JP2014053138A - Led lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、ＬＥＤ点灯装置に関し、より詳細には、液晶表示装置のバックライト光源などに用いられるＬＥＤ（Light Emitting Diode）を点灯させるためのＬＥＤ点灯装置に関する。 The present invention relates to an LED lighting device, and more particularly to an LED lighting device for lighting an LED (Light Emitting Diode) used for a backlight light source of a liquid crystal display device.
近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）をバックライト光源とした液晶表示装置が各メーカから発売されている。このＬＥＤは、順方向に電圧を加えた際に発光する半導体素子であり、アノードに正、カソードに負の電圧をかけると、数ボルトの電圧で電流が流れ、発光する。ＬＥＤをバックライト光源として用いることで、バックライトの点灯／消灯の制御や、明るさの制御を領域ごとに行うことができるため、コントラストを大きく改善することができる。また、ＬＥＤは、従来の蛍光管と比べて、長寿命であり、消費電力が小さいため、省エネ効果も高いという利点もある。 In recent years, liquid crystal display devices using LEDs (Light Emitting Diodes) as backlight light sources have been released by various manufacturers. This LED is a semiconductor element that emits light when a voltage is applied in the forward direction. When a positive voltage is applied to the anode and a negative voltage is applied to the cathode, a current flows at a voltage of several volts and emits light. By using the LED as a backlight light source, it is possible to control turning on / off the backlight and controlling brightness for each region, so that the contrast can be greatly improved. In addition, the LED has a longer life than a conventional fluorescent tube, and also has an advantage of high energy saving effect because of low power consumption.
ＬＥＤをバックライト光源、特に大画面ディスプレイのバックライト光源として用いる場合には、多数のＬＥＤに対して電流を供給する必要があるため、ＬＥＤ電源をスイッチング電源とし、ＬＥＤに流れる電流を一定にするようフィードバック制御（電流フィードバック）が行われている（例えば、特許文献１を参照）。 When an LED is used as a backlight light source, particularly as a backlight light source for a large-screen display, it is necessary to supply current to a large number of LEDs. Feedback control (current feedback) is performed (see, for example, Patent Document 1).
図３は、従来のＬＥＤ点灯装置の構成を示す図で、図中、１００はＬＥＤ点灯装置を示す。ＬＥＤ点灯装置１００は、スイッチング電源３を含むコンバータ回路２と、ＬＥＤ回路５の各ＬＥＤ（１〜５）を駆動させるためのＬＥＤドライバ４と、複数のＬＥＤ（１〜５）を含むＬＥＤ回路５とを備えている。ＬＥＤドライバ４は、例えば、周知のマイクロコンピュータおよび周辺回路を含むＩＣ（Integrated Circuit）チップとして実装される。ＬＥＤドライバ４から外部回路への信号の出力はマイクロコンピュータにより制御される。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional LED lighting device, in which 100 denotes the LED lighting device. The
ＬＥＤドライバ４は、図示しないメイン制御部から、所定の調光用デューティ比に制御するための調光制御信号を受信する。そして、ＬＥＤドライバ４は、調光用デューティ比に基づくデューティ信号をフィードバック出力端子からコンバータ回路２に出力し、スイッチング電源３の動作／停止を制御して、調光用デューティ比に応じた電圧Ｖ１を生成させる。また、ＬＥＤドライバ４は、このデューティ信号に基づいて、ＬＥＤ回路５と接地線ＧＮＤとの間に挿入されたスイッチング素子ＴＲ１をスイッチング駆動させ、ＬＥＤ回路５に対して電圧Ｖ１の印加を継続して行うことで、ＬＥＤ（１〜５）を点灯させる。スイッチング素子ＴＲ１は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）で構成される。
The LED driver 4 receives a dimming control signal for controlling to a predetermined dimming duty ratio from a main control unit (not shown). Then, the LED driver 4 outputs a duty signal based on the dimming duty ratio from the feedback output terminal to the
コンバータ回路２は、例えば、バッテリ等の電源電圧（＋Ｂ）から生成される基準電圧Ｖに基づきＬＥＤ回路５に含まれるＬＥＤ（１〜５）を点灯させるための電圧Ｖ１を生成する。コンバータ回路２は、コンデンサＣを含む所謂降圧型のコンバータとして構成されるが、降圧型、昇圧型、昇降圧型のいずれであってもよい。
For example, the
ＬＥＤ回路５は、１つ以上のＬＥＤを含んで構成される。図示の例では、ＬＥＤ（１〜５）の５個のＬＥＤを含んでいる。また、ＬＥＤ回路５を流れる電流ｉは、電流検出抵抗Ｒ１により電流−電圧変換され、その電圧がＬＥＤドライバ４の電流検出端子に入力される。ＬＥＤドライバ４は、電流検出端子に入力された電圧の値をフィードバック出力端子からコンバータ回路２に出力し、コンバータ回路２によりＬＥＤ（１〜５）を定電流駆動させる。
The LED circuit 5 includes one or more LEDs. In the example shown in the figure, five LEDs of LEDs (1 to 5) are included. Further, the current i flowing through the LED circuit 5 is subjected to current-voltage conversion by the current detection resistor R 1, and the voltage is input to the current detection terminal of the LED driver 4. The LED driver 4 outputs the value of the voltage input to the current detection terminal from the feedback output terminal to the
ここで、最近の液晶表示装置は、益々高画質化され、より鮮明な画質を得るためにコントラスト比をできるだけ大きくしたいという要求がある。ＬＥＤをバックライト光源とした場合には、このコントラスト比は、ＬＥＤの最大輝度と最小輝度との比で決まる。すなわち、コントラスト比を大きくすることは、ＬＥＤを流れる最大電流（定格電流）と最小電流との比を大きくすることと同義である。 Here, recent liquid crystal display devices have been increasingly improved in image quality, and there is a demand to increase the contrast ratio as much as possible in order to obtain a clearer image quality. When the LED is a backlight light source, the contrast ratio is determined by the ratio between the maximum luminance and the minimum luminance of the LED. That is, increasing the contrast ratio is synonymous with increasing the ratio between the maximum current (rated current) flowing through the LED and the minimum current.
そして、ＬＥＤを流れる電流は、図３で説明したようにＬＥＤドライバにより供給される電流によって決まる。液晶表示装置の各メーカは、所望のコントラスト比を実現するために、ＬＥＤに流す最大電流と最小電流とに対して目標の比率を設定している。例えば、この目標比率を２０００：１に設定している。具体的には、ＬＥＤドライバにより供給される最大電流が２５０ｍＡであれば、最小電流の目標値は０.１２５ｍＡとなる。 The current flowing through the LED is determined by the current supplied by the LED driver as described with reference to FIG. Each manufacturer of the liquid crystal display device sets a target ratio with respect to the maximum current and the minimum current flowing in the LED in order to realize a desired contrast ratio. For example, this target ratio is set to 2000: 1. Specifically, if the maximum current supplied by the LED driver is 250 mA, the target value of the minimum current is 0.125 mA.
上記したＬＥＤに流す最小電流（以下、ＬＥＤ最小電流という）を実現するために、従来２つの方法が用いられている。第１の方法として、メイン制御部側で調光制御信号（調光用デューティ）を調整し、調整後の調光用デューティに基づきＬＥＤドライバによりＬＥＤ最小電流を生成する方法がある。しかし、この場合、メイン制御部側での複雑な信号調整が必要とされ、さらに、ＬＥＤドライバの性能、すなわち、ＬＥＤドライバが対応できる調光用デューティの範囲によってＬＥＤ最小電流が制限されてしまうという問題がある。これについて以下の図４に基づき説明する。 Conventionally, two methods are used in order to realize the minimum current (hereinafter referred to as LED minimum current) that flows through the LED. As a first method, there is a method of adjusting a dimming control signal (dimming duty) on the main control unit side and generating an LED minimum current by an LED driver based on the adjusted dimming duty. However, in this case, complicated signal adjustment on the main control side is required, and further, the LED minimum current is limited by the performance of the LED driver, that is, the range of the light control duty that the LED driver can handle. There's a problem. This will be described with reference to FIG. 4 below.
図４は、ＬＥＤに流れる電流と調光用デューティとの関係を示す図で、図中、縦軸はＬＥＤに流れる電流（単位：ｍＡ）、横軸は調光用デューティ（％）を示す。グラフＬ１は、調光用デューティとＬＥＤに流れる電流（すなわち、ＬＥＤドライバにより供給される電流）との対応関係を示すものである。図４に示すように、調光用デューティが０.１％以下の場合（図中、Ｘの範囲の場合）には、ＬＥＤドライバの性能により動作が保証されず、目標の０.１２５ｍＡを達成できないことが分かる。すなわち、このＬＥＤドライバの性能では、調光用デューティが０.１％のときにＬＥＤに流れる電流（最小電流）が０.２００ｍＡとなるため、目標の０.１２５ｍＡを達成することができない。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the current flowing through the LED and the dimming duty. In the figure, the vertical axis shows the current flowing through the LED (unit: mA), and the horizontal axis shows the dimming duty (%). The graph L1 shows the correspondence between the dimming duty and the current flowing through the LED (that is, the current supplied by the LED driver). As shown in FIG. 4, when the light control duty is 0.1% or less (in the range of X in the figure), the operation is not guaranteed by the performance of the LED driver, and the target of 0.125 mA is achieved. I understand that I can't. That is, in the performance of this LED driver, the current (minimum current) flowing through the LED becomes 0.200 mA when the light control duty is 0.1%, and thus the target of 0.125 mA cannot be achieved.
また、第２の方法として、ＬＥＤドライバの外部回路によりＬＥＤ最小電流を実現する方法がある。しかし、この場合、ＬＥＤドライバを停止させて外部回路によりＬＥＤ最小電流を生成するため、ＬＥＤドライバの動作復帰時に誤動作する恐れがある。具体的には、停止状態にあるＬＥＤドライバを急峻に動作復帰させると、ＬＥＤ電圧が上昇する。このため、ＬＥＤ電圧の上昇を過電圧エラーとして誤検出してしまう。 As a second method, there is a method of realizing the LED minimum current by an external circuit of the LED driver. However, in this case, since the LED driver is stopped and the LED minimum current is generated by an external circuit, there is a risk of malfunction when the LED driver returns to operation. Specifically, when the LED driver in a stopped state is suddenly returned to operation, the LED voltage increases. For this reason, an increase in the LED voltage is erroneously detected as an overvoltage error.
なお、特許文献１に記載の技術では、ＬＥＤ回路と並列にバイパス手段が挿入されているが、これは、ＬＥＤが点灯するために要する時間を短縮することを目的とし、プレデューティ比でスイッチング電源を駆動する場合にはバイパス手段に電力を供給してＬＥＤの点灯を防止し、調光用デューティ比でスイッチング電源を駆動する場合にはＬＥＤに電力を供給してバイパス手段を動作させないようにしたものである。従って、特許文献１に記載の技術は、所望のコントラスト比を得るために、ＬＥＤに流す最大電流と最小電流とを目標の比率にできるものではない。 In the technique described in Patent Document 1, bypass means is inserted in parallel with the LED circuit. This is intended to shorten the time required for the LED to light up, and is a switching power supply with a pre-duty ratio. When driving the LED, power is supplied to the bypass means to prevent the lighting of the LED, and when the switching power supply is driven with a dimming duty ratio, the power is supplied to the LED so that the bypass means is not operated. Is. Therefore, the technique described in Patent Document 1 cannot achieve the target ratio between the maximum current and the minimum current flowing through the LED in order to obtain a desired contrast ratio.
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、ＬＥＤドライバの性能によらず、また、誤動作することなく、ＬＥＤに流す最大電流と最小電流とを目標の比率にすることができるＬＥＤ点灯装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can set the target current ratio between the maximum current and the minimum current flowing in the LED without depending on the performance of the LED driver and without malfunctioning. An object of the present invention is to provide an LED lighting device.
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、少なくとも１つのＬＥＤを含むＬＥＤ回路と、該ＬＥＤ回路と並列に挿入されたバイパス手段と、前記ＬＥＤ回路および前記バイパス手段に電流を供給するＬＥＤドライバとを備え、前記バイパス手段は、抵抗と第１のスイッチング手段とが直列に接続された少なくとも１つのバイパスラインからなり、前記ＬＥＤ回路に所定の最小電流を流す場合、前記第１のスイッチング手段を動作させ、前記ＬＥＤドライバは、前記所定の最小電流に前記バイパス手段に流れる電流分を加算した電流を供給し、前記加算した電流を、前記ＬＥＤ回路と前記バイパス手段に直列に接続された第２のスイッチング手段によって制御することを特徴としたものである。 In order to solve the above-mentioned problems, a first technical means of the present invention includes an LED circuit including at least one LED, bypass means inserted in parallel with the LED circuit, current to the LED circuit and the bypass means. An LED driver that supplies at least one bypass line in which a resistor and a first switching unit are connected in series, and when a predetermined minimum current flows through the LED circuit, 1 switching means is operated, and the LED driver supplies a current obtained by adding the current flowing through the bypass means to the predetermined minimum current, and the added current is serially connected to the LED circuit and the bypass means. Control is performed by the connected second switching means.
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記ＬＥＤ回路に所定の最大電流を流す場合、前記第１のスイッチング手段を停止させ、前記ＬＥＤドライバは、前記所定の最大電流を供給することを特徴としたものである。 In the first technical means, when the predetermined maximum current flows in the LED circuit, the second technical means stops the first switching means, and the LED driver supplies the predetermined maximum current. It is characterized by.
第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記バイパス手段は、前記バイパスラインを複数並列接続したものであることを特徴としたものである。 According to a third technical means, in the first or second technical means, the bypass means comprises a plurality of the bypass lines connected in parallel.
第４の技術手段は、第１〜第３のいずれか１の技術手段において、前記ＬＥＤ回路に流す所定の最大電流と最小電流とは、所定の比率になることを特徴としたものである。 According to a fourth technical means, in any one of the first to third technical means, the predetermined maximum current and the minimum current flowing in the LED circuit are in a predetermined ratio.
第５の技術手段は、第１〜第４のいずれか１の技術手段において、前記ＬＥＤドライバは、デューティ制御により電流を供給することを特徴としたものである。 According to a fifth technical means, in any one of the first to fourth technical means, the LED driver supplies current by duty control.
本発明によれば、ＬＥＤと並列にバイパス手段を挿入し、ＬＥＤに流す電流が目標の最小電流になるように、ＬＥＤドライバにより供給される電流をバイパス手段に分岐させることができるため、ＬＥＤドライバの性能によらず、また、ＬＥＤドライバを停止させることがないため、誤動作することがなく、ＬＥＤに流す最大電流と最小電流とを目標の比率にすることができる。 According to the present invention, the bypass means is inserted in parallel with the LED, and the current supplied by the LED driver can be branched to the bypass means so that the current flowing through the LED becomes the target minimum current. Since the LED driver is not stopped regardless of the performance, the maximum current and the minimum current flowing through the LED can be set to a target ratio without malfunction.
以下、添付図面を参照しながら、本発明のＬＥＤ点灯装置に係る好適な実施の形態について説明する。このＬＥＤ点灯装置は、例えば、バックライト光源としてＬＥＤを用いた液晶表示装置に内蔵され、ＬＥＤの点灯制御を行うものである。 Hereinafter, preferred embodiments according to the LED lighting device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This LED lighting device is, for example, incorporated in a liquid crystal display device using LEDs as a backlight light source, and performs LED lighting control.
図１は、本発明によるＬＥＤ点灯装置の構成例を示す図で、図中、１はＬＥＤ点灯装置を示す。ＬＥＤ点灯装置１は、前述の図３に示したＬＥＤ点灯装置１００と比較して、ＬＥＤ回路５と並列に挿入されたバイパス手段６と、バイパス手段６のオン／オフを制御する制御回路７とを備える点が異なる。なお、図１において、図３で示した構成要素と同じ符号を付した構成要素は同じ機能を有する。以下ではＬＥＤ点灯装置１の動作例について簡単に説明する。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an LED lighting device according to the present invention, in which 1 denotes the LED lighting device. Compared with the
前述したように、ＬＥＤドライバ４は、図示しないメイン制御部から、所定の調光用デューティ比に制御するための調光制御信号を受信する。そして、ＬＥＤドライバ４は、調光用デューティ比に基づくデューティ信号をフィードバック出力端子からコンバータ回路２に出力し、スイッチング電源３の動作／停止を制御して、調光用デューティ比に応じた電圧Ｖ１を生成させる。また、ＬＥＤドライバ４は、このデューティ信号に基づいて、ＬＥＤ回路５と接地線ＧＮＤとの間に挿入されたスイッチング素子ＴＲ１（第２のスイッチング手段に相当）をスイッチング駆動させ、ＬＥＤ回路５に対して電圧Ｖ１の印加を継続して行うことで、ＬＥＤ（１〜５）を点灯させる。スイッチング素子ＴＲ１は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）で構成される。
As described above, the LED driver 4 receives a dimming control signal for controlling to a predetermined dimming duty ratio from a main control unit (not shown). Then, the LED driver 4 outputs a duty signal based on the dimming duty ratio from the feedback output terminal to the
コンバータ回路２は、例えば、バッテリ等の電源電圧（＋Ｂ）から生成される基準電圧Ｖに基づきＬＥＤ回路５に含まれるＬＥＤ（１〜５）を点灯させるための電圧Ｖ１を生成する。コンバータ回路２は、コンデンサＣを含む所謂降圧型のコンバータとして構成されるが、降圧型、昇圧型、昇降圧型のいずれであってもよい。
For example, the
ＬＥＤ回路５は、少なくとも１つのＬＥＤを含んで構成される。図示の例では、ＬＥＤ（１〜５）の５個のＬＥＤを含んでいる。また、ＬＥＤ（１〜５）を流れる電流ｉLEDとバイパス手段６を流れる電流ｉRとを加算した電流ｉは、電流検出抵抗Ｒ１により電流−電圧変換され、その電圧がＬＥＤドライバ４の電流検出端子に入力される。ＬＥＤドライバ４は、電流検出端子に入力された電圧の値をフィードバック出力端子からコンバータ回路２に出力し、コンバータ回路２によりＬＥＤ（１〜５）を定電流駆動させる。
The LED circuit 5 includes at least one LED. In the example shown in the figure, five LEDs of LEDs (1 to 5) are included. The current i obtained by adding the current i LED flowing through the LEDs (1 to 5) and the current i R flowing through the bypass means 6 is subjected to current-voltage conversion by the current detection resistor R1, and the current is detected by the LED driver 4. Input to the terminal. The LED driver 4 outputs the value of the voltage input to the current detection terminal from the feedback output terminal to the
本発明の主たる目的は、ＬＥＤドライバの性能によらず、また、誤動作することなく、ＬＥＤに流す最大電流と最小電流とを目標の比率にすることにある、このための構成として、ＬＥＤ点灯装置１は、ＬＥＤ（１〜５）を含むＬＥＤ回路５と、ＬＥＤ回路５と並列に挿入されたバイパス手段６と、ＬＥＤ回路５およびバイパス手段６に例えばデューティ制御により電流を供給するＬＥＤドライバ４とを備える。ＬＥＤドライバ４は、ＬＥＤ回路５に所定の最小電流を流す場合、この最小電流にバイパス手段６に流れる電流分を加算した電流を供給する。そして、この加算した電流は、ＬＥＤ回路５とバイパス手段６に直列に接続されたスイッチング素子ＴＲ１によって制御される。 The main object of the present invention is to achieve a target ratio between the maximum current and the minimum current flowing through the LED without malfunctioning without depending on the performance of the LED driver. Reference numeral 1 denotes an LED circuit 5 including LEDs (1 to 5), a bypass means 6 inserted in parallel with the LED circuit 5, and an LED driver 4 for supplying current to the LED circuit 5 and the bypass means 6 by, for example, duty control Is provided. When a predetermined minimum current flows through the LED circuit 5, the LED driver 4 supplies a current obtained by adding the current flowing through the bypass means 6 to the minimum current. The added current is controlled by the switching element TR1 connected in series to the LED circuit 5 and the bypass means 6.
つまり、ＬＥＤ（１〜５）に流す最大電流と最小電流とが所定の比率（目標比率ともいう）になるときの最小電流を目標値とし、ＬＥＤ（１〜５）に流す電流が目標値になるように、ＬＥＤドライバ４により供給される電流をバイパス手段６に分岐させる。この目標比率は、実現したいコントラスト比やＬＥＤの仕様などに応じて定めればよく、特に限定されるものではないが、例えば、２０００：１とすることができる。 That is, the minimum current when the maximum current and the minimum current flowing through the LEDs (1 to 5) become a predetermined ratio (also referred to as a target ratio) is set as the target value, and the current flowing through the LEDs (1 to 5) is set as the target value. Thus, the current supplied by the LED driver 4 is branched to the bypass means 6. This target ratio may be determined according to the contrast ratio to be realized, the specification of the LED, and the like, and is not particularly limited, but can be, for example, 2000: 1.
上記において、ＬＥＤドライバ４は、外部から入力される調光制御信号（調光用デューティ比）に基づいて、スイッチング電源３の動作／停止を制御して、調光用デューティ比に応じた電圧Ｖ１に基づく電流ｉを供給する。この電流ｉは、ＬＥＤ（１〜５）とバイパス手段６との接続点で分岐され、ＬＥＤ（１〜５）に電流ｉLEDが、バイパス手段６に電流ｉRがそれぞれ流れる。なお、ここでは、ＬＥＤドライバ４がデューティ制御により電流を供給する場合を例示して説明するが、このデューティ制御に限らず、例えば、電流制御を適用した場合でも同様の制御を行うことができる。
In the above, the LED driver 4 controls the operation / stop of the switching
次に、バイパス手段６の構成例について説明する。このバイパス手段６は、抵抗とスイッチング素子とが直列に接続された少なくとも１つのバイパスラインからなる。図１の例では、バイパス手段６は、抵抗ＲAとスイッチング素子ＴAとが直列に接続されたバイパスラインと、抵抗ＲBとスイッチング素子ＴBとが直列に接続されたバイパスラインと、抵抗ＲCとスイッチング素子ＴCとが直列に接続されたバイパスラインとを有し、これら３つのバイパスラインが並列に接続されている。なお、スイッチング素子ＴA〜ＴCは、第１のスイッチング手段に相当し、例えば、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、より望ましくは、ＦＥＴの一種であるＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などで構成される。 Next, a configuration example of the bypass unit 6 will be described. The bypass means 6 includes at least one bypass line in which a resistor and a switching element are connected in series. In the example of FIG. 1, the bypass means 6 includes a bypass line in which a resistor R A and a switching element T A are connected in series, a bypass line in which a resistor R B and a switching element T B are connected in series, and a resistor R C and a switching element T C have a bypass line connected in series, and these three bypass lines are connected in parallel. The switching elements T A to T C correspond to first switching means, for example, an FET (Field Effect Transistor), more preferably a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) which is a kind of FET. Etc.
ここで、ＬＥＤドライバ４から出力される電流をｉ、ＬＥＤ（１〜５）を流れる電流をｉLED、バイパス手段６に流れる電流をｉRとし、さらに、抵抗ＲAを含むバイパスラインを流れる電流をｉA、抵抗ＲBを含むバイパスラインを流れる電流をｉB、抵抗ＲCを含むバイパスラインを流れる電流をｉCとすると、以下の式が成り立つ。
ｉ＝ｉLED＋ｉR 但し、ｉR＝ｉA＋ｉB＋ｉC …式（１）
Here, the current output from the LED driver 4 is i, the current flowing through the LEDs (1-5) is i LED , the current flowing through the bypass means 6 is i R, and the current flowing through the bypass line including the resistor RA the i a, i B the current flowing through the bypass line including a resistor R B, and the current flowing through the bypass line including a resistor R C and i C, the following equation holds.
i = i LED + i R where i R = i A + i B + i C (1)
制御回路７は、スイッチング素子ＴA〜ＴCに接続されており、スイッチング素子ＴA〜ＴCそれぞれのオン／オフ（動作／停止）を制御する。例えば、スイッチング素子ＴA〜ＴCを全てオンにした場合、式（１）より、ＬＥＤ（１〜５）を流れる電流は、ｉLED＝ｉ−（ｉA＋ｉB＋ｉC）となる。以下同様に、スイッチング素子ＴAをオフ、スイッチング素子ＴB，ＴCをオンにした場合、ＬＥＤ（１〜５）を流れる電流は、ｉLED＝ｉ−（ｉB＋ｉC）となる。スイッチング素子ＴA，ＴBをオフ、スイッチング素子ＴCをオンにした場合、ＬＥＤ（１〜５）を流れる電流は、ｉLED＝ｉ−ｉCとなる。スイッチング素子ＴA〜ＴCを全てオフにした場合、ＬＥＤ（１〜５）を流れる電流は、ｉLED＝ｉとなる。 Control circuit 7 is connected to the switching element T A through T C, controls the switching element T A through T C respectively on / off (operation / stop). For example, when all of the switching elements T A to T C are turned on, the current flowing through the LEDs (1 to 5) is i LED = i− (i A + i B + i C ) according to the equation (1). Similarly, when the switching element T A is turned off and the switching elements T B and T C are turned on, the current flowing through the LEDs (1 to 5) is i LED = i− (i B + i C ). When the switching elements T A and T B are turned off and the switching element T C is turned on, the current flowing through the LEDs (1 to 5) is i LED = i−i C. When all of the switching elements T A to T C are turned off, the current flowing through the LEDs (1 to 5) is i LED = i.
図１において、例えば、ＬＥＤ（１〜５）に流す最大電流と最小電流との目標比率が２０００：１で、最大電流（定格電流）が２５０ｍＡである場合について想定する。この場合、最小電流の目標値は０.１２５ｍＡとなる。そして、最小電流を流す場合に、例えば、スイッチング素子ＴA，ＴBをオフ、スイッチング素子ＴCをオンに制御するものとする。すなわち、最小電流を流す場合、ｉLED＝ｉ−ｉCの関係が成立する。本例のＬＥＤドライバ４の性能は、図４に示したように、調光用デューティが０.１％以下の場合には、動作が保証されておらず、調光用デューティが例えば０.１％のときにはＬＥＤ（１〜５）には０.２００ｍＡが供給される。つまりこのＬＥＤドライバ４の性能では、最小電流の目標値である０.１２５ｍＡを達成することができない。 In FIG. 1, for example, it is assumed that the target ratio between the maximum current and the minimum current flowing through the LEDs (1 to 5) is 2000: 1 and the maximum current (rated current) is 250 mA. In this case, the target value of the minimum current is 0.125 mA. When the minimum current is supplied, for example, the switching elements T A and T B are controlled to be off and the switching element T C is controlled to be on. That is, when the minimum current is passed, the relationship of i LED = i−i C is established. As shown in FIG. 4, the performance of the LED driver 4 of this example is not guaranteed when the light control duty is 0.1% or less, and the light control duty is, for example, 0.1. In the case of%, 0.200 mA is supplied to the LEDs (1 to 5). In other words, in the performance of the LED driver 4, it is not possible to achieve 0.125 mA which is the target value of the minimum current.
上述の式（１）において、ｉ＝０.２００ｍＡ、ｉLED＝０.１２５ｍＡとすると、抵抗ＲCに流れるべき電流ｉCは、０.０７５ｍＡとなる。これより抵抗ＲCの抵抗値は、Ｖ１／ｉCにより求めることができる。ここで、電圧Ｖ１は抵抗ＲC（およびＬＥＤ回路５）に印加される電圧で既知である。このように、スイッチング素子ＴCのみをオンに制御することで、ＬＥＤドライバ４により供給される電流ｉ（＝０.２００ｍＡ）のうち、抵抗ＲCに電流ｉC（＝０.０７５ｍＡ）だけ分岐させることができる。このため、ＬＥＤ（１〜５）には目標の最小電流ｉLED（＝０.１２５ｍＡ）を流すことができる。 In the above equation (1), i = 0.200mA, When i LED = 0.125 mA, current i C to be passed through the resistor R C becomes 0.075MA. Accordingly, the resistance value of the resistor R C can be obtained by V1 / i C. Here, the voltage V1 is known as a voltage applied to the resistor R C (and the LED circuit 5). In this way, by controlling only the switching element T C to be turned on, the current i C (= 0.075 mA) branches to the resistor R C among the current i (= 0.200 mA) supplied by the LED driver 4. Can be made. Therefore, the target minimum current i LED (= 0.125 mA) can be passed through the LEDs (1-5).
上記例では、スイッチング素子ＴA，ＴBをオフ、スイッチング素子ＴCをオンに制御することで、ＬＥＤ（１〜５）に最小電流を流すようにしたが、スイッチング素子ＴA，ＴB，ＴCのいずれか１つ以上をオンに制御することで、ＬＥＤ（１〜５）に最小電流を流すようにしてもよい。 In the above example, the switching elements T A and T B are turned off and the switching element T C is controlled to be turned on, so that the minimum current flows through the LEDs (1 to 5), but the switching elements T A , T B , The minimum current may be supplied to the LEDs (1 to 5) by controlling one or more of T C to be ON.
なお、ＬＥＤ（１〜５）に最大電流（例えば、２５０ｍＡ）を流す場合、スイッチング素子ＴA〜ＴCを全てオフに制御する。すなわち、抵抗ＲA〜ＲCには電流が流れないため、ｉLED＝ｉの関係が成立する。このため、ＬＥＤドライバ４は、最大電流をそのまま供給すればよい。これにより、ＬＥＤ（１〜５）には目標の最大電流ｉLED（＝２５０ｍＡ）が流れることになる。 When a maximum current (for example, 250 mA) is passed through the LEDs (1 to 5), all the switching elements T A to T C are controlled to be off. That is, since no current flows through the resistors R A to R C , the relationship i LED = i is established. For this reason, the LED driver 4 may supply the maximum current as it is. As a result, the target maximum current i LED (= 250 mA) flows through the LEDs (1 to 5).
ここで、バイパス手段６を抵抗のみで構成した場合、バイパス手段６には常に電流が流れてしまう。このため、ＬＥＤ（１〜５）に最大電流を流す場合でも、ＬＥＤドライバ４は、この最大電流に、バイパス手段６に供給する電流分を加算した電流を供給する必要があり、この分がロスになっていた。これに対して、本発明では、バイパス手段６を抵抗とスイッチング素子により構成したため、ＬＥＤ（１〜５）に最大電流を流す場合、スイッチング素子をオフにして、抵抗に電流が流れないようにすることができる。これにより、ＬＥＤドライバ４は、最大電流をそのまま供給すればよいため、上記のロスが発生することはない。 Here, when the bypass means 6 is composed of only a resistor, a current always flows through the bypass means 6. For this reason, even when the maximum current is supplied to the LEDs (1 to 5), the LED driver 4 needs to supply a current obtained by adding the current supplied to the bypass means 6 to the maximum current. It was. On the other hand, in the present invention, since the bypass means 6 is composed of a resistor and a switching element, when a maximum current is passed through the LEDs (1-5), the switching element is turned off so that no current flows through the resistor. be able to. Thereby, since the LED driver 4 should just supply the maximum electric current as it is, said loss does not generate | occur | produce.
図２は、ＬＥＤに流れる電流と調光用デューティとの対応関係の一例を示す図で、図中、縦軸はＬＥＤに流れる電流（単位：ｍＡ）、横軸は調光用デューティ（％）を示す。グラフＬ１は、前述の図４に示した従来のものと同様である。グラフＬ２は、本発明の回路構成におけるＬＥＤ（１〜５）に流れる電流と調光用デューティとの対応関係を示すもので、グラフＬ１を電流ｉR（本例では、ｉR＝ｉC）分だけ低くシフトさせたものである。本発明の回路構成によれば、上記で説明したように、ＬＥＤドライバ４により供給される電流ｉのうち、抵抗ＲCに電流ｉCだけ分岐させることができる。このため、ＬＥＤ（１〜５）に流す電流ｉLEDの最大電流と最小電流の比率を目標比率（例えば、２０００：１）にすることができる。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a correspondence relationship between the current flowing through the LED and the dimming duty. In the drawing, the vertical axis indicates the current flowing through the LED (unit: mA), and the horizontal axis indicates the dimming duty (%). Indicates. The graph L1 is the same as the conventional one shown in FIG. Graph L2 is correspondence shows the current i R graphs L1 between the current and the dimming duty flowing through the LED (1 to 5) in the circuit configuration of the present invention (in this example, i R = i C) It is shifted by a minute. According to the circuit configuration of the present invention, as described above, among the current i supplied by the LED driver 4, only the current i C can be branched to the resistor R C. For this reason, the ratio of the maximum current and the minimum current of the current i LED flowing through the LEDs (1 to 5) can be set to a target ratio (for example, 2000: 1).
以下、前述の図１に基づき本発明による他の実施例について説明する。本例の場合、通常時、ＬＥＤ（１〜５）に流れる電流ｉLEDの最大電流を例えば２００ｍＡとし、ＬＥＤドライバ４で制御可能な最小電流を例えば１ｍＡとする。ここで、Ｖ１＝１００Ｖ、ＲA＝１１０ｋΩ、ＲB＝２ＭΩ、ＲC＝２.５ＭΩとする。 Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of this example, it is assumed that the maximum current i LED flowing through the LEDs (1-5) normally is 200 mA, for example, and the minimum current that can be controlled by the LED driver 4 is 1 mA, for example. Here, it is assumed that V1 = 100 V, R A = 110 kΩ, R B = 2 MΩ, and R C = 2.5 MΩ.
（１）スイッチング素子ＴA〜ＴCを全てオフした場合、最大電流は２００ｍＡ、最小電流は１ｍＡとなるため、最大電流と最小電流との比は、２００ｍＡ：１ｍＡ＝２００：１となる。 (1) When all of the switching elements T A to T C are turned off, the maximum current is 200 mA and the minimum current is 1 mA. Therefore, the ratio between the maximum current and the minimum current is 200 mA: 1 mA = 200: 1.
（２）スイッチング素子ＴAをオンし、スイッチング素子ＴB，ＴCをオフした場合、最大電流は２００ｍＡ、最小電流は、
１ｍＡ−（１００Ｖ／１１０ｋΩ）≒１ｍＡ−０.９ｍＡ≒０.１ｍＡ
となる。従って、最大電流と最小電流との比は、２００ｍＡ：０.１ｍＡ＝２０００：１となる。
(2) When the switching element T A is turned on and the switching elements T B and T C are turned off, the maximum current is 200 mA, and the minimum current is
1mA- (100V / 110kΩ) ≒ 1mA-0.9mA ≒ 0.1mA
It becomes. Therefore, the ratio between the maximum current and the minimum current is 200 mA: 0.1 mA = 2000: 1.
（３）スイッチング素子ＴA，ＴBをオンし、スイッチング素子ＴCをオフした場合、最大電流は２００ｍＡ、最小電流は、
１ｍＡ−（１００Ｖ／１１０ｋΩ）−（１００Ｖ／２ＭΩ）≒１ｍＡ−０.９ｍＡ−０.０５ｍＡ≒０.０５ｍＡ
となる。従って、最大電流と最小電流との比は、２００ｍＡ：０.０５ｍＡ＝４０００：１となる。
(3) When switching elements T A and T B are turned on and switching element T C is turned off, the maximum current is 200 mA, and the minimum current is
1 mA- (100 V / 110 kΩ)-(100 V / 2 MΩ) ≈1 mA−0.9 mA−0.05 mA≈0.05 mA
It becomes. Therefore, the ratio between the maximum current and the minimum current is 200 mA: 0.05 mA = 4000: 1.
（４）スイッチング素子ＴA〜ＴCを全てオンした場合、最大電流は２００ｍＡ，最小電流は、
１ｍＡ−（１００Ｖ／１１０ｋΩ）−（１００Ｖ／２ＭΩ）−（１００Ｖ／２.５ＭΩ）≒１ｍＡ−０.９ｍＡ−０.０５ｍＡ−０.０４ｍＡ≒０.０１ｍＡ
となる。従って、最大電流と最小電流との比は、２００ｍＡ：０.０１ｍＡ＝２００００：１となる。
(4) When all of the switching elements T A to T C are turned on, the maximum current is 200 mA, and the minimum current is
1 mA- (100 V / 110 kΩ)-(100 V / 2 MΩ)-(100 V / 2.5 MΩ) ≈1 mA−0.9 mA−0.05 mA−0.04 mA≈0.01 mA
It becomes. Therefore, the ratio between the maximum current and the minimum current is 200 mA: 0.01 mA = 20000: 1.
上記（１）〜（４）の例では、複数のバイパスラインを並列に接続し、スイッチング素子ＴA〜ＴCにおけるオン／オフの組み合わせを制御することで、所望の電流比（最大電流と最小電流との比）を実現することができる。なお、２０００：１の電流比に固定して使用する場合には、上記（２）のパターンとなるが、この場合、少なくともスイッチング素子ＴAを含むバイパスラインがあればよく、スイッチング素子ＴBを含むバイパスライン、スイッチング素子ＴCを含むバイパスラインを不要としてもよい。 In the above examples (1) to (4), a plurality of bypass lines are connected in parallel, and the ON / OFF combination of the switching elements T A to T C is controlled, so that a desired current ratio (maximum current and minimum) is achieved. Current ratio). Incidentally, 2000: in the case of fixedly using the first current ratio, but the pattern of the (2), in this case, may be any bypass line comprising at least a switching element T A, the switching element T B bypass line comprising, may be required a bypass line including a switching element T C.
このように本発明によれば、ＬＥＤ（１〜５）と並列にバイパス手段６を挿入することで、ＬＥＤ（１〜５）に流す電流ｉLEDが目標の最小電流になるように、ＬＥＤドライバ４により供給される電流ｉをバイパス手段６に分岐させることができる。このため、ＬＥＤドライバ４の性能によらず、また、ＬＥＤドライバ４を停止させることがないため、誤動作することがなく、ＬＥＤ（１〜５）に流す最大電流と最小電流とを目標の比率にすることができる。 Thus, according to the present invention, by inserting the bypass means 6 in parallel with the LEDs (1 to 5), the LED driver is configured so that the current i LED flowing through the LEDs (1 to 5) becomes the target minimum current. The current i supplied by 4 can be branched to the bypass means 6. For this reason, it does not depend on the performance of the LED driver 4 and the LED driver 4 is not stopped, so that the malfunction does not occur and the maximum current and the minimum current flowing through the LEDs (1 to 5) are set to the target ratio. can do.
また、抵抗を含むバイパス手段６を用いるため、この抵抗が異常時に放電抵抗としても機能するため、回路を保護し、ＬＥＤ点灯装置１あるいはＬＥＤ点灯装置１を内蔵する液晶表示装置の安全性を確保することができる。 Further, since the bypass means 6 including a resistor is used, this resistor also functions as a discharge resistor in the event of an abnormality, so that the circuit is protected and the safety of the LED lighting device 1 or the liquid crystal display device incorporating the LED lighting device 1 is ensured. can do.
１，１００…ＬＥＤ点灯装置、２…コンバータ回路、３…スイッチング電源、４…ＬＥＤドライバ、５…ＬＥＤ回路、６…バイパス手段、７…制御回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 ... LED lighting device, 2 ... Converter circuit, 3 ... Switching power supply, 4 ... LED driver, 5 ... LED circuit, 6 ... Bypass means, 7 ... Control circuit.
Claims (5)
前記バイパス手段は、抵抗と第１のスイッチング手段とが直列に接続された少なくとも１つのバイパスラインからなり、
前記ＬＥＤ回路に所定の最小電流を流す場合、前記第１のスイッチング手段を動作させ、前記ＬＥＤドライバは、前記所定の最小電流に前記バイパス手段に流れる電流分を加算した電流を供給し、
前記加算した電流を、前記ＬＥＤ回路と前記バイパス手段に直列に接続された第２のスイッチング手段によって制御することを特徴とするＬＥＤ点灯装置。 An LED circuit including at least one LED, bypass means inserted in parallel with the LED circuit, and an LED driver for supplying current to the LED circuit and the bypass means,
The bypass means comprises at least one bypass line in which a resistor and first switching means are connected in series,
When a predetermined minimum current is allowed to flow through the LED circuit, the first switching unit is operated, and the LED driver supplies a current obtained by adding the current flowing through the bypass unit to the predetermined minimum current,
The LED lighting device, wherein the added current is controlled by second switching means connected in series to the LED circuit and the bypass means.
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