KR20200072417A - Led 스트링 및 적어도 하나의 led 스트링을 갖는 전자 회로에서 결함을 검출하는 방법 - Google Patents

Led 스트링 및 적어도 하나의 led 스트링을 갖는 전자 회로에서 결함을 검출하는 방법 Download PDF

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Abstract

방법 및 전자 회로가 개시된다. 방법은 모니터링 대상 LED 스트링(3)을 포함하는 전자 회로에서 적어도 하나의 동작 파라미터를 검출하는 단계와, 검출된 적어도 하나의 동작 파라미터에 기초하여 전압 임계값(S3TH)을 조정하는 단계와, 모니터링 대상 LED 스트링(3) 양단의 스트링 전압(V3)을 검출하는 단계와, 스트링 전압(V3)을 전압 임계값(S3TH)와 비교하는 단계와, 비교에 기초하여 LED 스트링(3)에서 결함을 검출하는 단계를 포함한다.

Description

LED 스트링 및 적어도 하나의 LED 스트링을 갖는 전자 회로에서 결함을 검출하는 방법{METHOD FOR DETECTING A DEFECT IN AN LED STRING AND ELECTRONIC CIRCUIT WITH AT LEAST ONE LED STRING}
본 개시물은 일반적으로 LED(Light Emitting Diode) 스트링 및 적어도 하나의 LED 스트링을 갖는 전자 회로에서 결함을 검출하는 방법에 관한 것이다.
직렬로 접속된 복수의 LED를 포함하는 LED 스트링은 단순히 뷰를 확인하기 위해 자동차의 내부 또는 외부 조명 또는 건물의 조명과 같은 다양한 종류의 애플리케이션에서 조명을 위해 널리 사용된다. LED 스트링은, LED 스트링에 의해 수신되는 구동 전류를 생성하는 구동 회로에 의해 구동될 수 있다. 구동 회로는 또한 LED 스트링을 모니터링하고 LED 스트링의 LED들 중 하나의 결함을 검출하도록 구성될 수 있다. 결함은 스트링의 LED들 중 하나의 단락을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 LED 스트링을 갖는 시스템에서 결함을 검출하는 것은, LED 스트링 양단의 전압을 측정하는 것과, 측정된 전압을 시스템의 제조자에 의해 사전 정의되고 시스템의 메모리에 저장된 임계값와 비교하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 유형의 결함 검출은 스트링의 각 LED가 점등될 때 LED 스트링 양단의 전압(스트링 전압)이 임계값보다 높고 LED들 중 하나에서 단락이 발생할 때 스트링 전압이 임계값 미만으로 떨어진다는 가정에 기초한다. 스트링 전압은 본질적으로 스트링 내의 LED 수 및 LED의 순방향 전압에 비례한다. 하나의 LED에서 단락이 발생할 때의 스트링 전압의 감소는 본질적으로 스트링 내의 LED 수 n의 역수에 비례한다. 예를 들어 스트링이 n = 2의 LED를 포함하고 LED들 중 하나에서 단락이 발생할 때 스트링 전압은 약 50%(=1/n) 떨어지고, 예를 들어 스트링이 n=10의 LED를 포함하고 LED들 중 하나에서 단락이 발생할 때 스트링 전압은 약 10%(=1/n) 떨어진다. 하나의 LED에서의 단락으로 인한 전압 변화가 감지되고 온도 변화로 인해 발생할 수 있는 스트링 전압의 변동이 결함 검출을 잘못 초래하지 않도록 임계값은 조정되어야 한다. 임계값을 적절히 선택하는 것은 LED의 수가 증가하고 신뢰성 있게 검출되어야 하는 스트링 전압의 변화가 감소할 때 특히 어려워진다.
따라서, LED 스트링, 특히 5개 초과의 LED를 갖는 LED 스트링에서 결함을 신뢰성 있게 검출하는 방법이 필요하다.
일 예는 방법에 관한 것이다. 방법은 모니터링 대상 LED 스트링(monitored LED string)을 포함하는 전자 회로에서 적어도 하나의 동작 파라미터를 검출하는 단계와, 검출된 적어도 하나의 동작 파라미터에 기초하여 전압 임계값을 조정하는 단계와, 모니터링 대상 LED 스트링 양단의 스트링 전압을 검출하는 단계와, 스트링 전압을 전압 임계값과 비교하는 단계와, 비교에 기초하여 LED 스트링(3)에서 결함을 검출하는 단계를 단계를 포함한다.
다른 예는 전자 회로에 관한 것이다. 전자 회로는 모니터링 대상 LED 스트링 및 결함 검출 회로를 포함한다. 결함 검출 회로는 전자 회로에서 적어도 하나의 동작 파라미터를 검출하고, 검출된 적어도 하나의 동작 파라미터에 기초하여 전압 임계값을 조정하고, 모니터링 대상 LED 스트링 양단의 스트링 전압을 검출하고, 스트링 전압을 전압 임계값과 비교하고, 비교에 기초하여 LED 스트링에서 결함을 검출하도록 구성된다.
이하, 도면을 참조하여 예를 설명한다. 도면은 특정 원리를 설명하는 역할을 하므로 이러한 원리를 이해하는 데 필요한 측면만 도시된다. 도면은 축척대로 그려진 것이 아니다. 도면에서 동일한 참조 부호는 유사한 특징을 나타낸다.
도 1은 LED 스트링을 포함하는 전자 회로의 일 예를 도시한다.
도 2는 LED 스트링의 일 예를 보다 상세하게 도시한다.
도 3은 무결점 상태에서 및 LED 단락이 발생한 후에 LED 스트링 양단의 전압(스트링 전압)을 개략적으로 도시한다.
도 4는 LED 스트링의 온도에 대한 스트링 전압의 의존성을 개략적으로 도시 한다.
도 5는 LED 스트링을 통한 전류에 대한 스트링 전압의 의존성을 개략적으로 도시한다.
도 6은 LED 스트링의 LED의 순방향 전압에 대한 스트링 전압의 의존성을 개략적으로 도시한다.
도 7은 LED 스트링에서 결함을 검출하기 위한 방법의 일 예의 흐름도를 도시한다.
도 8은 LED 스트링 및 적응성 결함 검출 회로를 갖는 전자 회로의 회로도를 도시한다.
도 9는 도 8에 도시된 회로 배열의 변형을 도시한다.
도 10은 LED 스트링을 통한 전류에 기초하여 임계값을 조정하도록 구성되는 결함 검출 회로의 일 예를 도시한다.
도 11은 LED 스트링의 온도에 기초하여 임계값을 조정하도록 구성되는 결함 검출 회로의 일 예를 도시한다.
도 12는 LED 스트링을 통한 전류와 LED 스트링의 온도 모두에 기초하여 임계값을 조정하도록 구성되는 결함 검출 회로의 일 예를 도시한다.
도 13은 LED 스트링을 통한 전류에 기초하여 임계값을 조정하도록 구성되는 결함 검출 회로의 다른 예를 도시한다.
도 14는 LED 스트링을 통한 전류에 기초하여 임계값을 조정하도록 구성되는 결함 검출 회로의 다른 예를 도시한다.
도 15는 LED 스트링 내의 LED의 순방향 전압에 기초하여 임계값을 조정하도록 구성되는 결함 검출 회로의 일 예를 도시한다.
도 16은 전자 회로 내의 다른 LED 스트링의 스트링 전압에 기초하여 임계값을 조정하도록 구성되는 결함 검출 회로의 일 예를 도시한다.
도 17은 도 16에 도시된 전자 회로의 변형을 도시한다.
다음의 상세한 설명에서는 첨부 도면을 참조한다. 도면은 상세한 설명의 일부를 형성하고, 예시의 목적으로 본 발명이 어떻게 사용되고 구현될 수 있는지의 예를 도시한다. 본 명세서에 설명된 다양한 실시예의 특징은 달리 구체적으로 언급되지 않는 한 서로 결합될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 1은 LED 스트링(3) 및 LED 스트링(3)에서 결함을 검출하도록 구성된 결함 검출 회로(4)를 포함하는 전자 회로의 일 예를 도시한다. 도 1을 참조하면, LED 스트링(3)은 제 1 회로 노드(31) 및 제 2 회로 노드(32)를 포함하는데, 이들은 이하에서 제 1 스트링 노드(31) 및 제 2 스트링 노드(32)로도 지칭된다. 제 1 스트링 노드(31)와 제 2 스트링 노드(32) 사이의 전압(V3)은 이하에서 스트링 전압으로 지칭된다. 결함 검출 회로(4)는 LED 스트링에서 결함을 검출하기 위해 스트링 전압(V3)을 검출하도록 구성된다. 스트링 전압(V3)을 검출하기 위해, 결함 검출 회로(4)는 도 1에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 스트링 노드(31, 32)에 접속될 수 있다.
LED 스트링(3)은 복수(2개 이상)의 LED를 포함한다. LED 스트링(3)의 일 예는 도 2에 도시된다. 도 2를 참조하면, LED 스트링(3)은 제 1 스트링 노드(31)와 제 2 스트링 노드(32) 사이에 직렬로 접속된 복수의 LED(31-3m)를 포함할 수 있다.
전자 회로가 동작 중일 때, LED 스트링(3)은 스트링 전류(I3)를 수신할 수 있는데, 이는 제 1 스트링 노드(31)와 제 2 스트링 노드(32) 사이에 흐르는 전류이다. 스트링 전류(I3)의 전류 레벨에 의존하여, 스트링(3)의 LED들(31-3m)은 점등되거나 점등되지 않는다. 이하에서, "점등되는 것" 및 "점등되지 않는 것" 대신에 "온" 및 "오프"가 각각 호환 가능하게 사용된다.
LED 스트링(3) 내의 LED의 총수는 2 내지 50, 특히 2 내지 30의 범위일 수 있다. 단지 예시의 목적으로, 도 2에 도시된 LED 스트링(3)은 직렬로 접속된 m = 6의 LED들(31-3m)을 포함한다.
일 예에 따르면, LED 스트링(3)에서 직렬로 접속된 LED들(31-3m)은 동일 유형의 LED이므로, 주어진 스트링 전류(I3)에서, 스트링 전류(I3)가 LED들(31-3m)이 점등되게 하는 임계값을 초과하면 LED들(31-3m)은 본질적으로 동일한 강도로 발광한다.
LED 스트링(3)의 동작 중에 결함이 발생할 수 있다. 발생할 수 있는 한 가지 유형의 결함은 하나의 단일 LED의 단락이다. 이러한 유형의 결함은 이하에서 간단히 LED 단락으로 지칭된다. LED 단락의 경우, 결함 있는(단락된) LED는 오프이고, LED 스트링(3)의 나머지 LED는 여전히 온이다. LED 스트링(3)의 LED들(31-3m) 중 하나(33)에서의 LED 단락의 예는 도 2에서 굵은 점선으로 도시된다. 이 예에서, 특정 전류 임계값보다 높은 스트링 전류(I3)가 LED 스트링(3)을 통해 흐를 때, LED들(31-3m) 중 LED(33)는 오프이고 나머지(31-32, 34-3m)는 온이다.
도 2를 참조하면, 스트링 전압(V3)은 본질적으로 스트링(3) 내의 개별 LED(31-3m) 양단의 전압(V31-V3m)의 합에 의해 주어진다. LED들(31-3m)이 점등되게 하는 스트링 전류(I3)가 스트링으로 공급되고 LED들(31-3m)이 동일 유형일 때, LED 전압(V31-V3m)은 본질적으로 동일하다. 따라서, 스트링(3)에 결함이 없을 때, 스트링 전압(V3)은 본질적으로 직렬로 접속된 LED(31-3m)의 수(m)에 비례한다. LED 단락이 발생하고 스트링 전류(I3)가 변하지 않을 때, 단락된 LED(도 2에 도시된 예에서 33) 양단의 전압(도 2에 도시된 예에서 V33)은 본질적으로 0으로 떨어지기 때문에, 스트링 전압(V3)은 떨어진다.
도 1을 참조하면, 스트링 전류(I3)는 LED 스트링(3)과 직렬로 접속된 전류원(2)에 의해 생성될 수 있는데, 여기서 LED 스트링(3) 및 전류원(2)을 포함하는 직렬 회로는 입력 전압(VIN)이 입수될 수 있는 입력 노드들(11, 12) 사이에 접속된다. 전류원(2)은 입력 신호(S2)에 의존하여 온 또는 오프로 스위칭되는 스위칭 대상 전류원일 수 있다. 일 예에 따르면, 전류원(2)은 입력 신호(S2)가 온 레벨을 가질 때 LED 스트링(3) 내의 LED들이 점등되도록 하는 스트링 전류(I3)를 생성하고, 입력 신호(S2)가 오프 레벨을 가질 때 LED들(31-3m)이 오프되도록 스트링 전류(I3)의 전류 레벨을 생성하도록 구성된다.
기본적으로, LED 단락을 검출하는 것은 스트링 전압(V3)을 검출하는 것과 스트링 전압(V3)을 전압 임계값(V3TH)과 비교하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 스트링 전압(V3)의 타이밍도를 개략적으로 도시하는 도 3에 도시된다. 이 예에서는, 제 1 시간 인스턴스(t1)에서 LED들(31-3m) 중 하나에서의 LED 단락이 발생하므로, 제 1 시간 인스턴스(t1)에서 스트링 전압(V3)은 이하에서 무결점 레벨로 지칭되는 제 1 전압 레벨(V3N)로부터 이하에서 결함 레벨로 지칭되는 제 2 전압 레벨(V3D)로 떨어진다. 무결점 레벨(V3N)은 본질적으로 V3N = m·V3F에 의해 주어지며, 여기서 V3F는 LED들이 온으로 스위칭될 때(점등될 때) 및 LED들(31-3m)이 동일 유형일 때 각각의 LED(31-3m) 양단의 전압이다. 이 전압(VF)은 이하에서 순방향 전압으로도 지칭된다. 결함 레벨은 본질적으로 V3D = (m - 1)·V3F 에 의해 주어지므로 무결점 레벨과 결함 레벨 사이의 차이(V3N-V3D)는 본질적으로 V3F에 의해 주어진다. 이러한 유형의 결함을 검출하기 위해, 전압 임계값(V3TH)은 무결점 레벨(V3N)과 결함 레벨(V3D) 사이에 있도록, 즉, V3N> V3TH> V3D 이도록 선택된다. 그러나, 몇 가지 이유로 스트링 전압(V3)은 변할 수 있어서, 스트링 전압(V3)을 고정 전압 임계값(V3TH)과 비교하는 것은 LED 단락을 신뢰성 있게 검출하지 못한다. 일부 예가 이하에서 설명된다.
도 4를 참조하면, 스트링 전압(V3)은 LED 스트링(3)의 온도에 의존하는데, 스트링 전압(V3)은 온도(T)가 감소함에 따라 감소한다. 도 4는 온도(T)에 의존하는 무결점 레벨(V3N) 및 결함 레벨(V3D)을 개략적으로 도시한다. 이 예에서, 온도(T)가 온도 임계값(T1) 미만일 때, 무결점 레벨(V3N) 및 결함 레벨(V3D) 각각이 임계값(V3TH)을 초과하므로 온도 임계값(T1) 미만의 온도에서는 LED 단락을 감지하는 것이 불가능할 것이다. 더욱이, 고온에서 무결점 레벨(V3N)은 임계값(V3TH) 미만으로 떨어질 수 있으므로, 스트링 전압(V3)을 고정 임계값(V3TH)과 비교함으로써 LED 단락을 검출하는 것은 특정 온도 범위에서만 신뢰성 있게 작동하게 된다.
도 5를 참조하면, 스트링 전압(V3)은 또한 스트링 전류(I3)에 의존하는데, 스트링 전압(V3)은 스트링 전류(I3)가 증가함에 따라 증가한다. 도 5는 스트링 전류(I3)에 의존하는 무결점 레벨(V3N) 및 결함 레벨(V3D)을 도시한다. 도 5를 참조하면, 스트링 전류(I3)가 전류 임계값(I31)보다 높을 때 결함 레벨(V3D)은 고정 임계값(V3TH)보다 높아진다. 따라서, 전류 변동에 의해 스트링 전류(I3)가 전류 임계값(I31)을 초과하여 상승할 때, LED 단락을 신뢰성 있게 검출하는 것이 더 이상 가능하지 않을 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 스트링 전압(V3)은 또한 LED 스트링(3) 내의 LED들(31-3m)의 순방향 전압(VF)에 의존한다. 순방향 전압(VF)은 LED가 점등되게 하는 특정 스트링 전류에서 단일 LED 양단의 전압이다. LED의 제조 프로세스에서의 변동으로 인해, 상이한 LED는 상이한 순방향 전압(VF)을 가질 수 있다. 일부 경우에, LED 스트링을 조립할 때, 본질적으로 동일한 순방향 전압을 갖는 LED가 선택되므로, 동일한 수의 LED를 가지며 동일 레벨의 스트링 전류를 수신하는 상이한 LED 스트링들은 상당히 다른 스트링 전압(V3)을 가질 수 있다. 따라서, 일부 LED 스트링에서, 주어진 스트링 전류(I3)에서의 결함 레벨은 임계 전압(V3TH)보다 높을 수 있으므로, 이들 LED 스트링에서 신뢰성 있는 LED 단락 검출은 불가능하다.
도 7은, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명된 유형의 스트링 전압(V3) 변동에도 불구하고, LED 스트링(3)에서 LED 단락을 신뢰성 있게 검출할 수 있는 방법의 흐름도를 도시한다. 도 7을 참조하면, 이 방법은 LED 스트링(3)을 포함하는 전자 회로에서 적어도 하나의 동작 파라미터를 검출하는 단계(101)를 포함한다. 이 LED 스트링(3)은 이하에서 모니터링 대상 LED 스트링으로도 지칭된다. 이 방법은 또한, 검출된 적어도 하나의 동작 파라미터에 기초하여 전압 임계값을 조정하는 단계(102)와, 모니터링 대상 LED 스트링 양단의 스트링 전압을 측정하는 단계(103)와, 스트링 전압을 전압 임계값과 비교하는 단계(104))와, 비교에 기초하여 LED 스트링에서 결함을 검출하는 단계(105)를 포함한다. 적어도 하나의 동작 파라미터를 검출하고 검출된 적어도 하나의 동작 파라미터에 기초하여 전압 임계값을 조정함으로써, 이 방법은 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명된 유형의 변화와 같이 LED 단락에 기인하지 않은 스트링 전압의 변화에 대해 강건(robust)하다.
도 8은 도 7에 도시된 방법에 따라 동작하도록 구성되는 결함 검출 회로(4)의 일 예를 도시한다. 도 8을 참조하면, 결함 검출 회로(4)는 비교기(41) 및 전압 임계값 생성 회로(42)를 포함하는데, 비교기(41)는 스트링 전압(V3)을 나타내는 신호(S3) 및 전압 임계값(V3TH)을 나타내는 임계 신호(S3TH)를 수신하고, 스트링 전압 신호(S3)를 전압 임계 신호(S3TH)와 비교하는 것에 의존하여 결함 신호(SDEF)를 출력하도록 구성된다. 일 예에 따르면, 비교기(41)는 결함 신호(SDEF)가 정상 레벨 또는 결함 레벨을 갖도록 결함 신호(SDEF)를 생성하도록 구성되는데, 결함 레벨은 결함이 검출되었음을 나타낸다. 일 예에 따르면, 비교기(41)는 스트링 전압 신호(S3)에 의해 표현된 스트링 전압(V3)이 전압 임계 신호(S3TH)에 의해 표현된 전압 임계값(V3TH) 미만으로 떨어질 때마다 결함 레벨을 생성하도록 구성된다.
일 예에 따르면, 비교기(41)는 반전 입력에서 스트링 전압 신호(S3)를 수신하고 비-반전 입력에서 전압 임계 신호(S3TH)를 수신하여, 스트링 전압 신호(S3)가 전압 임계 신호(S3TH) 미만으로 떨어질 때마다 결함 신호(SDEF)가 항상 낮은 신호 레벨을 갖도록 한다. 그러나 이것은 단지 예일 뿐이다. 결함 신호(SDEF)의 높은 신호 레벨이 결함을 나타내도록 반전 및 비-반전 입력 또는 비교기(41)는 변경될 수 있다.
단지 예로서, 스트링 전압 신호(S3)는 도 8에 도시된 예에서 스트링 전압(V3)과 동일하다. 마찬가지로, 전압 임계 신호(S3TH)는 전압 임계값(V3TH)과 동일할 수 있다. 그러나 이것은 단지 예일 뿐이다. 다른 예에 따르면, 스트링 전압 신호(S3)는 스트링 전압(V3)과 동일하지 않지만 어떤 식으로든 스트링 전압(V3)을 나타낸다. 마찬가지로, 전압 임계 신호(S3TH)는 임계 전압(V3TH)과 동일하지 않을 수 있지만 어떤 식으로든 전압 임계값(V3TH)을 나타낸다. 그러나, 각각의 경우에, 스트링 전압 신호(S3)를 전압 임계 신호(S3TH)와 비교하는 것은 스트링 전압(V3)을 전압 임계값(V3TH)과 비교하는 것과 등가이다.
도 8에 도시된 예에서, 스트링 전압(V3)은 전자 회로의 제 2 입력 노드(12)에 참조되는데, 제 2 입력 노드(12)는 전자 회로의 접지 노드일 수 있다. 이 예에서, 전압 임계값 생성 회로(42)는 또한 제 2 입력 노드(12)에 접속되고, 전압 임계 신호(S3TH)는 제 2 입력 노드(12)에 참조된 신호이다. 그러나, 이것은 단지 예일 뿐이다. 도 9에 도시된 다른 예에 따르면, 스트링 전압(V3)은 제 1 입력 노드(11)와 제 2 스트링 노드(32) 사이의 전압이다. 이 예에서, 전압 임계값 생성 회로(42)는 제 1 입력 노드(11)에 참조되는 전압 임계 신호(S3TH)를 생성한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 전압 임계값 생성 회로(42)는 동작 파라미터 신호(SOP)를 수신하는데, 동작 파라미터 신호(SOP)는 전자 회로의 적어도 하나의 동작 파라미터를 나타낸다.
일 예에 따르면, 검출된 동작 파라미터는 스트링 전류(I3)이다. 이 예에서, 동작 파라미터 신호(SOP)는 스트링 전류(I3)를 나타낸다. 스트링 전류(I3)를 검출하고 검출된 스트링 전류(I3)에 기초하여 전압 임계 신호(S3TH)를 생성하도록 구성된 결함 검출 회로(4)가 도 10에 도시된다. 이 예에서, 전압 임계값 생성 회로(42)는, 스트링 전류(I3)을 감지하고 스트링 전류(I3)을 나타내는 감지 전류(ISENSE)를 제공하도록 구성되는 전류 센서(45)를 포함한다. 전류 센서(45)는 스트링 전류(I3)를 감지하고 스트링 전류(I3)를 나타내는 전류(ISENSE)를 제공하도록 구성된 임의 종류의 전류 센서일 수 있다. 일 예에 따르면, 감지 전류(ISENSE)는 스트링 전류(I3)에 비례한다. 이 예에서, 전압 임계값 생성 회로(42)는, 감지 전압(ISENSE)이 증가함에 따라 그리고 따라서 스트링 전류(I3)가 증가함에 따라 전압 임계 신호(S3TH)가 증가하도록, (전압 임계값(V3TH)과 동일한) 전압 임계 신호(S3TH)를 생성하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 스트링 전류(I3)의 변동으로 인한 스트링 전압(V3)의 변동은 LED 단락과 같은 결함의 검출에서 보상될 수 있다.
도 10에 도시된 예에서, 전압 임계값(V3TH)은 저항(44) 양단의 전압이며, 전류원(43)에 의해 제공된 정전류(I43) 및 감지 전류(ISENSE)는 이 저항(44)을 통해 공공급된다. 따라서, 전압 임계값(V3TH)은 정전류(I43) 및 감지 전류(ISENSE)에 의해 주어진 총 전류에 비례하고, 전압 임계값(V3TH)은 스트링 전류(I3)을 나타내는 감지 전류(ISENSE)가 증가함에 따라 증가한다.
다른 예에 따르면, 동작 파라미터는 LED 스트링(3)의 온도이므로 동작 파라미터 신호(SOP)는 LED 스트링(3)의 온도를 나타낸다. LED 스트링(3)의 온도에 의존하여 전압 임계 신호(S3TH)를 생성하도록 구성된 결함 검출 회로(4)가 도 11에 도시된다. 이 예에서, 전압 임계값 생성 회로(42)는, LED 스트링(3)의 온도를 감지하고 스트링 온도를 나타내는 온도 신호(STEMP)를 출력하도록 구성된 온도 센서(51)를 포함한다. 이 온도 신호(STEMP)는 이 예에서 동작 파라미터 신호(SOP)이다. 제어 회로(52)는 온도 신호(STEMP)를 수신하고 온도 신호(STEMP)에 의존하여 가변 전류원(53)을 구동한다. 일 예에 따르면, 제어 회로(52)는 온도 신호(STEMP)에 의해 표현된 스트링 온도가 증가함에 따라 전류원(53)에 의해 제공된 전류(ITEMP)가 증가하도록 전류원(53)을 구동하도록 구성된다. 결함 검출 회로는 도 10을 참조하여 이미 설명된 정 전류원(43) 및 저항(44)을 포함하는데, 가변 전류원(53)은 저항(44)과 병렬로 접속된다. 이러한 방식으로, 저항을 통한 전류(I44)는 정전류(I44)와 온도 의존 전류(ITEMP) 사이의 차에 비례하고, 온도 의존 전류(ITEMP)가 증가함에 따라 감소한다. 이러한 방식으로, 전압 임계 신호(S3TH)는 온도 의존 전류(ITEMP)가 증가함에 따라, 즉, 스트링 온도가 증가함에 따라 감소한다. 이러한 방식으로, 전압 임계 신호(S3TH)에 의해 표현된 전압 임계값(V3TH)은, 도 3에 도시된 바와 같이 온도가 증가함에 따라 이들 전압 레벨이 감소할 때에도 무결점 레벨(V3N)과 결함 레벨(V3D) 사이에 있도록 생성될 수 있다. 스트링 온도의 변동으로 인한 스트링 전압(V3)의 변동은 LED 단락과 같은 결함의 검출에서 보상될 수 있다.
도 12는 스트링 전류(I3)와 스트링 온도 모두에 의존하여 전압 임계 신호(S3TH)를 생성하도록 구성된 결함 검출 회로(4)의 일 예를 도시한다. 이 결함 검출 회로(4)는 도 10에 도시된 전류 센서(54)와, 도 11에 도시된 온도 센서(51), 제어 회로(52) 및 가변 전류원(43)을 포함한다. 이 예에서, 저항(44)을 통한 전류(I44)는, 전류원(43)에 의해 제공된 정전류(I43) + 감지 전류(ISENSE) - 온도 의존 전류(ITEMP)에 의해 주어진다. 이러한 방식으로, 전압 임계 신호(S3TH)는 센서 전류(ISENSE)가 증가함에 따라 증가하고 온도 의존 전류(ITEMP)가 증가함에 따라 감소한다. 이러한 방식으로, 전압 임계 신호(S3TH)는 스트링 온도 및 스트링 전류(I3)의 변동에도 불구하고 무결점 레벨(V3N)과 결함 레벨(V3D) 사이에 있도록 생성될 수 있다. 이러한 방식으로, 스트링 전류(I3)의 변동 및 스트링 온도의 변동으로 인한 스트링 전압(V3)의 변동은 LED 단락과 같은 결함의 검출에서 보상될 수 있다.
도 10에 도시된 예에서, 전압 임계 신호(S3TH)는 스트링 전류(I3) 및 그에 따라 감지 전류(ISENSE)가 변화함에 따라 연속적으로 변화한다. 스트링 전류(I3)가 증가함에 따라 전압 임계 신호(S3TH)가 단계적으로 증가하도록 전압 임계 신호(S3TH)를 생성하도록 구성되는 결함 검출 회로(4)의 다른 예가 도 13에 도시된다. 이 예에서는, 스위치 제어기(47)가 감지 전압(VSENSE)을 수신하는데, 감지 전압(VSENSE)은 스트링 전류(I3)를 나타낸다. 일 예에 따르면, 감지 전압(VSENSE)은 스트링 전류(I3)에 비례한다. 감지 전압(VSENSE)은 도 10을 참조하여 설명된 유형의 전류 센서(45) 및 전류 센서(45)와 직렬로 접속되고 감지 전류(ISENSE)를 수신하는 저항(46)에 의해 생성될 수 있으므로, 저항(46) 양단의 전압은 감지 전류(ISENSE)에 비례하고 감지 전압(VSENSE)을 형성한다.
아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함할 수 있는 스위치 제어기(47)는, 감지 전압(VSENSE)을 수신하고 감지 전압(VSENSE)에 의존하여 복수의 스위치(472-475) 중 하나를 구동한다. 이들 스위치(472-475)의 각각은 저항성 분압기(441-445)의 각각의 탭에 접속되는데, 이 분압기(441-445)는 전류원(43)에 직렬로 접속되고, 전압 임계 신호(S3TH)는 저항성 분압기(441-445) 양단에서 입수될 수 있다. 저항성 분압기(441-445)는 전류원(43)과 기준 노드(이 예에서 제 2 입력 노드(12)임) 사이에 직렬로 접속된 복수의 저항(441-445)을 포함한다. 전류원(43)과 저항성 분압기(441-445) 사이의 회로 노드는, 전압 임계 신호(S3TH)를 수신하는 비교기(41)의 입력에 접속된다(이 비교기 입력은 이 예에서 비-반전 입력임). 복수의 저항(441-445) 중 2개는 각각의 탭에 접속되는데, 제어기에 의해 제어되는 각각의 스위치(472-475)는 각각의 탭과 기준 노드 사이에 접속된다. "기준 노드"는 전압 임계 신호(S3TH)가 참조되는 회로 노드이다. 온 상태에서, 이들 스위치(472-475)의 각각은 저항들(441-445) 중 적어도 하나를 우회한다(bypass). 예를 들어, 스위치(472)는 저항(442-445)을 우회하고 스위치(473)은 저항(443-445)을 우회하는 등이다. 따라서, 비교기(41)의 입력과 기준 노드 사이의 저항성 분압기의 저항 및 그에 따른 전압 임계 신호(S3TH)는, 스위치들(472-475)의 각각의 스위치를 온으로 스위칭함으로써 변화될 수 있다. 도 13에 도시된 예에서, 저항성 분압기(441-445)는 스위치들(472-475)의 각각이 오프로 스위칭될 때 가장 높은 저항을 가지며, 스위치(472)가 온으로 스위칭될 때 가장 낮은 저항을 갖는다. 기본적으로, 제어기(47)는, 전류 감지 신호(VSENSE)가 증가함에 따라 스위치들(472-475)의 각각의 스위치를 온으로 스위칭함으로써 우회되는 저항의 수가 감소하도록 스위치들(472-475)을 구동하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 전류 감지 신호(VSENSE)가 증가함에 따라 전압 임계 신호(S3TH)는 불연속적인 단계로 증가한다.
도 13에 도시된 예에서, 스위치 제어기(47)는 스트링 전류에 의존하여 전압 임계 신호(S3TH)를 조정하기 위해 스트링 전류(I3)를 나타내는 신호(VSENSE)를 수신한다. 그러나 이것은 단지 예일 뿐이다. 다른 예(도시되지 않음)에 따르면, 제어기(47)는 온도 신호(STEMP)를 수신하고, 온도 신호(STEMP)가 증가함에 따라 스위치들(472-475)의 각각의 스위치를 온으로 스위칭함으로써 우회되는 저항의 수가 증가하도록 스위치들(472-475)을 구동한다. 이러한 방식으로, 온도 임계 신호(S3TH)는 온도 신호(STEMP)가 증가함에 따라 불연속적인 단계로 감소한다.
도 13에 도시된 예에서는, 스트링 전류(I3)가 측정되고, 전압 임계 신호(S3TH)는 측정된 스트링 전류(I3)에 기초하여 조정된다. 도 14는 도 13에 도시된 회로의 변형을 도시한다. 도 14에 도시된 예에서, 전류원(2)은 제어 신호에 의존하여 스트링 전류(I3)를 제공하는 제어된 전류원이다. 보다 구체적으로, 도 14에 도시된 전류원(2)은 병렬로 접속된 3개의 서브 소스(2A, 2B, 2C)를 포함한다. 제어 신호는 3개의 서브 신호(S2A, S2B, S2C)를 포함하는데, 이들 서브 신호의 각각은 서브 소스(2A, 2B, 2C) 중 하나를 제어한다. 이들 전류원(2A, 2B, 2C)의 각각은 서브 전류(I3A, I3B, I3C)를 제공하도록 구성되는데, 스트링 전류(I3)는 전류원(2A, 2B, 2C)에 의해 제공된 서브 전류(I3A, I3B, I3C)의 합에 의해 주어진다. 일 예에 따르면, 각각의 서브 소스(2A, 2B, 2C)에 의해 제공되는 전류는 0 또는 사전 정의된 전류 레벨인데, 이 사전 정의된 전류 레벨은 각각의 서브 소스(2A, 2B, 2C)에 대해 동일할 수도 있고 또는 다를 수도 있다. 하나의 서브-소스(2A, 2B, 2C)에 의해 제공되는 전류가 0인지 또는 0이 아닌 사전 정의된 전류 레벨을 갖는지는 각각의 제어 신호(S2A, S2B, S2C)에 의존한다. 도 14에 도시된 유형의 전류원(2)을 사용하면, 각각 0이 아닌 2N-1 개의 상이한 전류 레벨이 생성될 수 있다. N은 서브-소스의 수이며, 도 14에 도시된 예에서 N=3이다.
도 14를 참조하면, 결함 검출 회로(4)는 제어 신호(S2A, S2B, S2C)를 수신하고, 이들 제어 신호(S2A-S2C)에 의존하여 전압 임계 신호(S3TH)를 조정한다. 보다 구체적으로, 논리 회로(61)는 제어 신호(S2A, S2B, S2C)를 수신하고, 제어 신호(S2A-S2C)에 의존하여 저항성 분압기(441-444)의 2개 이상의 저항을 우회함으로써 전압 임계 신호(S3TH)를 조정한다. 도 14에 도시된 배열은 직렬로 접속된 2N-1 개의 저항 및 2N-2 개의 스위치(472-477)를 포함하므로, 2N-1 개의 상이한 저항 및 그에 따른 2N-1 개의 상이한 레벨의 전압 임계 신호(S3TH)가 조정될 수 있다. 전압 임계 신호(S3TH)의 이들 레벨 각각은 스트링 전류(I3)의 상이한 전류 레벨들 중 하나와 연관된다.
도 15는 다른 예에 따른 결함 검출 회로(4)를 도시한다. 이 예에서, 결함 검출 회로(4)는 LED 스트링(3)의 복수의 LED(31-3m) 중 한 LED의 순방향 전압(VF3m)을 검출하고, 검출된 순방향 전압(VF3m)에 기초하여 전압 임계 신호(S3TH)를 조정하도록 구성된다. 일 예에 따르면, 전압 임계 신호(S3TH)는, 검출된 순방향 전압(VF3m)이 증가함에 따라 전압 임계 신호(S3TH)가 증가하도록 생성된다. 도 15에 도시된 예에서, 증폭기(71)는 순방향 전압(VF3m)을 나타내는 순방향 전압 신호(SF3m)를 수신하고, 출력에서 전압 임계 신호(S3TH)를 생성한다. 일 예(도시되지 않음)에 따르면, 순방향 전압 신호(SF3m)는 순방향 전압(VF3m)이고, 즉, 증폭기는 LED(3m)에 접속될 수 있다. 도 15에 도시된 다른 예에 따르면, 버퍼(72)는 순방향 전압(VF3m)을 수신하고, 순방향 전압 신호(SF3m)를 직접 또는 도시된 바와 같이 선택적인 분압기(731, 732)를 통해 제공한다.
본 명세서에서 전술된 예들에서와 마찬가지로, 이 예에서 스트링 전압(V3)과 동일한 스트링 전압 신호(S3) 및 전압 임계 신호(S3TH)는 결함 신호(SDEF)를 생성하는 비교기(41)에 의해 수신된다. 선택적으로, 추가 비교기(74)는 순방향 전압(VF3m)을 최소 전압(VMIN)과 비교하는데, 비교기(41) 및 추가 비교기(74)의 출력 신호는 OR-게이트(75)와 같은 논리 게이트에 의해 수신되고 결함 신호(SDEF)는 논리 게이트(75)에 의해 제공된다. 이 예에서, 결함 신호(SDEF)의 결함 레벨은 순방향 전압(VF3m)이 전압 임계 신호(S3TH)에 의해 표현된 전압 미만으로 떨어지거나 순방향 전압(V3m)이 최소 전압(VMIN) 미만으로 떨어질 때마다 생성된다. 후자는 LED(3m)에서 LED 단락이 발생할 경우에 발생할 수 있다.
도 16에 도시된 다른 예에 따르면, 전자 회로는 여러 개의 LED 스트링, 즉, 모니터링 대상 LED 스트링 및 적어도 하나의 추가 LED 스트링(31, 32)을 포함하는데, 도 16에 도시된 예에는 2개의 추가 LED 스트링(31, 32)이 존재한다. 각각의 추가 LED 스트링(31, 32)은 각각의 추가 전류원(21, 22)과 직렬로 접속된다. 이들 추가 LED 스트링(31, 32)은 추가 LED 스트링(31, 32)에 결함이 없을 때 본질적으로 동일하도록 구동된다. 또한, 모니터링 대상 LED 스트링(3)의 스트링 전압(V3)은, 모니터링 대상 LED 스트링(3)에 결함이 없을 때, 추가 LED 스트링(31, 32)의 스트링 전압(V31, V32)과 본질적으로 동일하거나, 모니터링 대상 LED 스트링(3)의 스트링 전압(V3)과 추가 LED 스트링(31, 32)의 스트링 전압(V31, V32) 사이에 사전 정의된 비율이 존재한다.
모니터링 대상 LED 스트링(3)의 스트링 전압(V3) 및 추가 LED 스트링(31, 32)의 스트링 전압(V31, V32)은 온도에 의존하여 동일한 방식으로 변한다고 가정될 수 있다. 따라서, 도 16에 도시된 예에서, 전압 임계 신호(S3TH)는 추가 LED 스트링(31, 32)의 스트링 전압(V31, V32)에 기초하여 생성된다. 일 예에 따르면, 최대값 선택기(81)는 각각의 추가 LED 스트링(31, 32)의 스트링 전압(V31, V32)을 수신하고, 추가 스트링 전압(V31, V32)의 최대값을 나타내는 신호를 출력한다. 이러한 방식으로, 추가 LED 스트링(31, 32) 중 하나에서 LED 단락이 발생하더라도 적절한 전압 임계 신호(S3TH)를 생성하는 것이 보장된다. 저항성 분압기(821, 822)는 최대값 선택기(81)에 의해 생성된 출력 신호에 기초하여 전압 임계 신호(S3TH)를 생성한다. 이 예에서, 온도가 직접 측정되지는 않지만 전압 임계 신호(S3TH)를 생성하는 것은 온도를 고려한다.
도 17에 도시된 또 다른 예에 따르면, 도 16에 도시된 각각의 LED 스트링(3, 31, 32)은 결함의 발생에 대해 모니터링된다. 이 예에서, 최대값 선택기(81)는 각각의 스트링 전압(V3, V31, V32)을 수신하고, 최소값 선택기(83)는 각각의 스트링 전압(V3, V31, V32)을 수신한다. 최소값 선택기(83)의 출력 신호는 이 예에서 반전 입력인 비교기(41)의 제 2 입력에 의해 수신된다.
본 발명은 예시적인 예를 참조하여 설명되었지만, 이 설명은 제한적인 의미로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 다른 예뿐만 아니라 예시적인 예의 다양한 변형 및 조합은 설명을 참조하면 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 그러한 변형 또는 예를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (16)

  1. 모니터링 대상 LED 스트링(monitored LED string)(3)을 포함하는 전자 회로에서 적어도 하나의 동작 파라미터를 검출하는 단계와,
    상기 검출된 적어도 하나의 동작 파라미터에 기초하여 전압 임계값(S3TH)을 조정하는 단계와,
    상기 모니터링 대상 LED 스트링(3) 양단의 스트링 전압(S3)을 검출하는 단계와,
    상기 스트링 전압(S3)을 상기 전압 임계값(S3TH)과 비교하는 단계와,
    상기 비교에 기초하여 상기 LED 스트링(3)에서 결함을 검출하는 단계를 포함하는
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 동작 파라미터는 상기 LED 스트링(3)을 통한 스트링 전류(I3)를 포함하고,
    상기 전압 임계값(S3TH)을 조정하는 단계는 상기 스트링 전류(I3)가 증가함에 따라 상기 전압 임계값(S3TH)을 증가시키는 단계를 포함하는
    방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 동작 파라미터는 상기 LED 스트링(3)의 추정 온도를 포함하고,
    상기 전압 임계값(S3TH)을 조정하는 단계는 상기 추정 온도가 증가함에 따라 상기 전압 임계값(S3TH)을 감소시키는 단계를 포함하는
    방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 회로는 적어도 하나의 추가 LED 스트링(31, 32)을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 동작 파라미터는 상기 적어도 하나의 추가 LED 스트링(31, 32)의 스트링 전압(V31, V32)을 포함하는
    방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 추가 LED 스트링은 복수의 추가 LED 스트링(31, 32)을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 동작 파라미터는 상기 복수의 추가 LED 스트링(31, 32)의 스트링 전압(V31, V32)의 최대값을 포함하는
    방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 동작 파라미터는 상기 LED 스트링 내의 모니터링 대상 LED(3m) 양단의 전압(VF3m)을 포함하고,
    상기 전압 임계값(S3TH)을 조정하는 단계는 상기 전압(VF3m)이 증가함에 따라 상기 전압 임계값(S3TH)을 증가시키는 단계를 포함하는
    방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 모니터링 대상 LED(3m) 양단의 전압이 사전 정의된 최소값(VMIN) 미만으로 떨어질 때 결함을 감지하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 회로는 가변 전류원(2A, 2B, 2C)을 더 포함하고,
    상기 가변 전류원(2A, 2B, 2C)은 상기 모니터링 대상 LED 스트링(3)과 직렬로 접속되고, 제어 신호에 의존하여 가변 진폭을 갖는 전류를 제공하도록 구성되고,
    상기 적어도 하나의 동작 파라미터는 제어 신호(S2A, S2B, S2C)를 포함하는
    방법.
  9. 전자 회로로서,
    모니터링 대상 LED 스트링(3)과,
    결함 검출 회로(4)를 포함하되,
    상기 결함 검출 회로는,
    상기 전자 회로에서 적어도 하나의 동작 파라미터를 검출하고,
    상기 검출된 적어도 하나의 동작 파라미터에 기초하여 전압 임계값(S3TH)을 조정하고,
    상기 모니터링 대상 LED 스트링(3) 양단의 스트링 전압(V3)을 검출하고,
    상기 스트링 전압(V3)을 상기 전압 임계값(S3TH)와 비교하고,
    상기 비교에 기초하여 상기 LED 스트링(3)에서 결함을 검출하도록 구성되는
    전자 회로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 동작 파라미터는 상기 LED 스트링(3)을 통한 스트링 전류(I3)를 포함하고,
    상기 결함 검출 회로(4)는 상기 스트링 전압이 증가함에 따라 상기 전압 임계값(S3TH)을 증가시키도록 구성되는
    전자 회로.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 동작 파라미터는 상기 LED 스트링(3)의 추정 온도를 포함하고,
    상기 결함 검출 회로(4)는 상기 추정 온도가 증가함에 따라 상기 전압 임계값(S3TH)을 감소시키도록 구성되는
    전자 회로.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 추가 LED 스트링(31, 32)을 더 포함하되,
    상기 적어도 하나의 동작 파라미터는 상기 적어도 하나의 추가 LED 스트링(31, 32)의 스트링 전압(V31, V32)을 포함하는
    전자 회로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 추가 LED 스트링은 복수의 추가 LED 스트링(31, 32)을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 동작 파라미터는 상기 복수의 추가 LED 스트링(31, 32)의 스트링 전압(V31, V32)의 최대값을 포함하는
    전자 회로.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 동작 파라미터는 상기 LED 스트링 내의 모니터링 대상 LED(3m) 양단의 전압(VF3m)을 포함하고,
    상기 결함 검출 회로(4)는 상기 전압(V3Fm)이 증가함에 따라 상기 전압 임계값(S3TH)을 증가시키도록 구성되는
    전자 회로.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 결함 검출 회로(4)는 또한 상기 모니터링 대상 LED(3m) 양단의 전압이 사전 정의된 최소값(VMIN) 미만으로 떨어질 때 결함을 검출하도록 구성되는
    전자 회로.
  16. 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모니터링 대상 LED 스트링(3)과 직렬로 접속되고 제어 신호(S2A, S2B, S2C)에 의존하여 가변 진폭을 갖는 전류를 제공하도록 구성된 가변 전류원(2A, 2B, 2C)을 더 포함하되,
    상기 적어도 하나의 동작 파라미터는 상기 제어 신호(S2A, S2B, S2C)를 포함하고, 상기 결함 검출 회로(4)는 상기 제어 신호(S2A, S2B, S2C)에 기초하여 상기 전압 임계값(S3TH)을 조정하도록 구성되는
    전자 회로.
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