KR20120010477A - 에러 검출 기능을 갖는 발광 다이오드 구동 장치 및 발광 다이오드 구동 장치의 에러 검출 모듈 - Google Patents

에러 검출 기능을 갖는 발광 다이오드 구동 장치 및 발광 다이오드 구동 장치의 에러 검출 모듈 Download PDF

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Abstract

에러 검출 기능과 그에 대응하는 에러 검출 모듈을 포함하는 발광 다이오드 시스템 및 구동 회로가 개시된다. 에러 검출 모듈에 의한 에러 검출 동작에 의해서 발광 다이오드 모듈과 구동 회로에서 발생하는 에러가 검출된다. 만일 에러가 검출되면, 에러 검출 모듈은 제어 유닛으로 결정 신호를 출력하여 발광 다이오드 시스템을 손상으로부터 보호한다.

Description

에러 검출 기능을 갖는 발광 다이오드 구동 장치 및 발광 다이오드 구동 장치의 에러 검출 모듈{LED DRIVING DEVICE WITH ERROR DETECTION AND ERROR DETECTION MODULE THEREOF}
본 발명은 발광 다이오드(LED) 구동 장치의 에러 검출 모듈에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 발광 다이오드(LED) 모듈과 구동 장치에서 에러의 발생 여부를 검출하는 고전압 에러 검출 모듈에 의한 에러 검출 동작을 수행하는 발광 다이오드(LED) 시스템 및 구동 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: 이하, LED) 소자 기술의 급격한 발달은, 영상 표시 장치나 조명 장치와 같은 다양한 분야에서, 다양한 적용의 시도들을 자극하였다. 발광 다이오드(LED) 적용 장치들의 보편화에 따라, 어떻게 발광 다이오드(LED)의 적절한 동작을 보증할 것인가가 중요하고 민감한 문제로 대두 되었다.
발광 다이오드(LED) 모듈에서 단락(Short circuit)은 열에 의한 발광 다이오드(LED) 모듈의 손상을 초래한다. 단락에 대한 적절한 검출이나 방지 대책이 없다면, 단락된 발광 다이오드(LED) 모듈은 화재와 같은 문제를 야기할 수 있다. 게다가, 발광 다이오드(LED) 모듈이 셧다운(Shut-down)되거나 부분적으로 고장을 일으켜 비정상적으로 동작할 때에도, 이러한 비정상적인 동작에 대한 검출/방지 수단이 없다면, 발광 다이오드(LED) 모듈을 정상 동작시키기 위해서 불필요한 에너지 소모는 불가피하게 될 것이다.
본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명은 에러 검출 기능 및 에러 검출 모듈을 포함하는 발광 다이오드(LED) 시스템 및 구동 장치를 제공하여 발광 다이오드(LED) 모듈의 단락 또는 구동 회로의 비정상적인 동작을 검출하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드(LED) 시스템의 에러 검출 모듈 및 구동 장치가 제공된다. 발광 다이오드(LED) 모듈, 발광 다이오드(LED) 모듈의 구동 회로 및 제어 모듈은 상기 에러 검출 모듈과 전기적으로 연결되어, 상기 에러 검출 모듈로부터 제어 모듈로 전달되는 결정 신호가 생성되기 전에 검출 신호가 상기 에러 검출 모듈로 전달될 수 있다. 상기 제어 모듈은, 결정 신호를 수신하고, 수신된 결정 신호에 근거하여 제어 신호를 전달하기 위하여 상기 발광 다이오드(LED) 모듈과 구동 회로에 전기적으로 연결된다.
상기 에러 검출 모듈은 고전압 결정 유닛과 역전류 방지 모듈을 포함한다. 상기 고전압 결정 모듈은 검출 신호와 기준 신호를 비교하는데 사용된다. 만일, 검출 신호의 전압이 기준 신호의 전압 레벨보다 높은 경우에 결정 신호가 출력될 것이다. 상기 역전류 방지 유닛은 상기 고전압 결정 유닛과 전기적으로 연결되며, 상기 발광 다이오드(LED) 모듈과 상기 구동 회로로 흐르는 전류를 차단한다.
여기서, 상기 고전압 결정 유닛은 비교기로 구성될 수 있으며, 상기 역전류 방지 유닛은 전계 효과 트랜지스터(FET)와 트랜지스터 제어 유닛으로 구성될 수 있다. 상기 트랜지스터 제어 유닛은 상기 전계 효과 트랜지스터(FET)의 전도도를 제어하여, 상기 발광 다이오드(LED) 모듈과 상기 구동 회로로 역전류가 흐르는 것을 방지한다.
상술한 과제 해결 수단에 기술된 내용과 이후에 설명되는 실시 예들은 본 발명의 기술적 수단과 도출되는 효과를 설명하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명에서 설명되는 실시 예들과 도면들에 기재된 기술적 특징은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것은 아니다.
이상과 같은 본 발명에 따른 에러 검출 기능 및 에러 검출 모듈을 포함하는 발광 다이오드(LED) 시스템 및 구동 장치를 통하여 발광 다이오드(LED) 모듈의 단락 또는 구동 회로의 비정상적인 동작을 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 에러 검출 기능을 가지는 발광 다이오드(LED) 시스템의 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드(LED) 시스템 및 구동 장치에 포함되는 에러 검출 모듈의 실시 예를 보여주는 회로도이다.
앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다. 참조 부호들이 본 발명의 바람직한 실시 예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 어떤 경우에도, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다.
또한, 이 기술 분야에 정통한 사람은 여기에 기재된 내용에 따라 본 발명의 다른 이점들 및 성능을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시 예들을 통해 또한, 구현되거나 적용될 수 있을 것이다. 게다가, 상세한 설명은 본 발명의 범위, 기술적 사상 그리고 다른 목적으로부터 상당히 벗어나지 않고 관점 및 응용에 따라 수정되거나 변경될 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 에러 검출 기능을 가지는 발광 다이오드(LED) 시스템의 실시 예를 보여주는 블록도이다. 발광 다이오드(LED) 시스템은 발광 다이오드(LED)를 포함하는 발광 다이오드(LED) 모듈(101), 구동 회로(103), 에러 검출 모듈(105) 및 제어 모듈(107)을 포함한다.
발광 다이오드(LED) 모듈(101)은 일반적인 광원에 비하여 높은 광효율 및 긴 수명을 가지는 발광 소자를 포함한다. 구동 회로(103)는 발광 다이오드(LED) 모듈(101)을 구동하거나, 사용자의 설정 또는 환경에 따라 발광 다이오드(LED) 모듈(101)의 휘도(Brightness: 밝기)를 조정하기 위하여 발광 다이오드(LED) 모듈(101)과 전기적으로 연결된다.
에러 검출 모듈(105)은 구동 회로(103)와 전기적으로 연결된다. 에러 검출 모듈(105)은 구동 회로(103)로부터 검출 신호(Sdet)를 입력받아 구동 회로(103)의 정상 동작 여부 또는 발광 다이오드(LED) 모듈(101)의 단락 여부를 판단한다. 만일, 검출 신호(Sdet)가 구동 회로(103)의 비정상 동작 또는 발광 다이오드(LED) 모듈(101)의 단락을 나타내면, 에러 검출 모듈(105)은 회로 내부에 에러가 발생했음을 나타내는 결정 신호(Serr)를 생성한다. 여기서, 검출 신호(Sdet)는 특정 전위에 해당하는 전압 신호일 수 있다. 만일, 검출 신호(Sdet)의 전압 레벨이 구동 회로(103)의 정상 동작시의 전압 레벨과 다르다면, 에러 검출 모듈(105)은 제어 모듈(107)로 결정 신호(Serr)를 출력하기 전에 일부 회로에 에러가 존재함을 인지할 수 있다.
제어 모듈(107)은 발광 다이오드(LED) 모듈(101), 구동 회로(103) 및 에러 검출 모듈(105)과 전기적으로 연결된다. 에러 검출 모듈(105)에서 생성되는 결정 신호(Serr)를 수신하면, 제어 모듈(107)은 회로의 손상이나 불필요한 전력 소모를 방지하기 위하여 발광 다이오드(LED) 시스템의 동작을 정지시키기 위한 제어 신호들(SLED, Sdrv)을 출력한다.
게다가, 제어 모듈(107)에 의해서 수행되는 손상 방지 동작은, 사용자의 요구에 따라 임의로 설정될 수 있다. 예를 들면, 발광 다이오드(LED) 시스템의 중단과 더불어 이를 포함하는 셀룰러 폰이나 개인용 컴퓨터와 같은 전자 장치에 경고 신호가 전달되어 사용자에게 발광 다이오드(LED) 시스템의 현재 상태(중단)를 인지시킬 수 있도록 설정될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드(LED) 시스템 및 구동 장치에 포함되는 에러 검출 모듈의 실시 예를 보여주는 회로도이다. 에러 검출 모듈은 발광 다이오드(LED) 모듈(101), 구동 회로(103), 에러 검출 모듈(105)을 포함한다. 구동 회로(103)는 전기적으로 발광 다이오드(LED) 모듈(101)과 연결되어, 발광 다이오드(LED)의 휘도(Brightness)를 조정하거나 제어한다. 에러 검출 모듈(105)은 발광 다이오드(LED) 모듈(101)과 구동 회로(103)와 전기적으로 연결된다. 에러 검출 모듈(105)은 발광 다이오드(LED) 모듈(101)과 구동 회로(103)로부터 전달되는 검출 신호(Sdet)를 참조하여 발광 다이오드(LED) 모듈(101)과 구동 회로(103)에서 발생하는 에러의 발생 여부를 결정한다.
에러 검출 모듈(105)은 고전압 결정 유닛(1051), 역전류 방지 유닛(1053, 1055)을 포함한다. 고전압 결정 유닛(1051)은 검출 신호(Sdet)와 기준 신호(VREF)를 비교하여 결정 신호(Serr)를 출력한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 만일 구동 회로(103)가 비정상적으로 동작하는 경우(예를 들면, 오동작 또는 턴오프), 검출 신호(Sdet)의 전압 레벨이 상승할 것이다. 그리면, 기준 신호(VREF)의 전압 레벨이 검출 신호(Sdet)의 전압 레벨보다 낮아지게 된다. 이러한 원리로 구동 회로(103)의 정상 동작시에도 구동 회로(103)나 발광 다이오드(LED) 모듈(101)에 오동작이 발생했는지를 결정할 수 있는 메커니즘을 구성하게 된다. 이러한 방식으로, 구동 회로(103)의 비정상 동작시, 기준 신호(VREF)의 레벨이 검출 신호(Sdet)보다 낮아지면, 고전압 결정 유닛(1051)에 의하여 에러의 존재를 지시하는 결정 신호(Serr)가 출력되게 할 수 있다. 예를 들면, 구동 회로(103)나 발광 다이오드(LED) 모듈(101)이 정상 동작하는 경우, 검출 신호(Sdet)는 약 10V가 된다. 반면, 구동 회로(103)가 차단(Off)되면, 검출 신호(Sdet)의 레벨은 약 60V까지 급격히 상승한다. 이렇게 하여 고전압 결정 유닛(1051)은 10V보다 낮은 기준 신호(VREF)를 참조하여 에러의 발생을 감지할 수 있다.
또한, 발광 다이오드(LED) 모듈(101)의 특정 부분에서 단락이 발생하는 경우 검출 신호(Sdet)의 전압 레벨은 역시 상승할 것이다. 따라서, 고전압 결정 유닛(1051)은 소정의 설정 가능한 레벨로 기준 신호(VREF)에 따라 발광 다이오드(LED) 모듈(101) 내부의 단락 발생 여부를 결정할 수 있다. 소정의 수 이상의 발광 다이오드(LED) 모듈(101)들이 단락되는 경우에만 검출 신호(Sdet)를 출력하도록 설정될 수도 있다. 다시 말하면, 단락된 발광 다이오드(LED) 모듈(101)들의 수가 소정의 수를 넘지 않으면 검출 신호(Sdet)가 출력되지 않도록 설정될 수 있다. 이러한 동작을 위하여, 검출 신호(Sdet)가 단락된 발광 다이오드(LED) 모듈들의 수에 대응하는 레벨에 도달하기까지 고전압 결정 유닛(1051)이 결정 신호(Serr)를 출력하지 못하도록 기준 신호(VREF)의 레벨이 설정되어야 할 것이다. 예를 들면, 모든 발광 다이오드(LED) 모듈들(101)이 정상적으로 동작하면, 검출 신호(Sdet)의 레벨은 약 10V로 출력되고, 하나의 발광 다이오드(LED) 모듈(101)이 단락될 때마다 검출 신호(Sdet)의 레벨이 약 3 내지 5V가 증가한다고 가정하자. 그리고 3보다 많은 수의 발광 다이오드(LED) 모듈(101)이 단락될 때에 결정 신호(Serr)가 출력되도록 설정하기 위해서는 기준 신호(VREF)는 그에 따라 상승하는 검출 신호(Sdet)에 대응하는 레벨로 조정되어야 할 것이다.
역전류 방지 유닛은 전계 효과 트랜지스터(1053)와 트랜지스터 제어 유닛(1055)을 포함한다. 전계 효과 트랜지스터(1053)는 에러 검출 모듈(105)을 통해서 구동 회로(103)와 발광 다이오드(LED) 모듈(101)로 전류가 역류하는 것을 방지하여 구동 회로(103)와 발광 다이오드(LED) 모듈(101)을 손상으로부터 보호하기 위한 구성이다.
전압(V1) 및 전압(V2)은 발광 다이오드(LED) 시스템의 구동 전압일 수 있다. 그리고 전계 효과 트랜지스터(1053)는 전압들(V1, V2)이 정상적으로 공급될 때(즉, 발광 다이오드(LED) 시스템이 동작 중일 때) 턴온 상태를 유지할 것이다. 이러한 상태는 에러 검출 모듈(105)이 에러의 존재를 검출할 수 있도록 한다. 다시 말하면, 전압들(V1, V2)이 공급되지 않고, 발광 다이오드(LED) 시스템이 동작하지 않는 경우에는 에러를 검출할 필요가 없다. 이 경우에는 전계 효과 트랜지스터(1053)는 턴-오프 되고, 에러 검출 유닛(105)은 오픈되어 에러 검출 유닛(105)으로부터 구동 회로(103)와 발광 다이오드(LED) 모듈(101)로의 역전류는 발생하지 않는다. 따라서, 회로의 안정성이 향상될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
101 : 발광 다이오드(LED) 모듈
103 : 구동 회로
105 : 에러 검출 모듈
107 : 제어 모듈
1051 : 고전압 결정 유닛
1053 : 전계 효과 트랜지스터
1055 : 트랜지스터 제어 유닛

Claims (6)

  1. 에러 검출 기능을 수행하며, 발광 다이오드(LED)를 가지는 발광 다이오드 모듈에 연결되는 발광 다이오드 구동 장치에 있어서:
    상기 발광 다이오드 모듈을 구동하고 휘도를 조정하는 구동 회로;
    상기 발광 다이오드(LED) 모듈과 상기 구동 회로로부터 검출 신호를 전달받아 결정 신호를 생성하기 위하여 상기 발광 다이오드 모듈과 상기 구동 회로에 전기적으로 연결되는 에러 검출 모듈, 상기 에러 검출 모듈은, 상기 발광 다이오드 모듈과 상기 구동 회로에 전기적으로 연결되며, 상기 검출 신호와 기준 신호를 비교하여, 상기 검출 신호의 전압 레벨이 상기 기준 신호의 전압 레벨보다 높은 경우에는 상기 결정 신호를 출력하는 고전압 결정 유닛을 포함하며;
    상기 에러 검출 모듈과 전기적으로 연결되며, 상기 에러 검출 모듈로부터 제공되는 상기 결정 신호에 응답하여 제어 신호를 생성하는 제어 모듈을 포함하되,
    상기 에러 검출 모듈은 상기 검출 신호로부터 상기 발광 다이오드 모듈이 단락되었거나 상기 구동 회로가 정상으로 동작하는지를 검출하며, 만일, 상기 발광 다이오드 모듈이 단락되었거나 상기 구동 회로가 비정상으로 동작하는 경우, 상기 제어 모듈이 상기 구동 회로와 상기 발광 다이오드 모듈을 제어하도록 상기 에러 검출 모듈은 상기 제어 모듈로 상기 결정 신호를 출력하는 발광 다이오드 구동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고전압 결정 유닛은 비교기를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에러 검출 모듈은, 상기 발광 다이오드 모듈과 상기 구동 회로와 전기적으로 연결되며, 상기 에러 검출 모듈을 통하여 상기 발광 다이오드 모듈과 상기 구동 회로에 역류하는 전류를 차단하기 위한 역전류 방지 유닛을 포함하며,
    상기 역전류 방지 유닛은,
    상기 발광 다이오드 모듈과 상기 구동 회로에 전기적으로 연결되는 전계 효과 트랜지스터; 그리고
    상기 전계 효과 트랜지스터에 전기적으로 연결되며, 상기 전계 효과 트랜지스터의 전도도를 제어하여 상기 에러 검출 모듈을 통하여 상기 발광 다이오드 모듈과 상기 구동 회로에 역류하는 전류를 차단하는 트랜지스터 제어 유닛을 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  4. 발광 다이오드(LED) 및 구동 회로를 구비하는 발광 다이오드 모듈에 연결되며, 상기 발광 다이오드 모듈로부터의 검출 신호에 응답하여 결정 신호를 출력하는 발광 다이오드 시스템 및 구동 회로의 에러 검출 모듈에 있어서:
    상기 검출 신호와 기준 신호를 비교하여, 상기 검출 신호의 전압 레벨이 상기 기준 신호의 전압 레벨보다 높은 경우에는 상기 결정 신호를 출력하는 고전압 결정 유닛; 그리고
    상기 고전압 결정 유닛과 전기적으로 연결되며, 상기 발광 다이오드 모듈과 상기 구동 회로로 역류하는 전류를 차단하기 위한 역전류 방지 유닛을 포함하는 에러 검출 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 고전압 결정 유닛은 비교기를 포함하는 에러 검출 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 역전류 방지 유닛은,
    상기 발광 다이오드 모듈과 상기 구동 회로에 전기적으로 연결되는 전계 효과 트랜지스터; 그리고
    상기 전계 효과 트랜지스터에 전기적으로 연결되며, 상기 전계 효과 트랜지스터의 전도도를 제어하여 상기 발광 다이오드 모듈과 상기 구동 회로로 역류하는 전류를 차단하기 위한 트랜지스터 제어 유닛을 포함하는 에러 검출 모듈.
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