KR20110026788A - Light emitting diode package and light source device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로, 특히 오픈 불량 및 점등 불량을 방지할 수 있는 발광 다이오드 패키지 및 그를 이용한 광원 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode package, and more particularly, to a light emitting diode package and a light source device using the same, which can prevent an open failure and a lighting failure.
액정 표시 장치는 굴절율 및 유전율 등의 이방성을 갖는 액정의 전기적 및 광학적 특성을 이용한 화소 매트릭스를 통해 화상을 표시한다. 액정 표시 장치의 각 화소는 데이터 신호에 따른 액정 배열 방향의 가변으로 편광판을 투과하는 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현한다. 액정 표시 장치는 화소 매트릭스를 통해 화상을 표시하는 액정 패널과, 액정 패널을 구동하는 구동 회로와, 액정 패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛을 구비한다. The liquid crystal display displays an image through a pixel matrix using electrical and optical characteristics of the liquid crystal having anisotropy such as refractive index and dielectric constant. Each pixel of the liquid crystal display implements grayscale by adjusting the light transmittance that passes through the polarizing plate in a variable direction of the liquid crystal array according to the data signal. The liquid crystal display device includes a liquid crystal panel for displaying an image through a pixel matrix, a driving circuit for driving the liquid crystal panel, and a backlight unit for irradiating light to the liquid crystal panel.
백라이트 유닛은 광을 발생하는 광원 장치와, 광원 장치로부터의 광을 가이드하여 액정 패널에 평면광을 제공하는 다수의 광학 부재를 포함한다. 광원 장치로는 원통 형상을 갖는 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)나 외부 전극 형광 램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL) 또는 발광 다이 오드(Light Emitting Diode; LED)가 이용된다. LED 광원은 수명이 길고 점등 속도가 빠르며 소비 전력이 작으며 소형화 및 박막화에 유리한 장점을 갖는다. The backlight unit includes a light source device for generating light and a plurality of optical members for guiding light from the light source device to provide plane light to the liquid crystal panel. As a light source device, a cold cathode fluorescent lamp (CCFL), an external electrode fluorescent lamp (EEFL), or a light emitting diode (LED) having a cylindrical shape is used. LED light source has long life, fast turn on speed, small power consumption, and advantageous in miniaturization and thinness.
도 1은 일반적인 LED 패키지를 이용한 광원 장치를 개략적으로 나타낸 등가 회로도이다.1 is an equivalent circuit diagram schematically showing a light source device using a general LED package.
도 1에 도시된 LED 광원 장치는 직렬 접속된 다수의 LED 패키지(12)를 구비하는 LED 어레이(10)와, LED 어레이(10)와 직렬 접속된 정전류 제어부(18)를 구비한다. LED 어레이(10)에서 직렬 접속된 다수의 LED 패키지(12)는 외부의 LED 구동부(미도시)로부터 공급된 직류 구동 전압에 의해 구동되어 발광하며, LED 어레이(10)에 흐르는 전류는 정전류 제어부(18)에 의해 일정하게 제어된다. 다수의 LED 패키지(12) 각각은 병렬 접속된 LED(14) 및 제너 다이오드(16)를 구비한다. 제너 다이오드(16)는 LED(14)와 역방향으로 병렬 접속되어서 서지(Surge) 전압 발생시 브레이크 다운 전압(Vz) 이하로 전압을 유지시킴으로써 서지 전압이 LED(14)에 인가되는 것을 방지하여 LED(14)를 보호한다. The LED light source device shown in FIG. 1 includes an
그런데, 도 1과 같이 다수의 LED 패키지(12)가 직렬 접속된 LED 어레이(10)에서 하나의 LED 패키지(12)가 오픈되는 불량이 발생하면, 해당 LED 패키지(12)가 미점등되거나 LED 어레이(10) 전체가 미점등되는 점등 불량이 발생하는 문제점이 있다. 예를 들면, LED 패키지(12)에서 LED(14)가 오픈되면 제너 다이오드(16)를 통해 전류가 바이패스되므로 해당 LED 패키지(12)만 미점등되고 다른 LED 패키지(12)는 점등되지만 미점등된 LED 패키지(12)에 의해 휘도 불균일 문제가 발생한다. 또한, LED 패키지(12)에서 LED(14) 및 제너 다이오드(16)가 오픈되면 다른 LED 패키지(12)까지 전류 패스가 차단되므로 LED 어레이(10) 전체가 미점등되는 불량이 발생한다.However, when a failure occurs in which one
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 LED 패키지의 오픈 불량 및 점등 불량을 방지할 수 있는 LED 패키지 및 그를 이용한 광원 장치를 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide an LED package and a light source device using the same that can prevent the open failure and lighting failure of the LED package.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 입출력 노드 사이에 접속된 마스터 발광 다이오드와; 상기 입출력 노드 사이에 상기 마스터 발광 다이오드와 병렬 접속되고, 상기 마스터 발광 다이오드와 교번적으로 구동되는 바이패스 회로와; 상기 바이패스 회로와 상기 출력 노드 사이에 직렬 접속되고, 상기 바이패스 회로가 구동되면 발광함과 아울러 입출력 노드 사이의 전류 패스를 상기 바이패스 회로와 함께 형성하는 슬레이브 발광 다이오드를 구비한다.In order to solve the above problems, a light emitting diode package according to an embodiment of the present invention includes a master light emitting diode connected between the input and output nodes; A bypass circuit connected in parallel with the master light emitting diode between the input / output nodes and alternately driven with the master light emitting diode; And a slave light emitting diode connected in series between the bypass circuit and the output node, which emits light when the bypass circuit is driven and forms a current path between the input and output nodes together with the bypass circuit.
상기 바이패스 회로는 게이트 단자의 제어로 상기 입력 노드와 상기 슬레이브 발광 다이오드 사이의 전류 패스를 형성하는 사이리스터와; 상기 입력 노드와 상기 사이리스터의 게이트 단자 사이에 접속된 한 쌍의 백-투-백 제너 다이오드와; 상기 사이리스터의 게이트 단자와 상기 출력 노드 사이에 접속된 저항을 구비한다.The bypass circuit includes a thyristor for forming a current path between the input node and the slave light emitting diode under control of a gate terminal; A pair of back-to-back zener diodes connected between the input node and the gate terminal of the thyristor; And a resistor connected between the gate terminal of the thyristor and the output node.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 입출력 노드 사이에 접속된 마스터 발광 다이오드와; 상기 입력 노드에 접속된 슬레이브 발광 다이오드와; 상기 슬레이브 발광 다이오드와 상기 입출력 노드 사이에 접속되고, 상기 마스터 발광 다이오드의 광량을 검출하여 상기 마스터 발광 다이오드와 교번적으로 상 기 슬레이브 발광 다이오드를 구동시킴과 아울러 상기 입출력 노드 사이의 전류 패스를 상기 슬레이브 발광 다이오드와 함께 형성하는 슬레이브 구동부를 구비한다.A light emitting diode package according to another embodiment of the present invention includes a master light emitting diode connected between an input / output node; A slave light emitting diode connected to said input node; The slave LED is connected between the slave LED and the input / output node, detects the amount of light of the master LED, drives the slave LED alternately with the master LED, and transfers a current path between the input / output nodes to the slave. A slave driver is formed together with a light emitting diode.
상기 슬레이브 구동부는 상기 마스터 발광 다이오드의 발광량에 따라 제어되어서 상기 입출력 노드 사이의 전류 패스를 형성하는 광검출기와; 상기 광검출기에 의해 제어되어서 상기 슬레이브 발광 다이오드와 상기 출력 노드 사이의 전류 패스를 형성하는 출력 스위치를 구비한다. The slave driver comprises a photodetector controlled according to the amount of light emitted from the master light emitting diode to form a current path between the input and output nodes; And an output switch controlled by the photodetector to form a current path between the slave light emitting diode and the output node.
본 발명에 따른 광원 장치는 입출력 단자 사이에 직렬 접속된 다수의 발광 다이오드 패키지를 구비하는 발광 다이오드 어레이와; 상기 발광 다이오드 어레이를 구동하는 발광 다이오드 구동부와; 상기 발광 다이오드 구동부와 상기 발광 다이오드 어레이 사이에 접속되어서 상기 발광 다이오드 어레이의 구동 전류를 일정하게 제어하는 정전류 제어부를 구비하고, 상기 다수의 발광 다이오드 패키지 각각은 상기 발광 다이오드 패키지를 이용한다A light source device according to the present invention comprises: a light emitting diode array having a plurality of light emitting diode packages connected in series between input and output terminals; A light emitting diode driver for driving the light emitting diode array; A constant current controller connected between the light emitting diode driver and the light emitting diode array to constantly control a driving current of the light emitting diode array, wherein each of the plurality of light emitting diode packages uses the light emitting diode package.
본 발명에 따른 LED 패키지 및 광원 장치는 각 LED 패키지가 마스터 LED와 병렬 접속된 바이패스 회로 및 슬레이브 LED 또는 슬레이브 구동부 및 슬레이브 LED를 구비하여 마스터 LED에서 오픈 불량이 발생되면 바이패스 회로 또는 슬레이브 구동부를 통해 슬레이브 LED가 구동됨으로써, 해당 LED 패키지의 점등 불량을 방지할 수 있음과 아울러 바이패스 회로 또는 슬레이브 구동부와 슬레이브 LED를 통해 LED 패키지의 입출력 노드 사이에 전류 패스가 형성되므로 다수의 LED 패키지가 직렬 접속된 LED 어레이 전체의 점등 불량도 방지할 수 있다. The LED package and the light source device according to the present invention includes a bypass circuit and a slave LED or a slave driver and a slave LED in which each LED package is connected in parallel with the master LED. By driving slave LEDs, the LED package can be prevented from failing to be lit, and a current path is formed between the bypass circuit or the slave driver and the slave LEDs through the slave LEDs, so multiple LED packages are connected in series. The lighting failure of the whole LED array can also be prevented.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 패키지를 이용한 광원 장치의 일부를 나타낸 등가 회로도이다.2 is an equivalent circuit diagram of a part of a light source device using the LED package according to the first embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 LED 광원 장치는 입력단과 그라운드 사이에 직렬 접속된 다수의 LED 패키지(32)를 구비하는 LED 어레이(30)와, LED 어레이(30)를 구동하는 LED 구동부(20)와, LED 어레이(30)의 전류를 일정하게 제어하는 정전류 제어부(22)를 구비한다.The LED light source device shown in FIG. 2 includes an
LED 어레이(30)에서 직렬 접속된 다수의 LED 패키지(32)는 LED 구동부(20)로부터 공급된 구동 전압에 응답하여 발광한다. LED 구동부(20)와 LED 어레이(30) 사이에 직렬 접속된 정전류 제어부(22)는 LED 어레이(30)에 일정한 전류가 흐르게 한다.The plurality of
LED 어레이(30)에서 각 LED 패키지(32)는 다른 LED 패키지(32)와 직렬 접속된 마스터(Marster) LED(34)와, 바이패스 회로(40)를 통해 마스터 LED(34)와 병렬 접속된 슬레이브(Slave) LED(36)을 구비한다. 바이패스 회로(40) 및 슬레이브 LED(36)는 마스터 LED(34)가 정상 점등되는 경우 구동되지 않는다. 반면에, 마스터 LED(34)가 오픈되어 미점등되는 경우 입력 노드(N1)로부터의 구동 전류가 바이패스 회로(40)를 통해 슬레이브 LED(36)에 공급됨으로써 슬레이브 LED(36)가 점등된다. 그리고, 구동되는 바이패스 회로(40) 및 슬레이브 LED(36)는 입출력 노드(N1, N2) 사이의 전류 패스를 형성하므로, 마스터 LED(34)가 오픈되더라도 LED 어레이(30)가 정상 구동된다. Each
바이패스 회로(40)는 입출력 노드(N1, N2) 사이에 순방향으로 직렬 접속된 사이리스터(Thyristor; 40) 및 슬레이브 LED(36)와, 입력 노드(N1)와 사이리스터(40)의 게이트 단자 사이에 직렬 접속된 한 쌍의 백-투-백(Back-to-back) 제너 다이오드(44, 46)와, 사이리스터(40)의 게이트 단자와 출력 노드(N2) 사이에 병렬 접속된 저항(R) 및 커패시터(C)를 구비한다. 예를 들면, 사이리스터(40)로는 실리콘 제어 정류기(Silicon Controlled Rectifier)가 이용된다.The bypass circuit 40 includes a thyristor 40 and a
한 쌍의 백-투-백(Back-to-back) 제너 다이오드(44, 46)에서 제1 제너 다이오드(44)는 입력 노드(N1)에 역방향으로 접속되고, 제2 제너 다이오드(46)는 제1 제너 다이오드(44)와 저항(R) 사이에 순방향으로 접속된다. 제1 및 제2 제너 다이오드(44, 46)의 순방향 및 역방향 브레이크다운 전압이 거의 동일하게 형성되고, 백-투-백 구조에 의해 넓은 온도 범위에서 브레이크다운 전압이 일정하게 유지된다. 사이리스터(40) 이전에 제1 및 제2 제너 다이오드(44, 46)에 전류가 흐르도록 제1 및 제2 제너 다이오드(44, 46)의 브레이크다운 전압은 사이리스터(40)의 브레이크다운 전압 보다 작게 설정된다. 마스터 LED(34)가 오픈되어 입출력 노드(N1, N2) 사이의 전압이 제1 및 제2 제너 다이오드(26, 27)의 브레이크다운 전압 보다 커지면 제1 및 제2 제너 다이오드(26, 27) 및 저항(R)을 통해 전류가 흐르게 되고, 저항(R)의 양단에 걸리는 전압이 사이리스터(42)의 문턱전압 보다 커지게 되면 사이리스터(42)가 턴-온되어서 슬레이브 LED(36)로 전류를 공급함으로써 슬레이브 LED(36)가 점등된다. In a pair of back-to-
이와 같이, 본 발명에 따른 LED 패키지(32)는 마스터 LED(34)가 오픈되어 미 점등되면 바이패스 회로(40) 및 슬레이브 LED(36)가 구동되어서 슬레이브 LED(36)가 점등되고, 바이패스 회로(40) 및 슬레이브 LED(36)를 통해 입출력 노드(N1, N2) 사이의 전류 패스가 형성되므로 구동 전류가 다음단 LED 패키지(32)로 공급된다. 따라서, 마스터 LED(34)가 오픈되어 점등 불량이 발생하더라도 해당 LED 패키지(32)의 미점등 불량이나 LED 어레이(30) 전체의 미점등 불량을 방지할 수 있다.As described above, in the
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 패키지를 이용한 광원 장치의 일부를 나타낸 등가 회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram of a part of a light source device using the LED package according to the second embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 LED 광원 장치에서 LED 구동부(20)에 의해 구동되는 LED 어레이(60)는 입력단과 그라운드 사이에 직렬 접속된 다수의 LED 패키지(62)를 구비하고, 정전류 제어부(22)는 LED 어레이(60)에 일정한 전류가 흐르게 한다.In the LED light source device shown in FIG. 3, the
LED 어레이(60)에서 각 LED 패키지(62)는 다른 LED 패키지(62)와 직렬 접속된 마스터(Marster) LED(64)와, 슬레이브 구동부(70)를 통해 마스터 LED(74)와 병렬 접속된 슬레이브(Slave) LED(66)을 구비한다. Each
슬레이브 구동부(70)는 마스터 LED(64)의 정상 점등시 슬레이브 LED(66)를 미점등시키고, 마스터 LED(64)가 미점등시 슬레이브 LED(66)를 점등시킴과 아울러 슬레이브 LED(66)과 함께 입출력 노드(N1, N2) 사이의 전류 패스를 형성한다. 이를 위하여, 슬레이브 구동부(70)는 마스터 LED(64)의 입출력 노드(N1, N2) 사이에 슬레이브 LED(66)와 직렬 접속된 출력 스위치(74)와, 출력 스위치(74)의 게이트 단자와 출력 노드(N2) 사이에 접속되어서 마스터 LED(64)의 광량을 검출하여 출력 스위치(74)의 게이트 단자를 제어하는 광검출기(72)를 구비한다. 또한, 출력 스위 치(74)의 출력 단자와 출력 노드(N2) 사이에 접속된 제1 저항(R1)과, 출력 스위치(74)의 게이트 단자와 광검출기(72)의 입력 단자 사이에 접속된 제2 저항(R2), 입력 노드(N1)와 광검출기(72)의 입력 단자 사이에 접속된 제3 저항(R3)을 구비한다. The slave drive unit 70 turns on the
광검출기(72)는 마스터 LED(64)의 광량에 따라 턴-온되는 포토 다이오드 또는 포토 트랜지스터를 이용하고, 마스터 LED(64)로부터 광량이 검출되면 출력 스위치(74)를 턴-오프시키고, 마스터 LED(64)로부터 광량이 검출되지 않으면 출력 스위치(74)를 턴-온시킨다. 광검출기(72)는 마스터 LED(64)와 하나의 칩으로 형성된다. 출력 스위치(74)는 광검출기(72)와 반대로 턴-온/턴-오프되는 FET(Field Effect Transistor; FET)를 이용한다.The
도 4a와 같이 마스터 LED(64)가 정상 점등되는 경우 광검출기(72)가 마스터 LED(64)의 발광량에 의해 턴-온되어서 입출력 노드(N1, N2) 사이에 전류 패스를 형성하므로 광검출기(72)의 입출력단 사이의 임피던스는 낮아지게 된다. 이에 따라 출력 스위치(74)의 게이트 바이어스가 형성되지 않으므로, 출력 스위치(74)가 턴-오프되고 슬레이브 LED(66)는 미점등된다. 반면에, 도 4b와 같이 마스터 LED(64)가 오픈 불량으로 미점등되는 경우 광검출기(72)는 턴-오프되어서 광검출기(72)의 입출력단 사이의 임피던스가 상승한다. 이에 따라 출력 스위치(74)의 게이트 바이어스가 형성되어서 출력 스위치(74)가 턴-온되고 슬레이브 LED(66)가 점등되어서 발광한다. 그리고, 구동되는 슬레이브 LED(66) 및 출력 스위치(74)를 통해 입출력 노드(N1, N2) 사이의 전류 패스가 형성되어서 구동 전류가 다음단 LED 패키지(62)로 공급되므로, 마스터 LED(64)가 오픈되더라도 LED 어레이(60)가 정상 구동된다. When the
이와 같이, 본 발명에 따른 LED 패키지(62)는 마스터 LED(64)가 오픈되어 미점등되면 광검출기(72)의 턴-오프로 출력 스위치(74)가 구동(턴-온)되어서 슬레이브 LED(66)가 점등되고, 슬레이브 LED(66) 및 출력 스위치(74)의 전류 패스를 통해 구동 전류가 다음단 LED 패키지(62)로 공급된다. 따라서, 마스터 LED(64)가 오픈되어 점등 불량이 발생하더라도 해당 LED 패키지(62)의 미점등 불량이나 LED 어레이(60) 전체의 미점등 불량을 방지할 수 있다.As described above, the
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
도 1은 일반적인 LED 패키지를 이용한 광원 장치의 일부를 나타낸 등가 회로도.1 is an equivalent circuit diagram showing a part of a light source device using a general LED package.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 패키지를 이용한 광원 장치의 일부를 나타낸 등가 회로도.2 is an equivalent circuit diagram showing a part of a light source device using the LED package according to the first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 패키지를 이용한 광원 장치의 일부를 나타낸 등가 회로도.3 is an equivalent circuit diagram showing a part of a light source device using the LED package according to the second embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 LED 패키지에서 마스터 LED의 정상 점등시와 미점등시의 전류 패스를 나타낸 도면.4A and 4B are diagrams showing current paths of the master LEDs in normal lighting and non-lighting in the LED package shown in FIG.
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