급부로부터 일정한 레벨의 전압을 공급하게 된다. 이 때, 일반적으로 전원공급부에서 출력되는 전압은 발광부 및 스위칭부에 인가되게 된다. 따라서, 발광부 양단에 인가되는 전압의 크기 변화에 따라 스위칭부 양단에 인가되는 전압의 크기 역시 변화하게 된다. 이에 의하여, 도 5를 참조하면, 종래의 발광장치는 발광부 양단에 인가되는 전압(VL)의 크기가 작아지면, 스위칭부에 인가되는 전압(Vd)의 크기는 점점 증가하게 된다.
이 경우, 스위칭부에 인가되는 전압의 크기기 점점 증가하게 되면, 스위칭부에서 소비되는 전력이 커지게 된다. 특히, 디스플레이장치의 광원으로 사용할 수 있는 고휘도의 LED의 경우 동일한 부품이라 할지라도 개체에 따라 동일한 전류에 대한 전압차이가 매우 크다. 따라서, 이러한 편차를 감안하여 구동전압을 크게 설정해야 한다.
더구나, 종래의 발광장치에서, LED가 단락되는 등의 손상이 발생하는 경우, 단락된 LED의 순방향 전압강하에 해당하는 전압이 모두 스위칭부에 걸리면서, 전류제어가 계속 수행되는 문제점이 있다.
또한, LED는 주변 온도가 낮은 경우 구동이 진행되면서 비교적 큰 폭으로 LED 양단의 전압이 감소하게 되며, 반대로 주변 온도가 높은 경우 또는 잠시 동작을 멈췄다가 다시 동작하는 경우 비교적 큰 폭으로 LED 양단의 전압 변화 폭이 작게 된다. 이와 같이, 종래의 발광장치는 LED와 같은 발광부의 손상에 의한 전압변화, 각 발광부 개체 간의 전압변화, 발광부 온도변화에 따른 전압변화 등에 따라, 스위칭부 양단에 인가되는 전압의 크기가 변화하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 발광부와 직렬로 연결된 스위칭부 양단에 인가되는 전압의 크기를 일정하게 유지할 수 있는 발광장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 트랜지스터 등의 스위칭소자에 인가되는 전압의 크기가 높아져서 전력의 과다한 소모를 방지할 수 있는 발광장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 광을 발광하는 발광부를 갖는 발광장치에 있어서, 상기 발광부에 구동전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 발광부에 직렬로 연결되어 있는 스위칭부와; 상기 스위칭부 양단에 인가되는 스위치 전압레벨을 기설정된 비교레벨과 비교하고, 비교 결과 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높은 경우 상기 전원공급부에서 출력되는 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 낮추는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치에 의해 달성된다.
그리고, 제어부는 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮은 경우 상기 전원공급부에서 출력되는 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 높이도록 상기 전원공급부를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높은지 여부를 소정 횟수 판단하고 소정 횟수동안 지속적으로 상기 스위치 전압 레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높다고 판단되는 경우 상기 구동전원의 전압레벨을 상기 기준레벨 만큼 낮추고, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮은지 여부를 소정 횟수 판단하고 소정 횟수동안 지속적으로 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮다고 판단되는 경우 상기 구동전원의 전압레벨을 상기 기준레벨 만큼 높이도록 상기 전원공급부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 구동전원의 전압레벨에 대한 최대값과 최소값에 대한 정보를 저장할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는 상기 구동전원이 최대값에 도달한 경우, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮다고 판단되면, 상기 발광부가 오작동한다고 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 구동전원이 최소값에 도달한 경우, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높다고 판단되면, 상기 발광부가 오작동한다고 판단할 수 있다.
여기서, 상기 발광부가 오작동하는지 여부에 대한 정보를 출력하기 위한 오작동 출력부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 발광부가 오작동한다고 판단되는 경우, 상기 발광부가 오작동한다는 정보를 상기 오작동 출력부에 출력할 수 있다.
여기서, 상기 스위칭부는 상기 발광부에 흐르는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭소자와, 상기 발광부에 흐르는 전류의 크기를 감지하는 전류감지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 전류감지부를 통해 상기 발광부에 흐르는 전류값 을 검출하고 검출된 전류값이 소정 범위 내에 있도록 상기 스위칭소자의 스위칭을 제어할 수 있다.
여기서, 상기 발광부는 LED(Light Emitting Diode)와 LD(Laser Diode) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 발광부에서 방출된 광을 집속하는 조명계와, 상기 조명계에서 광을 제공받아 영상을 구현하는 디스플레이소자와, 상기 디스플레이소자에 의해 구현된 영상을 확대 투사하는 투사계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 디스플레이소자는 DMD소자, LCOS소자 및 LCD소자 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 발광부 및 상기 발광부에 직렬로 연결되어 있는 스위칭부를 갖는 발광장치의 제어방법에 있어서, 상기 발광부에 구동전원을 인가하는 단계와; 상기 발광부가 광을 발광하는 단계와; 상기 스위칭부 양단에 인가되는 스위치 전압레벨을 검출하여 기설정된 비교레벨과 비교하는 단계와; 비교 결과, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높은 경우 상기 전원공급부에서 출력되는 상기 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 낮추는 단계와; 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮은 경우 상기 전원공급부에서 출력되는 상기 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 높이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제어방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 낮추는 단계는, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높은지 여부를 소정 횟수 판단하는 단계와; 소정 횟수동안 지속적으로 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높다고 판단되는 경우 상기 구동전원의 전압레벨을 상기 기준레벨 만큼 낮추는 단계를 포함하고, 상기 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 높이는 단계는, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮은지 여부를 소정 횟수 판단하는 단계와; 소정 횟수동안 지속적으로 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮다고 판단되는 경우 상기 구동전원의 전압레벨을 상기 기준레벨 만큼 높이는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 구동전원의 전압레벨은 최대값과 최소값을 갖고, 상기 구동전원이 최대값에 도달한 경우, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높다고 판단되면 상기 발광부가 오작동한다는 내용의 정보를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 구동전원의 전압레벨은 최대값과 최소값을 갖고, 상기 구동전원이 최소값에 도달한 경우, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮다고 판단되면 상기 발광부가 오작동한다는 내용의 정보를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치가 프로젝션 TV를 포함하는 경우의 개략도이며, 도시된 바와 같이 발광장치가 프로젝션 TV를 포함하는 경우, 본 발명에 따른 프로젝션 TV는 발광부(120), 조명계(200), 디스플레이 소자인 DMD소자 (300), 투사계(400) 및 스크린(500)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 발광부(120)는 영상을 디스플레이 하기 위한 스크린(500)에 빛을 제공하며, 본 실시예에 따른 발광부(120)는 광원으로 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 복수의 발광다이오드(light emitting diode; LED)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 발광부(120)는 도시된 바와 같이, R(Red), G(Green), B(Blue) 발광 다이오드(120a, 120b 및 120c)는 물론 다양한 색의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 발광 다이오드 이 외에도 레이져 다이오드(LASER DIODE) 역시 포함할 수 있다. 이 하, 본원발명에 따른 발광부(120)가 R, G, B 발광 다이오드(120a, 120b 및 120c)를 포함하는 것을 일 예로 설명한다.
조명계(200)는 R,G,B로 분리된 빛을 조명계(200)를 통해 집속한다. 조명계(200)에 의해 균일한 평행광으로 바꾸며 집속되어 디스플레이 소자인 DMD(300)로 진행하게 된다.
디스플레이 소자는 스크린(500)에 표시될 영상을 형성한다. 여기서, 디스플레이 소자로 DMD(DIGITAL MICROMIRROR DEVICE: 300) 소자를 도시하였다. 그러나, 디스플레이 소자는 DMD 소자(300) 외에도 CRT(CATHODE-RAY TUBE)소자나 LCD(LIQUID CRYSTAL DISPLAY)소자 및 LCOS(LIQUID CRYSTAL ON SILICON)소자가 주로 사용되고 있다.
투사계(400)는 DMD 소자(300)에 의해 구현된 영상을 스크린(500)으로 확대 투사하도록 복수의 렌즈 등으로 마련된다.
스크린(500)은 장방형의 사각형 형상이 널리 사용되고 있으며, 실질적으로 영상이 표시된다.
도 2는 본 발명에 따른 발광장치에서, 발광부(120)와 발광부(120)를 구동하기 위한 구동부를 도시한 도면이다. 여기서, 구동부는 도 2에 도시된 각 구성요소에서 발광부(120)를 제외한 구성요소를 포함한다.
본 발명에 따른 발광장치는 발광부(120)와, 전원공급부(110)와, 발광부(120)에 직렬로 연결되어 있는 스위칭부(130)와, 이들을 제어하는 제어부(160)를 포함한다. 그리고, 본 발명에 따른 발광장치는 필요에 따라 LPF(Low Pass Filter: 170)를 더 포함할 수 있다.
전원공급부(110)는 발광부(120)에 정전압을 공급하기 위한 전원소스이며, 제어부(160)의 의해 스위칭부(130)의 양단에 인가되는 전압(Vd)을 일정하게 유지하기 위한 가변 전원을 발광부(120)로 출력한다. 전원공급부(110)는 발광부(120)에 인가될 수 있는 최대의 전압보다 높은 레벨에서부터 발광부(120)에 인가될 수 있는 최소의 전압보다 낮은 레벨까지 전원을 가변시킬 수 있는 것이 바람직하다.
즉, 전원공급부(110)는 발광부(120)의 순방향 전압강하(VL)가 안정화될 때까지 점점 감소하므로 충분히 높은 전압에서부터 최적의 전압으로 전원을 가변시킬 수 있는 것이 바람직하다. 전원공급부(110)는 가변 직류전압원(variable DC voltage source)인 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.
발광부(120)는 영상을 디스플레이 하기 위한 도시되지 않은 스크린(500)에 빛을 제공하는 기능을 하며, 본 실시예에 따른 발광부(120)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 레이져 다이오드(Laser Diode) 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하지만 이에 한정되지 않는다. 여기서, LED는 레드광을 발광하는 레드 LED와, 그린광을 발광하는 그린 LED와, 블루광을 발광하는 블루 LED를 포함하거나 기타 시안광을 발광하는 시안 LED, 옐로우광을 발광하는 옐로우 LED, 마젠타광을 발광하는 마젠타 LED, 백색광을 발광하는 백색 LED 등 다양한 색의 LED를 더 포함할 수 있다. 이 하, 본 실시예에 따른 발광부(120)가 발광 다이오드를 포함하는 것을 일 예로 설명한다.
도면에 도시된 발광부(120)는 직렬로 연결되어 있는 복수의 LED를 포함한다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과하며, 발광부(120)는 복수개 마련될 수 있으며, 각각의 발광부(120)는 직렬, 병렬 또는 별도의 회로에 연결되어 동작할 수 있다. 그리고, 발광부(120) 역시 하나 이상의 LED를 포함하면 충분하다.
스위칭부(130)는 발광부(120)와 직렬로 연결되어 있으며, 전원공급부(110)로부터 제공되는 정전압을 이용하여 장치에서 요구되는 정전류를 발생시킨다. 스위칭부(130)는 일반적으로 사용되는 전계효과트랜지스터(field effect transistor; FET) 및 쌍극 접합 트랜지스터(bipolar junction transistor; BJT) 중 어느 하나와 같은 스위칭소자(131)를 포함하는 것이 바람직하다. FET의 게이트 전극 또는 BJT의 베이스단에 인가되는 신호를 조절하여, 컬렉터-에미터 또는 드레인-소소에 흐르는 전류를 제어할 수 있으므로, FET 및 BJT가 포함되어 있는 회로를 이용하면 발광장치의 발광부(120)에 매우 빠른 스위칭 속도로 노이즈 없이 정밀하게 전원을 공급, 제어할 수 있다. FET를 일 예로 들어 설명하면, 포화영역에서 FET의 드레인-소스에 흐르는 전류는 드레인-소스 간에 인가되는 전압의 관계없이 일정한 값을 유지하는 성질이 있으므로 이를 이용하여 정전류를 발생시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 스위칭부(130)는 전류감지부(135)를 더 포함하여, 발광부(120)에 인가되는 전류의 크기를 감지할 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따라 전류감지부(135)는 스위칭소자(131)와 접지단 사이에 연결되어 있으며, 스위칭소자(131)로 흐르는 전류의 양을 감지한다. 전류감지부(135)의 저항값은 매우 작아서 전류감지부(135)의 양단에 인가되는 전압(VR)은 무시할 정도인 것이 바람직하다. 발광부(120), 스위칭소자(131) 및 전류감지부(135)는 모두 직렬로 연결되어 있으므로 각 소자를 흐르는 전류의 양은 동일하다. 그리고, 본 발명에 따른 스위칭부(130)는 전류감지부(135)를 포함할 수도 있으나, 전류감지부(135)는 스위칭부(130)와 별도로 마련될 수도 있다.
전류감지부(135)는 발광부(120) 및 스위칭소자(131)를 흐르는 전류를 검출하기 위하여 간단히 저항만으로 이루어진 것이며, 전류를 검출하기 위하여 홀센서 등을 포함한 전류검출회로가 사용될 수도 있다.
여기서, 발광부(120), 스위칭소자(131) 및 전류감지부(135)의 배열은 도시된 것에 한정되지 않으며 연결 순서는 변형될 수 있다.
LPF(170)는 후술할 제어부(160)로부터 입력받은 제어신호를 전원공급부(110)가 리드할 수 있도록 변환시키는 역할을 한다. 본 실시예에 따른 제어부(160)는 DSP(digital signal processor) 또는 FPGA(field programmable gate array) 등으로 구성되는 디지털 로직을 포함하며, LPF(170)는 이러한 제어부(160)로부터 출력되는 PWM 신호를 필터링하여 직류 성분을 추출할 수 있다.
여기서, LPF(170)를 대신하여 디지털 신호를 아날로그도 변환시켜 주는 DAC(digital analog converter)가 사용될 수도 있으며, 필요에 따라 제어부(160)로 입력되는 신호를 디지털 신호로 변화시켜주는 ADC(analog digital converter)가 사용될 수도 있다. 또한, 제어부(160)는 디지털이 아닌 아날로그 회로로 설계되는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 제어부(160)는 메인 제어부(162)와 스위칭 제어부(165)를 포함한다.
스위칭 제어부(165)는 스위칭부(130)에 흐르는 전류를 검출하고, 메인 제어부(162)로부터 일정한 기준이 되는 소정 범위의 전류값(Ir)을 입력받아 검출된 전류의 양이 소정의 범위 내에 있도록 스위칭소자(131)를 제어한다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따라 스위칭 제어부(165)는 전류감지부(135)에 인가되는 전압의 크기를 검출한다. 전류감지부(135)의 저항값은 Rs로 고정되어 있으므로, V=IR 공식에 따라 스위칭 제어부(165)는 스위칭소자(131)에 인가되는 전류의 크기를 산출할 수 있다.
스위칭 제어부(165)는 전원공급부(110)로부터 공급되는 전원의 양이 전체 발광부(120)의 순방향 전압강하(VL)보다 어느 정도 이상으로 높게 유지되는 한, 스위칭소자(131)의 특성이나 공급되는 전원 및 발광부(120)의 순방향 전압강하(VL)에 무 관하게 검출된 전류를 소정의 범위 내에 있도록 제어하는 것이 가능하다.
메인 제어부(162)는 비교전압 발생부(161) 및 비교부(163)를 포함하며, 발광부(120)의 양단의 전압(VL)의 변화에 대응하여 스위칭부(130) 양단의 전압이 일정하게 유지되도록 전원공급부(110)를 제어한다. 여기서, 스위칭부(130) 양단의 전압은 스위칭소자(131) 양단의 전압(Vt)인 것이 바람직하나, 스위칭소자(131) 양단의 전압(Vt)와 전류감지부(135) 양단의 전압(VR)을 합한 전압(Vd)일 수도 있다. 여기서, 전류감지부(135) 양단의 전압(VR)은 전술한 바와 같이 스위칭소자(131) 양단의 전압(Vt)보다 매우 작아서 스위칭소자(131) 양단의 전압(Vt)과 전류감지부(135) 양단의 전압(VR)을 합한 전압(Vd)의 크기 역시 스위칭소자(131) 양단의 전압(Vt)과 유사한 것이 바람직하다. 이하, 스위칭부(130) 양단의 전압이 Vd인 것을 일 예로 설명한다.
일반적으로 스위칭부(130) 양단의 전압은 발광부(120)의 양단에 전압(VL)에 따라 다른 전압(Vd)이 인가된다. 스위칭부(130)에 인가되는 전압(Vd)은 전원공급부(110)에서 공급되는 구동전원의 전압레벨에서 발광부(120)에 인가되는 전압을 뺀 값에 해당하는 값으로 Vd가 증가할수록 스위칭부(130)에서 소모하는 전력이 증가하게 된다.
따라서, 본 발명은 어떠한 환경의 변화 또는 발광부(120)의 특성의 변경에 대응되는 변수가 있더라도, 스위칭부(130)의 양단의 전압(Vd)을 일정하게 유지하기 위하여 발광부(120)에 공급되는 전원 자체를 가변시킬 수 있다. 그리고, 스위칭부(130)의 양단의 전압(Vd)은 전력소모를 최소화하기 위한 전압레벨로 설정되는 것이 바람직하다.
메인 제어부(162)의 비교전압 발생부(161)는 비교레벨 전압을 비교부(163)에 인가한다. 그러면, 비교부(163)는 비교전압 발생부(161)로부터 인가된 비교레벨과 스위칭부(130)의 전압레벨, 즉, 스위치 전압레벨을 비교한다.
본 발명에 따른 메인 제어부(162)는 비교부(163)의 비교 결과에 따라 전원공급부(110)에서 공급되는 구동전압(Vin)의 레벨을 조절한다. 이 때, 메인 제어부(162)는 발광부(120)에 전원이 공급된 후, 소정 시간이 지난 후에 비교부(163)의 출력을 읽는 것이 바람직하다. 이는, 발광부(120)에 흐르는 전류의 레벨 및 비교부(163)의 출력이 안정화되는 데 시간이 걸리기 때문이다.
본 발명에 따른 메인 제어부(162)는 비교부(163)의 비교 결과, 스위치 전압레벨이 전술한 비교레벨보다 소정 범위 높은 경우 전원공급부(110)에서 출력되는 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 낮출 수 있다. 그리고, 메인 제어부(162)는 필요에 따라 스위치 전압레벨이 비교레벨보다 소정 범위 낮은 경우 전원공급부(110)에서 출력되는 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 높이도록 전원공급부(110)를 제어할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 메인 제어부(162)는 본 발명에 따른 전원공급부(110)로부터 공급되는 구동전원의 레벨을 발광부(120)의 초기 기동시뿐만 아니라, 정상 구동시에도 지속적으로 조절해준다. 여기서, 발광부(120)의 정상 구동시란, 발광부(120)가 초기 기동된 후 소정 시간이 지난 시점으로서, 발광부 (120)에 인가되는 전류 및 전압이 안정화된 이후부터 발광부(120)가 종료될 때까지의 시점이다.
즉, 본 발명에 따른 메인 제어부(162)는 초기 기동시뿐만 아니라 정상 구동시에도 스위칭부(130)에 양단에 인가되는 전압(Vd)레벨을 비교레벨과 지속적으로 비교하고, 비교결과에 따라 전원공급부(110)로부터 출력되는 구동전원의 레벨을 지속적으로 조절해줄 수 있다. 이에 따라, 스위칭부(130) 양단에 인가되는 전압(Vd)의 레벨이 발광부(120)에 인가되는 전압(VL)의 레벨변화와 무관하게 일정하게 유지된다.
본 발명의 실시예에 따른 제어부(160)는 스위치 전압레벨이 비교전압 발생부(161)에서 발생되는 비교레벨보다 소정 범위 높은지 여부를 소정 횟수 판단할 수 있다. 그리고, 제어부(160)는 스위치 전압 레벨이 소정 횟수동안 지속적으로 비교레벨보다 소정 범위 높다고 판단되는지 여부를 판단한다. 판단 결과, 제어부(160)는 소정 횟수동안 지속적으로 스위치 전압레벨이 비교레벨보다 소정 범위 높으면, 전원공급부(110)로부터 공급되는 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 낮추도록 전원공급부(110)를 제어한다.
한편, 제어부(160)는 스위치 전압레벨이 비교전압 발생부(161)에서 발생된 비교레벨보다 소정 범위 낮은지 여부를 소정 횟수 판단한다. 그리고, 제어부(160)는 스위치 전압레벨이 비교레벨보다 소정 횟수동안 지속적으로 소정 범위 낮다고 판단되면, 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 높이도록 전원공급부(110)를 제어 한다. 이 때, 제어부(160)는 전원공급부(110)에 PWM신호를 출력하고, PWM신호의 듀티비에 의하여, 전원공급부(110)의 구동전원의 레벨이 변할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 제어부(160)는 비교부(163)의 출력 결과, 스위치 전압레벨이 비교레벨보다 소정 횟수동안 소정 범위 낮은 경우, 전원공급부(110)에 공급되는 PWM 제어신호의 레벨을 한 단계 높일 수 있다. 그리고, 제어부(160)는 비교부(163)의 출력결과, 스위치 전압레벨이 비교레벨보다 소정 횟수동안 소정 범위 높은 경우, 전원공급부(110)에서 공급되는 PWM 제어신호의 레벨을 한 단계 낮출 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(160)는 구동전원의 전압레벨에 대한 최대값 및 최소값에 대한 정보를 저장할 수 있다. 이에 의하여, 제어부(160)는 전술한 방법에 의하여, 구동전원의 전압레벨을 조절하는 동안, 구동전원이 전압레벨이 최대값 또는 최소값을 벗어날 우려가 있거나 최대값 또는 최소값에 도달해도 여전히 구동전원의 전압레벨을 조절할 필요가 있다고 판단되는 경우, 발광부(120)가 오동작한다고 판단할 수 있다. 여기서, 구동전원의 전압레벨에 대한 최대값 및 최소값에 대한 정보는 별도로 저장된 값일 수도 있으나, 제어부(160)가 전원공급부(110)에 출력하는 PWM 제어신호의 듀티비가 100% 또는 0%가 되는 값을 의미할 수도 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(160)는 구동전원이 최대값에 도달한 경우, 비교부(163)의 비교 결과 스위치 전압레벨이 비교레벨보다 소정 범위 낮다고 소정 횟수 이상 판단되면, 발광부(120)가 오픈상태라고 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(160)는 구동전원이 최소값에 도달한 경우, 비교부(163)의 비교 결과 스위치 전압레벨이 비교레벨보다 소정 범위 높다고 소정 횟수 판단되면, 발광부(120)가 쇼트상태라고 판단할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 발광장치는 발광부(120)가 오동작 하는지 여부에 대한 정보를 출력하기 위한 오작동 출력부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 오작동 출력부는 도 1에 도시된 스크린(500)을 포함하여, 스크린(500)에 오동작 여부에 대한 정보를 출력할 수 있다. 또한, 오작동 출력부는 도시되지 않은 스피커를 포함하여, 스피커에 비프음 등을 출력함으로써 발광부(120)가 오동작한다는 정보를 출력할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발광장치에서, 발광부(120)에 흐르는 전류(Io)의 크기는 일정하게 유지된다. 그리고, 본 발명에 따른 발광장치에서, 비교전압(Vdref)은 고정되어 있고, 제어부(160)는 스위칭부(130) 양단에 인가되는 전압의 크기가 비교전압(Vdref)보다 큰지 작은지 여부에 따라 전원공급부(110)에서 출력되는 구동전압(Vin)의 크기를 조절한다. 구동전압(Vin)이 조절됨에 따라, 스위칭부(130) 양단에 인가되는 전압(Vd)의 크기가 조절되게 된다. 따라서, 스위칭부(130) 양단에 인가되는 전압(Vd)의 크기는 소정 범위 내에서 일정하게 유지된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발광장치에서 발광부(120)는 전원공급부(110)에 의하여 구동전원을 인가받는다(S11). 구동전원을 인가받은 발광부(120)는 빛을 방출하게 된다(S13). 여기서, 빛의 세기는 발광부(120)에 인가되는 전류의 크기에 따라 조절되는 것이 바람직하다.
이후, 소정 시간이 경과되면(S15), 제어부(160)는 스위칭부(130) 양단에 인가되는 스위치 전압레벨(Vd)를 검출한다(S17). 그리고, 제어부(160)에 포함된 비교부(163)는 스위치 전압레벨(Vd)와 비교전압 레벨(Vdref)를 비교한다(S19).
제어부(160)는 비교부(163)의 비교 결과 스위치 전압레벨(Vd)이 비교전압 레벨(Vdref)보다 소정 범위 높다고 판단되는 경우(S21), 스위치 전압레벨(Vd)이 비교전압 레벨(Vdref) 보다 소정 범위 높은 횟수가 연속하여 소정 횟수(k)에 도달하는지 여부를 판단한다(S23, S25). 이 때, 소정 횟수(k)에 도달하지 않으면, 도시된 바와 같이, 스위칭부(130) 양단에 인가되는 스위치 전압레벨(Vd)를 다시 검출하는 S17단계로 돌아한다.
한편, 소정 횟수(k)에 도달하면, 제어부(160)는 구동전원(Vin)의 전압레벨이 최소값에 도달했는지 여부를 판단한다(S27). 전술한 바와 같이, 구동전원(Vin)은 최소값과 최대값을 가질 수 있으며, 이는 제어부(160)에서 전원공급부(110)에 출력되는 PWM 제어신호 듀티비의 최소값과 최대값에 대응할 수 있다. 예를 들어, PWM 제어신호 듀티비의 최대값 및 최소값은 100% 및 0%일 수도 있으며, 별도로 마련된 값일 수도 있다.
제어부(160)는 구동전원(Vin)의 전압레벨이 최소값에 도달하지 않은 경우, 전원공급부(110)에서 출력되는 구동전원(Vin)의 전압레벨을 기준레벨만큼 한 단계 낮춘다(S29). 그리고, 다시 S17단계로 돌아간다. 한편, 제어부(160)는 구동전원(Vin)의 전압레벨이 최소값에 도달한 경우, 발광부(120)가 단락됐다고 판단할 수 있다(S31). 이 때, 제어부(160)는 발광부(120)가 단락됐다는 정보를 전술한 오작동 출력부에 출력하여 사용자에서 발광부(120)가 단락됐다는 내용의 정보를 알릴 수 있다(S33).
한편, 제어부(160)는 비교부(163)의 비교 결과 스위치 전압레벨(Vd)이 비교전압 레벨(Vdref)보다 소정 범위 높지 않다고 판단되는 경우(S21), 스위치 전압레벨(Vd)이 비교전압레벨(Vdref)보다 소정 범위 낮은지 여부를 판단한다(S35). 이 때, 제어부(160)는 스위치 전압레벨(Vd)이 비교전압레벨(Vdref)보다 소정 범위 낮은 경우, 스위치 전압레벨(Vd)이 비교전압 레벨(Vdref) 보다 소정 범위 낮은 횟수가 연속하여 소정 횟수(k)에 도달하는지 여부를 판단한다(S37, S39).
이 때, 소정 횟수(k)에 도달하지 않으면, 도시된 바와 같이, 스위칭부(130) 양단에 인가되는 스위치 전압레벨(Vd)를 다시 검출하는 S17단계로 돌아한다. 여기서, S25단계 및 S39 단계에서 제어부(160)가 동일한 소정 횟수(k)에 도달하는지 판단한다고 하였으나, S25 단계 및 S39단계에서, 소정 횟수는 서로 달리 설정될 수 있음은 당연하다.
한편, 소정 횟수(k)에 도달하면, 제어부(160)는 구동전원(Vin)의 전압레벨이 최대값에 도달했는지 여부를 판단한다(S27). 제어부(160)는 구동전원(Vin)의 전압레벨이 최대값에 도달하지 않은 경우, 전원공급부(110)에서 출력되는 구동전원(Vin)의 전압레벨을 기준레벨만큼 한 단계 높인다(S43). 그리고, 다시 S17단계로 돌아간다. 한편, 제어부(160)는 구동전원(Vin)의 전압레벨이 최대값에 도달한 경우, 발광부(120)가 오픈됐다고 판단할 수 있다(S45). 이 때, 제어부(160)는 발광부 (120)가 오픈됐다는 정보를 전술한 오작동 출력부에 출력하여 사용자에서 발광부(120)가 단락됐다는 내용의 정보를 알릴 수 있다(S47).
전술한 실시예에서, 발광장치가 프로젝션 TV인 것을 일 예로 설명하였으나, 이는 일 실시예에 불과하며, 발광장치는 발광부(120), 스위칭부(130) 및 제어부(160)를 포함하는 구성이면 충분하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 발광장치는 LED 각 개체간 LED 양단에 인가되는 전압의 변화, LED 손상에 의한 전압의 변화 및 LED 온도 변화에 따른 전압의 변화와 무관하게 스위칭부(130) 양단에 인가되는 전압(Vd)의 크기가 일정하게 유지됩니다. 이에 의하여, 본원발명에 따른 발광장치는 스위칭부(130)에서 소비되는 전력 소모를 줄일 수 있으며, 스위칭부(130)의 발열 역시 줄일 수 있다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명에 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, 발광부와 직렬 연결된 스위칭부 양단의 전압이 일정하게 유지될 수 있는 발광장치 및 그 제어방법이 제공된다.
이에 의하여, 본원발명에 따른 발광장치는 스위칭부에서의 전력소비를 줄일 수 있으며, 스위칭부의 발열 역시 줄일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 발광장치는 트랜지스터 등의 스위칭소자에 인가되는 전압의 크기가 높아져서 전력의 과다한 소 모를 방지할 수 있다.

Claims (17)

  1. 광을 발광하는 발광부를 갖는 발광장치에 있어서,
    상기 발광부에 구동전원을 공급하는 전원공급부와;
    상기 발광부에 직렬로 연결되어 있는 스위칭부와;
    상기 스위칭부 양단에 인가되는 스위치 전압레벨을 기설정된 비교레벨과 비교하고, 비교 결과 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높은 경우 상기 전원공급부에서 출력되는 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 낮추도록 상기 전원공급부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮은 경우 상기 전원공급부에서 출력되는 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 높이도록 상기 전원공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높은지 여부를 소정 횟수 판단하고 소정 횟수동안 지속적으로 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높다고 판단되는 경우 상기 구동전원의 전압레벨을 상기 기준레벨 만큼 낮추고, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮은지 여부를 소정 횟수 판단하고 소정 횟수동안 지속적으로 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮다고 판단되는 경우 상기 구동전원의 전압레벨을 상기 기준레벨 만큼 높이도록 상기 전원공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 구동전원의 전압레벨에 대한 최대값과 최소값에 대한 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 구동전원이 최대값에 도달한 경우, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮다고 판단되면, 상기 발광부가 오작동한다고 판단하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 구동전원이 최소값에 도달한 경우, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높다고 판단되면, 상기 발광부가 오작동한다고 판단하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  7. 제3항 또는 제6항에 있어서,
    상기 발광부가 오작동하는지 여부에 대한 정보를 출력하기 위한 오작동 출력부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 발광부가 오작동한다고 판단되는 경우, 상기 발광부가 오작동한다는 정보를 상기 오작동 출력부에 출력하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭부는 상기 발광부에 흐르는 전류를 스위칭하기 위한 스위칭소자와, 상기 발광부에 흐르는 전류의 크기를 감지하는 전류감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전류감지부를 통해 상기 발광부에 흐르는 전류값을 검출하고 검출된 전류값이 소정 범위 내에 있도록 상기 스위칭소자의 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광부는 LED(Light Emitting Diode)와 LD(Laser Diode) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 발광부에서 방출된 광을 집속하는 조명계와,
    상기 조명계에서 광을 제공받아 영상을 구현하는 디스플레이소자와,
    상기 디스플레이소자에 의해 구현된 영상을 확대 투사하는 투사계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이소자는 DMD소자, LCOS소자 및 LCD소자 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  13. 발광부 및 상기 발광부에 직렬로 연결되어 있는 스위칭부를 갖는 발광장치의 제어방법에 있어서,
    상기 발광부에 구동전원을 인가하는 단계와;
    상기 발광부가 광을 발광하는 단계와,
    상기 스위칭부 양단에 인가되는 스위치 전압레벨을 검출하여 기설정된 비교레벨과 비교하는 단계와;
    비교 결과, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높은 경우 상기 전원공급부에서 출력되는 상기 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제어방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮은 경우 상기 전원공급부에서 출력되는 상기 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 높이는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 낮추는 단계는,
    상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높은지 여부를 소정 횟수 판단하는 단계와;
    소정 횟수동안 지속적으로 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높다고 판단되는 경우 상기 구동전원의 전압레벨을 상기 기준레벨 만큼 낮추는 단계를 포함하고,
    상기 구동전원의 전압레벨을 기준레벨 만큼 높이는 단계는,
    상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮은지 여부를 소정 횟수 판단하는 단계와;
    소정 횟수동안 지속적으로 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮다고 판단되는 경우 상기 구동전원의 전압레벨을 상기 기준레벨 만큼 높이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제어방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 구동전원의 전압레벨은 최대값과 최소값을 갖고,
    상기 구동전원이 최대값에 도달한 경우, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 높다고 판단되면 상기 발광부가 오작동한다는 내용의 정보를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제어방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 구동전원의 전압레벨은 최대값과 최소값을 갖고,
    상기 구동전원이 최소값에 도달한 경우, 상기 스위치 전압레벨이 상기 비교레벨보다 소정 범위 낮다고 판단되면 상기 발광부가 오작동한다는 내용의 정보를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제어방법.
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