KR20140115408A

KR20140115408A - Led 구동 장치

Info

Publication number: KR20140115408A
Application number: KR1020130027026A
Authority: KR
Inventors: 김용우; 손철호
Original assignee: (주)성진아이엘
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2014-10-01

Abstract

LED 구동 장치는 아날로그 및 디지털 디밍 제어 신호와 통신 데이터와 센서모니터링을 이용하여 2채널의 LED 광원을 각각 구동하는 장치로서, LED 구동 장치의 구동 집적 회로는 제1 및 제2 LED 광원의 전류를 제어하기 위해 제1 및 제2 LED 광원에 각각 연결된 제1 및 제2 트랜지스터의 온오프를 제어하는 제1 및 제2 구동 제어 신호를 생성하는 제1 및 제2 게이트 구동부, 외부 제어부와의 양방향 통신을 수행하는 통신 인터페이스, 및 제1 및 제2 LED 광원의 출력 전류에 대응하는 제1 및 제2 출력 전압과 멀티 입력 단자 핀을 통해 제1 및 제2 LED 광원의 온도 또는 입력 전압 또는 명도,색상을 디지털 제어 신호로 변환하여 그 값을 레지스터에 저장하고 디지털 제어 신호의 값에 따라서 제1 및 제2 게이트 구동부의 구동을 제어하는 디지털 제어부를 포함한다.

Description

LED 구동 장치{LED DRIVING DEVICE}

본 발명은 LED 구동 장치에 관한 것으로, 특히 2채널의 LED 광원을 구동하기위한 구동 장치에 관한 것이다.

발광소자(LED, Light Emitting Device)는 형광등보다 에너지 절감 효과가 탁월하고 수명도 10배 이상 길기 때문에 에너지 절감과 환경보호 차원에서 경쟁력이 있다.

LED는 양단에 인가된 전압에 대하여 전류가 지수 함수적으로 증가하는 특성을 가진다. 즉, LED는 인가되는 전압에 대해 전류가 매우 민감하게 변화하므로, 전압 변동성이 큰 직류 전원에 적용하여 안정된 광 출력을 얻기 위해서는 LED에 흐르는 전류를 안정적으로 제어하기 위한 장치 또는 방법이 요구된다. 따라서, LED 구동 장치는 LED에 일정한 전류를 흐르도록 전류를 제어하여 LED를 구동시킨다.

종래의 LED 구동장치는 1채널의 아날로그 디밍 또는 디지털 디밍 제어 신호를 이용하여 다채널의 LED 광원의 구동을 제어한다. 이러한 LED 구동 장치는 다채널을 동시에 제어하기 때문에 다채널을 통하는 전류가 동일하여 다양한 조명 연출이 불가능하다. 또한 외부센서를 이용하여 조명을 자동적으로 조정할 수 있는 LED 구동장치가 있으나, 이는 아날로그 신호를 디지털 신호를 변환하는 장치와 외부센서 데이터를 처리하는 외부제어기 등의 추가적인 부품이 소요되어 제조 원가 상승을 초래하는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 다양한 조명 연출을 가능하게 하는 LED 구동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 제1 및 제2 LED 광원의 구동을 제어하는 장치가 제공된다. LED 구동 장치는 상기 제1 및 제2 LED 광원으로 흐르는 제1 및 제2 입력 전류를 각각 감지하는 제1 및 제2 전류 감지부, 상기 제1 및 제2 LED 광원의 출력 전류에 대응하는 제1 및 제2 출력 전압을 생성하는 제1 및 제2 전압 감지부, 상기 제1 및 제2 입력 전류를 이용하여 제1 및 제2 구동 제어 신호를 생성하며, 제1 및 제2 디지털 디밍 제어 신호에 따라서 상기 제1 및 제2 LED 광원을 각각 제어하는 구동 집적 회로, 상기 제1 구동 제어 신호에 의해서 온오프되어 상기 제1 LED 광원의 전류를 제어하는 제1 트랜지스터, 그리고 상기 제2 구동 제어 신호에 의해서 온오프되어 상기 제2 LED 광원의 전류를 제어하는 제2 트랜지스터를 포함한다.

상기 구동 집적 회로는 상기 제1 및 제2 LED 광원의 오픈(open), 쇼트(short) 및 과열이 검출되면, 구동을 중단할 수 있다.

상기 구동 집적 회로는 상기 제1 구동 제어 신호를 생성하는 제1 게이트 구동부, 상기 제2 구동 제어 신호를 생성하는 제2 게이트 구동부, 상기 양방향 통신을 제공하는 통신 인터페이스, 그리고 상기 통신 인터페이스를 통해서 외부 제어부로부터 입력된 제어 신호에 따라서 상기 제1 및 제2 게이트 구동부의 구동을 제어하고, 상기 제1 및 제2 LED 광원의 상태를 상기 통신 인터페이스를 통해서 상기 외부 제어부로 출력하는 디지털 제어부를 포함한다.

상기 구동 집적 회로는 상기 제1 및 제2 출력 전압과 멀티 입력단자 핀에 입력되어지는 전압을 디지털 제어 신호로 변환하는 시그널 모니터링부를 더 포함한다. 이때 상기 디지털 제어부는 상기 디지털 제어 신호의 값을 저장하는 레지스터, 그리고 상기 디지털 제어 신호의 값에 따라서 상기 제1 및 제2 게이트 구동부의 구동을 제어하는 제어 로직부를 포함한다.

상기 레지스터는 상기 제1 및 제2 LED 광원의 입력전압, 명도센서 및 색상센서 중 적어도 하나로부터 입력되는 입력 전압의 모니터링 값을 저장하고, 상기 구동 집적 회로의 상태 값을 저장하고, 상기 디지털 제어부는 외부 제어기의 제어신호에 기초하여 제 1 및 제 2 LED 광원의 입력 전압 또는 온도센서, 명도센서, 색상센서의 출력 중에서 어느 하나의 입력 데이터를 선택하고, 선택된 입력 데이터에 해당하는 디지털 제어 신호의 값을 레지스터에 저장된 값과 비교하여 게이트 구동부를 제어하고 레지스터에 해당 디지털 제어 신호의 값을 저장한다.

상기 디지털 제어부는 상기 통신 인터페이스를 통해서 외부 제어부로부터 입력된 제어 신호와 명도센서, 색상 센서의 출력 값에 기초하여 디밍 주파수 및 듀티를 제어하여 상기 제1 및 제2 디지털 디밍 제어 신호를 생성한다.

상기 디지털 제어부는 초기에 상기 외부 제어부로부터 입력되는 제어신호를 상기 레지스터에 저장하여 초기설정을 수행하고, 초기설정이 완료되면 상기 외부 제어부로부터 입력되는 제어신호 없이 초기설정값에 기초하여 상기 제1 및 제2 디지털 디밍 제어 신호를 생성한다.

상기 구동 직접 회로는 외부로부터 입력되는 아날로그 또는 디지털 신호인 제1 및 제2 디밍 제어 신호에 따라서 상기 제1 및 제2 디지털 디밍 제어 신호를 생성하는 디밍 제어부를 더 포함하고, 상기 디지털 제어부는 상기 제1 및 제2 디지털 디밍 제어 신호에 따라서 제1 및 제2 게이트 구동부의 구동을 제어하며, 상기 통신 인터페이스를 통해서 외부 제어부로부터 입력된 제어 신호와 명도, 색상 센서의 출력 값에 에 따라서 상기 제1 및 제2 디지털 디밍 제어 신호의 디밍 주파수 및 듀티를 제어하는 것이 바람직하다.

상기 구동 집적 회로는 상기 제1 및 제2 출력 전압으로부터 상기 제1 및 제2 LED 광원의 쇼트를 검출하여 쇼트 검출 신호를 생성하는 쇼트 검출부, 그리고 상기 제1 및 제2 LED 광원으로 입력되는 제1 및 제2 입력 전압으로부터 상기 제1 및 제2 LED 광원의 오픈을 검출하여 오픈 검출 신호를 생성하고, 상기 구동 집적 회로의 외부 온도를 입력 받아 외부 온도 제어 신호를 생성하며, 상기 구동 집적 회로의 내부 온도를 측정하여 내부 온도 제어 신호를 생성하고, 상기 제1 및 제2 입력 전압으로부터 저전압 제어 신호를 생성하는 보호 회로부를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 게이트 구동부는 상기 쇼트 검출 신호, 상기 오픈 검출 신호, 상기 외부 온도 제어 신호 및 상기 내부 온도 제어 신호에 따라서 동작을 중단하도록 할 수 있다.

상기 디지털 제어부는 상기 저전압 제어 신호, 상기 쇼트 검출 신호, 상기 오픈 검출 신호, 상기 외부 온도 제어 신호 및 상기 내부 온도 제어 신호에 따라서 상기 제1 및 제2 게이트 구동부의 동작을 중단시키는 제어 신호를 생성하여 상기 제1 및 제2 게이트 구동부의 동작을 중단시키도록 하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 각각의 아날로그 디밍 제어 신호 또는 디지털 디밍 제어 신호를 이용하여 2채널의 LED의 구동을 제어함으로써, 다양한 조명 연출이 가능해진다.

본 발명의 실시 예에 의한 LED 구동 장치는 통신 인터페이스를 내장함으로써, 외부 통신 데이터에 의해 개별 디밍 제어가 가능하며, 이에 따라 주변 환경 및 분위기에 따른 제어를 통해 다양한 감성 조명 연출 및 구현이 가능해진다.

본 발명의 실시 예에 의한 LED 구동 장치는 멀티 입력 단자 핀에 입력되어 지는 다양한 센서 또는 입력 전압 중에서 선택하여 모니터링이 가능하며, 명도, 색상 센서의 출력에 의해 디밍 제어가 가능하며, 이에 따라 주변 환경 및 분위기에 따른 제어를 통해 다양한 감성 조명 연출이 가능해진다.

본 발명의 실시 예에 의한 LED 구동 장치는 외부 제어기로부터 통신 인터페이스를 통해서 디지털 제어부 셋업한 이후에는 외부 제어기 없이도 LED 구동이 가능하여 제품의 부피를 줄일 수 있고 제조 원가를 절감할 수 있다.

또한 LED 구동 장치를 플라스틱 패키징을 하지 않고 시스템 인 패키지(SIP, system in package)로 구현함으로써, 외부 소자가 차지하는 공간을 줄일 수 있으며 방열 특성이 우수해진다. 그리고 SIP의 입력 및 LED 광원의 출력을 실시간으로 감지할 수 있어서 LED 광원의 전력 소모량 및 오동작 여부를 용이하게 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 LED 구동 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 구동 집적 회로를 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. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 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 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 LED 구동 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 LED 구동 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, LED 구동 장치(100)는 구동 집적 회로(110), 전류 감지부(120a, 120b), 자화 전류 공급부(130a, 130b), 전압 감지부(140a, 140b) 및 스위치(M1, M2)를 포함한다. 또한 LED 구동 장치(100)는 저항(R1, R2, R7)을 더 포함할 수 있다.

구동 집적 회로(110)는 전원 입력 단자(PI1, PI2)를 통해 입력되는 전압(Vin1, Vin2)에 의해 동작하며, 2채널의 LED 광원(200a, 200b)에 각각 흐르는 전류를 이용하여 스위치 구동 신호(DRV1, DRV2)를 각각 생성하고, 스위치 구동 신호(DRV1, DRV2)를 스위치(M1, M2)로 각각 출력한다.

구동 집적 회로(110)는 디지털 제어 신호 예를 들면, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 신호를 생성할 수 있으며, 2채널의 LED 광원(200a, 200b)에 각각 흐르는 전류와 생성되는 디지털 제어 신호를 이용하여 스위치 구동 신호(DRV1, DRV2)를 각각 생성할 수도 있다.

또한 구동 집적 회로(110)는 외부로부터 입력되는 디밍 제어 신호(DIM1, DIM2)를 이용하여 LED 광원(200a, 200b)의 온오프를 제어할 수 있다.

이러한 구동 집적 회로(110)는 시스템 인 패키지(SIP, system in package)로 구현될 수 있다. 이와 같이 구동 집적 회로(110)를 SIP로 구현하면, 구동 집적 회로(110)가 차지하는 공간을 줄일 수 있으며, SIP로 인해 방열 특성이 우수해진다.

LED 광원(200a, 200b)은 입력 단자(I1, I2)와 출력 단자(O1, O2)를 가지며, 각각 입력 단자(I1, I2)와 출력 단자(O1, O2) 사이에 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 복수의 다이오드를 포함한다. 전압(Vin1, Vin2)이 전원 입력 단자(PI1, PI2)를 통해 입력되면, LED 광원(200a, 200b)으로 전류가 흐르게 되고, LED 광원(200a, 200b)에 흐르는 전류에 의해 LED 광원(200a, 200b)이 발광되어 단일 또는 다색의 빛을 방출한다. 이때 전압(Vin1, Vin2)은 동일한 전압일 수 있다.

전류 감지부(120a, 120b)는 각각 LED 광원(200a, 200b)로 흐르는 입력 전류를 감지하고, LED 광원(200a, 200b)로 흐르는 입력 전류를 구동 집적 회로(110)로 전달한다. 이러한 전류 감지부(120a, 120b)는 각각 입력 단자(PI1, PI2)와 LED 광원(200a, 200b) 사이에 연결되어 있는 저항(Rs1, Rs2)을 포함하며, 저항(Rs1, Rs2)의 양단이 각각 구동 집적 회로(110)에 연결된다.

구동 집적 회로(110)는 각 저항(Rs1, Rs2)의 양단에 걸리는 전압 차를 이용하여 LED 광원(200a, 200b)에 흐르는 전류를 검출하여 전압으로 변환시키며, 변환된 전압에 대응하여 스위치 구동 신호(DRV1, DRV2)의 온오프 시간을 결정한다.

자화 전류 공급부(130a, 130b)는 각각 LED 광원(200a, 200b)의 출력에 제1단이 연결되어 있는 인덕터(L1, L2)와 인덕터(L1, L2)와 입력 단자(PI1, PI2) 사이에 연결되어 있는 다이오드(D1, D2)를 포함할 수 있다. 이때 인덕터(L1, L2)의 제2단에 다이오드(D1, D2)가 연결되어 있고, 입력 단자(PI1, PI2)에 다이오드(D1, D2)의 캐소드가 연결되어 있다. 인덕터(L1, L2)는 LED 광원(200a, 200b)에 흐르는 전류를 자기 에너지로 저장하고 있다가 LED 광원(200a, 200b)에 전류의 흐름이 중단되면 다이오드(D1, D2)를 통해서 LED 광원(200a, 200b)에 전류를 공급한다.

전압 감지부(140a, 140b)는 각각 LED 광원(200a, 200b)의 출력 전류에 대응하는 출력 전압(VMF1, VMF2)을 감지한다. 전압 감지부(140a)는 LED 광원(200a)의 출력과 접지단 사이에 직렬로 연결되어 있는 두 저항(R3, R4)을 포함할 수 있고, 두 저항(R3, R4)의 접점이 구동 집적 회로(110)와 연결된다. 또한 전압 감지부(140b)는 LED 광원(200b)의 출력과 접지단 사이에 직렬로 연결되어 있는 두 저항(56, R6)을 포함할 수 있고, 두 저항(R5, R6)을 의 접점이 구동 집적 회로(110)와 연결된다. 따라서, 구동 집적 회로(110)는 저항(R3, R4) 및 저항(R3, R4)을 통해서 LED 광원(200a, 200b)의 출력 전류에 대응하는 출력 전압(VMF1, VMF2)을 검출하고, 출력 전압(VMF1, VMF2)을 이용하여 구동 집적 회로(110)의 구동을 제어한다.

스위치(M1, M2)는 N채널 트랜지스터이고, 스위치(M1, M2)의 게이트로 스위치 구동 신호(DRV1, DRV2)가 입력되고, 스위치(M1, M2)의 드레인은 각각 LED 광원(200a, 200b)의 출력에 연결되어 있으며, 스위치(M1, M2)의 소스는 접지단에 연결되어 있다. 스위치(M1, M2)는 각각 스위치 구동 신호(DRV1, DRV2)에 의해서 온오프되어 LED 광원(210, 220)에 흐르는 전류를 제어한다. 이때 스위치(M1, M2)와 구동 집적 회로(110) 사이에 저항(R1, R2)이 각각 연결될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 구동 집적 회로에 대해 도 2를 참고로 하여 자세하게 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 구동 집적 회로를 나타낸 도면이다.

도 2를 참고하면, 구동 집적 회로(110)는 복수의 단자 핀(PVDD, PGND, PNTC, PDIM1, PDIM2, PIRQ, PSCK, PSDA, PSP1, PSP2, PVMF1, PVMF2, PVIN1, PVI2, PCS1, PCS2, PDRV1, PDRV2)을 가질 수 있다.

구동 집적 회로(110)는 비교기(COM1), 전류 검출 회로부(COM2, COM3), 전압 레귤레이터(111), 디밍 제어부(112), 통신 인터페이스(113), 쇼트 검출부(114), 시그널 모니터링부(115), 디지털 제어부(116), 보호 회로부(117) 및 게이트 구동부(118, 119)를 포함다.

구동 집적 회로(110)의 접지 단자 핀(PGND)은 접지단과 연결된다.

전압 레귤레이터(111)는 전원 전압 단자 핀(PVDD)와 입력 전원 단자 핀(VIN1)에 연결되어 있으며, 공정, 온도 및 입력 전압(Vin1, Vin2)의 변동과 무관하게 일정한 전압 예를 들면, 전압(VCC) 또는 전원 전압 단자(PVDD)로 입력되는 전원 전압(VDD)을 유지하도록 동작한다.

디밍 제어부(112)는 아날로그 또는 디지털 디밍 제어 기능을 보유한 단일의 회로로서, 디지털 제어부(116)의 디밍 인에이블 신호(Dimming Logic Enable)에 의해 인에이블 또는 디스에이블된다. 디밍 제어부(112)는 디밍 단자 핀(PDIM1, PDIM2)을 통해서 각각 디밍 제어 신호(DIM1, DIM2)를 입력 받아 디지털 디밍 제어 신호(PWM1_DIM, PWM2_DIM)를 생성하며, 아날로그 또는 디지털 디밍 제어 신호(PWM1_DIM, PWM2_DIM)를 각각 게이트 구동부(118, 119)로 출력한다. 디밍 인에이블 신호(Dimming Logic Enable)는 하이 레벨 및 로우 레벨을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 하이 레벨의 디밍 인에이블 신호(Dimming Logic Enable)에 의해 디밍 제어부(112)는 인에이블될 수 있고, 로우 레벨의 디밍 인에이블 신호(Dimming Logic Enable)에 의해 디밍 제어부(112)는 디스에이블될 수 있다. 디지털 디밍 제어 신호(PWM2_DIM)는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 신호를 포함할 수 있다. 디지털 디밍 제어 신호(PWM1_DIM)는 게이트 구동부(118)의 구동에 관여되고, 디지털 디밍 제어 신호(PWM2_DIM)는 게이트 구동부(119)의 구동에 즉, 디밍 제어부(112)는 2채널의 LED 광원(200a, 200b)의 구동을 위해서 종래와 달리 2채널의 디밍 제어 신호(DIM1, DIM2)를 입력 받아 게이트 구동부(118, 119)의 구동을 각각 제어함으로써, 다양한 조명 연출이 가능해진다.

또한 디밍 제어부(112)는 컷 신호(CUT1, CUT2)를 생성하고, 컷 신호(CUT1, CUT2)를 디지털 제어부(116)로 출력한다.

LED 구동 장치(100)를 스타트 동작시키기 위해서는 최대 아날로그 값 이상을 인가하여야 LED 광원(200a, 200b)이 구동된다. 따라서 LED 광원(200a, 200b)에 인가되는 값이 최대 아날로그 값 이하인 경우 디밍 제어부(112)는 컷 신호(CUT1, CUT2)를 생성하여 디지털 제어부(116)로 출력한다. 통신 인터페이스(113)는 외부의 제어부(도면 미도시)와 디지털 제어부(116) 사이의 양방향 통신을 제공한다. 통신 인터페이스(113)는 외부 단자 핀(PIRQ, PSCK, PSDA)을 통해 입력되는 제어 신호(IRQ, SCK, SDA)를 디지털 제어부(116)로 전달한다. 제어 신호(IRQ)는 인터럽트 요청 신호이고, 제어 신호(SCK)는 소스 클럭 신호이며, 제어 신호(SDA)는 시리얼 데이터 신호일 수 있다. 디지털 제어부(116)는 인터럽트 요청 신호(IRQ)에 의해서 디밍 제어부(112) 및 게이트 구동부(118, 119)의 동작을 중단시킬 수 있다. 즉, 디지털 제어부(116)는 인터럽트 요청 신호(IRQ)에 따라서 디밍 인에이블 신호(Dimming Logic Enable)를 제어할 수 있고, 게이트 구동부(118, 119)의 구동을 중단시키는 제어 신호(control1, control2)를 게이트 구동부(118, 119)로 각각 출력할 수 있다. 디지털 제어부(116)는 소스 클럭 신호(SCK)를 이용하여 내부의 클럭 발생기(도면 미도시)를 조절하여 디지털 디밍 제어 신호(PWM1_DIM, PWM2_DIM)에 해당하는 디지털 디밍 신호를 직접 생성할 수도 있다. 또한 디지털 제어부(116)는 시리얼 데이터 신호(SDA)에 따라서 디지털 디밍 제어 신호(PWM1_DIM, PWM2_DIM)를 조절할 수도 있다. 이러한 통신 인터페이스(113)는 I2C(Inter-Integrated Circuit) 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.

쇼트 검출부(114)는 전압 단자 핀(PVMF1, PVMF2)을 통해 각각 출력 전압(VMF1, VMF2)을 입력 받는다. 쇼트 검출부(114)는 입력 받은 출력 전압(VMF1, VMF2)으로부터 LED 광원(200a, 200b)의 쇼트를 검출한다. 예를 들어, LED 광원(200a, 200b)이 쇼트되면, 출력 전압(VMF1, VMF2)은 0V에서 5V 정도로 상승한다. 따라서 기준 전압을 설정하여 출력 전압(VMF1, VMF2)과 기준 전압을 비교하여 출력 전압(VMF1, VMF2)이 기준 전압을 넘을 경우 쇼트를 검출할 수 있다.

LED 광원(200a, 200b)의 쇼트가 검출되면 쇼트 검출 신호(SHORT1, SHORT2)를 각각 게이트 구동부(118, 119)로 출력한다. 또한 쇼트 검출부(114)는 쇼트 검출 신호(SHORT1, SHORT2)를 디지털 제어부(116)로도 출력한다.

시그널 모니터링부(115)는 전압 단자 핀(PVMF1, PVMF2)을 통해 각각 출력 전압(VMF1, VMF2)을 입력 받고, 멀티 입력 단자 핀(PSP1, PSP2)을 통해 각각 LED 광원(200a, 200b)의 온도 또는 입력 전압(Vin1, Vin2) 또는 명도센서, 색상 센서의 출력을 입력 받는다. 이때 LED 광원(200a, 200b)의 온도와 명도, 색상은 센서(도면 미도시)에 의해 감지될 수 있고, 센서에 의해 감지된 온도, 명도, 색상은 멀티 입력 단자 핀(PSP1, PSP2)을 통해 입력된다. 시그널 모니터링부(115)는 출력 전압(VMF1, VMF2)과 LED 광원(200a, 200b)의 온도 또는 입력 전압(Vin1, Vin2) 또는 명도, 색상 센서의 출력을 모니터링하며, 출력 전압(VMF1, VMF2)과 LED 광원(200a, 200b)의 온도 또는 입력 전압(Vin1, Vin2) 또는 명도, 색상 센서의 출력을 디지털 제어 신호로 변환하여 디지털 제어부(116)로도 출력한다.

시그널 모니터링부(115)는 출력 전압(VMF1, VMF2)과 LED 광원(200a, 200b)의 온도 또는 입력 전압(Vin1, Vin2) 또는 명도, 색상 센서의 출력을 입력 받아 일정 주기로 하나씩 선택하고, 선택된 데이터를 디지털 제어 신호로 변환할 수 있다. 출력 전압(VMF1, VMF2)과 LED 광원(200a, 200b)의 온도 또는 입력 전압(Vin1, Vin2) 또는 명도, 색상 센서의 출력을 모니터링하지 않을 경우, 시그널 모니터링부(115)의 전원은 오프될 수 있다.

시그널 모니터링부(115)는 아날로그 디지털 변환기(analog-to-digital conversion, ADC)를 포함할 수 있으며, 아날로그 디지털 변환기는 출력 전압(VMF1, VMF2)과 LED 광원(200a, 200b)의 온도 또는 입력 전압(Vin1, Vin2) 또는 명도, 색상 센서의 출력을 디지털 제어 신호로 변환할 수 있다.

비교기(COM1)는 반전 단자(-), 비반전 단자(+) 및 출력 단자를 가진다. 반전 단자(-)로는 외부 온도 단자 핀(PNTC)을 통해 외부 온도 신호가 입력되고, 비반전 단자(+)로는 기준 전압이 입력된다. 이때 기준 전압으로는 2V가 설정될 수 있다. 비교기(COM1)는 외부 온도 신호에 해당하는 전압을 기준 전압과 비교하여 외부 온도 제어 신호(EXT_NTC)를 보호 회로부(117)로 출력한다. 외부 온도 제어 신호(EXT_NTC)는 하이 레벨 및/또는 로우 레벨을 포함하며, 비교기(COM1)는 외부 온도 신호에 해당하는 전압이 기준 전압보다 낮은 경우 하이 레벨을 출력하고, 그렇지 않은 경우 로우 레벨을 출력할 수 있다.

여기서, 외부 온도 신호에 해당하는 전압은 외부 온도 단자 핀(PNTC)과 접지단 사이에 연결되어 있는 저항(도 1의 R7)에 의해 검출될 수 있으며, 이 저항(R7)은 온도 변화에 반응하는 저항일 수 있다.

보호 회로부(117)는 외부 온도 제어 신호(EXT_NTC)를 수신하면, 외부 온도 제어 신호(EXT_NTC)를 디지털 제어부(116) 및 게이트 구동부(118, 119)로 출력한다.

보호 회로부(117)는 LED 광원(200a, 200b)의 오픈(OPEN)을 검출하고, LED 광원(200a, 200b)의 오픈 검출 시 각각 오픈 검출 신호(OPEN1, OPEN2)를 디지털 제어부(116) 및 게이트 구동부(118, 119)로 출력한다. 보호 회로부(117)는 입력 전압 (Vin1, Vin2)으로부터 LED 광원(200a, 200b)의 오픈을 검출할 수가 있다.

또한 보호 회로부(117)는 구동 집적 회로(110)의 내부 온도를 측정하고, 구동 집적 회로(110)의 내부 온도가 설정 온도 이상일 경우 온도 제어 신호(TSD)를 디지털 제어부(116) 및 게이트 구동부(118, 119)로 출력하고, 입력 전압(Vin1 또는 Vin2)이 설정된 기준 전압 이하일 경우 저전압 제어 신호(UVLO)를 디지털 제어부(116) 및 게이트 구동부(118, 119)로 출력한다. 즉, LED 구동 장치(100)는 입력 전압(Vin1, Vin2)이 설정된 동작 전압 즉, 기준 전압보다 낮을 경우 비정상적으로 구동할 수 있어 기준 전압 이하일 경우 저전압 제어 신호(UVLO)를 디지털 제어부(116) 및 게이트 구동부(118, 119)로 출력함으로써, 게이트 구동부(118, 119)의 구동을 중단하도록 한다.

디지털 제어부(116)는 제어 로직부(도면 미도시)와 레지스터(register)(도면 미도시)를 포함한다.

구동 집적 회로(110)에 입력 전압(Vin1, Vin2)이 인가되면, 디지털 제어부(116)의 레지스터는 구동 집적 회로(110)의 각 블록의 설정 값 및 동작하는 LED 광원(200a, 200b)의 상태 값을 저장한다. 또한 레지스터는 인터럽트 요청 신호(IRQ)의 값 및 시그널 모니터링부(115)로부터 입력된 디지털 제어 신호의 값을 저장한다.

레지스터는 시그널 모니터링부(115)로부터 입력된 디지털 제어 신호의 값을 비교하기 위해 LED 광원(200a, 200b)의 출력 전압(VMF1, VMF2)과 LED 광원의 (200a, 200b)의 온도 또는 입력 전압(Vin1, Vin2) 또는 명도, 색상 센서의 출력을 테이블(table)화하여 레지스터에 저장하고 모니터링 할 수 있도록 한다.

디지털 제어부(116)의 제어 로직부는 보호 회로부(117)로부터의 컷 신호(CUT1, CUT2), 오픈 검출 신호(OPEN1, OPEN2), 저전압 제어 신호(UVLO), 온도 제어 신호(TSD) 및 외부 온도 제어 신호(EXT_NTC)와, 쇼트 검출부(114)로부터의 쇼트 검출 신호(SHORT1, SHORT2)에 따라서 게이트 구동부(118, 119)의 구동을 제어하고, 디밍 인에이블 신호(Dimming Logic Enable)를 디밍 제어부(112)로 출력한다. 제어 로직부는 컷 신호(CUT1, CUT2), 오픈 검출 신호(OPEN1, OPEN2), 쇼트 검출 신호(SHORT1, SHORT2), 온도 제어 신호(TSD), 저전압 제어 신호(UVLO) 및 외부 온도 제어 신호(EXT_NTC)가 입력되면, 바로 게이트 구동부(118, 119)의 동작을 중단하라는 제어 신호(Control1, Control2)를 각각 게이트 구동부(118, 119)로 출력한다.

제어 로직부는 시그널 모니터링부(115)로부터 출력 전압(VMF1, VMF2)과 LED 광원의 (200a, 200b)의 온도 또는 입력 전압(Vin1, Vin2) 또는 명도, 색상 센서의 출력에 해당하는 디지털 제어 신호의 값을 레지스터에 저장된 값과 비교하여 게이트 구동부(118,119)를 제어하고 레지스터에 해당 디지털 제어 신호의 값을 저장한다.제어 로직부는 멀티 입력 단자 핀(PSP1,PSP2)의 입력 데이터를 선택하기 위해 외부 제어기로부터 통신 인터페이스(113)로 전달받아 LED 광원의 (200a, 200b)의 온도 또는 입력 전압(Vin1, Vin2) 또는 명도, 색상 센서의 출력 중에서 선택된 입력 데이터에 해당하는 디지털 제어 신호의 값을 레지스터에 저장된 값과 비교하여 게이트 구동부(118, 119)를 제어하고 레지스터에 해당 디지털 제어 신호의 값을 저장한다.

또한 제어 로직부는 구동 집적 회로(110)의 상태를 통신 인터페이스(113)로 전달할 수 있다. 제어 로직부는 레지스터에 저장된 값을 통신 인터페이스(113)로 전달할 수 있다. 통신 인터페이스(113)는 LED 광원(200a, 200b)의 상태를 외부 단자 핀(PSDA)을 통해서 외부의 제어부로 출력할 수 있다.

제어 로직부는 내부의 클럭 발생기를 조절하여 스위치 구동 신호(DRV1, DRV2)에 관여하는 디지털 제어 신호를 직접 생성할 수 있다. 디지털 제어 신호에 의해 스위치 구동 신호의 온오프 시간이 결정될 수 있다.

또한 제어 로직부는 디지털 디밍 제어 신호(PWM1_DIM, PWM2_DIM)에 해당하는 디지털 제어 신호를 직접 생성하여 게이트 구동부(118, 119)의 구동을 제어할 수도 있으며, 외부의 제어부의 제어와 명도, 색상 센서의 출력에 해당하는 디지털 신호에 따라서 디밍 제어부(112)에서 생성된 디지털 디밍 제어 신호(PWM1_DIM, PWM2_DIM)의 디밍 주파수 및 듀티를 제어할 수도 있다. 이때, 초기에 외부 제어부로부터 입력되는 제어신호를 레지스터에 저장하여 초기설정을 수행하고, 초기설정이 완료되면 외부 제어부로부터 입력되는 제어신호 없이 초기설정값에 기초하여 디밍 제어 동작을 수행하는 것이 가능하다.

제어 로직부는 시그널 모니터링부(115)로부터 출력 전압(VMF1, VMF2)과 LED 광원의 (200a, 200b)의 온도 또는 입력 전압(Vin1, Vin2) 또는 명도, 색상 센서의 출력에 해당하는 디지털 제어 신호를 저장한다.

제어 로직부는 시그널 모니터링부(115)로부터 출력 전압(VMF1, VMF2)과 LED 광원의 (200a, 200b)의 온도 또는 입력 전압(Vin1, Vin2) 또는 명도, 색상 센서의 출력에 해당하는 디지털 제어 신호에 따라서 제어 신호(Control1, Control1)를 생성하고, 제어 신호(Control1, Control2)를 각각 게이트 구동부(118, 119)로 출력하여 게이트 구동부(118, 119)를 제어한다. 또한 제어 로직부는 신호(ADC control)를 생성하여 시그널 모니터링부(115)로 전달함으로써 시그널 모니터링부(115)를 제어할 수 있다.

전류 검출 회로부(COM2)는 반전 단자(-), 비반전 단자(+) 및 출력 단자를 가진다. 반전 단자(-)로는 입력 전압 단자 핀(PVIN1)을 통해서 입력 전압(Vin1)이 입력되고, 비반전 단자(+)로는 전류 단자 핀(PCS1)을 통해서 저항(Rs1)에 흐르는 전류에 해당하는 전압이 입력된다. 즉, 전류 검출 회로부(COM2)의 반전 단자(-)와 비반전 단자(+)로는 저항(Rs1)의 양단 전압이 입력된다. 전류 검출 회로부(COM2)는 저항(Rs1)의 양단 전압 차를 이용하여 LED 광원(200a)에 흐르는 전류를 검출하여 전압을 변환시키고, 변환된 전압에 대응하는 디지털 신호를 생성하여 게이트 구동부(118)로 출력한다.

전류 검출 회로부(COM3)는 반전 단자(-), 비반전 단자(+) 및 출력 단자를 가진다. 반전 단자(-)로는 입력 전압 단자 핀(PVIN2)을 통해서 입력 전압(Vin2)이 입력되고, 비반전 단자(+)로는 전류 단자 핀(PCS2)을 통해서 저항(Rs2)에 흐르는 전류에 해당하는 전압이 입력된다. 즉, 전류 검출 회로부(COM3)의 반전 단자(-)와 비반전 단자(+)로는 저항(R31)의 양단 전압이 입력된다. 전류 검출 회로부(COM3)는 저항(Rs2)의 양단 전압 차를 이용하여 LED 광원(200b)에 흐르는 전류를 검출하여 전압을 변환시키고, 변환된 전압에 대응하는 디지털 신호를 생성하여 게이트 구동부(119)로 출력한다.

게이트 구동부(118, 119)는 전류 검출 회로부(COM2, COM2)의 디지털 신호를 이용하여 구동 제어 신호(DRV1, DRV2)를 생성하고, 구동 제어 신호(DRV1, DRV2)를 각각 스위치(M1, M2)의 게이트로 출력한다. 게이트 구동부(118, 119)는 디지털 제어부(116)로부터 구동 제어 신호(DRV1, DRV2)의 생성에 관여하는 디지털 제어 신호를 수신하면 디지털 제어부(116)로부터 수신한 디지털 제어 신호와 전류 검출 회로부(COM2, COM2)의 디지털 신호를 이용하여 스위치 구동 신호(DRV1, DRV2)를 각각 생성할 수도 있다.

게이트 구동부(118, 119)는 디지털 제어부(116)로부터의 제어 신호(Control1, Control2) 및 디지털 디밍 제어 신호(PWM1_DIM, PWM2_DIM)에 따라서 동작하며, 동작을 중단하라는 제어 신호(Control1, Control2)가 입력되면 바로 동작을 중단한다.

또한 게이트 구동부(118, 119)는 각각 오픈 검출 신호(OPEN1, OPEN2), 쇼트 검출 신호(SHORT1, SHORT2), 온도 제어 신호(TSD) 및 외부 온도 제어 신호(EXT_NTC)가 입력되면, 바로 중단한다. 이와 같이, 게이트 구동부(118, 119)는 각각 오픈 검출 신호(OPEN1, OPEN2), 쇼트 검출 신호(SHORT1, SHORT2), 온도 제어 신호(TSD) 및 외부 온도 제어 신호(EXT_NTC)가 입력되면, 바로 중단함으로써, 구동 집적 회로(110)를 보호할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims

제1 및 제2 LED 광원의 구동을 제어하는 장치에 있어서,
상기 제1 및 제2 LED 광원으로 흐르는 제1 및 제2 입력 전류를 각각 감지하는 제1 및 제2 전류 감지부,
상기 제1 및 제2 LED 광원의 출력 전류에 대응하는 제1 및 제2 출력 전압을 생성하는 제1 및 제2 전압 감지부,
상기 제1 및 제2 입력 전류를 이용하여 제1 및 제2 구동 제어 신호를 생성하며, 제1 및 제2 디지털 디밍 제어 신호에 따라서 상기 제1 및 제2 LED 광원을 각각 제어하는 구동 집적 회로,
상기 제1 구동 제어 신호에 의해서 온오프되어 상기 제1 LED 광원의 전류를 제어하는 제1 트랜지스터, 그리고
상기 제2 구동 제어 신호에 의해서 온오프되어 상기 제2 LED 광원의 전류를 제어하는 제2 트랜지스터를 포함하는 LED 구동 장치.
제1항에서,
상기 구동 집적 회로는 상기 제1 및 제2 LED 광원의 오픈(open), 쇼트(short) 및 과열이 검출되면, 구동을 중단하는 LED 구동 장치.
제2항에서,
상기 구동 집적 회로는
상기 제1 구동 제어 신호를 생성하는 제1 게이트 구동부,
상기 제2 구동 제어 신호를 생성하는 제2 게이트 구동부,
외부 제어부와 양방향 통신을 제공하는 통신 인터페이스, 그리고
상기 통신 인터페이스를 통해서 외부 제어부로부터 입력된 제어 신호에 따라서 상기 제1 및 제2 게이트 구동부의 구동을 제어하고, 상기 제1 및 제2 LED 광원의 상태를 상기 통신 인터페이스를 통해서 상기 외부 제어부로 출력하는 디지털 제어부를 포함하는 LED 구동 장치.
제3항에서,
상기 구동 집적 회로는 상기 제1 및 제2 출력 전압과 멀티 입력단자 핀에 입력 되어지는 전압을 디지털 제어 신호로 변환하는 시그널 모니터링부를 더 포함하며,
상기 디지털 제어부는
상기 디지털 제어 신호의 값을 저장하는 레지스터, 그리고
상기 디지털 제어 신호의 값에 따라서 상기 제1 및 제2 게이트 구동부의 구동을 제어하는 제어 로직부를 포함하는 LED 구동 장치.
제4항에서,
상기 레지스터는 상기 제1 및 제2 LED 광원의 입력전압 또는 온도 센서, 명도센서 및 색상센서 중 적어도 하나로부터 입력되는 입력 전압의 모니터링 값을 저장하고, 상기 구동 집적 회로의 상태 값을 저장하고,
상기 디지털 제어부는 외부 제어기의 제어신호에 기초하여 제 1 및 제 2 LED 광원의 입력 전압 또는 온도센서, 명도센서, 색상센서의 출력 중에서 어느 하나의 입력 데이터를 선택하고, 선택된 입력 데이터에 해당하는 디지털 제어 신호의 값을 레지스터에 저장된 값과 비교하여 게이트 구동부를 제어하고 레지스터에 해당 디지털 제어 신호의 값을 저장하는 LED 구동 장치.
제5항에서,
상기 디지털 제어부는 상기 통신 인터페이스를 통해서 외부 제어부로부터 입력된 제어 신호와 명도센서, 색상 센서의 출력 값에 기초하여 디밍 주파수 및 듀티를 제어하여 상기 제1 및 제2 디지털 디밍 제어 신호를 생성하는 LED 구동 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 디지털 제어부는 초기에 상기 외부 제어부로부터 입력되는 제어신호를 상기 레지스터에 저장하여 초기설정을 수행하고, 초기설정이 완료되면 상기 외부 제어부로부터 입력되는 제어신호 없이 초기설정값에 기초하여 상기 제1 및 제2 디지털 디밍 제어 신호를 생성하는 LED 구동 장치.
제3항에서,
상기 구동 직접 회로는 외부로부터 입력되는 아날로그 또는 디지털 신호인 제1 및 제2 디밍 제어 신호에 따라서 상기 제1 및 제2 디지털 디밍 제어 신호를 생성하는 디밍 제어부를 더 포함하고,
상기 디지털 제어부는 상기 제1 및 제2 디지털 디밍 제어 신호에 따라서 제1 및 제2 게이트 구동부의 구동을 제어하며, 상기 통신 인터페이스를 통해서 외부 제어부로부터 입력된 제어 신호와 명도, 색상 센서의 출력 값에 에 따라서 상기 제1 및 제2 디지털 디밍 제어 신호의 디밍 주파수 및 듀티를 제어하는 LED 구동 장치.
제3항에서,
상기 구동 집적 회로는
상기 제1 및 제2 출력 전압으로부터 상기 제1 및 제2 LED 광원의 쇼트를 검출하여 쇼트 검출 신호를 생성하는 쇼트 검출부, 그리고
상기 제1 및 제2 LED 광원으로 입력되는 제1 및 제2 입력 전압으로부터 상기 제1 및 제2 LED 광원의 오픈을 검출하여 오픈 검출 신호를 생성하고, 상기 구동 집적 회로의 외부 온도를 입력 받아 외부 온도 제어 신호를 생성하며, 상기 구동 집적 회로의 내부 온도를 측정하여 내부 온도 제어 신호를 생성하고, 상기 제1 및 제2 입력 전압으로부터 저전압 제어 신호를 생성하는 보호 회로부를 더 포함하며,
상기 제1 및 제2 게이트 구동부는 상기 쇼트 검출 신호, 상기 오픈 검출 신호, 상기 외부 온도 제어 신호 및 상기 내부 온도 제어 신호에 따라서 동작을 중단하는 LED 구동 장치.
제9항에서,
상기 디지털 제어부는 상기 저전압 제어 신호, 상기 쇼트 검출 신호, 상기 오픈 검출 신호, 상기 외부 온도 제어 신호 및 상기 내부 온도 제어 신호에 따라서 상기 제1 및 제2 게이트 구동부의 동작을 중단시키는 제어 신호를 생성하여 상기 제1 및 제2 게이트 구동부의 동작을 중단시키는 LED 구동 장치.