KR20130009368A - Ｌｅｄ 패널의 과전압 보호장치 및 그 보호방법 - Google Patents

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Abstract

LED 패널의 과전압 보호장치 및 그 보호방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 LED 패널의 과전압 보호장치의 일 실시예는, LED(Light Emitting Diode) 스트링이 복수로 결합된 LED 패널; 각각의 LED 스트링의 일단에 구동전압을 공급하는 전압 변환기; 각각의 LED 스트링의 타단에서의 접점전압이 기준전압 이하가 되는지를 비교하여 각각의 LED 스트링에 대한 오픈(open) 여부를 감시하는 오픈스트링 감시부; 적어도 하나의 LED 스트링이 오픈되는 경우, 구동전압이 과전압 상태가 되지 않도록 제어하기 위하여 설정전압을 오픈된 스트링 외의 각각의 접점전압을 비교하여 접점 전압중 최소 전압에 기초하여 OVP(Over Voltage Protection) 설정하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＥＤ 패널의 과전압 보호장치 및 그 보호방법{Apparatus and Method for Protecting LED Panel Over Voltage}
본 발명의 실시예는 LED 패널의 과전압 보호장치 및 그 보호방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 18인치, 21인치, 27인치 등과 같은 다양한 크기의 LED(Light Emitting Diode) 패널에 대하여 OVP(Over Voltage Protection)를 공용화하여 사용할 수 있는 과전압 보호장치 및 그 보호방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
LCD(Liquid Crystal Display)는 TV, 모니터, 의료기기, 노트북, 휴대폰 등의 디스플레이 장치로 광범위하게 사용되고 있다. LCD는 자체적으로 발광할 수 없으므로 LCD에 화면을 나타내기 위해서는 LCD 후면에서 빛을 비추어 주는 백라이트(Backlight)가 필요하다. 이러한 백라이트로는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Florescent Lamp)과 LED(Light Emitting Diode)가 주로 사용되어 왔다.
휴대폰의 경우 LED 백라이트가 전면적으로 사용되며, 노트북 및 소형 포터블(Portable) 기기에서는 일정 부분에 LED 백라이트가 사용되는 것에 비해 모니터나 TV의 경우에는 최근까지도 냉음극관 백라이트가 주로 사용되어 왔다. 그러나 최근에는 수은과 같은 환경 유해 요소를 함유하지 않아 환경 친화적이며 또한 에너지를 적게 소모하는 LED 백라이트가 모니터와 TV 등에도 적용되어 냉음극관 백라이트를 급속도로 대체하고 있다.
LCD의 화면 밝기, 즉 휘도는 백라이트의 밝기에 의해서 결정되며 LCD 패널이 커질수록 요구되는 백라이트의 밝기도 증가하여야 하므로, 이에 따라 LED 백라이트에 사용되는 LED 수도 증가하여야 한다. LED 밝기는 일반적으로 LED 크기가 클수록 증가하며 이에 따라 LED 구동에 필요한 구동 전류도 증가한다.
LCD 모니터 혹은 LCD TV의 LED 백라이트 시스템에서 LED 드라이버는 LED에 일정 전류를 공급하는 단수 혹은 다수의 전류원과, 이 전류원들에 걸리는 전압들 중에서 최소 전압이 일정 전압이 되도록 부궤환 제어하는 DC/DC 변환기로 구성되어 진다.
LED 백라이트에서 LED 구성은 보통 다수 LED가 직렬로 연결되어 하나의 LED 스트링(String)을 구성하며 이 LED 스트링이 다수로 병렬로 연결되는 직병렬 방식의 구성이 많이 사용된다. LED 스트링 하나를 흔히 채널이라고도 부르며 다수의 채널이 모여 LED 백라이트가 구성된다. 이러한 직병렬 연결의 구성 방법은 모든 LED를 하나의 스트링으로 구성하는 방식에 비해 LED 구동 전압을 낮출 수 있는 장점이 있다.
LED 드라이버의 DC/DC 변환기는 LED 구동에 필요한 구동 전압을 공급하기 위하여 SMPS(Switching Mode Power Supply) 혹은 어댑터(Adapter)로부터 직류 전원을 입력받아 LED 구동 전류원에 걸리는 전압 중에서 최소 전압이 에러 앰프의 기준 전압과 같아지도록 DC/DC 변환기의 출력 전압을 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하는 것으로 보통 승압형 DC/DC 변환기가 흔히 사용된다.
한편, LED 패널은 18인치, 21인치, 27인치 등과 같은 다양한 크기로 설정될 수 있으며, LED 패널의 크기에 따라 LED 스트링에 인가되는 구동전압이 다르다. 이에 따라 구동전압이 과전압 상태로 되는 것을 방지하기 위한 과전압 보호장치는, 구동전압의 과전압 상태를 검출하기 위한 OVP 전압을 LED 패널의 크기에 따라 다르게 설정하여 사용하는 것이 일반적인데, 최근에는 다양한 크기의 LED 패널에 대하여 OVP 전압을 공용화하여 사용할 수 있도록 하는 과전압 보호장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 전술한 요구에 부응하기 위하여 창안된 것으로서, 18인치, 21인치, 27인치 등과 같은 다양한 크기의 LED(Light Emitting Diode) 패널에 대하여 OVP(Over Voltage Protection)를 공용화하여 사용할 수 있는 과전압 보호장치 및 그 보호방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 보호장치는, LED(Light Emitting Diode) 스트링이 복수로 결합된 LED 패널; 각각의 LED 스트링의 일단에 구동전압을 공급하는 전압 변환기; 각각의 LED 스트링의 타단에서의 접점전압이 기준전압 이하가 되는지를 비교하여 각각의 LED 스트링에 대한 오픈(open) 여부를 감시하는 오픈스트링 감시부; 적어도 하나의 LED 스트링이 오픈되는 경우, 구동전압이 과전압 상태가 되지 않도록 제어하기 위하여 설정전압을 오픈된 스트링 외의 각각의 접점전압을 비교하여 접점 전압중 최소 전압에 기초하여 OVP(Over Voltage Protection) 설정하는 각 채널별 비교기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 기준전압은 각각의 LED 스트링 중 적어도 하나를 선택하기 위한 스위치의 일측의 전압일 수 있다.
또한, 설정전압은 각각의 LED 스트링의 단락 상태를 검출하기 위한 전압에 기초하여 설정된 전압일 수 있다.
비교기는, LED 스트링이 오픈된 채널을 제외한 채널들의 접전전압 중 최소 전압이 설정전압을 초과하는 경우, LED 스트링이 오픈된 채널을 전압 선택회로의 입력에서 배제할 수 있다.
또한, 비교기는, 접점전압이 설정된 전압보다 높아지는 경우, 해당하는 LED 스트링을 전압 선택회로의 입력에서 배제할 수도 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 과전압 보호장치는, LED 패널의 각각의 LED 스트링에 대하여 과전압 상태가 되는 것을 방지하기 위한 과전압 보호장치에 있어서, 각각의 LED 스트링 중 적어도 하나가 오픈되는 경우, 오픈된 LED 스트링을 제외한 나머지 LED 스트링들에 대해여 일정전압 이상이 되는 접점전압 중 최소전압을 OVP로 설정하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 보호방법은, 복수의 LED 스트링의 일단으로 공급되는 구동전압이 과전압 상태가 되지 않도록 제어하는 과전압 보호방법에 있어서, 각각의 LED 스트링의 타단에서의 접점전압이 기준전압 이하가 되는지를 비교하여 각각의 LED 스트링에 대한 오픈 여부를 감시하는 단계; 적어도 하나의 LED 스트링이 오픈되는 경우, 오픈된 LED 스트링을 제외한 나머지 각각의 LED 스트링에 대하여 기준 전압 이상의 임의의 설정전압을 각각의 접점전압을 비교하며, 해당 값 이상의 각각의 접점전압 중 최소전압에 기초하여 OVP 전압을 설정하는 단계; 및 설정전압을 각각의 접점전압을 비교하여 구동전압이 과전압 상태가 되지 않도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기준전압은 각각의 LED 스트링 중 적어도 하나를 선택하기 위한 스위치의 일측의 전압일 수 있다.
또한, 설정전압은 각각의 LED 스트링의 단락 상태를 검출하기 위한 전압에 기초하여 설정된 전압일 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 과전압 보호방법은, 복수의 LED 스트링의 일단으로 공급되는 구동전압이 과전압 상태가 되지 않도록 제어하는 과전압 보호방법에 있어서, 각각의 LED 스트링의 타단에서의 접점전압이 기준전압 이하가 되는지를 비교하여 각각의 LED 스트링에 대한 오픈 여부를 감시하는 단계; 및 적어도 하나의 LED 스트링이 오픈되는 경우, 오픈된 LED 스트링을 제외한 나머지 각각의 LED 스트링에 대하여 기준 전압 이상의 임의의 설정전압을 각각의 접점전압을 비교하며, 해당 값 이상의 각각의 접점전압 중 최소전압에 기초하여 OVP 전압을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다양한 크기의 LED 패널에 대하여 OVP 전압을 공용화하여 사용할 수 있으며, 저인치 LED 패널의 경우에 LED 구동을 위한 칩의 주변부품들을 교체할 필요가 없고, 칩 내부의 온도 상승에 의해 열 검출 차단(thermal shutdown) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 LED 구동장치의 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 보호장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 LED 구동장치의 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 LED 구동 시스템(100)은 LED 패널(110), LED 패널(110)에 일정한 구동 전압을 공급하기 위한 DC/DC 변환기(120), 및 LED 구동 IC(130)를 포함한다. 도 1에서 DC/DC 변환기(120)는 출력 전압 Vo가 입력 전압 VIN 보다 높아지도록 제어하는 승압형 DC/DC 변환기로 도시하였으나, 입출력 전압 조건에 따라서는 강압형 DC/DC 변환기로 구성될 수도 있다. 또한, 도 1의 LED 구동 시스템(100)은 8 채널의 LED 스트링을 구동하는 것으로 도시하였으나, 이는 도시적인 예를 보이기 위한 것일 뿐이며 임의의 다른 채널 수로 구성될 수 있다. 한편, 제1 실시예에서의 DC/DC 변환기(120)는 AC/DC 변환기로 대체될 수도 있으므로 본 발명의 실시예에서는 그것에 특별히 한정하지는 않을 것이다. 그리고 이를 통칭하여 전압 변환기라 지칭할 수 있을 것이다.
도 1에서 LED 구동 IC(130) 핀 구성은 DC/DC 변환기(120)의 제어와 LED 패널(110)에 구동 전류를 공급하기 위한 기본적인 핀들만을 표시했지만, 실제의 IC에서는 PWM 주파수 설정, 디밍 제어 등의 핀이 더 포함될 수 있다. 도 1의 LED 구동 IC(130)의 핀들에 대해 간단히 설명하면, VCC는 전원 입력 핀으로 IC 내의 회로 구조에 따라 DC/DC 변환기(120)의 입력 전압 VIN이 직접 연결될 수 있으며, 레귤레이터로부터 입력될 수도 있다. EN 핀은 LED 구동 IC(130)의 동작을 온(ON)/오프(OFF) 제어하는 핀으로 온 시 LED 구동 시스템(100)의 동작이 시작된다. COMP 핀은 DC/DC 변환기(120)의 부궤환 루프를 안정화하기 위한 핀이며, RISET 핀은 LED 패널(110)의 구동 전류값을 설정하기 위한 핀이다. OVP 핀은 DC/DC 변환기(120)의 출력 전압 Vo의 과전압 발생에 의한 LED 구동 시스템(100)의 오동작 혹은 손상으로부터 시스템을 보호하기 위한 핀이다. NDRV는 DC/DC 변환기(120)의 스위치(M1)를 구동하기 위한 핀으로서, 도 1에서 스위치(M1)는 IC 외부에 구현하는 것으로 도시하였지만 경우에 따라서는 LED 구동 IC(130) 내부에 구현될 수도 있다. CS 핀은 전류모드(Current Mode) 제어를 위한 핀으로서, 스위치 온 시 인덕터(L1)에 흐르는 전류를 센싱하여 센싱 저항(Rs)에서 전압으로 변환되어 LED 구동 IC(130)로 입력된다.
다음에, 도 1의 LED 구동 IC(130)의 동작을 상세하게 설명한다. 도 1의 LED 구동 IC(130)는 전류원부(140)와 DC/DC 제어부(150)를 포함한다. 여기서, 전류원부(140)는 기준전류발생기(142)와 구동전류원(144)을 포함한다. 기준전류발생기(142)는 RISET 핀과 접지 사이에 외부저항 RSET를 연결하여 구동전류원(144)의 전류 값을 설정하는 전압 Vcon을 발생한다. 따라서 구동전류원(144)의 전류값은 외부 저항 RSET 값을 조절함으로써 설정할 수 있다.
DC/DC 제어부(150)는 LED 패널(110)에 LED 구동 전류가 정상적으로 공급될 수 있도록 DC/DC 변환기(120)의 출력 전압을 제어하기 위한 것으로, 구동전류원(144)의 출력 전압 CS1 ~ CS8을 입력 받아 그 중에서 어느 하나의 전압 예를 들면, 최소 전압을 Vmin으로 출력하는 전압 선택회로(152), 전압 선택회로(152)의 출력전압 Vmin과 에러앰프 기준전압 Vr,err을 입력받아 DC/DC 변환기(120)의 듀티비 제어 전압을 생성하는 에러앰프(154), 에러앰프(154)의 출력 전압과 센싱 전압 CS를 입력으로 받아 PWM 제어신호 NDRV를 출력하는 전류모드 PWM 제어기(156), DC/DC 변환기(120)의 출력 전압 Vo의 과전압 상태를 검출하는 과전압 비교기(158)를 포함한다. 여기서, 에러앰프(154)는 부궤환에 의해 전압 선택회로(152)의 출력전압 Vmin이 에러앰프 기준전압 Vr,err 전압과 같아지도록 제어한다. 에러앰프(154)의 출력단 COMP 핀에 연결된 저항 Rc와 커패시터 Cc는 DC/DC 변환의 부궤환 루프(Loop)를 안정화하기 위해 것으로서, DC/DC 변환기(120)가 정상 상태(Steady State)에 도달하면 커패시터 Cc에는 전압 선택회로(152)의 출력전압 Vmin과 에러앰프(154)의 기준전압 Vr,err이 같아지도록 듀티비를 제어하는 에러 전압을 충전하고 있다. 도 1에서 부궤환 루프를 안정화하기 위한 저항 Rc와 커패시터 Cc는 COMP 핀에 외부로 연결하여 보상하는 예를 보였지만, IC 내부에 구현할 수도 있으며 다른 변형된 구성으로 부궤환 루프가 안정화 되도록 할 수도 있다. 전류모드 PWM 제어기(156)는 DC/DC 변환기(120)의 전류모드 제어를 위해 스위치 M1이 온 될 때 인덕터 L1의 전류를 센싱하여 센싱 저항 Rs에서 전압으로 변환된 값을 CS 핀으로부터 입력받으며, 이 CS 핀 전압에 얼마의 이득을 곱하고 기울기 보상(Slope Compensation)한 신호가 에러앰프(154) 출력 전압보다 커지는 시점에서 스위치 M1이 오프 되도록 제어한다.
과전압 비교기(158)는 DC/DC 변환기(120) 출력 전압 Vo의 과전압 발생에 의한 LED 구동 시스템(100)의 오동작 혹은 손상으로부터 시스템을 보호하기 위한 것으로 Vo를 저항 R1과 R2로 분압하여 OVP 핀으로 입력하고 이 분압된 전압을 과전압 비교기(158)에서 과전압 비교 기준전압 Vr,ovp와 비교함으로써 Vo의 과전압 상태를 검출한다. 과전압 발생시 과전압 비교기(158)의 출력 DOWN은 하이(High)가 되며 과전압 상태가 해소될 때까지 DC/DC 변환기(120)의 스위칭을 멈추고 동시에 과전압을 일으킨 채널들을 부궤환 제어 루프에서 제거한다.
도 2는 과전압 보호장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, LED 스트링이 복수로 결합된 LED 패널(110)에 대하여, DC/DC 변환기(120)는 각각의 LED 스트링의 일 단에 구동전압 Vo을 공급한다. 각각의 LED 스트링을 채널이라고 부르기도 한다. 이때, 오픈 스트링 감시부(143)는 각각의 LED 스트링의 타단에서의 접점전압이 기준전압 이하에 설정된 값과 비교하여 각각의 LED 스트링에 대한 오픈 여부를 감시한다.
기준전압은 정상적인 상태에서 선택된 LED 스트링을 통해 스위치의 드레인으로 인가되는 전압일 수 있다(스위치가 N형 FET인 경우). 예를 들어, 정상상태에서의 구동전압이 30V이고 LED 스트링의 LED들의 전체 포워드 전압이 29V라고 하면, 선택된 LED 스트링을 통해 스위치의 드레인으로 인가되는 전압은 1이므로, 기준전압은 1V가 될 수 있다. 만일, N형 FET 스위치 대신 PNP BJT를 사용할 경우에는 에미터에서도 접점전압의 감시가 가능하며, 경우에 따라서는 베이스에서도 간접적으로 접점전압의 감시가 가능할 수도 있다.
비교기(160)는 LED 패널(110) 중 적어도 하나의 LED 스트링이 오픈되는 경우, 상승하는 구동전압 Vo가 과전압 상태가 되지 않도록 제어하기 위하여, 접전전압 감시부(152)의 기준전압보다 높은 설정 전압(Vrefovp)과 접전전압을 비교한다 LED 스트링이 오픈된 채널을 제외한 채널들의 접전전압 중 최소 전압이 설정 전압을(Vrefovp) 넘어섰을 때 구동전압 Vo가 OVP전압에 도달했음을 감지하여 LED 스트링이 오픈된 채널을 전압 선택 회로의 입력에서 배제한다(도 1의 152). LTA는 한가지 구현 방법의 예이며 오픈된 채널을 제외한 모든 채널들의 전압이 설정 전압을 가산한 값(Vrefovp)을 넘어섰을 때 구동전압(Vo)이 OVP전압에 도달했음을 감지하는 방법으로도 구현 가능하다
이하, 18인치 크기의 LED 패널을 예로 과전압 보호기능을 설명한다.
LED 패널(110)의 크기는 18인치 LED 패널(110)의 경우, DC/DC 변환기(120)의 출력전압(구동전압) Vo는 30V이며, 과전압 검출전압 VOVP는 40V로 설계된 것으로 가정한다. 이 경우, 각 채널의 접전전압 VCS1, VCS2, …, 에 각각 걸릴 수 있는 최대 전압은 VOVP전압 40V에서 LED 스트링의 전체 포워드 전압 29V를 제외한 11V이다.
과전압 보호기능은 LED 구동 시스템(100)의 OLP(Open LED Protection) 기능에 있어서 핵심적인 역할을 한다. 도 2에 도시한 바와 같이, LED 패널(110)의 채널2가 오픈(open)되었다면, 오픈된 채널2의 전압 VCS2는 전압 선택회로(152)의 해당 스위치의 드레인의 전압만이 있게 되어 0.18V 미만이 되므로, 오픈 스트링 감시부(143)에서 각 채널의 접전전압을 기준전압(예를 들어, 드레인 전압에 해당하는 0.18V로 설정될 수 있다)과 비교하여 채널2가 오픈되었음을 인지할 수 있다. 또한, 채널2의 오픈에 의해 VCS2가 0.18V 미만의 전압이 되었으므로 전압 선택회로(152)의 입력전압 중 Vmin이 0.18V 미만의 전압이 되며, 따라서 LED 구동 IC(130)의 에러앰프(154) 출력 전압 COMP는 계속 증가하여 최대 전압으로 포화된다. 이에 따라 DC/DC 변환기(120)는 최대 듀티비로 동작하며 출력 전압 Vo는 계속 증가하게 된다.
이때, 비교기(160)는 설정전압을 가산한 값과 접점전압을 비교하여 접점전압이 비교된 결과값 이상이 되면 과전압 상태인 것으로 판단할 수 있다.
Vo가 과전압 상태에 이르면 PWM 스위칭 동작을 멈추며 동시에 오픈된 LED 스트링인 채널2를 구동하는 전류원들의 출력 전압들은 DC/DC 변환기(120)의 부궤환 제어에 관여하지 않도록 하고 오픈 되지 않은 정상적인 LED 스트링들로만 정상 동작할 수 있도록 한다.
한편, 최근에는 LED 구동 IC(130)의 OVP 핀을 18인치, 27인치 등의 다양한 크기의 LED 패널(110)에 공용으로 사용할 수 있도록 하는 개발이 진행되고 있다. 그 중 하나의 방법이 최대 크기의 LED 패널을 기준으로 OVP 전압을 설정하여 공용화하는 방법으로서, 예를 들어 18인치 내지 27인치 크기의 LED 패널에 대하여 OVP를 공용화하는 경우, 최대 크기인 27인치 LED 패널을 기준으로 OVP 전압을 확정할 수 있다. 즉, 27인치 LED 패널의 경우, DC/DC 변환기(120)의 출력전압 Vo는 60V이며, 과전압 검출전압 VOVP는 70V로 설계되었다고 가정하면, 27인치 LED 패널에 대한 과전압 검출전압인 70V를 기준으로 OVP 전압을 확정하여 18인치 크기의 LED 패널에 공용화하여 사용할 수 있다.
그런데, LED 구동 IC(130)는 적용되는 각각의 LED 패널에 따라 OVP 및 내부의 주변 부품들을 설계하는 것이 일반적이며, 따라서 18인치의 LED 패널에 적용되는 LED 구동 IC(130)는 전술한 바와 같이, 40V의 OVP를 기준으로 주변의 부품들이 설계되어 있을 수 있다. 이 경우, 18인치 크기의 LED 패널에 대한 DC/DC 변환기(120)의 출력전압 Vo가 30V라고 하면, 27인치 크기의 LED 패널의 OVP인 70V를 기준으로 OVP를 적용하는 경우, 과전압 검출 시에 출력전압 Vo는 30V에서 70V까지 상승하여야 하기 때문에 40V의 OVP를 적용하는 경우에 비하여 과전압 검출 시의 상승시간이 길어지게 된다.
또한, 27인치 크기의 LED 패널의 OVP인 70V를 기준으로 OVP를 적용하는 경우, 전술한 바와 같이 상승시간이 길어지기 때문에, 칩 내부의 온도가 상승하게 되어 열 검출 차단(thermal shutdown) 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 이와 같은 열 검출 차단 현상을 방지하기 위하여, LED 구동 IC의 칩 내부의 주변 부품도 최대 크기의 LED 패널을 기준으로 설계하여야 한다. 또한, LED 패널의 크기가 클수록 그에 대응하는 구동 칩 내부의 부품의 비용도 비싸기 때문에, 최대 크기의 LED 패널을 기준으로 주변 부품을 설계하게 되면 작은 크기의 LED 패널에 적용되는 구동 칩 내부 부품은 불필요하게 고가로 설계되는 문제점이 될 수 있다.
도 2는 과전압 보호장치의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다..
비교기(160)는 LED 패드(110) 중 적어도 하나의 LED 스트링이 오픈된 경우, 오픈된 LED 스트링을 제외한 나머지 각각의 LED 스트링들의 접점 전압들을 설정전압(Vrefovp)과 비교하며, 접점 전압들 중 최소 전압이 설정전압보다 높으면 OVP 처리한다. 즉, OVP를 다양한 크기의 LED 패널에 공용화하여 사용하기 위하여 LED 구동 칩의 OVP는 고정하여 설계하지 않으며, LED 패널(110)의 각각의 LED 스트링에 대한 접점전압의 상태에 따라 설정되도록 한다.
예를 들어, 27인치 LED 패널의 경우, DC/DC 변환기(120)의 출력전압 Vo이 60V 라고 하면, 정상상태에서의 기준전압은 1V이며, LED 스트링의 오픈 상태를 검출하기 위한 전압 6V를 가정하여 7V로 설정전압을 설정할 수 있다. 이러한 27인치의 LED 패널에서 적어도 하나의 LED 스트링이 오픈된 경우, 비교기(160)는 설정전압 7V를, 오픈된 LED 스트링을 제외한 나머지 LED 스트링들의 접점전압을 비교하며, 그 중 최소전압을 OVP 전압으로 설정할 수 있다. 이와 같은 방법에 따라 LED 구동 칩을 설계하는 경우, 작은 크기의 LED 패널에 대하여 OVP를 공용화하여 사용하더라도 기준전압과 설정전압에 따라 OVP를 설정하기 때문에, 상승시간이 길어지거나 열 차단 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 오픈스트링 감시부(143)는 각각의 LED 스트링의 타단에서의 접점전압이 기준전압 이하가 되는지를 비교하여 각각의 LED 스트링에 대한 오픈 여부를 감시한다(S410).
비교기(160)는 LED 패드(110) 중 적어도 하나의 LED 스트링이 오픈된 경우, 오픈된 LED 스트링을 제외한 나머지 각각의 LED 스트링에 대하여 기준전압보다 높은 임의의 설정전압을 접점 전압들과 비교하며, 해당 값 이상의 각각의 접점전압 중 어느 하나의 전압 예를 들면, 최소전압에 기초하여 OVP 전압을 설정할 수 있다(S420).
이와 같은 OVP 전압의 설정에 기초하여, 비교기(160)는 각각의 LED 스트링의 접점전압이 해당 설정된 OVP 전압을 넘지 않도록 제어할 수 있다(S430).
여기서는 설명을 쉽게 하기 위하여 과전압 보호방법이 도 2의 과전압 보호장치를 통해 이루어지는 것으로 도시하였지만, 이와 같은 과전압 보호방법은 도 2의 과전압 보호장치와 독립적인 다른 장치로 이루어지거나, 소프트웨어를 통해 이루어질 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 실시예는 LED 패널의 과전압 보호장치 및 그 보호방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 다양한 크기의 LED 패널에 대하여 OVP 전압을 공용화하여 사용할 수 있으며, 저인치 LED 패널의 경우에 LED 구동을 위한 칩의 주변부품들을 교체할 필요가 없고, 칩 내부의 온도 상승에 의해 열 검출 차단(thermal shutdown) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
100: LED 구동 시스템 110: LED 패널
120: DC/DC 변환기 130: LED 구동 IC
140: 전류원부 142: 기준전류 발생기
144: 구동전류원 150: DC/DC 제어부
152: 전압 선택회로 154: 에러앰프
156: 전류모드 PWM 제어기 158: 과전압 비교기
160: 비교기

Claims (9)

  1. LED(Light Emitting Diode) 스트링이 복수로 결합된 LED 패널;
    각각의 상기 LED 스트링의 일단에 구동전압을 공급하는 전압 변환부;
    각각의 상기 LED 스트링의 타단에서의 접점전압이 기준전압 이하가 되는지를 비교하여 각각의 상기 LED 스트링에 대한 오픈(open) 여부를 감시하는 오픈스트링 감시부;
    적어도 하나의 상기 LED 스트링이 오픈되는 경우, 상기 구동전압이 과전압 상태가 되지 않도록 제어하기 위하여 상기 설정전압을 오픈된 스트링 외의 각각의 상기 접점전압을 비교하여 상기 접점 전압 중 최소 전압에 기초하여 OVP(Over Voltage Protection) 설정하는 비교기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기준전압은 각각의 상기 LED 스트링 중 적어도 하나를 선택하기 위한 스위치의 일측의 전압인 것을 특징으로 하는 과전압 보호 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 비교기는,
    상기 LED 스트링이 오픈된 채널을 제외한 채널들의 접전전압과 상기 설정 전압을 비교하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 비교기는,
    상기 LED 스트링이 오픈된 채널을 제외한 채널들의 접전전압 중 최소 전압이 상기 설정전압을 초과하는 경우, 상기 LED 스트링이 오픈된 채널을 전압 선택회로의 입력에서 배제하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 비교기는,
    상기 접점전압이 설정된 전압보다 높아지는 경우, 해당하는 LED 스트링을 전압 선택회로의 입력에서 배제하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호장치.
  6. LED 패널의 각각의 LED 스트링에 대하여 과전압 상태가 되는 것을 방지하기 위한 과전압 보호장치에 있어서,
    각각의 상기 LED 스트링 중 적어도 하나가 오픈되는 경우, 오픈된 상기 LED 스트링을 제외한 나머지 LED 스트링들에 대해여 일정전압 이상이 되는 접점전압 중 최소전압을 OVP로 설정하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호장치.
  7. 복수의 LED 스트링의 일단으로 공급되는 구동전압이 과전압 상태가 되지 않도록 제어하는 과전압 보호방법에 있어서,
    각각의 상기 LED 스트링의 타단에서의 접점전압이 기준전압 이하가 되는지를 비교하여 각각의 상기 LED 스트링에 대한 오픈 여부를 감시하는 단계;
    적어도 하나의 상기 LED 스트링이 오픈되는 경우, 오픈된 상기 LED 스트링을 제외한 나머지 각각의 상기 LED 스트링에 대하여 상기 기준 전압 이상의 임의의 설정전압을 각각의 상기 접점전압을 비교하며, 해당 값 이상의 각각의 상기 접점전압 중 최소전압에 기초하여 OVP 전압을 설정하는 단계; 및
    상기 설정전압을 각각의 상기 접점전압을 비교하여 상기 구동전압이 과전압 상태가 되지 않도록 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 기준전압은 각각의 상기 LED 스트링 중 적어도 하나를 선택하기 위한 스위치의 일측의 전압인 것을 특징으로 하는 과전압 보호방법.
  9. 복수의 LED 스트링의 일단으로 공급되는 구동전압이 과전압 상태가 되지 않도록 제어하는 과전압 보호방법에 있어서,
    각각의 상기 LED 스트링의 타단에서의 접점전압이 기준전압 이하가 되는지를 비교하여 각각의 상기 LED 스트링에 대한 오픈 여부를 감시하는 단계; 및
    적어도 하나의 상기 LED 스트링이 오픈되는 경우, 오픈된 상기 LED 스트링을 제외한 나머지 각각의 상기 LED 스트링에 대하여 상기 기준 전압 이상의 임의의 설정전압을 각각의 상기 접점전압을 비교하며, 해당 값 이상의 각각의 상기 접점전압 중 최소전압에 기초하여 OVP 전압을 설정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호방법.
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