KR20130017024A

KR20130017024A - Ｌｅｄ 발광 장치 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR20130017024A
Application number: KR1020110079270A
Authority: KR
Inventors: 손찬; 정일용; 최문호
Original assignee: 페어차일드코리아반도체 주식회사
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2013-02-19
Also published as: KR101791238B1; CN102958243A; US20130038213A1; US8912724B2

Abstract

본 발명은 LED 발광 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
LED 발광 장치는, 입력 전압을 입력 받고 전력 스위치의 스위칭 동작에 따라 LED 채널의 동작에 필요한 전원 전압을 공급한다. LED 발광 장치는 전력 공급 장치의 동작을 제어하고, LED 채널과 출력 전압 사이의 부하 스위치의 스위칭 동작을 제어한다. LED 발광 장치는, LED 채널의 디밍 전, 출력 전압이 정규 전압에 도달한 시점부터 소정의 단락 감지 기간 동안, 출력 전압이 소정의 임계 전압까지 감소하면, LED 채널을 단락으로 판단한다. 단락 감지 기간 동안, 전력 공급 장치의 동작은 정지되고, 부하 스위치는 턴 온 상태이다.

Description

ＬＥＤ 발광 장치 및 그 구동 방법{LED EMITTING DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 LED 발광 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

LED를 사용한 발광 장치(이하, LED 발광 장치)는 직렬로 연결된 복수의 LED로 구성된 LED 채널에 전류를 흐르게 하여 일정한 휘도의 빛을 방출한다. LED 채널에 전류가 공급되어 LED 채널로부터 빛이 방출되는 동작을 디밍 동작이라 한다.

LED 발광 장치에서, LED 채널과 LED 발광 장치의 외부를 형성하고 있는 샤시(sash) 사이에 단락이 일어날 수 있다. 디밍 동작 전, LED 채널과 샤시 사이의 단락을 감지할 방법이 없다.

디밍 동작이 시작된 후, LED 채널과 샤시 사이의 단락에 의한 과도 전류가 LED 채널을 통해 샤시로 흐를 때, 단락 현상이 감지될 수 있다. 디밍 동작 중 과도 전류는 LED 채널을 파손시킨다.

LED 채널과 샤시 사이의 단락 뿐만 아니라, LED 채널과 다른 구성간의 단락에 의해 LED 채널에 과도 전류가 발생할 수 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 디밍 동작 전에 LED 채널의 단락 현상을 감지할 수 있는 LED 발광 장치 및 그 구동 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예의 한 특징에 따른 LED 발광 장치는, LED 채널, 입력 전압을 입력 받고, 전력 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 LED 채널의 동작에 필요한 전원 전압을 공급하는 전력 공급 장치, 상기 전력 공급 장치의 동작을 제어하는 전력 제어부, 상기 LED 채널과 상기 전력 공급 장치 사이에 연결되어 있는 부하 스위치, 및 상기 LED 채널의 디밍 전, 상기 전력 공급 장치의 출력 전압이 정규 전압에 도달한 시점부터 소정의 단락 감지 기간 동안, 상기 출력 전압이 소정의 임계 전압까지 감소하면, 상기 LED 채널을 단락으로 판단하는 단락 감지 보호부를 포함한다. 상기 단락 감지 기간 동안, 상기 전력 제어부는 상기 전력 공급 장치의 동작을 정지시키고, 상기 단락 감지 보호부는 상기 부하 스위치를 턴 온 시킨다.

상기 LED 발광 장치는, 상기 출력 전압에 대응하는 감지 전압과 상기 정규 전압에 대응하는 제1 기준 전압을 비교하는 제1 감지 비교기, 상기 감지 전압과 상기 임계 전압에 대응하는 제2 기준 전압을 비교하는 제2 감지 비교기, 상기 제1 감지 비교기와 상기 감지 전압 간의 연결을 제어하는 제1 감지 스위치, 및 상기 제2 감지 비교기와 상기 감지 전압 간의 연결을 제어하는 제2 감지 스위치를 더 포함한다.

상기 단락 감지 보호부는, 상기 출력 전압이 발생하기 시작하여 상기 정규 전압까지 증가하는 기간 동안 상기 제1 감지 스위치를 턴 온 시키고, 상기 출력 전압이 정규 전압에 도달한 시점부터 상기 단락 감지 기간 동안 상기 제2 감지 스위치를 턴 온 시킨다.

상기 LED 발광 장치는, 상기 LED 채널에 흐르는 전류를 감지하여 피드백 전압을 생성하는 피드백 회로, 및 상기 LED 채널과 상기 피드백 회로 사이에 연결되어 있는 디밍 스위치를 더 포함하고, 상기 단락 감지 보호부는, 상기 LED 채널의 디밍 전에 상기 디밍 스위치를 턴 오프 상태로 유지한다.

상기 단락 감지 보호부는, 상기 단락 감지 기간 동안 상기 출력 전압이 상기 임계 전압 이상일 때, 상기 전력 제어부가 정상 모드에 따라 동작하도록 제어하고, 상기 전력 제어부는 상기 정상 모드에서 상기 피드백 전압에 따라 상기 전력 공급 장치의 동작을 제어한다.

상기 단락 감지 보호부는, 상기 출력 전압이 상기 정격 전압까지 상승하는 기간 동안, 상기 전력 제어부가 상승 모드로 동작하도록 제어하고, 상기 상승 모드에서, 상기 전력 제어부는 상기 전력 공급 장치가 상기 출력 전압을 증가시키도록 제어한다.

상기 단락 감지 보호부는, 상기 출력 전압이 상기 임계 전압 이상일 때, 상기 전력 제어부가 정상 모드에 따라 동작하도록 제어하고, 상기 전력 제어부는 상기 정상 모드에서 상기 피드백 전압에 따라 상기 전력 공급 장치의 동작을 제어한다.

상기 전력 공급 장치는, 상기 입력 전압을 입력받는 인덕터, 상기 인더터에 일단이 연결되어 있는 전력 스위치, 및 상기 전력 스위치 및 상기 인더터에 연결되어 있는 다이오드를 포함하고, 상기 단락 감지 기간 동안, 상기 전력 제어부는 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 정지시킨다.

또는, 상기 전력 공급 장치는, 상기 입력 전압을 입력받는 전달 스위치, 및 상기 전달 스위치에 연결되어 있고 상기 출력 전압이 저장되는 출력 커패시터를 포함하고, 상기 단락 감지 기간 동안, 상기 전력 제어부는 상기 전달 스위치의 스위칭 동작을 정지시킨다.

본 발명의 일 실시 예의 다른 특징에 따른 LED 채널을 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법은, 입력 전압을 입력 받고, 출력 전압을 소정의 정격 전압까지 상승시키는 단계; 상기 출력 전압이 상기 정격 전압에 도달한 시점부터 소정의 단락 감지 기간 동안 상기 출력 전압의 생성 동작을 정지시키는 단계; 및 상기 단락 감지 기간 중 상기 출력 전압과 소정의 임계 전압 간의 비교 결과에 따라, 상기 LED 채널을 디밍시키거나 상기 LED 채널을 단락으로 판단하는 단계를 포함한다.

상기 출력 전압에 대응하는 감지 전압이 상기 임계 전압에 대응하는 제2 기준 전압에 도달하는 시점이 상기 단락 감지 기간 내에 있을 때, 상기 LED 채널을 단락 상태로 판단한다.

상기 출력 전압에 대응하는 감지 전압이 상기 임계 전압에 대응하는 제2 기준 전압에 도달하는 시점이 상기 단락 감지 기간 내에 있지 않을 때, 상기 LED 채널을 디밍시킨다.

본 발명은 LED 채널의 단락 현상을 감지할 수 있는 LED 발광 장치 및 그 구동 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 LED 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 LED 발광 장치의 디밍 전 감지 전압을 나타낸 파형도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치의 다른 일 예를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, LED 발광 장치(1)는 LED 채널(10), 피드백 회로(20), 전력 제어부(30), 제1 감지 비교기(40), 제2 감지 비교기(50), 단락 감지 보호부(60), 저항(R1, R2), 및 전력 공급 장치(100)를 포함한다.

LED 발광 장치(1)는 디밍 전에 LED 채널(10)의 단락 여부를 감지하기 위한 부하(load) 스위치(S1), 디밍(dimming) 스위치(S4), 제1 감지 스위치(S2), 및 제2 감지 스위치(S3)를 포함한다. 출력 전압(VOUT)은 저항(R1) 및 저항(R2)에 의해 분배되고, 단락 감지 보호부(60)는 저항(R1) 및 저항(R2)가 연결되어 있는 접점(ND)의 전압(이하, 감지 전압(VSE))을 이용하여 디밍 시작 전에 단락 여부를 판단한다.

부하 스위치(load switch)(S1)는 전력 공급 장치(100)와 LED 채널(10) 사이에 연결되어 있다. 부하 스위치(S1)의 턴 온 기간 동안, 전력 공급 장치(100)의 출력 전력이 부하인 LED 채널(10)에 전달된다. 부하 스위치(S1)가 턴 오프 기간 동안 전력 공급 장치(100)의 출력 전력은 LED 채널(10)에 전달되지 않는다.

디밍 스위치(S4)는 LED 채널(10)과 피드백 회로(20) 사이에 연결되어 있다. 디밍 스위치(S4)의 턴 온 기간 동안, LED 채널(10)에 전류가 흘러 발광하고, 디밍 스위치(S4)의 턴 오프 기간 동안, LED 채널(10)에 전류가 흐르지 않는다.

제1 감지스위치(S2)는 제1 비교기(40)와 접점(ND) 사이에 연결되어 있고, 제1 감지 스위치(S2)를 통해 감지 전압(VSE)과 제1 감지 비교기(40) 간의 연결이 조절된다. 제2 감지 스위치(S3)는 제2 비교기(50)와 접점(ND) 사이에 연결되어 있고, 제2 감지 스위치(S3)를 통해 감지 전압(VSE)과 제2 감지 비교기(50) 간의 연결이 조절된다.

전력 공급 장치(100)는 입력 전압(VIN)을 전달받고, 입력 전압(VIN)을 이용하여 출력 전압(VOUT)을 생성한다. 전력 공급 장치(100)는 스위칭 레귤레이터(switching regulator) 또는 선형 레귤레이터(linear regulator)로 구현될 수 있다.

출력 전압(VOUT)은 LED 채널(10)에 전류를 흐르게 하기 위해 필요한 전원 전압이다.

LED 채널(10)은 복수의 LED(LED1-LEDn)를 포함하고, 복수의 LED(LED1-LEDn)는 직렬 연결되어 있다.

피드백 회로(20)는 LED 채널(10)에 흐르는 채널 전류를 감지하여, 채널 전류에 대응하는 피드백 전압(VFB)을 생성한다. LED 채널(10)의 단락 여부가 판단된 후, 전력 공급 장치(100)의 출력 전압(VOUT)이 일정하게 유지되는 정상 동작 기간 동안, 피드백 전압(VFB)에 따라 전력 공급 장치(100)가 제어된다.

전력 제어부(30)는 전력 공급 장치(100)의 동작을 제어하여 출력 전압(VOUT)을 LED 채널(10)을 동작시킬 수 있는 레벨의 전압(이하, 정격 전압)으로 유지시킨다. 전력 제어부(30)는 디밍 전인 경우 제1 비교 신호(CP1)에 따라 전력 공급 장치(100)의 동작을 제어하고, 디밍이 시작되는 시점부터 피드백 전압(VFB)에 따라 전력 공급 장치(100)의 동작을 제어한다.

전력 제어부(30)는 출력 전압(VOUT)에 따라 변동하는 제1 비교 신호(CP1), 피드백 신호(VFB), 및 전력 공급 장치(100)의 동작 모드를 제어하는 모드제어신호(MSC)를 입력 받는다.

전력 제어부(30)는 모드제어신호(MSC)에 따라 출력 전압(VOUT)을 정격 전압으로 상승 시키는 상승 모드, 소정의 단락 감지 기간 동안 스위칭 동작을 멈추는 정지 모드, 및 피드백 전압(VFB)에 따라 스위칭 동작을 제어하는 정상 모드로 동작한다.

상승 모드에서, 전력 제어부(30)는 제1 비교 신호(CP1)에 따라 출력 전압(VOUT)을 정격전압까지 상승시키는 전력제어신호(PS)를 생성하여 전력 공급 장치(100)에 전달한다.

정지 모드에서, 전력 제어부(30)는 전력 공급 장치(100)의 동작을 정지시키는 전력제어신호(PS)를 생성한다. 따라서 정지 모드에서 출력 전압(VOUT)은 감소한다. LED 채널(10)의 단락 여부에 따라 단락 감지 기간 동안의 출력 전압(VOUT)의 감소 폭이 다르다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.

정상 모드에서, 전력 제어부(30)는 피드백 전압(VFB)에 따라 출력 전압(VOUT)을 일정하게 유지하는 전력제어신호(PS)를 생성하여 전력 공급 장치(100)에 전달한다.

전력 공급 장치(100)의 동작은 전력제어신호(PS)에 따라 제어된다.

제1 감지 비교기(40)는 제1 감지 스위치(S2)를 통해 전달되는 감지 전압(VSE)과 기준전압(VR1)을 비교한 결과에 따라 제1 비교신호(CP1)를 생성한다. 제1 감지 비교기(40)는 기준 전압(VR1)이 입력되는 반전 단자(-) 및 제1 감지 스위치(S2)의 일단에 연결되어 있는 비반전 단자(+)를 포함한다.

기준전압(VR1)은 출력 전압(VOUT)이 정규 전압일 때의 감지 전압(VSE)으로 설정된다. 제1 감지 비교기(40)는 제1 감지 스위치(S2)가 턴 온 되어 있을 때 비반전 단자(+)에 입력되는 감지 전압(VSE)이 기준 전압(VR1) 이상이면 하이 레벨의 비교신호(CP1)를 생성하고, 감지 전압(VSE)이 기준 전압(VR1) 보다 작으면 로우 레벨의 비교 신호(CP1)를 생성한다.

제2 감지 비교기(50)는 제2 감지 스위치(S3)를 통해 전달되는 감지 전압(VSE)과 기준전압(VR2)을 비교한 결과에 따라 제2 비교신호(CP2)를 생성한다. 제2 감지 비교기(50)는 기준 전압(VR2)이 입력되는 반전 단자(-) 및 제2 감지 스위치(S3)의 일단에 연결되어 있는 비반전 단자(+)를 포함한다.

기준전압(VR2)은 출력 전압(VOUT)이 임계 전압일 때의 감지 전압(VSE)으로 설정된다. 임계 전압이란, LED 채널(10)이 단락 된 경우, 단락 감지 기간 중 출력 전압(VOUT)의 급격한 감소를 감지하기 위해 설정되는 전압이다.

제2 감지 비교기(50)는 제2 감지 스위치(S3)가 턴 온 되어 있을 때 비반전 단자(+)에 입력되는 감지 전압(VSE)이 기준 전압(VR2) 이상이면 하이 레벨의 비교신호(CP2)를 생성하고, 감지 전압(VSE)이 기준 전압(VR2) 보다 작으면 로우 레벨의 비교 신호(CP2)를 생성한다.

단락 감지 보호부(60)는 디밍 전 LED 채널(10)에 출력 전압(VOUT)이 공급되었을 때의 출력 전압(VOUT)의 변화를 이용하여 LED 채널(10)의 단락 여부를 감지한다. 또한, 단락 감지 보호부(60)는 LED 채널(10)이 단락 상태로 판단되면, 전력 공급 장치(100)의 동작을 정지시키는 보호 동작을 제어한다.

단락 감지 보호부(60)는 LED 채널(10)의 단락 여부를 감지 하기 위해, 부하 스위치(S1), 제1 감지 스위치(S2), 제2 감지 스위치(S3), 및 디밍 스위치(S4)의 스위칭 동작을 제어한다. 또한, 단락 감지 보호부(60)는 디밍 전 전력 제어부(30)의 동작 모드를 제어한다.

구체적으로, 단락 감지 보호부(60)는 모드제어신호(MSC)를 생성하여 전력 제어부(30)에 전달하고, 제1 내지 제4 스위칭 제어신호(SS1-SS4)를 생성하여 부하 스위치(S1), 제1 감지 스위치(S2), 제2 감지 스위치(S3), 및 디밍 스위치(S4)의 스위칭 동작을 제어한다.

전력 제어부(30)가 모드제어신호(MSC)에 따라 상승 모드로 전력 공급 장치(100)의 동작을 제어하는 동안, 제1 감지 스위치(S2)만 제2 스위칭 제어신호(SS2)에 의해 턴 온 상태이고, 단락 감지 보호부(60)는 제1 비교 신호(CP1)에 따라 상승 모드 기간을 제어한다.

즉, 출력 전압(VOUT)이 정규 전압에 도달하여, 감지 전압(VSE)이 제1 기준 전압(VR1)에 도달하면, 제1 비교 신호(CP1)는 하이 레벨이 된다. 단락 감지 보호부(60)는 제1 비교 신호(CP1)가 하이 레벨이 되는 시점에 상승 모드를 정지시키는 모드제어신호(MSC)를 생성한다.

전력 제어부(30)가 모드제어신호(MSC)에 따라 정지 모드로 전력 공급 장치(100)의 동작을 제어하는 동안, 제2 감지 스위치(S3)는 제3 스위칭 제어신호(SS3)에 의해 턴 온 상태이고, 부하 스위치(S1)는 제1 스위칭 제어신호(SS1)에 의해 턴 온 된다. 즉, 제2 감지 스위치(S3) 및 부하 스위치(S1)만 턴 온 상태이다.

정지 모드에서, 단락 감지 보호부(60)는 단락 감지 기간 내의 제2 비교 신호(CP2)에 따라 단락 여부를 판단한다. 출력 전압(VOUT)이 단락 감지 기간 내에 제2 기준 전압(VR2)보다 작은 전압이 되면, 제2 비교 신호(CP2)는 로우 레벨이 된다. 단락 감지 보호부(60)는 제2 비교 신호(CP2)가 단락 감지 기간 내에 로우 레벨이 되면, LED 채널(10)을 단락 상태로 판단한다.

단락 감지 보호부(60)는 LED 채널(10)을 단락 상태로 판단 한 후, 전력 공급 장치(100)의 동작을 정지시키는 모드제어신호(MSC)를 유지한다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 LED 발광 장치의 동작을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 LED 발광 장치의 디밍 전 감지 전압을 나타낸 파형도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 디밍 전 시점 T1에 모드제어신호(MSC)에 따라 전력 제어부(30)가 전력 공급 장치(100)의 동작을 제어하기 시작한다.

기간 T1-T2동안, 상승 모드에 따라 전력 제어부(30)가 전력 공급 장치(100)의 동작을 제어하여 출력 전압(VOUT)은 증가하고, 그러면 감지 전압(VSE)도 증가한다. 기간 T1-T2 동안 부하 스위치(S1), 디밍 스위치(S4), 및 제2 감지 스위치(S3)는 턴 오프 상태이고, 제1 감지 스위치(S2)는 턴 온 상태이다.

시점 T2에 감지 전압(VSE)이 제1 기준 전압(VR1)에 도달하면, 제1 비교 신호(CP1)가 하이 레벨이 된다. 단락 감지 보호부(60)는 정지 모드를 지시하는 모드제어신호(MSC)를 생성하여 전력 제어부(30)로 전달한다.

전력 공급 장치(100)는 정지 모드를 지시하는 모드제어신호(MSC)에 따라 시점 T2 이후에 출력 전력을 생성하지 않는다.

단락 감지 보호부(60)는 시점 T2에 제1 감지 스위치(S2)를 턴 오프 시키는 제2 스위칭 제어신호(SS2)를 생성하고, 제2 감지 스위치(S3)를 턴 온 시키는 제3 스위칭 제어신호(SS3)를 생성한다. 또한, 단락 감지 보호부(60)는 부하 스위치(S1)를 턴 온 시키는 제1 스위칭 제어신호(SS1)를 생성한다. 출력 전압(VOUT)은 LED 채널(10)에 연결된다.

LED 채널(10)이 샤시와 같은 외부 구성에 연결되어 단락상태 일 때, 시점 T2 이후에 출력 전압(VOUT)은 급격하게 감소한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 감지 전압(VSE2)은 LED 채널(10)의 단락 상태일 때의 감지 전압이다.

단락 감지 기간(SSP)은 시점 T2부터 소정의 기간 Ta가 경과한 시점까지의 기간으로 설정된다. 기간 Ta은 LED 채널(10)의 단락 상태를 판단할 수 있는 정도의 기간으로 설정된다.

감소하는 감지 전압(VSE2)이 시점 T3에 제2 기준 전압(VR2)에 도달하면, 제2 비교 신호(CP2)는 로우 레벨이 된다. 단락 감지 보호부(60)는 단락 감지 기간(SSP) 내에 제2 비교 신호(CP2)가 로우 레벨이 되면, 단락 상태로 판단하고 전력 공급 장치(100)의 동작을 정지상태로 유지시키는 모드제어신호(MSC)를 생성한다. 또한, 단락 감지 보호부(60)는 부하 스위치(S1), 제1 감지 스위치(S2), 제2 감지 스위치(S3)를 턴 오프 시키는 제1 내지 제3 스위칭 제어신호(SS1-SS3)를 생성한다.

디밍 전 이므로, 디밍 스위치(S4)는 턴 오프 상태이다. 단락 감지 보호부(60)는 디밍 스위치(S4)를 턴 오프 시키는 제4 스위칭 제어신호(SS4)를 유지한다.

LED 채널(10)이 단락 상태가 아닌 경우, 시점 T2 이후에 출력 전압(VOUT)은 자연 방전에 의해 서서히 감소한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 감지 전압(VSE1)은 LED 채널(10)의 비단락 상태 즉, 정상 상태일 때의 감지 전압이다.

단락 감지 기간(SSP) 동안, 감지 전압(VSE1)은 제2 기준 전압(VR2)보다 큰 전압이다. 따라서 제2 비교 신호(CP2)는 하이 레벨로 유지된다. 단락 감지 보호부(60)는 단락 감지 기간(SSP) 내에 제2 비교 신호(CP2)가 하이 레벨이면, 정상 상태로 판단하고, 전력 공급 장치(100)의 동작을 정상 모드로 제어하는 모드제어신호(MSC)를 생성한다.

또한, 단락 감지 보호부(60)는 제1 감지 스위치(S2) 및 제2 감지 스위치(S3)를 턴 오프 시키는 제2 및 제3 스위칭 제어신호(SS2, SS3)를 생성하며, 부하 스위치(S1) 및 디밍 스위치(S4)를 턴 온 시키는 제1 및 제4 스위칭 제어신호(SS1, SS4)를 생성한다. 즉, 시점 T2+Ta부터 디밍이 시작된다.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 디밍 전 LED 채널의 단락을 감지할 수 있다. 따라서 LED 채널이 디밍 후 단락에 의해 파손되는 현상을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치(100)는 스위칭 레귤레이터로 구현될 수 있다.

도 3에서 도시된 스위칭 레귤레이터는 부스트 컨버터(boost converter)로 구현되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 타입의 컨버터로 구현될 수 있다.

전력 공급 장치(100)는 전력 스위치(M1), 인덕터(L), 다이오드(D), 및 커패시터(C1)를 포함한다.

인덕터(L)의 일단에는 입력 전압(VIN)이 연결되어 있고, 인덕터(L)의 타단에는 전력 스위치(M1)의 일단 및 다이오드(D)의 애노드 전극이 연결되어 있다. 다이오드(D)의 캐소드 전극에는 커패시터(C1)가 연결되어 있고, 커패시터(C1)는 출력 전압(VOUT)의 리플 성분을 필터링 한다.

전력 스위치(M1)가 턴 온 되어 있는 기간 동안 다이오드(D)는 차단되고, 인덕터(L)에 에너지가 저장된다. 전력 스위치(M1)가 턴 오프 되어 있는 기간 동안 다이오드(D)는 도통되고, 인덕터(L)에 저장된 에너지가 다이오드(D)를 통해 전력 공급 장치(100)의 외부로 출력된다.

전력제어신호(PS)에 따라 전력 스위치(M1)의 스위칭 동작이 제어된다. 앞서 언급한 출력 전압(VOUT)이 상승하는 기간에서, 전력 제어부(30)는 제1 비교 신호(CP1)을 피드백 받고, 전력 스위치(M1)의 듀티를 증가시키는 전력제어신호(PS)를 생성한다. 전력 공급 장치(100)가 출력 전압 생성을 정지하는 기간에서, 전력 스위치(M1)의 스위칭 동작을 정지시키는 전력제어신호(PS)가 생성된다.

LED 채널(10)이 단락이 아닌 것으로 판단되고, 디밍이 시작된 시점부터 전력 제어부(30)는 피드백 신호(VFB)에 따라 출력 전압(VOUT)을 정격 전압으로 일정하게 유지시키는 전력제어신호(PS)를 생성한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치의 다른 일 예를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치(100)는 선형 레귤레이터로 구현될 수 있다.

전력 공급 장치(100)는 전달 스위치(M2) 및 커패시터(C2)를 포함한다.

전달 스위치(M2)의 일단에는 입력 전압(VIN)이 연결되어 있고, 전달 스위치(M2)의 타단에는 커패시터(C2)가 연결되어 있다. 출력 커패시터(C2)는 전달 스위치(M2)를 통해 전달되는 전류에 의해 충전되고, 출력 커패시터(C2)에 출력 전압(VOUT)이 충전된다.

전달 스위치(M2)가 턴 온 되어 있는 기간 동안 출력 커패시터(C2)는 충전된다. 전달 스위치(M2)가 턴 오프 되어 있는 기간 동안 부하에 필요한 전류는 출력 커패시터(C2)로부터 공급된다.

전력제어신호(PS)에 따라 전달 스위치(M2)의 스위칭 동작이 제어된다. 앞서 언급한 출력 전압(VOUT)이 상승하는 기간에서, 전력 제어부(30)는 제1 비교 신호(CP1)을 피드백 받고, 전달 스위치(M2)의 듀티를 증가시키는 전력제어신호(PS)를 생성한다. 전력 공급 장치(100)가 출력 전압(VOUT)의 생성을 정지하는 기간에서, 전달 스위치(M1)의 스위칭 동작을 정지시키는 전력제어신호(PS)가 생성된다.

지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 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.

LED 발광 장치(1), LED 채널(10), 피드백 회로(20), 전력 제어부(30)
제1 감지 비교기(40), 제2 감지 비교기(50), 단락 감지 보호부(60)
저항(R1, R2), 전력 공급 장치(100), 부하 스위치(S1), 디밍 스위치(S4)
제1 감지 스위치(S2), 및 제2 감지 스위치(S3), 전력 스위치(M)
인덕터(L), 커패시터(C1), 다이오드(D), LED(LED1-LEDn)
전력 스위치(M1), 전달 스위치(M2), 출력 커패시터(C2)

Claims

LED 채널,
입력 전압을 입력 받고, 전력 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 LED 채널의 동작에 필요한 전원 전압을 공급하는 전력 공급 장치,
상기 전력 공급 장치의 동작을 제어하는 전력 제어부,
상기 LED 채널과 상기 전력 공급 장치 사이에 연결되어 있는 부하 스위치, 및
상기 LED 채널의 디밍 전, 상기 전력 공급 장치의 출력 전압이 정규 전압에 도달한 시점부터 소정의 단락 감지 기간 동안, 상기 출력 전압이 소정의 임계 전압까지 감소하면, 상기 LED 채널을 단락으로 판단하는 단락 감지 보호부를 포함하고,
상기 단락 감지 기간 동안, 상기 전력 제어부는 상기 전력 공급 장치의 동작을 정지시키고, 상기 단락 감지 보호부는 상기 부하 스위치를 턴 온 시키는 LED 발광 장치.
제1항에 있어서,
상기 출력 전압에 대응하는 감지 전압과 상기 정규 전압에 대응하는 제1 기준 전압을 비교하는 제1 감지 비교기,
상기 감지 전압과 상기 임계 전압에 대응하는 제2 기준 전압을 비교하는 제2 감지 비교기,
상기 제1 감지 비교기와 상기 감지 전압 간의 연결을 제어하는 제1 감지 스위치, 및
상기 제2 감지 비교기와 상기 감지 전압 간의 연결을 제어하는 제2 감지 스위치를 더 포함하는 LED 발광 장치.
제2항에 있어서,
상기 단락 감지 보호부는,
상기 출력 전압이 발생하기 시작하여 상기 정규 전압까지 증가하는 기간 동안 상기 제1 감지 스위치를 턴 온 시키고, 상기 출력 전압이 정규 전압에 도달한 시점부터 상기 단락 감지 기간 동안 상기 제2 감지 스위치를 턴 온 시키는 LED 발광 장치.
제1항에 있어서,
상기 LED 채널에 흐르는 전류를 감지하여 피드백 전압을 생성하는 피드백 회로, 및
상기 LED 채널과 상기 피드백 회로 사이에 연결되어 있는 디밍 스위치를 더 포함하고,
상기 단락 감지 보호부는,
상기 LED 채널의 디밍 전에 상기 디밍 스위치를 턴 오프 상태로 유지하는 LED 발광 장치.
제4항에 있어서,
상기 단락 감지 보호부는,
상기 단락 감지 기간 동안 상기 출력 전압이 상기 임계 전압 이상일 때, 상기 전력 제어부가 정상 모드에 따라 동작하도록 제어하고,
상기 전력 제어부는 상기 정상 모드에서 상기 피드백 전압에 따라 상기 전력 공급 장치의 동작을 제어하는 LED 발광 장치.
제5항에 있어서,
상기 단락 감지 보호부는,
상기 출력 전압이 상기 정격 전압까지 상승하는 기간 동안, 상기 전력 제어부가 상승 모드로 동작하도록 제어하고,
상기 상승 모드에서, 상기 전력 제어부는 상기 전력 공급 장치가 상기 출력 전압을 증가시키도록 제어하는 LED 발광 장치.
제4항에 있어서,
상기 출력 전압에 대응하는 감지 전압과 상기 정규 전압에 대응하는 제1 기준 전압을 비교하는 제1 감지 비교기,
상기 감지 전압과 상기 임계 전압에 대응하는 제2 기준 전압을 비교하는 제2 감지 비교기,
상기 제1 감지 비교기와 상기 감지 전압 간의 연결을 제어하는 제1 감지 스위치, 및
상기 제2 감지 비교기와 상기 감지 전압 간의 연결을 제어하는 제2 감지 스위치를 더 포함하는 LED 발광 장치.
제7항에 있어서,
상기 단락 감지 보호부는,
상기 출력 전압이 발생하기 시작하여 상기 정규 전압까지 증가하는 기간 동안 상기 제1 감지 스위치를 턴 온 시키고, 상기 출력 전압이 정규 전압에 도달한 시점부터 상기 단락 감지 기간 동안 상기 제2 감지 스위치를 턴 온 시키는 LED 발광 장치.
제8항에 있어서,
상기 단락 감지 보호부는,
상기 출력 전압이 상기 임계 전압 이상일 때, 상기 전력 제어부가 정상 모드에 따라 동작하도록 제어하고,
상기 전력 제어부는 상기 정상 모드에서 상기 피드백 전압에 따라 상기 전력 공급 장치의 동작을 제어하는 LED 발광 장치.
제1항에 있어서,
상기 전력 공급 장치는,
상기 입력 전압을 입력받는 인덕터,
상기 인더터에 일단이 연결되어 있는 전력 스위치, 및
상기 전력 스위치 및 상기 인더터에 연결되어 있는 다이오드를 포함하고,
상기 단락 감지 기간 동안, 상기 전력 제어부는 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 정지시키는 LED 발광 장치.
제1항에 있어서,
상기 전력 공급 장치는,
상기 입력 전압을 입력받는 전달 스위치, 및
상기 전달 스위치에 연결되어 있고 상기 출력 전압이 저장되는 출력 커패시터를 포함하고,
상기 단락 감지 기간 동안, 상기 전력 제어부는 상기 전달 스위치의 스위칭 동작을 정지시키는 LED 발광 장치.
LED 채널을 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법에 있어서,
입력 전압을 입력 받고, 출력 전압을 소정의 정격 전압까지 상승시키는 단계;
상기 출력 전압이 상기 정격 전압에 도달한 시점부터 소정의 단락 감지 기간 동안 상기 출력 전압의 생성 동작을 정지시키는 단계; 및
상기 단락 감지 기간 중 상기 출력 전압과 소정의 임계 전압 간의 비교 결과에 따라, 상기 LED 채널을 디밍시키거나 상기 LED 채널을 단락 상태로 판단하는 단계를 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법.
제12항에 있어서,
상기 출력 전압을 상기 정격 전압까지 상승시키는 단계는,
상기 출력 전압에 대응하는 감지 전압이 상기 정규 전압에 대응하는 제1 기준 전압에 도달하는 시점까지 상기 출력 전압을 증가시키는 단계를 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법.
제12항에 있어서,
상기 비교 결과에 따라, 상기 LED 채널을 디밍시키거나 상기 LED 채널을 단락 상태로 판단하는 단계는,
상기 출력 전압에 대응하는 감지 전압이 상기 임계 전압에 대응하는 제2 기준 전압에 도달하는 시점이 상기 단락 감지 기간 내에 있을 때, 상기 LED 채널을 단락 상태로 판단하는 단계를 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법.
제12항에 있어서,
상기 비교 결과에 따라, 상기 LED 채널을 디밍시키거나 상기 LED 채널을 단락 상태로 판단하는 단계는,
상기 출력 전압에 대응하는 감지 전압이 상기 임계 전압에 대응하는 제2 기준 전압에 도달하는 시점이 상기 단락 감지 기간 내에 있지 않을 때, 상기 LED 채널을 디밍시키는 단계를 포함하는 LED 발광 장치의 구동 방법.