KR20130056085A - 발광소자부 쇼트 보호 회로 - Google Patents

발광소자부 쇼트 보호 회로 Download PDF

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KR20130056085A
KR20130056085A KR1020110121832A KR20110121832A KR20130056085A KR 20130056085 A KR20130056085 A KR 20130056085A KR 1020110121832 A KR1020110121832 A KR 1020110121832A KR 20110121832 A KR20110121832 A KR 20110121832A KR 20130056085 A KR20130056085 A KR 20130056085A
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배상욱
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 발광소자부 쇼트 보호 회로에 관한 것으로,
구동 제어부를 포함하는 구동부와 복수의 발광소자를 포함하는 발광소자부 사이에서, 상기 발광소자부의 구동 전압을 검출하는 전압 검출부; 상기 전압 검출부에서 검출된 검출전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하는 비교부; 및 상기 비교부의 비교결과에 따라, 상기 구동 제어부의 동작전압을 스위칭하는 스위치 회로부를 포함할 수 있다.

Description

발광소자부 쇼트 보호 회로{SHORT PROTECTION CIRCUIT OF LED LIGHTING PART}
본 발명은, LED TV 또는 LED 조명 시스템에 이용되는 복수의 발광소자를 포함하는 발광소자부가 접지로 쇼트되는 경우, 발광소자부가 과전류로 인해 열화되는 것을 방지함과 동시에 소비전력을 더 줄일 수 있는 발광소자부 쇼트 보호 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 종래 LED TV(LED television) 등의 전원 시스템에서, LED 구동부는 DC/DC 컨버터(Converter)로부터 전원을 공급받아, 구동에 요구되는 전압으로 승압(Boost Up)하여 LED를 구동시킨다.
이러한 LED TV 등의 전원 시스템에서, 복수의 발광소자를 포함하는 발광소자부가 접촉불량 등으로 인하여 바람직하지 않게 접지로 연결되는 쇼트가 발생될 수 있는데, 이에 대한 적절한 대비책이 필요하다.
종래의 LED 구동 시스템에서는, 복수의 발광소자를 포함하는 발광소자부가 쇼트되는 경우에는, 쇼트되는 지점에 따라 전압이 다르겠지만, 정상적인 경우에 비해 전압을 떨어지게 되고, 이 경우에는 발광소자부에 일정한 전류를 흐르게 하는 전류 싱크에 포함되는 트랜지스터를 오프시켜, 발광소자부의 동작을 정지시킨다.
그러나, 종래의 LED 구동 시스템에서는, 발광소자부가 쇼트되는 경우에도, 구동 제어부(구동 IC)가 동작전압을 계속적으로 공급받게 되므로, 불필요한 전력소모가 계속적으로 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, LED TV 또는 LED 조명 시스템에 이용되는 복수의 발광소자를 포함하는 발광소자부가 접지로 쇼트되는 경우, 발광소자부가 과전류로 인해 열화되는 것을 방지함과 동시에 소비전력을 더 줄일 수 있는 발광소자부 쇼트 보호 회로에 관한 것이다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 기술적인 측면은,
구동 제어부를 포함하는 구동부와 복수의 발광소자를 포함하는 발광소자부 사이에서, 상기 발광소자부의 구동 전압을 검출하는 전압 검출부;
상기 전압 검출부에서 검출된 검출전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하는 비교부; 및
상기 비교부의 비교결과에 따라, 상기 구동 제어부의 동작전압을 스위칭하는 스위치 회로부 를 포함하는 발광소자부 쇼트 보호 회로를 제안하는 것이다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에서, 상기 발광소자는, LED로 이루어질 수 있다.
상기 전압 검출부는, 상기 구동부와 상기 발광소자부간의 접속노드와 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하고, 상기 복수의 저항간의 노드중 미리 설정된 노드에서 상기 검출전압을 상기 비교부에 제공하도록 이루어질 수 있다.
제1 구현 예로, 상기 비교부는, 상기 전압 검출부의 검출노드에 연결된 게이트와, 접지에 연결된 애노드와, 상기 스위치 회로부에 연결된 캐소드를 포함하고, 상기 전압 검출부로부터의 검출전압이 상기 기준전압보다 높으면 온상태로 되어 상기 스위치 회로부와 접지간의 전류 패스 경로를 형성하고, 상기 검출전압이 상기 기준전압보다 낮거나 같으면 오프상태로 되어 상기 스위치 회로부와 접지간의 전류 패스 경로를 차단하는 션트 레귤레이터를 포함할 수 있다.
이때, 상기 스위치 회로부는, 상기 동작전압을 공급받는 전압단에 연결된 에미터와, 상기 구동 제어부에 연결된 컬렉터 및 베이스를 갖는 PNP 트랜지스터; 및 상기 PNP 트랜지스터의 에미터에 연결된 일단과, 상기 PNP 트랜지스터의 베이스 및 상기 션트 레귤레이터의 캐소드에 연결된 타단을 갖는 저항을 포함할 수 있다.
제2 구현 예로, 상기 비교부는, 상기 전압 검출부로부터의 검출전압을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 기준전압을 입력받는 반전 입력단과, 상기 검출전압과 상기 기준전압과의 비교결과에 따른 신호를 출력하는 출력단을 갖는 비교기; 및 상기 스위치 회로부와 접지 사이의 전류 패스 경로에 포함되고, 상기 비교기의 출력단에 연결된 베이스와, 상기 스위치 회로부에 연결된 컬렉터와, 접지에 연결된 에미터를 갖는 NPN 트랜지스터를 포함할 수 있다.
이때, 상기 스위치 회로부는, 상기 동작전압을 공급받는 전압단에 연결된 에미터와, 상기 구동 제어부에 연결된 컬렉터 및 베이스를 갖는 PNP 트랜지스터; 및 상기 PNP 트랜지스터의 에미터에 연결된 일단과, 상기 PNP 트랜지스터의 베이스 및 상기 NPN 트랜지스터의 컬렉터에 연결된 타단을 갖는 저항을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, LED TV 또는 LED 조명 시스템에 이용되는 복수의 발광소자를 포함하는 발광소자부가 접지로 쇼트되는 경우, 발광소자부가 과전류로 인해 열화되는 것을 방지함과 동시에 소비전력을 더 줄일 수 있으며, 이에 따라 심한 경우 소자가 파괴되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자부 쇼트 보호 회로의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자부 쇼트 보호 회로의 제1 구현예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자부 쇼트 보호 회로의 제2 구현예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자부 쇼트 보호 회로의 제1 동작 설명도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자부 쇼트 보호 회로의 제2 동작 설명도.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 돕기 위해서 사용된다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자부 쇼트 보호 회로의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자부 쇼트 보호 회로는, 구동 제어부(11)를 포함하는 구동부(10)와 복수의 발광소자를 포함하는 발광소자부(20) 사이에서, 상기 발광소자부(20)의 구동 전압(Vdrv)을 검출하는 전압 검출부(100)와, 상기 전압 검출부(100)에서 검출된 검출전압(Vd)과 미리 설정된 기준전압(Vref)을 비교하는 비교부(200)와, 상기 비교부(200)의 비교결과에 따라, 상기 구동 제어부(11)의 동작전압(Vcc)을 스위칭하는 스위치 회로부(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 발광소자는 LED가 될 수 있고, 상기 발광소자부(20)와 접지 사이에 전류 싱크(30)가 형성될 수 있으며, 상기 전류 싱크(30)는 상기 발광소자부(20)에 일정한 전류가 흐르도록 할 수 있다.
상기 구동부(10)는 상기 구동제어부(11)의 제어에 따라 입력단(IN)을 통해 입력되는 전압을 미리 설정된 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터(12)를 더 포함할 수 있다.
상기 DC-DC 컨버터(12)는, 입력단(IN)에 연결된 일단 및 타단을 갖는 코일(L1)과, 상기 코일(L1)의 타단에 연결된 애노드와 상기 발광소자부(20)에 연결된 캐소드를 갖는 다이오드(D1)와, 상기 코일(L1)과 다이오드(D1)간의 접속노드와 접지 사이에 연결된 스위칭 소자(M1)를 포함할 수 있다.
도 1에 대해 설명하면, 상기 전압 검출부(100)는, 상기 구동 제어부(11)를 포함하는 구동부(10)와 복수의 발광소자를 포함하는 발광소자부(20) 사이에서, 즉, 상기 구동부(10)와 상기 발광소자부(20)와의 접속노드(No)에서, 상기 발광소자부(20)의 구동 전압(Vdrv)을 검출할 수 있다.
또한, 상기 비교부(200)는, 상기 전압 검출부(100)에서 검출된 검출전압(Vd)과 미리 설정된 기준전압(Vref)을 비교하여, 그 비교결과로써 상기 검출전압(Vd)이 상기 기준전압(Vref)보다 높으면 상기 비교부(200)가 상기 스위치 회로부(300)와 접지간의 전류 패스 경로를 형성할 수 있고, 이와 달리, 상기 검출전압(Vd)이 상기 기준전압(Vref)보다 낮거나 같으면 상기 비교부(200)가 상기 스위치 회로부(300)와 접지간의 전류 패스 경로를 차단할 수 있다.
그리고, 상기 스위치 회로부(300)는, 상기 비교부(200)의 비교결과에 따라, 상기 구동 제어부(11)의 동작전압(Vcc)을 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 상기 스위치 회로부(300)와 접지간의 전류 패스 경로가 형성되면 온상태로 되어, 상기 구동 제어부(11)에 동작전압(Vcc)을 제공할 수 있으며, 이때 상기 구동 제어부(11)는 미리 정해진 동작을 수행할 것이다.
이와 달리, 상기 스위치 회로부(300)와 접지간의 전류 패스 경로가 차단되면 오프상태로 되어, 상기 구동 제어부(11)에 동작전압(Vcc)의 공급을 중단할 수 있다. 이때, 상기 구동 제어부(11)의 동작은 정지되고, 상기 구동 제어부(11)에서 불필요하게 소비되는 전력의 낭비를 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자부 쇼트 보호 회로의 제1 구현 예시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 전압 검출부(100)가, 상기 구동부(10)와 상기 발광소자부(20)간의 접속노드(No)와 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항(R11,R12,R3,R14)을 포함하는 경우, 이때, 상기 복수의 저항간의 노드중 미리 설정된 노드(Nd)에서 상기 검출전압(Vd)을 상기 비교부(200)에 제공할 수 있다.
또한, 상기 비교부(200)는, 상기 전압 검출부(100)의 검출노드(Nd)에 저항()R21을 통해 연결된 게이트와, 접지에 연결된 애노드와, 상기 스위치 회로부(300)에 저항(R22)을 통해 연결된 캐소드를 포함하고, 상기 전압 검출부(100)로부터의 검출전압(Vd)이 상기 기준전압(Vref)보다 높으면 온상태로 되어 상기 스위치 회로부(300)와 접지간의 전류 패스 경로를 형성하고, 상기 검출전압(Vd)이 상기 기준전압(Vref)보다 낮거나 같으면 오프상태로 되어 상기 스위치 회로부(300)와 접지간의 전류 패스 경로를 차단하는 션트 레귤레이터(210)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 스위치 회로부(300)는, 상기 동작전압(Vcc)을 공급받는 전압단에 연결된 에미터와, 상기 구동 제어부(11)에 연결된 컬렉터 및 베이스를 갖는 PNP 트랜지스터(Q1)와, 상기 PNP 트랜지스터(Q1)의 에미터에 연결된 일단과, 상기 PNP 트랜지스터(Q1)의 베이스 및 상기 션트 레귤레이터(210)의 캐소드에 연결된 타단을 갖는 저항(R31)을 포함할 수 있다.
도 2에 대해 설명하면, 상기 발광소자부(20)가 정상상태일 경우에는, 상기 션트 레귤레이터(210)는, 상기 전압 검출부(100)로부터의 검출전압(Vd)이 상기 기준전압(Vref)보다 높으면 온상태로 되어, 상기 스위치 회로부(300)와 접지간의 전류 패스 경로를 형성할 수 있다.
이어서, 상기 스위치 회로부(300)의 저항(R3), 상기 비교부(200)의 저항(R22) 및 션트 레귤레이터(210)를 포함하는 전류 패스 경로를 통해 전류가 접지로 흐르게 되고, 상기 스위치 회로부(300)의 저항(R3)에 의해 상기 동작전압(Vcc)의 전압 강하가 발생되며, 이때 전압 강하가 상기 PNP 트랜지스터(Q1)의 도통전압 이상이일 경우에는 상기 PNP 트랜지스터(Q1)의 에미터-베이스간 전압차로 인하여 상기 PNP 트랜지스터(Q1)가 턴온되어, 결국 상기 동작전압(Vcc)이 PNP 트랜지스터(Q1)를 통해 상기 구동 제어부(11)에 제공될 수 있다.
한편, 상기 발광소자부(20)가 복수의 LED(LED1~LEDn)를 포함하는 경우, 상기 복수의 LED(LED1~LEDn) 각각은 정해진 포워드 전압(Vf)으로 인하여, 상기 발광소자부(20)가 정상적인 경우에는 사용된 LED 개수에 따라 구동전압이 결정된다.
그런데, 상기 복수의 LED간의 노드중 어느 노드에서 접지로 쇼트되면, 그 쇼트된 지점까지의 LED에 의해서 전압이 결정되므로, 정상적인 전압보다는 낮아지게 된다.
또한, 상기 발광소자부(20)가 쇼트된 경우에는, 상기 션트 레귤레이터(210)는, 상기 검출전압(Vd)이 상기 기준전압(Vref)보다 낮거나 같으면 오프(또는 오픈)상태로 되어, 상기 스위치 회로부(300)와 접지간의 전류 패스 경로를 차단할 수 있다.
계속해서, 상기 션트 레귤레이터(210)가 오프되면, 상기 스위치 회로부(300)의 저항(R3), 상기 비교부(200)의 저항(R22) 및 션트 레귤레이터(210)를 포함하는 전류 패스 경로가 차단되며, 이에 따라 상기 동작전압(Vcc)이 전압 강하 없이, 상기 PNP 트랜지스터(Q1)의 베이스에 제공되어, 상기 PNP 트랜지스터(Q1)가 턴오프되며, 결국 상기 동작전압(Vcc)이 PNP 트랜지스터(Q1)에 의해 차단되고 상기 구동 제어부(11)에 동작전압(Vcc)이 제공되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자부 쇼트 보호 회로의 제2 구현예시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 비교부(200)는, 상기 전압 검출부(100)로부터의 검출전압(Vd)을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 기준전압(Vref)을 입력받는 반전 입력단과, 상기 검출전압(Vd)과 상기 기준전압(Vref)과의 비교결과에 따른 신호를 출력하는 출력단을 갖는 비교기(220)와, 상기 스위치 회로부(300)와 접지 사이의 전류 패스 경로에 포함되고, 상기 비교기(210)의 출력단에 연결된 베이스와, 상기 스위치 회로부(300)에 저항(R22)을 통해 연결된 컬렉터와, 접지에 연결된 에미터를 갖는 NPN 트랜지스터(230)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 스위치 회로부(300)는, 상기 동작전압(Vcc)을 공급받는 전압단에 연결된 에미터와, 상기 구동 제어부(11)에 연결된 컬렉터 및 베이스를 갖는 PNP 트랜지스터(Q1)와, 상기 PNP 트랜지스터(Q1)의 에미터에 연결된 일단과, 상기 PNP 트랜지스터(Q1)의 베이스 및 상기 NPN 트랜지스터(230)의 컬렉터에 연결된 타단을 갖는 저항(R31)을 포함할 수 있다.
도 3에 대해 설명하면, 상기 발광소자부(20)가 정상상태일 경우에는, 상기 비교기(220)는, 상기 전압 검출부(100)로부터의 검출전압(Vd)이 상기 기준전압(Vref)보다 높으면 하이레벨의 신호를 제공하여 상기 PNP 트랜지스터(Q1)가 턴온되며, 이에 따라 상기 스위치 회로부(300)와 접지간의 전류 패스 경로를 형성할 수 있다.
이어서, 상기 스위치 회로부(300)의 저항(R3), 상기 비교부(200)의 저항(R22) 및 PNP 트랜지스터(Q1)를 포함하는 전류 패스 경로를 통해 전류가 접지로 흐르게 되고, 상기 스위치 회로부(300)의 저항(R3)에 의해 상기 동작전압(Vcc)의 전압 강하가 발생되어, 이때 전압 강하가 상기 PNP 트랜지스터(Q1)의 도통전압 이상이일 경우에는 상기 PNP 트랜지스터(Q1)의 에미터-베이스간 전압차로 인하여 상기 PNP 트랜지스터(Q1)가 턴온되어, 결국 상기 동작전압(Vcc)이 PNP 트랜지스터(Q1)를 통해 상기 구동 제어부(11)에 제공될 수 있다.
이와 달리, 상기 발광소자부(20)가 쇼트된 경우에는, 상기 비교기(220)는, 상기 검출전압(Vd)이 상기 기준전압(Vref)보다 낮거나 같으면 로우레벨의 신호를 제공하여 상기 PNP 트랜지스터(Q1)가 턴오프 되며, 이에 따라 상기 스위치 회로부(300)와 접지간의 전류 패스 경로를 차단할 수 있다.
계속해서, 상기 PNP 트랜지스터(Q1)가 오프되면, 상기 스위치 회로부(300)의 저항(R3), 상기 비교부(200)의 저항(R22) 및 PNP 트랜지스터(Q1)를 포함하는 전류 패스 경로가 차단되며, 이에 따라 상기 동작전압(Vcc)이 전압 강하 없이, 상기 PNP 트랜지스터(Q1)의 베이스에 그대로 제공되어, 상기 PNP 트랜지스터(Q1)가 턴오프되어, 결국 상기 동작전압(Vcc)이 PNP 트랜지스터(Q1)에 의해 차단되고 상기 구동 제어부(11)에 동작전압(Vcc)이 제공되지 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자부 쇼트 보호 회로의 제1 동작 설명도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자부 쇼트 보호 회로의 제2 동작 설명도이다.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 바와 같이, 상기 발광소자부(20)가 정상적인 상태일때는, 상기 비교부(200)가 온되고, 계속해서 상기 스위치 회로부(300)가 온상태로 되어, 동작전압(Vcc)이 상기 구동 제어부(11)에 제공될 수 있다.
이와 달리, 상기 발광소자부(20)가 쇼트된 상태일때는, 상기 비교부(200)가 오프되고, 계속해서 상기 스위치 회로부(300)가 오프상태로 되어, 동작전압(Vcc)이 상기 구동 제어부(11)에 제공되지 않는다.
11: 구동 제어부
10: 구동부
20: 발광소자부
100: 전압 검출부
200: 비교부
300: 스위치 회로부

Claims (7)

  1. 구동 제어부를 포함하는 구동부와 복수의 발광소자를 포함하는 발광소자부 사이에서, 상기 발광소자부의 구동 전압을 검출하는 전압 검출부;
    상기 전압 검출부에서 검출된 검출전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하는 비교부; 및
    상기 비교부의 비교결과에 따라, 상기 구동 제어부의 동작전압을 스위칭하는 스위치 회로부
    를 포함하는 발광소자부 쇼트 보호 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광소자는,
    LED인 발광소자부 쇼트 보호 회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전압 검출부는,
    상기 구동부와 상기 발광소자부간의 접속노드와 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하고,
    상기 복수의 저항간의 노드중 미리 설정된 노드에서 상기 검출전압을 상기 비교부에 제공하는 발광소자부 쇼트 보호 회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비교부는,
    상기 전압 검출부의 검출노드에 연결된 게이트와, 접지에 연결된 애노드와, 상기 스위치 회로부에 연결된 캐소드를 포함하고,
    상기 전압 검출부로부터의 검출전압이 상기 기준전압보다 높으면 온상태로 되어 상기 스위치 회로부와 접지간의 전류 패스 경로를 형성하고, 상기 검출전압이 상기 기준전압보다 낮거나 같으면 오프상태로 되어 상기 스위치 회로부와 접지간의 전류 패스 경로를 차단하는 션트 레귤레이터를 포함하는 발광소자부 쇼트 보호 회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스위치 회로부는,
    상기 동작전압을 공급받는 전압단에 연결된 에미터와, 상기 구동 제어부에 연결된 컬렉터 및 베이스를 갖는 PNP 트랜지스터; 및
    상기 PNP 트랜지스터의 에미터에 연결된 일단과, 상기 PNP 트랜지스터의 베이스 및 상기 션트 레귤레이터의 캐소드에 연결된 타단을 갖는 저항
    을 포함하는 발광소자부 쇼트 보호 회로.
  6. 제5항에 있어서, 상기 비교부는,
    상기 전압 검출부로부터의 검출전압을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 기준전압을 입력받는 반전 입력단과, 상기 검출전압과 상기 기준전압과의 비교결과에 따른 신호를 출력하는 출력단을 갖는 비교기; 및
    상기 스위치 회로부와 접지 사이의 전류 패스 경로에 포함되고, 상기 비교기의 출력단에 연결된 베이스와, 상기 스위치 회로부에 연결된 컬렉터와, 접지에 연결된 에미터를 갖는 NPN 트랜지스터
    를 포함하는 발광소자부 쇼트 보호 회로.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스위치 회로부는,
    상기 동작전압을 공급받는 전압단에 연결된 에미터와, 상기 구동 제어부에 연결된 컬렉터 및 베이스를 갖는 PNP 트랜지스터; 및
    상기 PNP 트랜지스터의 에미터에 연결된 일단과, 상기 PNP 트랜지스터의 베이스 및 상기 NPN 트랜지스터의 컬렉터에 연결된 타단을 갖는 저항
    을 포함하는 발광소자부 쇼트 보호 회로.
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