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KR20110104819A - 발광 다이오드 어레이 회로 - Google Patents

발광 다이오드 어레이 회로 Download PDF

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Publication number
KR20110104819A
KR20110104819A KR1020100023936A KR20100023936A KR20110104819A KR 20110104819 A KR20110104819 A KR 20110104819A KR 1020100023936 A KR1020100023936 A KR 1020100023936A KR 20100023936 A KR20100023936 A KR 20100023936A KR 20110104819 A KR20110104819 A KR 20110104819A
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KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
emitting diode
terminal
current
emitting diodes
Prior art date
Application number
KR1020100023936A
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English (en)
Inventor
강현구
Original Assignee
서울반도체 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

서로 직렬연결되어 어레이를 구성하는 복수의 발광 다이오드; 상기 복수의 발광 다이오드 각각에 대응하여 해당 발광 다이오드에 병렬 연결되고, 상기 해당 발광 다이오드가 전기적으로 개방되는 경우 해당 발광 다이오드의 순방향 전류에 대응하는 보호 전류를 출력하는 복수의 보호 회로를 포함는 발광 다이오드 어레이 회로가 제공된다.
본 발명에 의하면, 하나 이상의 발광 다이오드들이 직렬로 연결된 발광 다이오드 어레이 회로에서 어느 하나의 발광 다이오드에 개방 불량이 발생하는 경우에도 다른 발광 다이오드에 발생할 수 있는 밝기 저하, 발광 다이오드 구동회로의 열, 전기적 손상 등을 방지할 수 있다.

Description

발광 다이오드 어레이 회로{LIGHT EMITTING DIODE ARRAY CIRCUIT}
본 발명은 발광 다이오드 어레이 회로에 관한 것으로, 상세하게는 복수의 발광 다이오드가 직렬로 연결되는 어레이 회로에서 보호 회로를 구비하여 임의의 발광 다이오드에 불량이 발생하여 해당 발광 다이오드가 전기적으로 개방되는 경우에도 다른 발광 다이오드들이 손상되는 것을 막을 수 있는 발광 다이오드 어레이 회로에 관한 것이다.
발광 다이오드를 외부 손상으로부터 보호하기 위한 가장 간단하고 보편적인 방법은 발광 다이오드에 병렬로 제너 다이오드를 연결하는 것이다.
발광 다이오드는 순방향 보다는 역방향 동작에서 외부 손상으로부터 약하기 때문에 통상 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 발광 다이오드(1)에 단방향성 제너 다이오드(2)를 병렬 연결하여 사용한다. 또한 발광다이오드의 순방향, 역방향 동작 모두를 보호하기 위해 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 발광 다이오드(3)에 양방향성 제너 다이오드(4)를 사용하기도 한다.
단방향성 또는 양방향성 제너 다이오드는 발광 다이오드 패키지 외부에서 연결, 또는 매우 작은 반도체 칩으로 제작가능하기 때문에 발광 다이오드가 실장되는 패키지내에 칩 단위로 삽입 가능하며, 경우에 따라서 발광 다이오드 칩과 같이 집적화될 수 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 LCD 백라이트, 채널 레터, 형광등 모듈 등 여러 개의 발광 다이오드를 직렬로 연결하여 사용하는 발광 다이오드 어레이 회로의 응용에서 하나 이상의 발광 다이오드가 전기적으로 개방 불량이 되는 경우에 다른 발광 다이오드들의 손상을 방지할 수 있는 발광 다이오드 어레이 회로를 제공하는데 있다.
본 발명의 일측면에 의하면, 서로 직렬연결되어 어레이를 구성하는 복수의 발광 다이오드; 및 상기 복수의 발광 다이오드 각각에 대응하여 해당 발광 다이오드에 병렬 연결되고, 상기 해당 발광 다이오드가 전기적으로 개방되는 경우 해당 발광 다이오드의 순방향 전류에 대응하는 보호 전류를 출력하는 복수의 보호 회로를 포함는 발광 다이오드 어레이 회로가 제공된다.
바람직하게는, 상기 복수의 보호 회로 각각은 상기 해당 발광 다이오드에 상기 순방향 전류보다 큰 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 복수의 보호 회로 각각은 상기 해당 발광 다이오드에 상기 과전류가 흐르는 경우 턴 온되는 제너 다이오드; 및 상기 해당 발광 다이오드가 전기적으로 개방되는 경우 상기 보호 전류를 출력하는 전류 제어회로를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전류 제어 회로는, 상기 발광 다이오드의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이에 전기적으로 연결되며 상기 발광 다이오드가 전기적으로 개방되는 경우 턴온되는트랜지스터; 및 상기 트랜지스터가 턴 온되면 상기 발광 다이오드의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이에 전기적으로 연결되어 상기 보호 전류의 크기를 제어하는 보호 전류 제어용 저항을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전류 제어회로는, 일측 단자가 상기 발광 다이오드의 애노드 단자에 연결된 보호 전류 제어용 제1 저항; 에미터 단자가 상기 발광 다이오드의 애노드 단자에 연결되고, 컬렉터 단자가 상기 보호 전류 제어용 제1 저항의 타측 단자에 연결된 제1 트랜지스터; 컬렉터 단자가 상기 제1 트랜지스터의 베이스 단자에 연결되고, 베이스 단자가 상기 제1 트랜지스터의 컬렉터 단자에 연결된 제2 트랜지스터; 및 일측 단자가 상기 제2 트랜지스터의 에미터 단자에 연결되고, 타측 단자가 상기 발광 다이오드의 캐소드 단자에 연결된 보호 전류 제어용 제2 저항을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제너 다이오드는 상기 보호 전류 제어용 제1 저항의 타측 단자에 연결된 캐소드 단자 및 상기 발광 다이오드의 캐소드 단자에 연결된 애노드 단자를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 하나 이상의 발광 다이오드들이 직렬로 연결된 발광 다이오드 어레이 회로에서 어느 하나의 발광 다이오드에 개방 불량이 발생하는 경우에도 다른 발광 다이오드에 발생할 수 있는 밝기 저하, 발광 다이오드 구동회로의 열, 전기적 손상 등을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 보호 회로는 반도체 칩 공정을 통해 소형화된 형태로 쉽게 제작 가능하므로 발광 다이오드 칩과 같이 패키지내에 쉽게 집적화가 용이하다.
도 1의 (a)는 단방향성 제너 다이오드를 보여주며, 도 1의 (b)는 양방향성 제너 다이오드를 보여주는 도면이다.
도 2는 일반적인 발광 다이오드들을 어레이로 연결하여 사용하는 형태를 보여주는 도면이다.
도 3은 발광 다이오드 어레이내의 일부 발광 다이오드에 불량이 발생하는 경우에 해당 발광 다이오드 어레이에서의 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 회로를 보여준다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 회로의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 보호 회로의 상세한 구성을 보여준다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
도 2는 발광 다이오드들을 어레이로 연결하여 사용하는 형태를 보여준다. 도 2를 참조하면, PSU(power supply unit)(10)와 LED 구동 회로(20) 사이에 복수개의 발광 다이오드 어레이들(S1, S2, S3, ..., Sn)이 서로 병렬 연결되어 있다. 각각의 발광 다이오드 어레이들(S1, S2, S3, ..., Sn)은 복수개의 발광 다이오드들을 포함하고 있다. 예컨대, 제1 발광 다이오드 어레이(S1)는 서로 직렬 연결된 복수개의 발광 다이오드들(11, 12, 13, 10n)을 포함하고 있다. 또한, 각각의 발광 다이오드들(11, 12, 13, 10n)에는 각각의 제너 다이오드들(21, 22, 23, ..., 20n)이 병렬로 연결되어 있다. 상기 제너 다이오드들(21, 22, 23, ..., 20n)은 각각의 발광 다이오드들(11, 12, 13, 10n)을 과전류로부터 보호한다.
PSU(power supply unit)(10)는 이러한 발광 다이오드 어레이들(S1, S2, S3, ..., Sn)에 전원을 공급한다. LED 구동 회로(20)는 PSU(10)를 제어하여 PSU(10)로부터 발광 다이오드 어레이들(S1, S2, S3, ..., Sn)에 인가되는 전원을 적절하게 조절함으로써, 발광 다이오드 어레이들(S1, S2, S3, ..., Sn)내에 포함되어 있는 각 발광 다이오드들을 정상적으로 구동시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 발광 다이오드들을 어레이들로 연결하여 사용하는 것은 LCD 백라이트, 채널 레터(channel letter), 형광등 모듈 등 많은 응용에서 찾아 볼 수 있다.
여러 개의 발광 다이오드 어레이들(S1, S2, S3, ..., Sn)중에서 제1 발광 다이오드 어레이(S1)를 예로 들어 각 발광 다이오드들의 동작을 살펴보도록 한다. 제2 발광 다이오드 어레이(S2), 제n 번째 발광 다이오드 어레이(Sn)의 동작도 마찬가지이다.
한편, 제1 발광 다이오드 어레이(S1)에 구비되어 있는 각각의 제너 다이오드들(21, 22, 23, ..., 20n)은 각 발광 다이오드들(11, 12, 13, 10n)의 순방향 전압보다 더 높은 제너 항복 전압을 갖고 있다. 이에 따라, 제1 발광 다이오드 어레이(S1)를 구성하는 모든 발광 다이오드들(11, 12, 13, ..., 10n)이 정상적으로 동작하는 경우, PSU(10)로부터 공급되는 전류는 경로 1과 같이 제1 발광 다이오드(11), 제2 발광 다이오드(12), 제3 발광 다이오드(13), ..., 제n 번째 발광 다이오드(10n)를 통해 흐른다. 한편, 각 발광 다이오드(11, 12, 13, ..., 10n)에 병렬로 연결된 제1 제너 다이오드(21), 제2 제너 다이오드(22), 제3 제너 다이오드(23), ..., 제n 번째 제너 다이오드(20n)에는 매우 미약한 누설(leakage) 전류(수 ㎂ 이하)만이 흐른다.
도 3은 발광 다이오드 어레이내의 일부 발광 다이오드에 불량이 발생하는 경우에 해당 발광 다이오드 어레이에서의 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1 발광 다이오드 어레이(S1)를 구성하는 모든 발광 다이오드들(11, 12, 13, ..., 10n)중에서 일부 발광 다이오드에 불량이 발생하는 경우를 보여주고 있다. 예컨대, 제2 발광 다이오드(12)에 불량이 발생하여 제2 발광 다이오드(12)가 전기적으로 오픈상태가 되는 경우를 보여주고 있다.
이러한 상태에서는, PSU(10)로부터 공급되는 전류는 경로 2와 같이 제1 발광 다이오드(11)를 거쳐, 제2 발광 다이오드(12)를 거치지 않고 제2 제너 다이오드(22)를 거쳐, 제3 발광 다이오드(13), ..., 제n 번째 발광 다이오드(10n)를 통해 흐른다. 한편, 제2 제너 다이오드(22)를 제외한 제1 제너 다이오드(21), 제3 제너 다이오드(23), ..., 제n 번째 제너 다이오드(20n)에는 매우 미약한 누설(leakage) 전류(수 ㎂ 이하)만이 흐른다.
한편, 제2 발광 다이오드(12)에 병렬 연결되는 제2 제너 다이오드(22)는 제2 발광 다이오드(12)의 순방향 전압보다 더 높은 제너 항복 전압을 갖고 있다. 따라서, 제2 발광 다이오드(12) 대신에 제2 제너 다이오드(22)쪽으로 전류가 흐르게 되면, 제2 제너 다이오드(22)의 양단에 걸리는 전압은 제너 항복 전압이 되고, 이는 제2 발광 다이오드(12)의 정상 동작시에 걸리던 순방향 전압에 비하여 상대적으로 높은 값이다.
PSU(10)와 LED 구동 회로(20) 사이에 연결된 제1 발광 다이오드 어레이(S1)의 양단에는 정전압이 걸린다. 이에 따라, 정상적인 상태에서는 각 발광 다이오드들(11, 12, 13, ..., 10n)의 각 양단에 균등한 전압이 배분되었는데, 제2 발광 다이오드(12)가 전기적으로 개방되는 경우, 제2 제너 다이오드(22)의 제너 항복 전압에 의해 제2 제너 다이오드(22)에 더 높은 전압이 배분됨에 따라 제1 발광 다이오드(11), 제3 발광 다이오드(13), ..., 제n번째 발광 다이오드(10n)에 배분되는 전압은 상대적으로 감소하게 된다. 결국, 제2 발광 다이오드(12)에 불량이 발생됨으로 인해, 모든 발광 다이오드들(11, 12, 13, ..., 10n)이 정상적으로 동작하는 경우에 비하여, 제1 발광 다이오드(11), 제3 발광 다이오드(13), ..., 제n번째 발광 다이오드(10n)에 배분되는 전압이 낮아지게 되면 제1 발광 다이오드(11), 제3 발광 다이오드(13), ..., 제n번째 발광 다이오드(10n)의 밝기가 저하되며, 경우에 따라서는 제1 발광 다이오드(11), 제3 발광 다이오드(13), ..., 제n번째 발광 다이오드(10n)중의 일부 발광 다이오드들은 동작하지 않을 수 도 있다.
한편, 제1 발광 다이오드 어레이(S1)의 제2 발광 다이오드(12)에 불량이 발생함으로 인해 제2 제너 다이오드(22)로 전류가 흘러 제1 발광 다이오드(11), 제3 발광 다이오드(13), ..., 제n번째 발광 다이오드(10n)에 흐르는 전류가 감소됨을 보상하기 위해 LED 구동회로(20)에서 PSU(10)에 제어 신호를 보내어 인가 전압을 상승시키는 경우, 제1 발광 다이오드 어레이(S1)를 제외한 정상적으로 동작하던 제2 발광 다이오드 어레이(S2), ..., 제n 번째 발광 다이오드 어레이(Sn)에는 과전압이 걸리게 되고, 제2 발광 다이오드 어레이(S2), ..., 제n 번째 발광 다이오드 어레이(Sn)내에 포함되어 있는 발광 다이오드들 및 LED 구동회로(20)가 손상을 받게 된다.
따라서, 이와 같은 손상을 방지하기 위해서는 각 발광 다이오드에 병렬로 보호 회로를 연결하여 임의의 발광 다이오드 어레이에 포함된 복수개의 발광 다이오드들중에서 일부 발광 다이오드에 불량이 발생하는 경우에도 해당 발광 다이오드에 병렬로 연결된 보호 회로가 동작하여 해당 발광 다이오드가 제공하던 전류 특성을 제공함으로써 전체 발광 다이오드 어레이에는 전혀 영향을 미치지 않게 해야 한다. 이를 위해서는 각 발광 다이오드에 병렬로 연결되는 보호 회로에 배분되는 전압이 각 발광 다이오드의 순방향 정상 전압과 동일하거나 유사하게 하는 것이 필요하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 회로를 보여준다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 회로는 PSU(power supply unit)(100), LED 구동회로(200), PSU(100)와 LED 구동회로(200) 사이에 서로 병렬 연결된 발광 다이오드 어레이들(S10, S20, S30, ..., S10n) 및 각각의 발광 다이오드들(311, 312, 313, 310n)에 대응하여 병렬로 연결된 보호 회로들(321, 322, 323, ..., 320n)을 포함한다.
PSU(power supply unit)(100)는 발광 다이오드 어레이들(S10, S20, S30, ..., S10n)에 전원을 공급한다. LED 구동 회로(200)는 PSU(100)를 제어하여 PSU(100)로부터 발광 다이오드 어레이들(S10, S20, S30, ..., S10n)에 인가되는 전원을 적절하게 조절함으로써, 발광 다이오드 어레이들(S10, S20, S30, ..., S10n)내에 포함되어 있는 각 발광 다이오드들을 정상적으로 구동시킨다. 각각의 발광 다이오드 어레이들(S10, S20, ..., S10n)은 복수개의 발광 다이오드들을 포함하고 있다. 예컨대, 제1 발광 다이오드 어레이(S10)는 서로 직렬 연결된 복수개의 발광 다이오드들(311, 312, 313, 310n)을 포함하고 있다. 또한, 상기 보호 회로들(321, 322, 323, ..., 320n)은 각각의 발광 다이오드들(311, 312, 313, 310n)을 과전류로부터 보호한다. 아울러, 상기 보호 회로들(321, 322, 323, ..., 320n)은 각각의 발광 다이오드들(311, 312, 313, 310n)중 임의의 발광 다이오드에 불량이 발생하여 해당 발광 다이오드가 전기적으로 개방되는 경우에 전류 흐름 경로를 형성함으로써, 해당 발광 다이오드가 정상적으로 동작할 때에 제1 발광 다이오드 어레이(S10) 전체에 흐르던 전류의 세기가 유지되도록 제어한다. 이를 위해, 각각의 보호 회로들(321, 322, 323, 320n)은 대응하는 발광 다이오드들(311, 312, 313, 310n)에 순방향 전류보다 큰 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 제너 다이오드와, 발광 다이오드들(311, 312, 313, 310n)중 일부의 발광 다이오드가 전기적으로 개방되는 경우, 해당 발광 다이오드의 순방향 전류의 크기에 대응하는 보호 전류를 출력하는 전류 제어 회로를 포함할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 회로의 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5를 참조하여 여러 개의 발광 다이오드 어레이들(S10, S20, S30, ..., S10n)중에서 제1 발광 다이오드 어레이(S10)를 예로 들어 각 발광 다이오드들의 동작을 살펴보도록 한다. 제2 발광 다이오드 어레이(S20), 제n 번째 발광 다이오드 어레이(S10n)의 동작도 마찬가지이다.
먼저, 각각의 발광 다이오드들(311, 312, 313, 310n)이 정상적으로 동작하는 경우에는 도면에 도시된 경로 3과 같이 각각의 발광 다이오드들(311, 312, 313, 310n)를 통해 전류가 흐르고, 보호 회로들(321, 322, 323, ..., 320n)쪽으로는 거의 흐르지 않거나 흐르더라도 매우 미약한 누설(leakage) 전류(수 ㎂ 이하)만이 흐른다.
반면, 제1 발광 다이오드 어레이(S10)를 구성하는 모든 발광 다이오드들(311, 312, 313, ..., 310n)중에서 일부 발광 다이오드에 불량이 발생하는 경우를 설명하면 다음과 같다. 이하에서는 제2 발광 다이오드(312)에 불량이 발생하여 제2 발광 다이오드(312)가 전기적으로 오픈상태가 되는 경우를 예를 들어 설명한다. 이러한 상태에서는, PSU(10)로부터 공급되는 전류는 경로 4와 같이 제1 발광 다이오드(311)를 거쳐, 제2 발광 다이오드(312)를 거치지 않고 제2 보호 회로(322)를 거쳐, 제3 발광 다이오드(313), ..., 제n 번째 발광 다이오드(310n)를 통해 흐른다. 한편, 제2 보호 회로(322)를 제외한 제1 보호 회로(321), 제3 보호 회로(323), ..., 제n 번째 보호 회로(320n)에는 매우 미약한 누설(leakage) 전류(수 ㎂ 이하)만이 흐른다.
이때, 제2 보호 회로(322)에 구비된 전류 제어 회로는 해당 발광 다이오드가 정상적으로 동작할 때에 제1 발광 다이오드 어레이(S10) 전체에 흐르던 전류의 세기를 그대로 유지시키는 전류 제어 기능을 수행한다.
이에 따라, 제2 발광 다이오드(312)가 정상적으로 동작할 때뿐만 아니라, 불량이 발생하여 전기적으로 개방되더라도 제2 보호 회로(322)의 전류 제어 회로에 의해, 제2 발광 다이오드(312)의 양단에 걸리는 전압은 제2 발광 다이오드(312)가 정상적으로 동작하는 경우나 불량이 발생하여 전기적으로 개방되는 경우에도 동일 또는 거의 유사하게 된다.
결과적으로, 제2 발광 다이오드(312)에 불량이 발생하여 전기적으로 개방되더라도, 제1 발광 다이오드(311), 제3 발광 다이오드(313), ..., 제n번째 발광 다이오드(310n)에 배분되는 전압은 제2 발광 다이오드(312)가 정상적으로 동작할 때와 동일하므로 제1 발광 다이오드(311), 제3 발광 다이오드(313), ..., 제n번째 발광 다이오드(310n)의 밝기에 전혀 영향을 미치지 않게 된다.
도 6은 도 5에 도시된 제2 보호 회로(322)의 상세한 구성을 보여준다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제2 보호 회로(322)는 과전류로부터 제2 발광 다이오드(312)를 보호하기 위한 제너 다이오드(ZD1)와 전류 제어 회로를 포함하고 있다. 제너 다이오드(ZD1)는 제2 발광 다이오드(312)의 순방향 전압보다 더 높은 제너 항복 전압을 갖는다. 전류 제어 회로는 제2 발광 다이오드(312)의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이에 전기적으로 연결되며, 제2 발광 다이오드(312)가 전기적으로 개방되는 경우 턴온되는 스위칭 소자인 제1 트랜지스터(Q1) 및 제2 트랜지스터(Q2)와, 제1 트랜지스터(Q1) 및 제2 트랜지스터(Q2)의 턴온 동작에 따라 제2 발광 다이오드(312)의 순방향 전류에 대응하는 보호 전류를 출력하기 위한 보호 전류 제어용 제1 저항(R1) 및 보호 전류 제어용 제2 저항(R2)을 포함할 수 있다.
상기 보호 전류 제어용 제1 저항(R1) 및 상기 제너 다이오드(ZD1)는 서로 직렬 연결되어 상기 제2 발광 다이오드(312)의 양단에 병렬로 연결된다.
제너 다이오드(ZD1)는 애노드 단자가 제2 발광 다이오드(312)의 캐소드 단자에 연결된다. 보호 전류 제어용 제1 저항(R1)은 일측 단자가 상기 발광 다이오드의 애노드 단자에 연결되고, 타측 단자가 상기 제너 다이오드(ZD1)의 캐소드 단자에 연결된다.
보호 전류 제어용 제2 저항(R2)은 일측 단자가 상기 제너 다이오드(ZD1)의 애노드 단자에 연결되고, 타측 단자는 제2 트랜지스터(Q2)의 에미터 단자에 연결된다.
제1 트랜지스터(Q1)는 에미터 단자가 제2 발광 다이오드(312)의 애노드 단자 및 상기 보호 전류 제어용 제1 저항(R1)의 일측 단자에 연결되고, 컬렉터 단자가 상기 보호 전류 제어용 제1 저항(R1)의 타측 단자, 상기 제너 다이오드(ZD1)의 캐소드 단자, 및 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자에 연결되고, 베이스 단자가 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터 단자에 연결된다.
상기 제2 트랜지스터(Q2)는 컬렉터 단자가 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 연결되고, 베이스 단자가 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 단자에 연결되고, 에미터 단자가 상기 보호 전류 제어용 제2 저항(R2)의 타측 단자에 연결된다.
이와 같이, 제2 발광 다이오드(312)의 양단에 서로 직렬 연결된 보호 전류 제어용 제1 저항(R1)과 제너 다이오드(ZD1)가 제2 발광 다이오드(312)에 대하여 병렬로 연결된다. 또한 제2 발광 다이오드(312)의 양단에는 제1 트랜지스터(Q1), 제2 트랜지스터(Q2), 및 보호 전류 제어용 제2 저항(R2)이 전기적으로 연결되어 있다. 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스와 에미터에는 전류의 크기를 제어하기 위한 보호 전류 제어용 저항(R1, R2)이 연결되어 있음에 따라, 이들 저항의 크기를 조절함으로써 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스와 에미터 전류의 크기를 결정할 수 있다.
제2 발광 다이오드(312)의 애노드 단자에서 캐소드 단자로 가로지르는 전류의 흐름은 경로 3으로 나타낼 수 있고, 제2 발광 다이오드(312)의 애노드 단자, 제1 트랜지스터(Q1), 제2 트랜지스터(Q2), 보호 전류 제어용 제2 저항(R2)으로 흐르는 전류의 흐름은 경로 4로 나타낼 수 있으며, 제2 발광 다이오드(312)의 애노드 단자로부터 보호 전류 제어용 제1 저항(R1), 제너 다이오드(ZD1)을 거쳐 제2 발광 다이오드(312)의 캐소드 단자에 흐르는 전류의 흐름은 경로 5로 나타낼 수 있다.
제2 발광 다이오드(312)가 정상적으로 동작하는 경우, 발광 다이오드 구동전류의 대부분이 경로 3을 통해 흐르며, 경로 4에는 전류가 흐르지 않는다. 경로 5에는 제2 발광 다이오드(312)의 순방향 저항과 보호 전류 제어용 제1 저항(R1), 및 제너 다이오드(ZD1)의 저항비에 의한 누설(leakage) 전류가 흐르게 되나 적절한 저항비의 조절을 통해 ㎂ 수준으로 맞추어 전체 구동전류에 영향을 주지 않게 할 수 있다. 여기에서, 제너 다이오드(ZD1)의 제너 전압(Vz)는 제2 발광 다이오드(312)의 순방향 전압보다 다소 높은 소자를 적절히 사용하는 것이 바람직하다.
제2 발광 다이오드(312)의 정상 동작시에는 제2 트랜지스터(Q2)가 온(ON)이 될 만한 충분한 바이어스 조건이 성립되지 않으므로, 경로 4를 통한 전류의 흐름은 없게 된다.
한편, 제2 발광 다이오드(312)의 전기적 개방 불량이 발생할 경우 제2 발광 다이오드(312)에 인가되던 순방향 전압은 보호 전류 제어용 제1 저항(R1) 및 제너 다이오드(ZD1)에 의해 적절히 분배되고 제너 다이오드(ZD1)에 걸리는 전압에 의해 제1 트랜지스터(Q1) 및 제2 트랜지스터(Q2)가 온이 되어 경로 4의 전류 경로를 형성하게 된다. 이 경우에도 보호 전류 제어용 제1 저항(R1) 및 제너 다이오드(ZD1)는 매우 미약한 전류만이 흐르게 된다.
제2 발광 다이오드(312)의 전기적 개방시에 경로 4에 의한 인가 전압을 발광 다이오드의 순방향 전압에 맞추기 위해 보호 전류 제어용 제2 저항(R2)의 저항 크기를 제2 발광 다이오드(312)의 구동전류 및 순방향 전압값에 맞추어 다음식으로 적절히 조절하면 된다.
R2 = ((발광 다이오드 순방향 전압)-(Q1( VBE )+Q2( VCE )))/발광 다이오드 구동전류
여기에서, Q1( VBE )은 제1 트랜지스터의 베이스-에미터간 전압, Q2( VCE )는 제2 트랜지스터의 컬렉터-에미터간 전압이다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대해 예시적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 앞서 설명된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 더 잘 이해할 수 있도록 설명하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 권리 범위는 이러한 실시예들에 의해 한정되지 않으며, 아래 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 서로 직렬연결되어 어레이를 구성하는 복수의 발광 다이오드; 및
    상기 복수의 발광 다이오드 각각에 대응하여 해당 발광 다이오드에 병렬 연결되고, 상기 해당 발광 다이오드가 전기적으로 개방되는 경우 해당 발광 다이오드의 순방향 전류에 대응하는 보호 전류를 출력하는 복수의 보호 회로를 포함는 발광 다이오드 어레이 회로.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 보호 회로 각각은
    상기 해당 발광 다이오드에 상기 순방향 전류보다 큰 과전류가 흐르는 것을 방지하는 발광 다이오드 어레이 회로.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 복수의 보호 회로 각각은
    상기 해당 발광 다이오드에 상기 과전류가 흐르는 경우 턴 온되는 제너 다이오드; 및
    상기 해당 발광 다이오드가 전기적으로 개방되는 경우 상기 보호 전류를 출력하는 전류 제어회로를 포함하는 발광 다이오드 어레이 회로.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 전류 제어 회로는,
    상기 발광 다이오드의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이에 전기적으로 연결되며 상기 발광 다이오드가 전기적으로 개방되는 경우 턴온되는트랜지스터; 및
    상기 트랜지스터가 턴 온되면 상기 발광 다이오드의 애노드 단자와 캐소드 단자 사이에 전기적으로 연결되어 상기 보호 전류의 크기를 제어하는 보호 전류 제어용 저항을 포함하는 발광 다이오드 어레이 회로.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 전류 제어회로는,
    일측 단자가 상기 발광 다이오드의 애노드 단자에 연결된 보호 전류 제어용 제1 저항;
    에미터 단자가 상기 발광 다이오드의 애노드 단자에 연결되고, 컬렉터 단자가 상기 보호 전류 제어용 제1 저항의 타측 단자에 연결된 제1 트랜지스터;
    컬렉터 단자가 상기 제1 트랜지스터의 베이스 단자에 연결되고, 베이스 단자가 상기 제1 트랜지스터의 컬렉터 단자에 연결된 제2 트랜지스터; 및
    일측 단자가 상기 제2 트랜지스터의 에미터 단자에 연결되고, 타측 단자가 상기 발광 다이오드의 캐소드 단자에 연결된 보호 전류 제어용 제2 저항을 포함하는 발광 다이오드 어레이 회로.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제너 다이오드는 상기 보호 전류 제어용 제1 저항의 타측 단자에 연결된 캐소드 단자 및 상기 발광 다이오드의 캐소드 단자에 연결된 애노드 단자를 포함하는 발광 다이오드 어레이 회로.
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KR20160038032A (ko) * 2013-08-02 2016-04-06 르노 에스.아.에스. 발광 다이오드 소자
KR101653596B1 (ko) 2015-06-01 2016-09-02 (주)지티씨 발광 다이오드 구동 장치
KR20240100631A (ko) 2022-12-23 2024-07-02 박근호 공기로 비를 막아주는 우산

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