KR20110135750A - Ｌｅｄ 구동 장치의 보호 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수 개의 LED 스트링 각각에서 출력되는 전압이 소정 전압에 도달하면, 전류를 도통시키는 도통부, 전류가 도통되면 턴 온 동작하는 스위칭부, 스위칭부가 턴 온 동작하면, 스위칭부의 출력 전압과 기준 전압을 비교하여 비교 결과로 제어 신호를 출력하는 비교부 및 비교부에서 출력된 제어 신호에 따라 복수 개의 LED 스트링에 인가되는 전원을 제어하는 제어부를 포함하는 LED 구동 장치의 보호 회로로 LED에 쇼트와 같은 이상이 발생하여도 LED 구동 장치를 안전하게 보호할 수 있게 된다.

Description

ＬＥＤ 구동 장치의 보호 회로{Protecting circuit of LED driving apparatus}
본 발명은 LED 구동 장치의 보호 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED의 구동을 제어하는 LED 구동 장치를 보호하기 위한 LED 구동 장치의 보호 회로에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 경량, 박형, 저소비 전력 구동 등의 특징으로 인해 그 응용 범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있으며, 이러한 추세에 따라 액정 표시 장치는 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다.
상기 액정 표시 장치는 자체 발광을 하지 못하므로 백라이트(backlight)라고 불리는 별도의 광원이 필요하며, 이러한 백라이트로는 발광 다이오드(Light Emitting Diode : 이하, LED라고 함), 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부 전극 형광 램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL) 등이 사용되고 있다.
이 중에서 복수 개의 LED 스트링을 구동하기 위해서는 LED 구동 장치에서 LED 스트링에 고압의 교류 신호를 인가하며, LED 스트링에서 출력되는 전압을 피드백하여 출력 전압의 크기에 따라 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어함으로써 LED 스트링에 원하는 전류가 흐르도록 제어한다.
그러나, 적어도 하나의 램프에서 쇼트(short)가 발생하면, LED 스트링은 높은 출력 전압을 발생하기 때문에 스위칭 소자로 높은 출력 전압이 인가되는 문제점이 있었다.
이로 인해, 스위칭 소자나 그 외에 LED 구동 장치를 구성하는 부품에 발열이 발생하기 때문에 부품이 손상될 수 있으며, 부품이 손상되면 LED 구동 장치의 안정성을 떨어뜨리기 때문에 액정 표시 장치의 신뢰성이 떨어지게 된다.
본 발명의 사상은 LED 스트링에서 출력되는 전압이 소정 전압에 도달하면(램프에 쇼트와 같은 이상이 발생하면), 스위칭부를 턴 온 동작시켜 LED 스트링으로 인가되는 전원을 차단하는 LED 구동 장치의 보호 회로를 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 LED 구동 장치의 보호 회로는 복수 개의 LED 스트링 각각에서 출력되는 전압이 소정 전압에 도달하면, 전류를 도통시키는 도통부, 상기 전류가 도통되면, 턴 온 동작하는 스위칭부, 상기 스위칭부가 턴 온 동작하면, 상기 스위칭부의 출력 전압과 기준 전압을 비교하여 상기 비교 결과로 제어 신호를 출력하는 비교부 및 상기 비교부에서 출력된 제어 신호에 따라 상기 복수 개의 LED 스트링에 인가되는 전원을 제어하는 제어부를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 LED 구동 장치의 보호 회로에 따르면, LED 스트링에서 출력되는 전압이 소정 전압에 도달하면, 제너 다이오드를 통해 도통되는 전류를 이용하여 스위칭부를 턴 온 동작시킴으로써 LED 스트링으로 인가되는 전원을 차단하여 LED 구동 장치를 보호할 수 있는 장점이 있다.
이로 인해, 스위칭 소자나 그 외에 LED 구동 장치를 구성하는 부품의 손상을 사전에 방지할 수 있기 때문에 LED 구동 장치의 안정성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 LED 구동 장치의 회로 구성도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 LED 구동 장치의 회로 구성도를 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, LED 구동 장치는 백라이트부(100), 구동부(200) 및 전원 공급부(300)를 포함하여 구성된다.
백라이트부(100)는 복수 개의 LED(Light Emitting Diode : 발광 다이오드)로 이루어진 LED 스트링(100a~100n)이 복수 개로 구성되고, 서로 병렬로 배치된다.
본 발명의 일실시예에서는 LED를 구동하는 구동 장치에 대해서 설명하고 있으나, LED 이외에 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 온음극 형광 램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp : HCFL), 외부 전극 형광 램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL) 및 외부 내부 전극 형광 램프(External & Internal electrode Fluorescent Lamp : EIFL) 중 어느 하나의 램프를 구동하는 구동 장치에서도 적용될 수 있다.
구동부(200)는 복수 개의 LED 스트링(100a~100n)으로 구성된 백라이트부(100)의 구동을 제어하는 수단으로서, 검출부(220a~220n), 제어부(248), 제어부(248)를 포함한 보호 회로(240) 및 구동 스위칭부(260a~260n)를 포함하여 구성된다.
검출부(220a~220n)는 복수 개의 LED 스트링(100a~100n)에서 출력되는 전류에 상응하는 전압을 각각 검출하는 수단으로서, 저항(resistor)으로 구성될 수 있다.
즉, 검출부(220a~220n)는 저항에 걸리는 전압을 검출하여 복수 개의 LED 스트링(100a~100n)에서 출력되는 전압을 각각 검출할 수 있게 된다.
제어부(248)는 구동부(200)를 전반적으로 제어하는 마이컴으로서, 검출부(220a~220n)에서 검출된 LED 스트링(100a~100n)의 출력 전압을 인가받고, 인가된 출력 전압의 크기에 따라 구동 스위칭부(260a~260n)의 스위칭 동작을 제어하여 복수 개의 LED 스트링(100a~100n)에 일정한 전류가 흐르도록 제어한다.
다시 말하면, 제어부(248)는 램프의 특성상 편차가 존재하는 문제점을 보완하기 위해 복수 개의 LED 스트링(100a~100n)의 종단에 위치하여 정전류 기능을 수행함으로써 복수 개의 LED 스트링(100a~100n)에 흐르는 전류 편차를 최소화하고, 램프의 휘도를 균일하게 유지할 수 있도록 구성된다.
그리고, 제어부(248)는 LED 스트링(100a~100n) 각각의 출력 전압을 이용하여 복수 개의 LED 스트링(100a~100n)에 적정한 전원이 인가되도록 전원 공급부(300)를 제어한다.
예를 들어 설명하면, 제1 LED 스트링(100a)에서 요구되는 전압이 12V이고, 제2 LED 스트링(100b)에서 요구되는 전압이 13V이고, 제n LED 스트링(100n)에서 요구되는 전압이 15V인 경우, 복수 개의 LED 스트링(100a~100n)을 모두 구동시키기 위해서는 15V의 전압이 공급되어야 하므로 제어부(248)는 복수 개의 LED 스트링(100a~100n)으로 15V의 전압이 인가되도록 구동 제어 신호를 출력하여 전원 공급부(300)로 전달한다.
구동 스위칭부(260a~260n)는 LED 스트링(100a~100n)의 종단과 접속되며, 제어부(220)에서 출력되는 스위칭 제어 신호에 따라 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off) 동작한다. 그러면, 구동 스위칭부(260a~260n)의 턴 온 동작에 따라 LED 스트링(100a~100n)에 전류가 흘러 LED 스트링(100a~100n)으로 전원을 인가할 수 있게 되는 것이다.
전원 공급부(300)는 제어부(248)에서 출력되는 구동 제어 신호에 따라 전원을 가변시켜 복수의 LED 스트링(100a~100n)에 공급한다.
이러한 전원 공급부(300)는 트랜스포머(transformer)(미도시) 및 트랜지스터(transistor)와 같은 스위칭 소자(미도시)를 포함하여 스위칭 소자로 PWM(Pulse Width Modulation) 신호가 전달되면, PWM 신호에 따라 스위칭 소자는 턴 온 동작하고, 스위칭 소자의 턴 온 동작에 따라 트랜스포머는 일차 코일에서 이차 코일로 전원을 유도하여 복수 개의 LED 스트링(100a~100n)으로 공급한다.
이하, 상술한 구성을 바탕으로 하여 LED 구동 장치의 보호 회로에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
LED 구동 장치의 보호 회로(240)는 도통부(242a~242n), 스위칭부(244a~244n), 비교부(246a~246n) 및 제어부(248)를 포함하여 구성된다.
도통부(242a~242n)는 복수 개의 LED 스트링(100a~100n)에서 각각 출력되는 전압이 소정 전압에 도달하면, 전류를 도통시킨다. 이러한 도통부(242)는 LED 스트링(100a~100n)의 출력단과 구동 스위칭부(260a~260n) 사이의 선로 상에 접속되며, 제너 다이오드(zener diode)로 구성된다.
보다 구체적으로 예를 들면, 소정 전압이 5.6V일 경우(즉, 제너 다이오드의 용량이 5.6V일 경우), 제너 다이오드에 6V 이상의 전압이 인가되면, 전류는 도통되어 스위칭부(244a~244n)로 전류를 흐르게 한다.
이때, 제너 다이오드의 용량을 조정하여 쇼트 발생 시 램프 간에 발생하는 전압의 편차를 줄일 수 있게 된다.
스위칭부(244a~244n)는 도통부(242a~242n)에서 전류가 도통되면, 턴 온(turn on) 동작하는 수단으로서, 트랜지스터(transistor)와 같은 스위칭 소자로 구성된다.
예를 들어, 스위칭부(244a~244n)가 NPN 트랜지스터일 경우, 컬렉터(Collector)단이 도통부(242a~242n)인 제너 다이오드와 접속되고, 베이스(Base)단이 Vin(예컨대, 5V) 단자와 접속된다. 그리고, 에미터(Emitter)단이 접지(GND) 및 비교부(246a~246n)의 (+) 단자와 접속되어 도통부(242a~242n)에서 전류가 도통되면, 스위칭부(244a~244n)는 턴 온 동작하여 컬렉터(Collector)단에서 에미터(Emitter)단으로 전류가 흐르게 된다.
비교부(246a~246n)는 스위칭부(244a~244n)가 턴 온 동작하면, 스위칭부(244a~244n)의 출력 전압과 기준 전압을 비교하고, 그 비교 결과로 제어 신호를 출력한다.
보다 자세하게 설명하면, 스위칭부(244a~244n)가 턴 온 동작하면, 스위칭부(244a~244n)에는 전류가 흐르게 되고, 검출 저항(245a~245n)에 의해 출력 전압이검출된다. 이렇게 검출된 출력 전압은 비교부(246a~246n)의 (+) 단자로 인가되고, (-) 단자에는 기준 전압이 인가되게 되어 비교부(246a~246n)에서 두 전압을 비교하게 된다. 만약, 출력 전압이 기준 전압보다 크면, 비교부(246a~246n)는 하이 제어 신호를 출력하고, 출력 전압이 기준 전압보다 크지 않으면, 로우 제어 신호를 출력한다.
이러한 비교부(246a~246n)는 LED 스트링(100a~100n)의 갯수와 동일하거나 이보다 더 작게 구성될 수 있다.
제어부(248)는 비교부(246a~246n)에서 하이 제어 신호가 인가되면, 전원 공급부(300)를 제어하여 LED 스트링(100a~100n)으로 인가되는 전원을 차단시킨다.
즉, 제어부(248)는 비교부(246a~246n)에서 로우 제어 신호가 인가되면, 구동부(200)가 정상적으로 동작하도록 제어(-> 복수 개의 LED 스트링으로 전원을 공급)하다가 하이 제어 신호가 인가되면, 인에이블 단자로 인가되는 인에이블 신호를 차단하여 LED 스트링(100a~100n)에 전원이 인가되지 않도록 제어한다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100...백라이트부 200...구동부
220a~220n...검출부 242a~242n...도통부
244a~244n...스위칭부 246a~246n...비교부
248...제어부 260a~260n...구동 스위칭부
300...전원 공급부

Claims (5)

  1. 복수 개의 LED 스트링 각각에서 출력되는 전압이 소정 전압에 도달하면, 전류를 도통시키는 도통부;
    상기 전류가 도통되면, 턴 온 동작하는 스위칭부;
    상기 스위칭부가 턴 온 동작하면, 상기 스위칭부의 출력 전압과 기준 전압을 비교하여 상기 비교 결과로 제어 신호를 출력하는 비교부;
    상기 비교부에서 출력된 제어 신호에 따라 상기 복수 개의 LED 스트링에 인가되는 전원을 제어하는 제어부를 포함하는 LED 구동 장치의 보호 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교부는,
    상기 출력 전압과 상기 기준 전압을 비교하여 상기 출력 전압이 상기 기준 전압보다 크면, 하이 제어 신호를 출력하고,
    상기 제어부는,
    상기 하이 제어 신호가 출력되면, 상기 복수 개의 LED 스트링에 인가되는 전원을 차단하는 LED 구동 장치의 보호 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교부는,
    (+) 단자에 출력 전압이 인가되고, (-) 단자에 기준 전압이 인가되고,
    상기 (+) 단자는 상기 스위칭부의 에미터단과 접속되는 LED 구동 장치의 보호 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도통부는,
    제너 다이오드인 LED 구동 장치의 보호 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    컬렉터단이 상기 도통부와 접속되는 LED 구동 장치의 보호 회로.
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