JP2019096644A - LED drive circuit - Google Patents

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Abstract

To surely detect abnormality in any series LED array in simple configuration in a circuit configured by connecting series LED arrays in parallel.SOLUTION: The present invention relates to an LED drive circuit comprising: multiple LED elements which are connected in series; series LED arrays each including a current control circuit for making a predetermined current flow to the LED elements and a current detection circuit for detecting the current flowing to the LED elements; a voltage output circuit for applying a level adjustable voltage to the multiple series LED arrays which are connected in parallel; and a control circuit for controlling the voltage that the voltage output circuit outputs. The control circuit detects start of electrification through the current detection circuit by gradually increasing the output voltage of the voltage output circuit when starting lighting each of the series LED arrays and, in a case where the applied voltage in the electrification start is not settled within a predetermined range, discriminates that the series LED array is abnormal.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

この発明は、直列接続された複数のLED素子を含む直列LEDアレイを駆動の単位とし、複数の前記直列LEDアレイが並列接続された回路において、何れかのLED素子に異常が生じた場合にその異常を検出するLED駆動回路に関する。   The present invention uses a series LED array including a plurality of LED elements connected in series as a unit of drive, and in a circuit in which a plurality of the series LED arrays are connected in parallel, if any LED element has an abnormality The present invention relates to an LED drive circuit that detects an abnormality.

LED(Light Emitting Diode、発光ダイオード)素子は、白熱電球や蛍光灯に比べて小型、長寿命、省エネルギーの発光源として、表示、室内や屋外の照明をはじめ種々の用途に用いられている。
広い領域を照らす場合は、複数のLED素子が直列あるいは並列に接続して用いられるが、その場合に何れかのLED素子の故障を検出することは容易でない。
これに関して、直列接続された複数のLEDが正常点灯したときの電圧を初期電圧として記憶し、以降の点灯状態において検出した電圧が前記初期電圧に対して所定値以上変化したらLEDアレイの異常と判断するLED駆動回路が知られている(例えば、特許文献1参照)。
LED (Light Emitting Diode) elements are used as light sources of small size, long life, energy saving as compared with incandescent lamps and fluorescent lamps in various applications such as display, indoor and outdoor lighting.
In the case of illuminating a wide area, a plurality of LED elements are used in series or in parallel, and in that case, it is not easy to detect a failure of any of the LED elements.
In this regard, a voltage when a plurality of LEDs connected in series are normally lit is stored as an initial voltage, and it is determined that the LED array is abnormal if the voltage detected in the subsequent lighting state changes by a predetermined value or more with respect to the initial voltage. An LED drive circuit is known (see, for example, Patent Document 1).

また、液晶モニタのバックライトを構成するLEDアレイの故障を検出する方法として、以下の方法が知られている。初期設定動作時に電源回路とLEDアレイとの間に設けられた電流切替スイッチを順次切り替えることにより各LEDアレイを順次点灯させる。そして、LEDアレイ毎に流れる初期電流値を検出して記憶する。通常動作時に前記電流切替スイッチを順次切り替えて各LEDアレイを順次点灯させる。そして、LEDアレイ毎に流れる駆動電流値を検出し、前記初期電流値と比較してLEDアレイ毎の故障を検出する(例えば、特許文献2参照)。   In addition, the following method is known as a method of detecting a failure of an LED array that constitutes a backlight of a liquid crystal monitor. Each LED array is sequentially lighted by sequentially switching the current switching switch provided between the power supply circuit and the LED array at the time of the initialization operation. Then, an initial current value flowing to each LED array is detected and stored. At the time of normal operation, the current changeover switches are sequentially switched to sequentially turn on the respective LED arrays. Then, a drive current value flowing for each LED array is detected, and a failure for each LED array is detected as compared with the initial current value (see, for example, Patent Document 2).

特開2011−181616号公報JP, 2011-181616, A 国際公開第2014/174635号International Publication No. 2014/174635

特許文献2のような、液晶モニタのバックライトを例に挙げると、近年は液晶モニタの大型、高精細、光画質化の進展に伴ってバックライトに十分な輝度が求められる傾向にある。よって、LEDアレイを順次切り替えて点灯させるいわゆるダイナミック駆動でなく、各LEDアレイを常時点灯させて十分な輝度を得る方式が採用される傾向にある。
また、十分な輝度を得るには多数のLED素子を並べる必要があるところ、特許文献1のような1列の直列接続のLEDアレイでは高い電圧を印加しなければならない。そこで、直列LEDアレイを並列接続し、かつ、それぞれの直列LEDアレイを個別に電流駆動する構成が採用される傾向にある。各直列LEDアレイをそれぞれ電流駆動することによって、各LED素子の輝度を均一化できる。
Taking a backlight of a liquid crystal monitor as in Patent Document 2 as an example, in recent years, with the development of large size, high definition, and light image quality of the liquid crystal monitor, the backlight tends to be required to have sufficient brightness. Therefore, instead of so-called dynamic drive in which the LED arrays are sequentially switched and lighted, there is a tendency to adopt a method in which each LED array is constantly lighted to obtain sufficient brightness.
In addition, in order to obtain sufficient brightness, a large number of LED elements need to be arranged, but a high voltage needs to be applied to a series of LED arrays connected in series as in Patent Document 1. Therefore, there is a tendency to adopt a configuration in which the series LED arrays are connected in parallel and the respective series LED arrays are individually current-driven. By driving each series LED array individually, the brightness of each LED element can be made uniform.

この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、直列接続された複数のLED素子と電流制御回路とを含む直列LEDアレイが並列接続されてなる回路において、何れかの直列LEDアレイの異常を単純な構成で確実に検出する手法を提供するものである。
なお、この発明は液晶モニタのバックライトに用途が限定されるものでないが、進歩が著しい液晶表示装置に用いられるバックライトは解決すべき課題を説明するうえで好適な事例といえる。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and any one circuit is formed by connecting in parallel a series LED array including a plurality of LED elements connected in series and a current control circuit. The present invention provides a method for reliably detecting an abnormality of a series LED array with a simple configuration.
Although the application of the present invention is not limited to the backlight of the liquid crystal monitor, it can be said that the backlight used for the liquid crystal display device which has made remarkable progress is a preferable example for explaining the problem to be solved.

この発明は、直列接続された複数のLED素子、それらのLED素子に所定の電流を流す電流制御回路および前記LED素子に流れる電流を検出する電流検出回路を含む直列LEDアレイと、並列接続された複数の前記直列LEDアレイに高低調整可能な電圧を印加する電圧出力回路と、前記電圧出力回路が出力する電圧を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、各直列LEDアレイの点灯を開始させる際に前記電圧出力回路の出力電圧を次第に高めて前記電流検出回路で通電の開始を検出し、通電開始時の印加電圧が予め定められた範囲にない場合にその直列LEDアレイが異常であると判定するLED駆動回路を提供する。   The present invention is connected in parallel with a plurality of LED elements connected in series, a current control circuit that supplies a predetermined current to the LED elements, and a series LED array including a current detection circuit that detects the current flowing in the LED elements. And a control circuit for controlling a voltage output from the voltage output circuit, wherein the control circuit starts to light each series LED array. The output voltage of the voltage output circuit is gradually increased when causing the current detection circuit to detect the start of energization, and the series LED array is abnormal if the applied voltage at the start of energization is not within a predetermined range. To provide an LED drive circuit.

この発明によるLED駆動回路において、制御回路は各直列LEDアレイの点灯を開始させる際に前記電圧出力回路の出力電圧を次第に高めて前記電流検出回路で通電の開始を検出し、通電開始時の印加電圧が予め定められた範囲にない場合にその直列LEDアレイが異常であると判定するので、直列接続された複数のLED素子と電流制御回路とを含む直列LEDアレイが並列接続されてなる回路において、何れかの直列LEDアレイの異常を単純な構成で確実に検出することができる。   In the LED drive circuit according to the present invention, the control circuit gradually increases the output voltage of the voltage output circuit when starting the lighting of each series LED array, detects the start of energization by the current detection circuit, and applies the voltage when starting energization. Since it is determined that the series LED array is abnormal when the voltage is not within the predetermined range, in a circuit in which a series LED array including a plurality of series connected LED elements and a current control circuit is connected in parallel Abnormality of any series LED array can be detected with simple configuration.

この発明によるLED駆動回路の一実施形態として液晶表示装置のバックライトに適用する場合の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example in the case of applying to the backlight of a liquid crystal display device as one Embodiment of the LED drive circuit by this invention. 図1に示すLED駆動回路の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the LED drive circuit shown in FIG. 図2に示すLED駆動回路におけるLED素子の接続形態と、そのうち一つのLED素子が故障した場合に生じる現象を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the connection form of the LED element in the LED drive circuit shown in FIG. 2, and the phenomenon which arises when one of the LED elements fails. 図2に示す電流制御回路および電流検出回路の機能を回路的に表す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view that represents functions of a current control circuit and a current detection circuit shown in FIG. 図3に示すDC/DCコンバータの機能を回路的に表す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram that represents the function of the DC / DC converter shown in FIG. 3 in the form of a circuit. 図1に示すバックライト装置における各LED素子の物理的な配置例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of physical arrangement | positioning of each LED element in the backlight apparatus shown in FIG. 図3に示すLED素子の等価回路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the equivalent circuit of the LED element shown in FIG. 図2および図3に示すLED駆動回路の構成に至る迄の、第1の従来構成例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing a first conventional configuration example up to the configuration of the LED drive circuit shown in FIGS. 2 and 3; 図2および図3に示すLED駆動回路の構成に至る迄の、第2の従来構成例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing a second conventional configuration example up to the configuration of the LED drive circuit shown in FIGS. 2 and 3; 図2および図3に示すLED駆動回路の構成に至る迄の、第3の従来構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 3rd example of a conventional structure until it reaches the structure of the LED drive circuit shown to FIG. 2 and FIG. 図2および図3に対応するLED駆動回路の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the LED drive circuit corresponding to FIG. 2 and FIG. この実施形態によるLED駆動回路において、LED素子の異常検出を兼ねた点灯処理の波形を示す第1のグラフである(正常時の波形)。In the LED drive circuit by this embodiment, it is a 1st graph which shows the waveform of the lighting process which served as abnormality detection of the LED element (waveform at the time of normal). この実施形態によるLED駆動回路において、LED素子の異常検出を兼ねた点灯処理の波形を示す第2のグラフである(異常時の波形)。In the LED drive circuit by this embodiment, it is a 2nd graph which shows the waveform of the lighting process which served as abnormality detection of the LED element (waveform at the time of abnormality). この実施形態において、制御回路のCPUがLED素子の点灯処理時に実施する異常検出の処理を示すフローチャートである。In this embodiment, it is a flowchart which shows the processing of the abnormality detection which CPU of a control circuit implements at the time of lighting processing of a LED element. この実施形態において、制御回路のCPUがLED素子の点灯中にVledの変化に基づいて異常を検出する様子を示すグラフある。In this embodiment, there is a graph showing how the CPU of the control circuit detects an abnormality based on a change in Vled while the LED element is on. この実施形態におけるLED素子の順電圧降下Vfの温度特性を示すグラフである。(実施の形態4)It is a graph which shows the temperature characteristic of the forward voltage drop Vf of the LED element in this embodiment. Embodiment 4 この実施の形態におけるLED駆動回路の図2に対応する構成を示すブロック図である。(実施の形態4)It is a block diagram which shows the structure corresponding to FIG. 2 of the LED drive circuit in this embodiment. Embodiment 4 この実施形態において、前回の異常判定と今回の異常判定で素子温度が異なる場合の正常範囲の相違の例を示すグラフである(実施の形態4)In this embodiment, it is a graph which shows the example of the difference of the normal range in case element temperature differs by the last abnormality determination and this abnormality determination (Embodiment 4) この実施形態における異常検出の処理を示す、図12に対応するフローチャートである(実施の形態4)It is a flowchart corresponding to FIG. 12 which shows the process of the abnormality detection in this embodiment (Embodiment 4)

以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。
(実施の形態1)
≪LED駆動回路の適用例≫
図1は、この発明によるLED駆動回路の一実施形態として液晶表示装置のバックライトに適用する場合の構成例を示すブロック図である。図1で、液晶表示装置10は、液晶パネル23、液晶パネル23の背面側から正面側へ透過する光を放射するバックライト装置19および外部からの映像信号に基づいて液晶パネル23の画素を制御する表示制御回路13を備える。バックライト装置19は、複数のLED素子を用いて構成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail using the drawings. The following description is an exemplification in all respects, and should not be construed as limiting the present invention.
Embodiment 1
<< Example of application of LED drive circuit >>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example in the case of being applied to a backlight of a liquid crystal display device as an embodiment of the LED drive circuit according to the present invention. In FIG. 1, the liquid crystal display device 10 controls the pixels of the liquid crystal panel 23 based on the liquid crystal panel 23, a backlight device 19 that emits light transmitted from the back side to the front side of the liquid crystal panel 23, and a video signal from the outside. And a display control circuit 13. The backlight device 19 is configured using a plurality of LED elements.

液晶表示装置10は、さらに液晶パネル23の画素を制御する液晶制御回路21、バックライト装置19のLED素子の点灯を制御するバックライト制御回路15および前記LED素子の異常を検出するバックライト異常検出回路17を備える。
バックライト制御回路15、バックライト異常検出回路17およびバックライト装置19は、この発明によるLED駆動回路に相当する部分である。
なお、バックライト制御回路15とバックライト異常検出回路17とは機能が異なるので別のブロックで示しているが、回路構成上不可分な部分を含んでいてもよい。即ち、LED素子の点灯用回路と異常検出用回路の一部を共通化することで回路構成が単純化されていてもよい。
The liquid crystal display device 10 further includes a liquid crystal control circuit 21 that controls pixels of the liquid crystal panel 23, a backlight control circuit 15 that controls lighting of LED elements of the backlight device 19, and backlight abnormality detection that detects abnormalities of the LED elements. A circuit 17 is provided.
The backlight control circuit 15, the backlight abnormality detection circuit 17 and the backlight device 19 correspond to the LED drive circuit according to the present invention.
The functions of the backlight control circuit 15 and the backlight abnormality detection circuit 17 are different from each other, and therefore, they are shown as separate blocks, but may be an integral part of the circuit configuration. That is, the circuit configuration may be simplified by sharing a part of the lighting circuit of the LED element and the abnormality detection circuit.

液晶表示装置10は、具体的な用途としてコンピュータに接続されるディスプレイモニタであったり、案内や広告宣伝のコンテンツを表示するサイネージディスプレイとして使用されたりする。勿論、それらの用途に限定されるものでないし、そもそも液晶表示装置のバックライトはLED駆動回路の一つの適用例に過ぎない。   The liquid crystal display device 10 is a display monitor connected to a computer as a specific application, or is used as a signage display for displaying contents of guidance and advertisement. Of course, the present invention is not limited to those applications, and the backlight of the liquid crystal display device is only one application of the LED drive circuit.

図2は、図1に示すLED駆動回路11の詳細な構成を示すブロック図である。図2に示すように、LED駆動回路は、複数の直列LEDアレイU1〜Unが並列に接続されており、並列接続のノード部分に電圧出力回路DCVからの出力電圧Vledが印加される。
それぞれの直列LEDアレイU1〜Unは、複数のLED素子が直列接続された直列LED素子群LEDs、その直列LED素子群に所定の電流を流す電流制御回路DRVおよびその直列LED素子群に流れる電流を検出する電流検出回路CSを有する。例えば、直列LEDアレイU1は、直列LED素子群LEDs1、電流制御回路DRV1および電流検出回路CS1を有し、それらが直列に配置されている。直列LEDアレイU2〜Unについてもそれと同様の構成である。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the LED drive circuit 11 shown in FIG. As shown in FIG. 2, in the LED drive circuit, a plurality of series LED arrays U1 to Un are connected in parallel, and the output voltage Vled from the voltage output circuit DCV is applied to the node portion of the parallel connection.
Each of the series LED arrays U1 to Un includes a series LED element group LEDs in which a plurality of LED elements are connected in series, a current control circuit DRV for causing a predetermined current to flow in the series LED element group, and a current flowing in the series LED element group It has a current detection circuit CS to detect. For example, the series LED array U1 includes a series LED element group LEDs1, a current control circuit DRV1, and a current detection circuit CS1, which are arranged in series. The same configuration is applied to the series LED arrays U2 to Un.

また、図2に示すように、LED駆動回路11は制御回路MCを備えている。制御回路MCは、CPU31、メモリ32、タイマー33、電流検出部34、電流制御部35および電圧調整部36のハードウェア資源を有する。それらのハードウェア資源は、例えば汎用のマイクロコンピュータを用いることでCPU31やその他の部分が実装されてもよいし、特定用途向けの半導体素子として実装されてもよい。
メモリ32は、CPU31が実行する制御プログラムや制御に用いるデータを格納する不揮発性メモリを含む。また、CPU31が処理の実行に使用するワークメモリを提供するRAMを含む。
Further, as shown in FIG. 2, the LED drive circuit 11 includes a control circuit MC. The control circuit MC has hardware resources of the CPU 31, the memory 32, the timer 33, the current detection unit 34, the current control unit 35, and the voltage adjustment unit 36. The hardware resources may be mounted on the CPU 31 and other parts by using, for example, a general-purpose microcomputer, or may be mounted as a semiconductor element for specific application.
The memory 32 includes a non-volatile memory that stores control programs executed by the CPU 31 and data used for control. It also includes a RAM that provides a work memory used by the CPU 31 to execute processing.

各直列LEDアレイU1〜Unの電流検出回路CS1〜CSnが検出した電流の大きさは、電流検出部34を介して制御回路MCに入力される。電流検出部34は入力インターフェイス回路である。
制御回路MCは、各直列LEDアレイU1〜Unの電流制御回路DRV1〜DRVnが対応する直列LED素子群LEDs1〜LEDsnに流すべき電流の大きさを指示する。電流制御部35は、各電流制御回路への出力インターフェイス回路である。
また、制御回路MCは、電圧出力回路DCVが出力すべき電圧Vledの大きさを指示する。電圧調整部36は、電圧出力回路DCVへの出力インターフェイス回路である。
The magnitudes of the currents detected by the current detection circuits CS1 to CSn of the series LED arrays U1 to Un are input to the control circuit MC via the current detection unit 34. The current detection unit 34 is an input interface circuit.
The control circuit MC indicates the magnitude of the current to be supplied to the series LED element groups LEDs 1 to LEDsn to which the current control circuits DRV 1 to DRVn of each series LED array U 1 to Un correspond. The current control unit 35 is an output interface circuit to each current control circuit.
Further, the control circuit MC indicates the magnitude of the voltage Vled to be output by the voltage output circuit DCV. The voltage adjustment unit 36 is an output interface circuit to the voltage output circuit DCV.

図3は、図2に示すLED駆動回路におけるLED素子の接続形態と、そのうち一つのLED素子が故障した場合に生じる現象を示す説明図である。
図3で、図1の直列LED素子群LEDs1に対応する部分は、直列に接続された10個のLED素子D0101〜D0110から構成される。また、図1の電流制御回路DRV1に対応する回路においてLED素子に流れる電流を制御するのは、FET素子Qc01である。分かり易いように図3ではFET素子Qc01のみを示し、他の部分の構成は省略している。図1の電流検出回路CS1に対応する部分は、主として電流検出抵抗Rc01からなる。分かり易いように図3では電流検出抵抗Rc01のみを示し、他の部分の構成は省略している。
以上、図3の直列LEDアレイU1の構成について詳細を述べたが、他の直列LEDアレイU2〜Unについても同様である。
FIG. 3 is an explanatory view showing a connection form of LED elements in the LED drive circuit shown in FIG. 2 and a phenomenon that occurs when one of the LED elements breaks down.
In FIG. 3, a portion corresponding to the series LED element group LEDs 1 of FIG. 1 is configured of ten LED elements D0101 to D0110 connected in series. Further, in the circuit corresponding to the current control circuit DRV1 of FIG. 1, it is the FET element Qc01 that controls the current flowing to the LED element. For ease of understanding, only the FET element Qc01 is shown in FIG. 3 and the configuration of the other parts is omitted. The part corresponding to the current detection circuit CS1 of FIG. 1 mainly includes a current detection resistor Rc01. For easy understanding, only the current detection resistor Rc01 is shown in FIG. 3, and the configuration of the other parts is omitted.
Although the configuration of the series LED array U1 of FIG. 3 has been described in detail above, the same applies to the other series LED arrays U2 to Un.

図4は、図2に示す電流制御回路および電流検出回路の機能を回路的に表す説明図である。電流制御回路および電流検出回路の機能的な構成を等価的な回路図で示している。
図4のLEDsは、図2に示す直列LED素子群LEDs1〜LEDsnの何れかに対応し、例えばLEDs1の場合は図3のLED素子D0101〜D0110に対応する。図4のFET素子Qcは、例えば図3のFET素子Qc01に対応する。図4の電流検出抵抗Rcは、例えば図3の電流検出抵抗Rc01に対応する。
図3に図示を省略しているが、電流制御回路は、エラーアンプAMP1、またはそれに相当する機能を有している。エラーアンプAMP1の2つの入力のうちの一つ(反転入力)には、基準電源からの電圧Vref1が入力される。基準電圧Vref1は、目標とすべき電流の大きさに対応した電圧である。エラーアンプAMP1の他方の入力(非反転入力)には電流検出抵抗Rcの一端から電流Ifの大きさに比例する電圧Vr=If×Rcが入力される。そして、エラーアンプAMP1の出力は、FET素子Qcのゲートを駆動する。FET素子Qcは、ゲートの駆動電圧に応じた大きさのドレイン電流を流す電圧制御素子である。即ち、FET素子Qcは能動領域において、ゲート電圧に対して単調増加の特性でドレイン電流を流そうとする電圧制御素子である。
FIG. 4 is an explanatory view showing functions of the current control circuit and the current detection circuit shown in FIG. The functional configurations of the current control circuit and the current detection circuit are shown in equivalent circuit diagrams.
The LEDs in FIG. 4 correspond to any of the series LED element groups LEDs 1 to LEDsn shown in FIG. 2, and in the case of the LEDs 1, for example, correspond to the LED elements D0101 to D0110 in FIG. The FET element Qc in FIG. 4 corresponds to, for example, the FET element Qc01 in FIG. The current detection resistor Rc in FIG. 4 corresponds to, for example, the current detection resistor Rc01 in FIG.
Although not shown in FIG. 3, the current control circuit has an error amplifier AMP1 or a function corresponding thereto. The voltage Vref1 from the reference power supply is input to one (inversion input) of the two inputs of the error amplifier AMP1. The reference voltage Vref1 is a voltage corresponding to the magnitude of the current to be targeted. A voltage Vr = If × Rc proportional to the magnitude of the current If is input to the other input (non-inverting input) of the error amplifier AMP1 from one end of the current detection resistor Rc. The output of the error amplifier AMP1 drives the gate of the FET element Qc. The FET element Qc is a voltage control element that causes a drain current of a size corresponding to the drive voltage of the gate to flow. That is, the FET element Qc is a voltage control element which tries to flow drain current with a characteristic of monotonically increasing with respect to the gate voltage in the active region.

エラーアンプAMP1は、十分大きなゲイン(理想的には無限大)を有して2つの入力の電位差が十分小さくなるように(理想的にはゼロになるように)FET素子Qcを駆動する。即ち、基準電圧Vref1を目標とする負帰還特性によってFET素子Qcは基準電圧Vref1に応じたドレイン電流Ifを流す。よって、ドレイン電流Ifは基準電圧Vref1に応じた一定の大きさに保たれる。
基準電圧Vref1の大きさが変わると、それに応じてドレイン電流Ifの大きさが変わる。
以上、電流検出回路および電流制御回路の機能と構成について述べた。
The error amplifier AMP1 drives the FET element Qc so as to have a sufficiently large gain (ideally infinite) so that the potential difference between the two inputs is sufficiently small (ideally zero). That is, due to the negative feedback characteristic that targets the reference voltage Vref1, the FET element Qc flows the drain current If according to the reference voltage Vref1. Therefore, the drain current If is maintained at a constant magnitude corresponding to the reference voltage Vref1.
When the magnitude of the reference voltage Vref1 changes, the magnitude of the drain current If changes accordingly.
The functions and configurations of the current detection circuit and the current control circuit have been described above.

また、図3に示す態様で、電圧出力回路DCVは、具体的にはDC/DCコンバータDDCとして実装され、出力する直流電圧の大きさVledを調整する。DC/DCコンバータDDCの構成は、例えば以下に述べるものである。
図5は、図3に示すDC/DCコンバータの機能を回路的に表す説明図である。
図5に示すFET素子Qvのソースには、直流電圧が供給されている。抵抗R1およびR2は、DC/DCコンバータDDCからの出力電圧Vledを分圧してエラーアンプAMP2の2つの入力のうちの一方(非反転入力)へ入力する。エラーアンプAMP2の非反転入力へ入力される電圧Voは、
Vo=Vled×R1/(R1+R2)
の関係にある。
Further, in the mode shown in FIG. 3, the voltage output circuit DCV is specifically mounted as a DC / DC converter DDC, and adjusts the magnitude Vled of the DC voltage to be output. The configuration of the DC / DC converter DDC is, for example, as described below.
FIG. 5 is an explanatory view in circuit form of the function of the DC / DC converter shown in FIG.
A direct current voltage is supplied to the source of the FET element Qv shown in FIG. The resistors R1 and R2 divide the output voltage Vled from the DC / DC converter DDC, and input the divided voltage to one (non-inverting input) of two inputs of the error amplifier AMP2. The voltage Vo input to the non-inverting input of the error amplifier AMP2 is
Vo = Vled × R1 / (R1 + R2)
In a relationship of

エラーアンプAMP2の他方の入力(反転入力)には、基準電圧Vref2が入力される。
エラーアンプAMP2は、十分大きなゲイン(理想的には無限大)を有して2つの入力、Vref2とVoの電位差が十分小さくなるように(理想的にはゼロになるように)FET素子Qvを駆動する。即ち、エラーアンプAMP2の入力において、
Vref2=Vo=Vled×R1/(R1+R2)
の関係が成立するようにFET素子Qvがドレイン電流Idの大きさを制御する。
よって、出力電圧Vledは、FET素子Qvのソース側の電圧によらず、かつ、DC/DCコンバータDDCの出力側に接続されて出力電圧Vledが印加される負荷の電圧−電流特性に依存せず、基準電圧Vref2の大きさに応じた大きさの直流電圧になる。
The reference voltage Vref2 is input to the other input (inverting input) of the error amplifier AMP2.
The error amplifier AMP2 has a sufficiently large gain (ideally infinite) so that the potential difference between the two inputs Vref2 and Vo becomes sufficiently small (ideally zero). To drive. That is, at the input of the error amplifier AMP2,
Vref2 = Vo = Vled × R1 / (R1 + R2)
The FET element Qv controls the magnitude of the drain current Id so that the following relationship is established.
Therefore, output voltage Vled does not depend on the voltage on the source side of FET element Qv, and does not depend on the voltage-current characteristics of the load connected to the output side of DC / DC converter DDC and to which output voltage Vled is applied. The DC voltage has a magnitude corresponding to the magnitude of the reference voltage Vref2.

ただし、基準電圧Vref2の大きさが変わると、それに応じて出力電圧Vledの大きさが変わる。基準電圧Vref2の大きさは、図5に図示しない制御回路MCによって制御される。なお、出力電圧Vledが出力し得るのは、ソース側の電圧よりも低い電圧に限る。
図5に示す構成は、DC/DCコンバータの機能を分かりやすく説明するためにFET素子Qvがアナログ的に制御される例を示している。図5の構成で、FET素子QvのドレインD側の電圧は、ソースS側から供給される電圧よりも小さく、ソース−ドレイン間の電位差とドレイン電流Idの積が、FET素子Qvの損失になる。
However, when the magnitude of the reference voltage Vref2 changes, the magnitude of the output voltage Vled changes accordingly. The magnitude of the reference voltage Vref2 is controlled by a control circuit MC not shown in FIG. The output voltage Vled can be output only to a voltage lower than the voltage on the source side.
The configuration shown in FIG. 5 shows an example in which the FET element Qv is analogically controlled in order to explain the function of the DC / DC converter in an easy-to-understand manner. In the configuration of FIG. 5, the voltage on the drain D side of the FET element Qv is smaller than the voltage supplied from the source S side, and the product of the potential difference between the source and drain and the drain current Id is the loss of the FET element Qv. .

図5のアナログ的な駆動に対して、FET素子Qvの損失、即ち電圧の変換ロスを低減する構成も可能である。例えば、図5のFETQvのドレインDとその先に接続される図示しない負荷との間にインダクタンスを挿入する。さらにドレインDとグランドの間にダイオードを挿入する(ドレインD側がカソード、グランド側がアノードである)。そして、FET素子QvのゲートGをPWM駆動する。このような構成にすることで、FET素子Qvをスイッチング動作させることが可能である。ドレインDからのスイッチング電圧をキャパシタで平滑化して出力すれば、図5のアナログ的動作と同様に基準電圧Vref2に応じた出力電圧Vledが得られる。   It is also possible to reduce the loss of the FET element Qv, that is, the conversion loss of voltage with respect to the analog drive of FIG. For example, an inductance is inserted between the drain D of the FET Qv of FIG. 5 and the load (not shown) connected to the end. Furthermore, a diode is inserted between the drain D and the ground (the drain D side is a cathode and the ground side is an anode). Then, the gate G of the FET element Qv is PWM-driven. With such a configuration, it is possible to cause the FET element Qv to perform switching operation. If the switching voltage from the drain D is smoothed by a capacitor and output, an output voltage Vled according to the reference voltage Vref2 can be obtained as in the analog operation of FIG.

図6は、図3の各LED素子が、液晶パネル23の背後に配置される位置の一例を示している。即ち、図6は、図1に示すバックライト装置における各LED素子の物理的な配置例を示す説明図であって、図3の各LED素子の符号と図6の各LED素子の符号は対応している。なお、図6で、LED素子の符号に用いる小文字の英字k、l(エル)、mは、nより小さな数字を示すものとして記している。即ち、mは(n−1)と同義、lは(n−2)と同義、kは(n−2)と同義のものとして用いている。
図6の態様は、いわゆる直下型のLEDバックライトに該当するが、それは一つの態様に過ぎず、例えばLEDと導光部材と組み合わせたいわゆるエッジ型のLEDバックライトであってもよい。
FIG. 6 shows an example of the positions where the respective LED elements in FIG. 3 are disposed behind the liquid crystal panel 23. That is, FIG. 6 is an explanatory view showing an example of physical arrangement of each LED element in the backlight device shown in FIG. 1, and the code of each LED element in FIG. 3 corresponds to the code of each LED element in FIG. doing. In FIG. 6, lower-case alphabetic characters k, l (El), and m used for the symbols of the LED elements are shown as indicating numbers smaller than n. That is, m is synonymous with (n-1), 1 is synonymous with (n-2), and k is used as a thing synonymous with (n-2).
Although the aspect of FIG. 6 corresponds to a so-called direct type LED backlight, it is only one aspect, and may be, for example, a so-called edge type LED backlight in which an LED and a light guide member are combined.

≪LED素子の発光制御≫
図3で、制御回路MCは、例えば直列LEDアレイU1について電流検出抵抗Rc01の電圧を検出することによって、LED素子D0101〜D0110に流れる電流If1を検出する。即ち、電流検出抵抗Rc01には、電流If1に比例した大きさの電圧降下Vr1=If1×Rc01が発生する。なお、電流検出抵抗Rc01〜Rcnは、いずれも同じ抵抗値である。
«Light emission control of LED element»
In FIG. 3, the control circuit MC detects the current If1 flowing through the LED elements D0101 to D0110 by detecting, for example, the voltage of the current detection resistor Rc01 for the series LED array U1. That is, a voltage drop Vr1 = If1 × Rc01 of a magnitude proportional to the current If1 occurs in the current detection resistor Rc01. The current detection resistances Rc01 to Rcn all have the same resistance value.

図1の電流制御回路DRV1に相当する回路は、If1の大きさが予め定められた目標の電流値になるようにFET素子Qc01を制御する。LED素子の輝度はそのLED素子に流れる電流の大きさにほぼ比例する。電流制御回路DRV1が目標の電流値をLED素子D0101〜D0110に流すことで、各LED素子が所定の輝度で点灯(発光)する。
各直列LEDアレイU1〜Unに同じ大きさの電流If1〜Ifnを流すことで、各LED素子D0101〜Dn10が所定の輝度で均一に発光する。なお、If1〜Ifnの目標値は、液晶表示装置10の明るさの設定や設置された場所の周囲の明るさなどに応じて変更されてもよい。
A circuit corresponding to the current control circuit DRV1 of FIG. 1 controls the FET element Qc01 so that the magnitude of If1 becomes a predetermined target current value. The brightness of the LED element is approximately proportional to the magnitude of the current flowing through the LED element. When the current control circuit DRV1 passes a target current value to the LED elements D0101 to D0110, each LED element lights up (emits light) with a predetermined luminance.
By supplying currents If1 to Ifn of the same magnitude to the respective series LED arrays U1 to Un, the respective LED elements D0101 to Dn10 emit light uniformly with a predetermined luminance. The target values of If1 to Ifn may be changed according to the setting of the brightness of the liquid crystal display device 10, the brightness around the installed place, and the like.

LED素子は、順方向電流を流すことで発光し、その際に順方向の電圧降下Vfが発生するが順方向電流の大きさの変化に対して電圧降下の大きさは抵抗のようにきれいな比例特性を示す訳ではない。ただし、電流の増加に対して順電圧が緩やかに単調増加する特性を示す。
一般に、発光時に1つのLED素子の両端に発生する順電圧Vfの大きさは3V程度である。ただし、LED素子は素子ごとに順電圧の大きさにバラつきがあることが知られている。図3に付記した数値例ではLED素子D0101〜D0110の順電圧が、いずれも3.1Vとしている(説明を簡単にするためLED素子D0101〜D0110間で順電圧のバラツキはないものとしている。実際、同一製造ロットのLED素子であればほぼ近い順電圧になる。)これは、並列接続された直列LEDアレイのうち最も大きな順電圧とする。図3の態様では10個のLED素子が直列接続されているので、直列LED素子群LEDs1の両端に発生する順電圧の大きさは31Vである。他の直列LED素子群の順電圧はこれに等しいかこれより小さい。
The LED element emits light by passing a forward current, and a forward voltage drop Vf is generated at that time, but the magnitude of the voltage drop is proportional to the change in the magnitude of the forward current like a resistance It does not indicate the characteristics. However, the characteristics show that the forward voltage gradually increases monotonously with the increase of the current.
Generally, the magnitude of the forward voltage Vf generated at both ends of one LED element at the time of light emission is about 3V. However, it is known that in the LED elements, the magnitude of the forward voltage varies from element to element. In the numerical example appended to FIG. 3, the forward voltage of each of the LED elements D0101 to D0110 is 3.1 V (in order to simplify the description, there is no variation in the forward voltage among the LED elements D0101 to D0110. In the case of LED elements of the same production lot, the forward voltage is almost the same.) This is the largest forward voltage among the series-connected LED arrays connected in parallel. In the aspect of FIG. 3, since ten LED elements are connected in series, the magnitude of the forward voltage generated across the series LED element group LEDs 1 is 31V. The forward voltage of the other series LED element group is equal to or less than this.

仮に、図1に示す並列接続された直列LEDアレイU1〜Unの電流制御回路DRV1〜DRVnおよび電流検出回路CS1〜CSnを単純な抵抗素子R01〜Rn(ただし、R01=R02=…=Rn)に置換したとする。その場合、すべての直列LEDアレイに同じ電圧Vledが印加されるが、LED素子の順電圧のバラツキに起因して各直列LEDアレイに流れる電流If1〜Ifnの大きさが異なる。その結果、直列LEDアレイごとにLED素子の輝度のバラツキが生じることとなる。輝度のバラツキは、液晶表示装置10の輝度ムラとなって画像の品位を低下させてしまう。
直列LEDアレイU1〜Unが電流制御回路DVR1〜DVRnを備えるのは、LED素子に順電圧のバラツキがあっても所定の順電流を流して所定の輝度で発光させるためである。
Temporarily, the current control circuits DRV1 to DRVn and the current detection circuits CS1 to CSn of the series-connected LED arrays U1 to Un shown in FIG. 1 can be replaced by simple resistance elements R01 to Rn (where R01 = R02 = ... = Rn). Suppose that it replaced. In that case, although the same voltage Vled is applied to all the series LED arrays, the magnitudes of the currents If1 to Ifn flowing to the respective series LED arrays are different due to the variation of the forward voltage of the LED elements. As a result, variations in the brightness of the LED elements occur for each series LED array. The variation in luminance causes unevenness in the luminance of the liquid crystal display device 10 and degrades the quality of the image.
The serial LED arrays U1 to Un include the current control circuits DVR1 to DVRn so that even if there is a variation in the forward voltage of the LED elements, a predetermined forward current is caused to emit light with a predetermined luminance.

図3において、FET素子Qc01〜Qcnは、LED素子の順電圧のバラツキを吸収する役割を担う。即ち、LED素子の順電圧のバラツキをFET素子のソース−ドレイン間の電圧Vdsで吸収する。図3に付記した数値例で、FET素子Qc01のソース−ドレイン電圧Vds1は0.1Vとしている。これは、FET素子Qc01の飽和領域でのオン電圧あるいはそれに近い値である。即ち、FET素子Qc01がとり得るソース−ドレイン電圧の最小値あるいはそれに近い。
また、数値例で電流検出抵抗Rc01の両端の電圧Vr1を0.3Vとしている。
それらの数値例によれば、電流If1が流れているときの直列LEDアレイU1の両端の電圧、即ちVledは、
Vled=Vr1+Vds+Vf1=31.4(V)
となる。
In FIG. 3, the FET elements Qc01 to Qcn play a role of absorbing the variation of the forward voltage of the LED element. That is, the variation in the forward voltage of the LED element is absorbed by the voltage Vds between the source and the drain of the FET element. In the numerical example appended to FIG. 3, the source-drain voltage Vds1 of the FET element Qc01 is 0.1V. This is at or near the on voltage in the saturation region of the FET element Qc01. That is, it is at or near the minimum value of the source-drain voltage that can be taken by the FET element Qc01.
Also, in the numerical example, the voltage Vr1 across the current detection resistor Rc01 is 0.3V.
According to those numerical examples, the voltage across the series LED array U1 when the current If1 is flowing, that is, Vled is
Vled = Vr1 + Vds + Vf = 31.4 (V)
It becomes.

これに対して、直列LEDアレイUnのLED素子の順電圧が小さく、直列LED素子群LEDsnの順電圧Vfnが27Vであるとする。なお、LED素子の順電圧が素子によって1V程度バラつくことはあり得る。
同一輝度でLED素子を発光させることを前提としているのでIfn=If1であり、その条件よりVrn=Vr1=0.3Vである。
VfnおよびVrnが上述のように決まり、それらとFET素子Qcnのソース−ドレイン電圧Vdsnとの和がVled=31.4(V)でなければならないことから、FET素子Qcnのソース−ドレイン電圧Vdsnは、4.1Vでなければならない。
言い換えると、電流制御回路DRVnは、LED素子Dn01〜Dn10に流れる電流IfnがIf1と等しくなるように、FET素子Qcnのソース−ドレイン電圧Vdsが4.1VになるようにFET素子Qcnのゲート電圧を制御する。
On the other hand, it is assumed that the forward voltage of the LED elements of the series LED array Un is small, and the forward voltage Vfn of the series LED element group LEDsn is 27V. Note that the forward voltage of the LED element may vary by about 1 V depending on the element.
Since it is premised that the LED element is made to emit light at the same luminance, Ifn = If1 and Vrn = Vr1 = 0.3 V according to the condition.
Since Vfn and Vrn are determined as described above and the sum of them and the source-drain voltage Vdsn of the FET element Qcn must be Vled = 31.4 (V), the source-drain voltage Vdsn of the FET element Qcn is , Must be 4.1V.
In other words, the current control circuit DRVn sets the gate voltage of the FET element Qcn so that the source-drain voltage Vds of the FET element Qcn becomes 4.1 V so that the current Ifn flowing through the LED elements Dn01 to Dn10 becomes equal to If1. Control.

ここで、FET素子Qc01〜Qcnが消費する電力(損失)を検討すると、FET素子は電圧制御素子でゲート電流は無視できるので、消費電力はドレイン電流とソース−ドレイン電圧との積である。各FET素子のドレイン電流If1〜Ifnはいずれも等しく、Ifとする。
FET素子Qc01の消費電力は、P1=If×Vds1=If×0.1(W)
である。
FET素子Qc0nの消費電力は、Pn=If×Vdsn=If×4.1(W)
である。
他のFET素子についても同様であり、最小のソース−ドレイン電圧に対応するP1よりも大きいか等しい。
Here, considering the power (loss) consumed by the FET elements Qc01 to Qcn, the FET element is a voltage control element and the gate current can be neglected, and therefore the power consumption is the product of the drain current and the source-drain voltage. The drain currents If1 to Ifn of the respective FET elements are all equal to each other, which is If.
The power consumption of the FET element Qc01 is P1 = If × Vds1 = If × 0.1 (W)
It is.
The power consumption of the FET element Qc0n is Pn = If × Vdsn = If × 4.1 (W)
It is.
The same is true for the other FET devices, which is greater than or equal to P1 corresponding to the minimum source-drain voltage.

このように、各電流制御回路DRV1〜DRVnが同一の目標の電流Ifを流すように制御するので、直列LED素子群の順電圧が大きな直列LEDアレイについては、FET素子のソース−ドレイン電圧、ひいては損失が小さくなり、順電圧が小さな直流LEDアレイについては、FET素子のソース−ドレイン電圧、ひいては損失が大きくなる。   As described above, since the current control circuits DRV1 to DRVn are controlled to flow the same target current If, in the series LED array in which the forward voltage of the series LED element group is large, the source-drain voltage of the FET element The loss is small, and for a direct current LED array with a small forward voltage, the source-drain voltage of the FET element and hence the loss become large.

制御回路MCは、電流検出回路CS1〜CSnが検出する電流の大きさをモニタしている。そして、電圧出力回路DCVの出力電圧を制御して各直列LEDアレイU1〜Unに目標とする大きさの電流Ifを流すために十分な大きさ電圧Vled電圧を出力させる。
その一方で、Vledが大き過ぎるといたずらにFET素子Qc01〜Qcnの損失が大きくなるだけである。よって、制御回路MCは最も大きな順電圧の直列LED素子群のソース−ドレイン電圧がとり得る最小の電圧またはそれに近い電圧(図3の数値例では0.5V)になるようにVledの大きさを制御することが好ましい。そうすることによって、FET素子Qc01〜Qcnの無駄な損失を抑制できる。
The control circuit MC monitors the magnitude of the current detected by the current detection circuits CS1 to CSn. Then, the output voltage of the voltage output circuit DCV is controlled to output a voltage Vled voltage having a magnitude sufficient to flow the current If of a target size to the respective series LED arrays U1 to Un.
On the other hand, if Vled is too large, the loss of the FET elements Qc01 to Qcn will only increase. Therefore, the control circuit MC sets the magnitude of Vled so that the source-drain voltage of the series LED element group having the largest forward voltage can attain or close to the minimum voltage that can be taken (0.5 V in the numerical example of FIG. 3). It is preferable to control. By doing so, wasteful loss of the FET elements Qc01 to Qcn can be suppressed.

制御回路MCは、各直列LEDアレイU1〜Unに目標の電流Ifを流せる最小の出力電圧Vledを出力するために、バックライトを点灯させる際に、DC/DCコンバータDDCの出力電圧Vledを低い電圧から高い電圧へと次第に大きくしてゆく。そして、何れの直列LEDアレイU1〜Unについても目標とする電流Ifが流れるようになったら、それの時点の電圧でそれ以降の出力電圧Vledを維持する、即ち、制御回路MCはLED素子が目標とする輝度で点灯するようになった時点の出力電圧を判断して維持する。   The control circuit MC lowers the output voltage Vled of the DC / DC converter DDC when lighting the backlight in order to output the minimum output voltage Vled that can flow the target current If to each of the series LED arrays U1 to Un. Gradually increases from high voltage to high voltage. Then, when the target current If flows for any of the series LED arrays U1 to Un, the output voltage Vled thereafter is maintained at the voltage at that point, that is, the control circuit MC sets the target for the LED element The output voltage at the time when it lights up with the desired brightness is judged and maintained.

制御回路MCが、出力電圧Vledを次第に上昇させていくとき、最後に目標の電流Ifが流れるようになった直列LEDアレイが、最も順電圧の大きな直列LEDアレイである。そして、その直列LEDアレイに目標の電流Ifが流れるようになった時点のVledが、目標の電流Ifが流れかつ各FET素子の損失が抑制された好適な出力電圧Vledである。
また、この点灯のプロセスは、LED素子の異常検出を兼ねている。異常検出の処理については後述する。
When the control circuit MC gradually raises the output voltage Vled, the series LED array in which the target current If flows finally flows is the series LED array with the largest forward voltage. Then, Vled when the target current If flows in the series LED array is a suitable output voltage Vled in which the target current If flows and the loss of each FET element is suppressed.
The lighting process also serves to detect an abnormality in the LED element. The process of abnormality detection will be described later.

LED素子の順電圧は、LED素子の経年劣化で変化するが短時間で変化するものではない。従って、LED素子を点灯させる都度、上述のように出力電圧Vledの好適な値を求める必要はなく、一度Vledの最適値が決まればそれをメモリに記憶しておいてもよい。そして、次回の点灯時は、メモリに記憶された出力電圧Vledを適用して点灯させるようにしてもよい。
ただし、目標の電流Ifの設定が変化した場合は、改めて上述のプロセスを実行して出力電圧Vledの好適な値を決定することが好ましい。さらに、LED素子の異常検出を兼ねることから、LED素子を点灯させる都度、上述のように出力電圧Vledの好適な値を求めるようにしてもよい。
The forward voltage of the LED element changes due to the aged deterioration of the LED element but does not change in a short time. Therefore, it is not necessary to obtain a suitable value of the output voltage Vled as described above each time the LED element is lighted, and once the optimum value of Vled is determined, it may be stored in the memory. Then, at the next lighting time, the output voltage Vled stored in the memory may be applied and lighted.
However, when the setting of the target current If changes, it is preferable to execute the above-described process again to determine a suitable value of the output voltage Vled. Furthermore, since it also serves to detect an abnormality in the LED element, a suitable value of the output voltage Vled may be determined as described above each time the LED element is turned on.

≪LED素子に異常が生じた場合に生じる現象≫
ここで、図3に示すLED駆動回路において、LED素子D0203に異常が生じて発光しなくなる場合の現象について述べる。何らかの原因でLED素子に異常が生じた場合、結果的にLED素子がショート状態に陥る場合とオープン状態に陥る場合とがある。
あるLED素子に異常が生じてショート状態になった場合、そのLED素子は発光しなくなるが、電流は流れる。よって、異常が生じたLED素子に直列接続されている他のLED素子は発光を続ける。異常が生じたLED素子については順電圧がゼロになる。しかし、ショート状態になったLED素子を含む直流LED素子群の順電圧がショート状態のLED素子の順電圧分だけ減少しても、電流制限回路が電流Ifを一定に保つ。一つのLED素子の順電圧は3V程度であるので、他のLED素子や他の直列LEDアレイに弊害が波及する可能性は少ない。
この実施形態の構成で特に問題となるのは、LED素子がオープン状態になるケースである。その場合、他の直列LEDアレイに弊害が波及し得るからである。
<< Phenomenon that occurs when an abnormality occurs in the LED element >>
Here, in the LED drive circuit shown in FIG. 3, a phenomenon will be described in the case where the LED element D 0203 is abnormal and does not emit light. When an abnormality occurs in the LED element for some reason, the LED element may be in a short state or an open state as a result.
If a failure occurs in a certain LED element and a short circuit occurs, the LED element does not emit light, but current flows. Therefore, the other LED elements connected in series to the LED element in which the abnormality has occurred continue to emit light. The forward voltage is zero for the LED element in which the abnormality has occurred. However, even if the forward voltage of the DC LED element group including the LED element in the short state decreases by the forward voltage of the LED element in the short state, the current limiting circuit keeps the current If constant. Since the forward voltage of one LED element is about 3 V, the possibility of adverse effects on other LED elements and other series LED arrays is small.
What is particularly problematic in the configuration of this embodiment is the case where the LED element is in the open state. In that case, the adverse effect may spread to other series LED arrays.

図7は、図3に示す各LED素子の等価回路を示す説明図である。発明者が見出した事実として、市販されているLED素子の多くは発光部としての発光ダイオード部とツェナーダイオードZDとが逆並列接続された回路的構成になっている。ツェナーダイオードZDのツェナー電圧Vzdは、一例で13Vである。
図7の等価回路が意味するのは、LED素子に異常が生じて発光ダイオード部(図7に示すLED)がオープン状態になった場合、そのLED素子にツェナー電圧Vzd以上の電圧が印加されると、ツェナーダイオードZDを介して電流が流れ得るということである。
FIG. 7 is an explanatory view showing an equivalent circuit of each LED element shown in FIG. As a fact found by the inventor, most of the commercially available LED elements have a circuit configuration in which a light emitting diode portion as a light emitting portion and a Zener diode ZD are connected in antiparallel. The Zener voltage Vzd of the Zener diode ZD is 13 V in one example.
The equivalent circuit of FIG. 7 means that, when an abnormality occurs in the LED element and the light emitting diode part (LED shown in FIG. 7) is opened, a voltage higher than the Zener voltage Vzd is applied to the LED element. And current can flow through the zener diode ZD.

図3で、LED素子D0203の発光ダイオード部がオープン状態になった場合を考える。その場合、正常時に印加されていた出力電圧Vledのままでは、正常時に流れていた電流If2が流れなくなる。即ち、電流検出抵抗Rc02に電流が流れなくなり、その結果、電圧検出抵抗Rc02の電圧降下Vr2がゼロになる。制御回路MCはそれを検出する。即ち、電流制御回路DRV2はIf2が急激に小さく、あるいはゼロになったことを検出する。それに対応して、FET素子Qc02を制御してソース−ドレイン電圧を正常時よりも小さくする。しかし、正常時の順電圧3Vとツェナー電圧13Vの差分10Vを、FET素子Qc02のソース−ドレイン電圧の調整のみで捻出することはできない。よって、制御回路MCは、DC/DCコンバータDDCの出力電圧Vledが低すぎると判断してVledを高くする。Vledが前述のツェナー電圧Vzdと正常時の順電圧の差分の程度まで上昇すると、LED素子D0203の逆並列のツェナーダイオードZDが導通する。そして、直列LEDアレイU2に再び目標の電流If2が流れる。その場合の出力電圧Vledは、直列LED素子群LEDs2の正常な9個のLED素子の順電圧とツェナー電圧Vzdの合計である。   Consider the case where the light emitting diode part of the LED element D 0203 is in the open state in FIG. In that case, with the output voltage Vled applied at the normal time, the current If2 flowing at the normal time does not flow. That is, no current flows in the current detection resistor Rc02, and as a result, the voltage drop Vr2 of the voltage detection resistor Rc02 becomes zero. The control circuit MC detects it. That is, the current control circuit DRV2 detects that If2 suddenly decreases or becomes zero. Correspondingly, the FET element Qc02 is controlled to make the source-drain voltage smaller than that in the normal state. However, the difference 10V between the normal voltage 3V and the Zener voltage 13V can not be extracted only by adjusting the source-drain voltage of the FET element Qc02. Therefore, the control circuit MC determines that the output voltage Vled of the DC / DC converter DDC is too low, and raises Vled. When Vled rises to the extent of the difference between the above-described Zener voltage Vzd and the normal voltage in the normal state, the anti-parallel Zener diode ZD of the LED element D 0203 becomes conductive. Then, the target current If2 flows through the series LED array U2 again. The output voltage Vled in that case is the sum of the forward voltage of the normal nine LED elements of the series LED element group LEDs 2 and the zener voltage Vzd.

図3の直列LEDアレイU2に付記した数値例では、制御回路MCが出力電圧Vledを38.1Vまで上昇させると目標とする電流If2が流れる。
即ち、直列LED素子群Leds2の順電圧は、正常なLED素子の順電圧を3.0Vとして
Vf2=2.7×9+Vzd=2.7×9+13=37.3(V)
である。
FET素子Qc02のソース−ドレイン電圧Vds2が0.V、電流検出抵抗Rc02の電圧降下Vr2が0.3Vとしているので、異常時に目標の電流値If2が流れるときの出力電圧Vledは、
Vled=Vf2+Vds2+Vr2=37.7(V)
であり、上述のごとくになる。
In the numerical example appended to the series LED array U2 of FIG. 3, when the control circuit MC raises the output voltage Vled to 38.1 V, the target current If2 flows.
That is, the forward voltage of the series LED element group Leds2 is 3.0 V for the normal voltage of the LED element Vf2 = 2.7 × 9 + Vzd = 2.7 × 9 + 13 = 37.3 (V)
It is.
The source-drain voltage Vds2 of the FET element Qc02 is 0. Since the voltage drop Vr2 of the current detection resistor Rc02 is 0.3 V, the output voltage Vled when the target current value If2 flows at the time of abnormality is
Vled = Vf 2 + Vds 2 + Vr 2 = 37.7 (V)
And will be as described above.

異常時の出力電圧Vledが、正常時に比べて極端に高ければVledの上限値を予め定めておけばよい。しかし、各LED素子の順電圧にバラツキがあることや目標電流Ifの設定に幅があることから固定的な上限値を定めることができない場合がある。
例えば、上述の数値例では、正常時に直列LEDアレイU1に目標とする電流If1を流すには、出力電圧Vledを31.4Vにすべきである。これに対して、直列LEDアレイU2のLED素子D0203の異常時に、目標とするIf2を流すための出力電圧Vledが37.7Vである。例えば、両者の中間付近の電圧である35Vを、出力電圧Vledの上限値に設定することも考えられなくはない。しかし、正常時においても目標電流が大きい場合に出力電圧Vledを38V程度にすべき場合があれば、上限値を35Vと定めると誤検出が生じてしまう。
If the output voltage Vled at the time of abnormality is extremely high compared to that at the normal time, the upper limit value of Vled may be determined in advance. However, since there is variation in the forward voltage of each LED element and that there is a range in setting of the target current If, it may not be possible to set a fixed upper limit value.
For example, in the above numerical example, the output voltage Vled should be 31.4 V in order to flow the target current If1 to the series LED array U1 at normal times. On the other hand, when the LED element D 0203 of the series LED array U 2 is abnormal, the output voltage Vled for flowing the target If 2 is 37.7 V. For example, it can not be considered to set 35 V, which is a voltage near the middle between the two, to the upper limit value of the output voltage Vled. However, if the output voltage Vled should be about 38 V when the target current is large even in the normal state, if the upper limit value is set to 35 V, erroneous detection occurs.

一方で、オープン状態になったLED素子の異常が検出できないとすれば、逆並列のツェナーダイオードZDのツェナー電圧Vzdの分だけ高い出力電圧Vledが維持される。異常なLED素子を含む直列LEDアレイは、それによって他のLED素子が発光するものの、それと並列接続されている正常な直列LEDアレイには、ツェナー電圧Vzdの上昇分だけ過剰な出力電圧が印加される。その過剰な出力電圧は、FET素子Qcによって吸収されることになる。   On the other hand, if it is not possible to detect an abnormality of the LED element in the open state, the output voltage Vled higher by the amount of the Zener voltage Vzd of the antiparallel Zener diode ZD is maintained. Although the series LED array including the abnormal LED element causes the other LED elements to emit light, an excess output voltage is applied to the normal series LED array connected in parallel with that by the increase of the Zener voltage Vzd. Ru. The excess output voltage will be absorbed by the FET element Qc.

例えば、直列LEDアレイU1に異常時の出力電圧Vled=37.7(V)が印加された場合を考える。分かり易くするために直列LED素子群LEDs1の順電圧が正常時と同じであるとする。その場合、FET素子Qc01は上記電圧から、直列LED素子群LEDs01の順電圧Vf1=31Vと電流検出抵抗Vr1=0.3Vの合計を差し引いた6.3Vの電圧をソース−ドレイン電圧Vds1として担わなければならない。同様に、順電圧降下がLEDs01よりも小さな直列LED素子群LEDsnについては、FET素子Qcnがソース−ドレイン電圧Vdsnとして10.3(V)もの電圧を担わなければならない。
このように、何れかの直列LEDアレイのLED素子に異常が生じてオープン状態になると、出力電圧Vledが上昇して並列な直列LEDアレイのFET素子の損失が大きくなる。FET素子が、その電圧に耐えられなくなると故障したり焼損したりするという二次的な異常、故障が発生してしまう。
そこで、後述するように、点灯のプロセスでLED素子の異常を検出して二次的な異常の発生、即ちFET素子の故障の発生を防ぐようにするのである。
For example, it is assumed that the output voltage Vled = 37.7 (V) at the time of abnormality is applied to the series LED array U1. In order to make it easy to understand, it is assumed that the forward voltage of the series LED element group LEDs 1 is the same as that in the normal state. In that case, the FET element Qc01 must carry a voltage of 6.3 V obtained by subtracting the sum of the forward voltage Vf1 = 31 V of the series LED element group LEDs 01 and the current detection resistor Vr1 = 0.3 V from the above voltage as the source-drain voltage Vds1. You must. Similarly, for a series LED element group LEDsn whose forward voltage drop is smaller than that of the LEDs 01, the FET element Qcn has to carry a voltage of 10.3 (V) as the source-drain voltage Vdsn.
As described above, when an abnormality occurs in the LED elements of any of the series LED arrays and the open state is established, the output voltage Vled rises and the loss of the FET elements of the parallel series LED arrays becomes large. If the FET device can not withstand the voltage, a secondary failure or failure will occur, such as failure or burnout.
Therefore, as described later, the abnormality of the LED element is detected in the lighting process to prevent the occurrence of the secondary abnormality, that is, the failure of the FET element.

≪LEDアレイと駆動回路の構成の経緯≫
異常検出の処理を説明するまでに、この実施形態によるバックライトのLED駆動回路が図3および図6に示す構成に至った経緯について、図8A〜図8Cおよび図9を参照しながら述べる。
図8Aは、直列LED素子群LEDsが1つだけのシンプルなLED駆動回路の構成を示す説明図である。図1は、1つの電圧出力回路DCV,1つの直列LEDアレイLEDs、1つの電流制御回路DRV、1つの電流検出回路CSおよび1つの制御回路MCで構成されている。
<< Details of the configuration of LED array and drive circuit >>
The process of the LED drive circuit of the backlight according to this embodiment reaching the configuration shown in FIGS. 3 and 6 will be described with reference to FIGS. 8A to 8C and FIG. 9 until the process of abnormality detection is described.
FIG. 8A is an explanatory view showing the configuration of a simple LED drive circuit having only one series LED element group LEDs. FIG. 1 is composed of one voltage output circuit DCV, one series LED array LEDs, one current control circuit DRV, one current detection circuit CS, and one control circuit MC.

小型の液晶パネルのバックライトであれば、図8Aに示す構成で足りる。しかし、液晶パネルの大型化、あるいは屋外に設置される場合の高輝度化に対応するには、LEDの数を増やす必要がある。しかし、直列接続可能なLED素子の数には限界がある。むやみに数を増やすと、多数のLED素子の順電圧に対応した高電圧の駆動回路が必要になり、安全面で、またコスト面で合理的でなくなる。
図8Bは、図8Aに示す回路を複数並置することでLEDの数を増やした構成を示している。しかし、図8Bの構成では、電圧出力回路DCV1、DCV2…が冗長な構成となり、コスト面において不利である。そこで、図8Cに示すように、共通の電圧出力回路を用いるという着想が生まれる。
In the case of a backlight of a small liquid crystal panel, the configuration shown in FIG. 8A is sufficient. However, in order to cope with the increase in size of the liquid crystal panel or the increase in brightness when the liquid crystal panel is installed outdoors, it is necessary to increase the number of LEDs. However, the number of LED elements that can be connected in series is limited. If the number is increased needlessly, a high voltage drive circuit corresponding to the forward voltage of a large number of LED elements is required, which is unreasonable in terms of safety and cost.
FIG. 8B shows a configuration in which the number of LEDs is increased by arranging a plurality of the circuits shown in FIG. 8A in parallel. However, in the configuration of FIG. 8B, the voltage output circuits DCV1, DCV2,... Are redundant configurations, which is disadvantageous in cost. Therefore, as shown in FIG. 8C, the idea of using a common voltage output circuit is created.

図9は、それを具体化した構成であり、図3に対応したものである。図9に示すLED駆動回路では、並列接続されたそれぞれの直列LEDアレイに、電圧出力回路DCVから共通の電圧Vledが印加される。
図9の構成においては、図3について述べたように、電流制御回路DRV1〜DRVnに対応するFET素子Qc01〜Qcnが、LED素子の順電圧のバラツキを吸収する役割を担う。
FIG. 9 is a configuration that embodies it, and corresponds to FIG. In the LED drive circuit shown in FIG. 9, a common voltage Vled is applied from the voltage output circuit DCV to the respective series LED arrays connected in parallel.
In the configuration of FIG. 9, as described with reference to FIG. 3, the FET elements Qc01 to Qcn corresponding to the current control circuits DRV1 to DRVn play a role of absorbing the variation of the forward voltage of the LED elements.

≪点灯時の異常検知≫
この実施形態における、異常検出を兼ねたLED素子の点灯処理について述べる。
図10および図11は、この実施形態によるLED駆動回路において、LED素子の異常検出を兼ねた点灯処理の波形を示すグラフである。図10は何れのLED素子も正常な場合の波形を示している。これに対して図11は、一部のLED素子が異常な場合の波形を示している。
«Abnormal detection at the time of lighting»
The lighting process of the LED element which also serves as abnormality detection in this embodiment will be described.
FIG. 10 and FIG. 11 are graphs showing waveforms of lighting processing which also serves as detection of abnormality of the LED element in the LED drive circuit according to this embodiment. FIG. 10 shows the waveforms when all the LED elements are normal. On the other hand, FIG. 11 shows a waveform in the case where some of the LED elements are abnormal.

図10および図11で、横軸は時間tの経過である。上側のグラフの縦軸は電圧出力回路DCVの出力電圧Vledである。下側のグラフの縦軸は各直列LEDアレイに流れる電流Ifである。
図10および図11に示すように、制御回路MCのCPU31は、LED素子を点灯させる際に、時間の経過と共に出力電圧Vledを低い電圧から次第に高い電圧へと立ち上げていく。各直列LEDアレイの電流制御回路DRVは、目標とする電流Ifを流すように制御するが、出力電圧Vledがあまりにも低くて直列LED素子群の順電圧Vfに満たない間は電流を流せない。出力電圧Vledが次第に上昇して順電圧Vfに等しい程度に達すると、直列LED素子群に順電流が流れ始める。さらに電圧が上昇すると、直列LED素子群に流れる順電流が増加して目標とする電流Ifに達する。さらに出力電圧Vledが上昇しても、電流制御回路DRVが順電流を目標とする電流Ifに保つ。
In FIGS. 10 and 11, the horizontal axis is the passage of time t. The vertical axis of the upper graph is the output voltage Vled of the voltage output circuit DCV. The vertical axis of the lower graph is the current If flowing through each series LED array.
As shown in FIGS. 10 and 11, when lighting the LED element, the CPU 31 of the control circuit MC raises the output voltage Vled from a low voltage to a high voltage gradually with the passage of time. The current control circuit DRV of each series LED array controls to flow the target current If, but can not flow current while the output voltage Vled is too low to meet the forward voltage Vf of the series LED element group. When the output voltage Vled gradually rises and reaches a level equal to the forward voltage Vf, forward current starts to flow in the series LED element group. When the voltage further rises, the forward current flowing through the series LED element group increases to reach the target current If. Furthermore, even if the output voltage Vled rises, the current control circuit DRV keeps the forward current at the target current If.

各LED素子の順電圧にバラツキがあるので、それぞれの直列LEDアレイによって、順電流がIfに達する出力電圧Vledの大きさが異なる。
図10に示す3本の電流曲線Ui、UjおよびUkは、並列接続された3つの直列LEDアレイUi、UjおよびUkで構成されるLED駆動回路の電流の立ち上がりを示している。
図10に示すように、3つの直列LEDアレイのうち、Uiの波形に対応する直列LEDアレイUiは直列LED素子群の順電圧が最も小さく、従って最も小さな出力電圧Vledで電流が流れ始める。Ukの波形に対応する直列LEDアレイUkは直列LED素子群の順電圧が最も大きく、従って最も大きな出力電圧Vledで電流が流れ始める。
図10で、制御回路MCは、出力電圧Vledを最小電圧から時間の経過とともに上昇させていき、3つの直列LEDアレイUi、UjおよびUkの何れにも目標とする電流Ifが流れるようになるまで上昇を続ける。
LEDアレイUkに目標とする電流Ifが流れたことを確認して、制御回路MCは、以降の電圧出力回路DRVの出力電圧Vledを一定の電圧に保つ。
Since the forward voltage of each LED element has variation, the magnitude of the output voltage Vled at which the forward current reaches If differs depending on each series LED array.
Three current curves Ui, Uj and Uk shown in FIG. 10 indicate the rising of the current of the LED drive circuit composed of three series LED arrays Ui, Uj and Uk connected in parallel.
As shown in FIG. 10, among the three series LED arrays, the series LED array Ui corresponding to the waveform of Ui has the smallest forward voltage of the series LED element group, and hence the current starts to flow at the smallest output voltage Vled. The series LED array Uk corresponding to the waveform of Uk has the largest forward voltage of the series LED element group, and therefore the current starts to flow at the largest output voltage Vled.
In FIG. 10, the control circuit MC raises the output voltage Vled with time from the minimum voltage until the target current If flows in any of the three series LED arrays Ui, Uj and Uk. Keep rising.
After confirming that the target current If flows in the LED array Uk, the control circuit MC keeps the output voltage Vled of the subsequent voltage output circuit DRV at a constant voltage.

続いて、図11について説明する。
図11は、5つの直列LEDアレイU1、U2、Ui、UjおよびUkで構成されるLED駆動回路の電流の立ち上がりを示している。そのうち、Ui、UjおよびUkは図10と同じ特性を有している。一方、U1およびU2はLED素子に異常があるものとする。
直列LEDアレイU2は、対応する直列LED素子群LEDs2に含まれる幾つかのLED素子がショート状態にあるものとする。そのために、直列LED素子群の順電圧Vf2が小さく、バラツキを考慮した正常な範囲よりも小さな出力電圧VledでLED素子が点灯する。
ただし、LED素子がショート状態になった異常については、実施の形態2で改めて述べることとし、U1に係る異常検出について述べる。U1に係る異常検出は二次的な故障を発生させることがあるので、必須の異常検出項目である。
Subsequently, FIG. 11 will be described.
FIG. 11 shows the rising of the current of the LED drive circuit composed of five serial LED arrays U1, U2, Ui, Uj and Uk. Among them, Ui, Uj and Uk have the same characteristics as FIG. On the other hand, U1 and U2 assume that there is an abnormality in the LED element.
The series LED array U2 assumes that some of the LED elements included in the corresponding series LED element group LEDs 2 are in a shorted state. Therefore, the forward voltage Vf2 of the series LED element group is small, and the LED elements light up with the output voltage Vled smaller than the normal range in consideration of the variation.
However, the abnormality in which the LED element is in the short state will be described again in the second embodiment, and the abnormality detection related to U1 will be described. Since the abnormality detection related to U1 may cause a secondary failure, it is an essential abnormality detection item.

直列LEDアレイU1については、直列LED素子群LEDs1の何れかのLED素子に異常が生じてオープン状態になっている。異常が生じたLED素子には、正常時の順電圧でなく逆並列のツェナーダイオードZDのツェナー電圧Vzdを印加しなければ電流Ifが流れない。よって、LED素子の順電圧のバラツキを考慮した正常な範囲よりも大きな出力電圧Vledを印加するまで、LED素子に電流Ifが流れない。
異常検出の手法として、直列LED素子群の順電圧のバラツキを考慮した正常範囲を予め定め、制御回路MCのメモリ32に格納しておく。その正常範囲を超える出力電圧Vledを印加して、電流が流れはじめる直列LEDアレイがあるか否かを判断する。そのような直列LEDアレイが検出された場合に制御回路MCは、その直列LEDアレイの何れかのLEDがオープン状態になり異常が発生したと判断する。そして、出力電圧Vledを下げてLED素子の駆動を停止する。
With regard to the series LED array U1, any one of the LED elements of the series LED element group LEDs 1 is in an open state due to an abnormality. The current If does not flow to the LED element in which the abnormality has occurred unless the Zener voltage Vzd of the anti-parallel Zener diode ZD is applied instead of the normal voltage in the normal state. Therefore, the current If does not flow in the LED element until the output voltage Vled larger than the normal range in consideration of the variation of the forward voltage of the LED element is applied.
As a method of detecting an abnormality, a normal range in which the variation of the forward voltage of the series LED element group is considered is determined in advance, and stored in the memory 32 of the control circuit MC. An output voltage Vled exceeding the normal range is applied to determine whether there is a series LED array in which current starts to flow. When such a series LED array is detected, the control circuit MC determines that any LED of the series LED array is in the open state and an abnormality has occurred. Then, the output voltage Vled is lowered to stop the driving of the LED element.

LED素子の発光中に出力電圧Vledが上昇した場合、目標としている電流Ifの大きさは、設定や使用環境によってさまざまである。従って、出力電圧の正常範囲と異常範囲を分ける閾値を予め固定的に決めることが難しい。
この実施形態によれば、LED素子が点灯を始める電流について正常範囲と異常範囲を分ける閾値を決める。即ち、LED素子に電流が流れ始める電圧に基づいて閾値を決める。このようにすれば、LED素子の異常をより正確に判断できる。
When the output voltage Vled rises during light emission of the LED element, the magnitude of the target current If varies depending on the setting and the use environment. Therefore, it is difficult to fixedly determine in advance the threshold value for dividing the normal range and the abnormal range of the output voltage.
According to this embodiment, the threshold value for dividing the normal range and the abnormal range is determined for the current at which the LED element starts lighting. That is, the threshold is determined based on the voltage at which current starts to flow in the LED element. In this way, the abnormality of the LED element can be determined more accurately.

≪処理手順≫
図12は、この実施形態において、制御回路MCのCPU31がLED素子の点灯処理時に実施する異常検出の処理を示すフローチャートである。
図12に示すように、LED素子を点灯させる際に、CPU31は電圧調整部36を介して電圧出力回路DCVの出力電圧Vledを制御して、時間の経過と共に低い電圧から高い電圧へと次第に上昇させるようにする(ステップS11)。
«Processing procedure»
FIG. 12 is a flowchart showing an abnormality detection process performed by the CPU 31 of the control circuit MC in the lighting process of the LED element in this embodiment.
As shown in FIG. 12, when lighting the LED element, the CPU 31 controls the output voltage Vled of the voltage output circuit DCV through the voltage adjustment unit 36 to gradually increase from low voltage to high voltage with the passage of time. (Step S11).

出力電圧Vledを上昇させながらCPU31は、電流検出部34を介して電流制御回路CS1〜CSnが検出する各直列LEDアレイU1〜Unの電流If1〜Ifnをモニタする(ステップS13)。   While raising the output voltage Vled, the CPU 31 monitors the currents If1 to Ifn of the series LED arrays U1 to Un detected by the current control circuits CS1 to CSn via the current detection unit 34 (step S13).

出力電圧Vledを上昇させながら電流If1〜Ifnのモニタを続け(ステップS15のNoのループ)、いずれかの直列LEDアレイに電流Ifが流れてLED素子が発光するようになったら(ステップS15のYes)、その時点の出力電圧Vledの値を取得してメモリ32に格納する(ステップS17)。そして、取得された出力電圧Vledが予め定められた正常値の範囲内か否かを判定する(ステップS19)。取得されたVledが正常範囲内であれば(ステップS19のYes)、CPU31は全ての直列LEDアレイに電流が流れたか、即ち、未だLED素子が発光していない直列LEDアレイがあるか否かを判定する(ステップS21)。すべての直列LEDに電流Ifが流れたら(ステップS21のYes)、異常検出の処理を終了する。即ち、すべての直列LEDアレイU1〜Unが正常に点灯したと判断する。   Monitoring of the currents If1 to Ifn is continued while raising the output voltage Vled (No loop of step S15), and when the current If flows through any of the series LED arrays and the LED element emits light (Yes in step S15) And the value of the output voltage Vled at that time is acquired and stored in the memory 32 (step S17). Then, it is determined whether the acquired output voltage Vled is within the range of a predetermined normal value (step S19). If the acquired Vled is within the normal range (Yes in step S19), the CPU 31 checks whether current flows through all the series LED arrays, that is, whether or not there is a series LED array in which the LED elements have not yet emitted light. It determines (step S21). When the current If flows through all the series LEDs (Yes in step S21), the process of abnormality detection is ended. That is, it is determined that all the series LED arrays U1 to Un have been lit normally.

一方、前記ステップS21で,未だLED素子が発光していない直列LEDアレイがあれば(ステップS21のNo)、ルーチンはステップS11へ戻る。そして、CPU31はまだ電流が流れていない直列LEDアレイに電流が流れてLED素子が発光するまで出力電圧Vledを上昇させながら電流の検出を続ける。
前記ステップS19で、取得されたVledが正常範囲でない場合(ステップS19のNo)、CPU31はその直列LEDアレイのLED素子が異常と判断する。そして、出力電圧Vledを下げて通電を中止し、正常な直列LEDアレイのFET素子Qc01〜Qcnに過電圧が印加されて二次的な故障が発生しないようにする。
On the other hand, if there is a serial LED array in which the LED elements are not emitting light yet in step S21 (No in step S21), the routine returns to step S11. Then, the CPU 31 continues detecting the current while raising the output voltage Vled until the current flows through the series LED array in which the current does not flow yet and the LED element emits light.
When the acquired Vled is not in the normal range in the step S19 (No in the step S19), the CPU 31 determines that the LED element of the serial LED array is abnormal. Then, the output voltage Vled is lowered to stop the energization, and an overvoltage is applied to the FET elements Qc01 to Qcn of the normal series LED array so that a secondary failure does not occur.

以上が、点灯時の異常検出の手順である。
なお、異常を検出した場合にCPU31は、液晶表示装置10の図示しない表示ランプや、液晶パネル23へのメッセージ表示、あるいは図示しない通信インターフェイスを介した外部の機器との通信などの手段で、検出された異常をユーザや管理装置に知らせることが好ましい。
The above is the procedure of abnormality detection at the time of lighting.
When an abnormality is detected, the CPU 31 detects it by means such as a display lamp (not shown) of the liquid crystal display device 10, a message display on the liquid crystal panel 23, or communication with an external device via a communication interface (not shown). It is preferable to notify the user or the management device of the detected abnormality.

(実施の形態2)
図11において、直列LEDアレイに電流Ifが流れて点灯するようになる出力電圧Vledが、正常範囲を超えた場合に異常と判断した。これは、図11に示す「異常範囲1」の検出に対応するものである。
出力電圧Vledが正常範囲を下回る範囲で直列LEDアレイに電流Ifが流れた場合も異常と判断してもよい。これは、図11にU2で示す直列LEDアレイの異常、即ち「異常範囲2」の検出に対応するものである。
この現象は何れかのLED素子の順電圧が異常に小さい場合、即ち、LED素子の発光ダイオード部あるいはZD部がショート状態にある場合に対応する。直列LED素子群のうち1つのLED素子だけがショート状態になった場合は、順電圧の素子バラツキの範囲内に収まりこの手法で検出することは難しいかもしれない。しかし、多数のLED素子がショート状態になった場合は、この手法で異常を検出し得る。
LED素子がショート状態の異常を必須の異常検出項目としなかったのは、他の直列LEDアレイの二次的故障を誘発することがないからである。LED素子がショート状態の場合については異常検出を省略する態様もあり得る。
Second Embodiment
In FIG. 11, when the output voltage Vled, at which the current If flows in the series LED array and lights up, exceeds the normal range, it is determined to be abnormal. This corresponds to the detection of “abnormal range 1” shown in FIG.
If the current If flows in the series LED array in the range where the output voltage Vled falls below the normal range, it may be determined as abnormal. This corresponds to the detection of an abnormality of the series LED array indicated by U2 in FIG. 11, that is, “abnormal range 2”.
This phenomenon corresponds to the case where the forward voltage of any of the LED elements is abnormally small, that is, when the light emitting diode part or the ZD part of the LED element is in a short state. If only one LED element in the series LED element group is shorted, it may be difficult to detect with this method because it falls within the range of the element variation of the forward voltage. However, when a large number of LED elements are shorted, an abnormality can be detected by this method.
The reason why the LED element does not set the short-circuited abnormality as an essential abnormality detection item is because it does not induce a secondary failure of another series LED array. In the case where the LED element is in the short state, there may be an aspect in which the abnormality detection is omitted.

(実施の形態3)
実施の形態1で述べたように、LED素子の点灯処理時に異常を検出することに加えて、LED素子の点灯中に異常の発生を検出してもよい。
図13に示すようにLED素子の点灯中、時刻tbにおいて何れかのLED素子に異常が発生して発光ダイオード部がオープン状態になったとする。そうすると、異常のLED素子を含む直列LEDアレイに目標の電流値Ifを流そうとして制御回路MCが電圧出力回路DCVの出力電圧Vledを上昇させる。出力電圧Vledを上昇させる処理は制御回路MCのCPU31が実行する。
Third Embodiment
As described in the first embodiment, in addition to detecting an abnormality at the time of lighting processing of the LED element, the occurrence of the abnormality may be detected during lighting of the LED element.
As shown in FIG. 13, it is assumed that an abnormality occurs in any of the LED elements at time tb while the LED elements are on, and the light emitting diode part is in the open state. Then, the control circuit MC raises the output voltage Vled of the voltage output circuit DCV in order to flow the target current value If through the series LED array including the abnormal LED element. The process of raising the output voltage Vled is executed by the CPU 31 of the control circuit MC.

そこで、CPU31はLED素子の点灯中に目標の電流値が変化していないにも関わらず、何れかの直列LEDアレイの電流が急激に減少し、その結果出力電圧Vledを上昇させなければならない事象が発生したら、異常と判定して、図12のステップS23と同様の処理を行ってもよい。
ここで、異常か否かの判定は、LED素子の点灯中に検出された電流が、予め定められた期間内に予め定められた閾値を超えて減少する急激な変化があったことに基づいてもよい。あるいは、電流の急激な現象に基づいて出力電圧Vledを上昇させた結果として、出力電圧Vledが予め定められた期間内に予め定められた閾値を超えて上昇する急激な上昇があったことに基づいてもよい。
この実施形態による異常検出は、LED素子の点灯中に繰り返し実行されるので、CPU31に処理負荷がかかるが、LED素子に異常が発生したら速やかにその異常を検出できるという利点がある。
Therefore, even if the target current value does not change while the LED element is on, the CPU 31 rapidly decreases the current of any series LED array, and as a result, the output voltage Vled has to be increased. If the error occurs, it may be determined as abnormal and the same process as step S23 of FIG. 12 may be performed.
Here, the determination as to whether or not there is an abnormality is based on the fact that the current detected during lighting of the LED element has a rapid change which decreases within a predetermined period beyond a predetermined threshold. It is also good. Alternatively, as a result of raising the output voltage Vled based on the abrupt phenomenon of current, based on the fact that the output voltage Vled has risen sharply beyond a predetermined threshold within a predetermined period. May be
Since the abnormality detection according to this embodiment is repeatedly performed while the LED element is lit, a processing load is applied to the CPU 31, but there is an advantage that the abnormality can be detected promptly if an abnormality occurs in the LED element.

(実施の形態4)
一般に、LED素子は、温度が高くなる程順電圧降下Vfが小さくなる温度特性を有している。
この実施の形態では、上述のLED素子の温度特性を考慮した異常検出の手法について述べる。
上述の温度特性は、LEDの構成材料によって若干異なるが、一例で、白色バックライト用LEDのベースとなる青色LEDの温度特性は、−2〜−2.5mV/℃である。即ち、素子の温度が1℃上昇すると、順電圧降下Vfの大きさが2〜2.5mV小さくなる。例えば、20℃におけるLED素子の順電圧降下Vfが3.1Vで、温度特性が−2.5mV/℃の場合、60℃における順電圧降下Vfは、20℃のVfよりも100mV小さい3.0Vになり、例えば直列LED素子群全体のVfnの順電圧降下はVf1=30Vになる。
Embodiment 4
In general, the LED element has a temperature characteristic in which the forward voltage drop Vf decreases as the temperature rises.
In this embodiment, a method of abnormality detection in consideration of the temperature characteristic of the above-mentioned LED element will be described.
The above-mentioned temperature characteristics slightly differ depending on the constituent material of the LED, but in one example, the temperature characteristics of the blue LED which is the base of the white backlight LED is −2 to −2.5 mV / ° C. That is, when the temperature of the element increases by 1 ° C., the magnitude of the forward voltage drop Vf decreases by 2 to 2.5 mV. For example, when the forward voltage drop Vf of the LED element at 20 ° C. is 3.1 V and the temperature characteristic is −2.5 mV / ° C., the forward voltage drop V f at 60 ° C. is 3.0 mV smaller than the Vf at 20 ° C. For example, the forward voltage drop of Vfn of the whole series LED element group becomes Vf1 = 30V.

図14は、この実施形態におけるLED素子の順電圧降下Vfの温度特性を示すグラフである。
図15は、この実施の形態におけるLED駆動回路の構成を示すブロック図である。実施の形態1で述べた図2に対応しており、図2との相違点は、制御回路MCが温度センサー37をさらに備える点である。温度センサー37は、LED素子の温度を検出する。具体的なハードウェアとしては、例えばサーミスタが適用できる。温度センサー37は、1つのセンサーで構成されてもよいが、複数個のセンサーで構成されてもよい。例えば、直列LEDアレイ毎にセンサーを有し、そのセンサー検出された温度に基づいて各直列LEDアレイについて正常範囲の判定値を補正してもよい。あるいは、各直列LEDアレイが複数のセンサーを有し、同一の直列LEDアレイに係るセンサーの平均の温度に基づいて補正を行ってもよい。
FIG. 14 is a graph showing the temperature characteristics of the forward voltage drop Vf of the LED element in this embodiment.
FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the LED drive circuit in this embodiment. This corresponds to FIG. 2 described in the first embodiment, and is different from FIG. 2 in that the control circuit MC further includes a temperature sensor 37. The temperature sensor 37 detects the temperature of the LED element. As a specific hardware, for example, a thermistor can be applied. The temperature sensor 37 may be configured by one sensor, but may be configured by a plurality of sensors. For example, a sensor may be provided for each series LED array, and the judgment value of the normal range may be corrected for each series LED array based on the temperature detected by the sensor. Alternatively, each series LED array may have multiple sensors, and the correction may be made based on the average temperature of the sensors associated with the same series LED array.

図16は、この実施形態において、前回の異常判定と今回の異常判定で素子温度が異なる場合の正常範囲の相違の例を示すグラフである。図16で左側半分のグラフは図11に対応しており、温度センサー37による検知温度がTa1=25℃の場合のVled正常範囲を示している。図16の右側半分のグラフは、やはり図11に対応しているが、検知温度がTa2=45℃の場合を示している。
図16の左側のグラフと右側のグラフとでVledの正常範囲の閾値を比べると、左側のグラフに比べて右側のグラフの閾値が小さいことがわかる。LED素子の順電圧降下Vfの温度特性に応じて、高い温度になる程正常範囲の閾値を小さくして異常判定が行なわれる。
FIG. 16 is a graph showing an example of the difference between the normal range when the element temperature is different between the previous abnormality determination and the current abnormality determination in this embodiment. The graph on the left half of FIG. 16 corresponds to FIG. 11, and shows the Vled normal range when the temperature detected by the temperature sensor 37 is Ta1 = 25.degree. The graph in the right half of FIG. 16 again corresponds to FIG. 11, but shows the case where the detected temperature is Ta2 = 45.degree.
When the threshold value of the normal range of Vled is compared between the graph on the left side and the graph on the right side of FIG. 16, it is understood that the threshold value of the graph on the right side is smaller than that of the graph on the left side. In accordance with the temperature characteristic of the forward voltage drop Vf of the LED element, the threshold value in the normal range is reduced as the temperature rises, and the abnormality determination is performed.

図17は、この実施形態における異常検出の処理を示す、図12に対応するフローチャートである。
図17に示すように、異常検出の処理を行う際に、CPU31は、温度センサー37が検出するLED素子の温度を読み取る(ステップS31)。そして、読み取った温度に応じて、Vledを正常値範囲と判定する閾値のシフト量を算出する(ステップS32)。即ち、基準の温度、例えば25℃に対して定められた閾値に対して、その基準温度と検出された温度の差の分だけ閾値を補正する(ステップS33)。補正量は、予め定められた温度特性を用いて算出する。
ステップS41〜S53は、図12のS11〜S23に対応しており、図12と同様の処理を示しているので、説明を省略する。
FIG. 17 is a flowchart corresponding to FIG. 12 and showing the process of abnormality detection in this embodiment.
As shown in FIG. 17, when performing processing for abnormality detection, the CPU 31 reads the temperature of the LED element detected by the temperature sensor 37 (step S31). Then, according to the read temperature, a shift amount of a threshold value for determining Vled as a normal value range is calculated (step S32). That is, the threshold is corrected by the difference between the reference temperature and the detected temperature with respect to the threshold set for the reference temperature, for example, 25 ° C. (step S33). The correction amount is calculated using a predetermined temperature characteristic.
Steps S41 to S53 correspond to S11 to S23 in FIG. 12, and show the same processes as those in FIG.

以上のように、LED素子の温度を考慮することによって、例えば長期間動作しておらず温度が室温付近にある場合の異常検出(図16の左半分に対応)と、直近までLED素子が発光していたLED駆動回路の電源を入れ直した場合の異常検出(図16の右半分に対応)とで、LED素子の温度の違いによる順電圧降下Vfの差異とを考慮して、正確な異常判定が実現できる。   As described above, by taking the temperature of the LED element into consideration, for example, when the abnormality is not detected for a long time and the temperature is near room temperature (corresponding to the left half in FIG. 16), the LED element emits light In the abnormality detection (corresponding to the right half of FIG. 16) in the case where the power of the LED drive circuit was turned on again (corresponding to the right half of FIG. 16) Can be realized.

以上に述べたように、
(i)この発明によるLED駆動回路は、直列接続された複数のLED素子、それらのLED素子に所定の電流を流す電流制御回路および前記LED素子に流れる電流を検出する電流検出回路を含む直列LEDアレイと、並列接続された複数の前記直列LEDアレイに高低調整可能な電圧を印加する電圧出力回路と、前記電圧出力回路が出力する電圧を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、各直列LEDアレイの点灯を開始させる際に前記電圧出力回路の出力電圧を次第に高めて前記電流検出回路で通電の開始を検出し、通電開始時の印加電圧が予め定められた範囲にない場合にその直列LEDアレイが異常であると判定することを特徴とする。
As mentioned above,
(I) The LED drive circuit according to the present invention includes a plurality of LED elements connected in series, a current control circuit for causing a predetermined current to flow through the LED elements, and a series LED including a current detection circuit for detecting a current flowing through the LED elements. And a control circuit for controlling a voltage output from the voltage output circuit, the control circuit including: an array; a plurality of voltage output circuits for applying adjustable voltages to the plurality of series LED arrays connected in parallel; When starting lighting of the series LED array, the output voltage of the voltage output circuit is gradually increased and the current detection circuit detects the start of energization, and the applied voltage at the start of energization is not within a predetermined range. It is characterized in that the serial LED array is determined to be abnormal.

この発明において、電圧出力回路は、出力電圧を変更可能な直流電源回路である。その具体的な態様としては、例えば、DC−DCコンバータ回路で実現される。ただし、それ以外の構成であってもよい。
また、制御回路は、例えば、マイクロコンピュータを中心として、メモリや入出力インターフェイス回路を備えた回路で実現されてもよいが、それに限らずマイクロコンピュータを用いないハード回路のみで実現されてもよい。
In the present invention, the voltage output circuit is a DC power supply circuit capable of changing the output voltage. As a specific aspect, for example, it is realized by a DC-DC converter circuit. However, other configurations may be employed.
The control circuit may be realized, for example, by a circuit including a memory and an input / output interface circuit centering on a microcomputer, but is not limited thereto and may be realized only by a hardware circuit that does not use a microcomputer.

直列LEDアレイを点灯させる際に所定の電流を流すに足る範囲で前記電圧出力回路の出力電圧を抑制するとは、以下のことを述べている。LED素子は発光のために電流を流すと順方向に電圧降下が生じるので、直列LEDアレイへの印加電圧が低すぎると所定の電流を流すことができない。また、順方向の電圧降下の大きさはLED素子ごとにバラツキがある。従って、複数のLED素子が直列接続された直列LEDアレイごとにバラツキがある。電圧出力回路は、順方向の電圧降下の総和が最も大きな直列LEDアレイに所定の電圧を流すに足るだけの電圧を印加する必要がある。   The suppression of the output voltage of the voltage output circuit within a range sufficient to flow a predetermined current when lighting the series LED array is described as follows. Since the LED element causes a voltage drop in the forward direction when current flows for light emission, a predetermined current can not flow when the voltage applied to the series LED array is too low. In addition, the magnitude of the voltage drop in the forward direction varies among the LED elements. Therefore, there is variation in each series LED array in which a plurality of LED elements are connected in series. The voltage output circuit needs to apply a voltage sufficient to flow a predetermined voltage to the series LED array with the largest sum of forward voltage drops.

並列接続された他の直列LEDアレイは、過剰な電圧を電流制御回路が負担して損失として吸収する。大きな出力電圧を印加すれば各直列LEDアレイに所定の電流を確実に流すことができるが、必要十分な電圧を超える過剰な電圧を印加する程、電流制御回路が吸収する損失が増えて電流制御回路の負担が増える。大きすぎる電圧は電流制御回路の故障を招く。よって、制御回路は、各直列LEDアレイに目標とする電流を流すことと、電流制御回路の負担(損失)を抑制するという、相反する条件を両立させるように、必要十分な電圧を電圧出力回路に出力させる。   In other series LED arrays connected in parallel, the excess voltage is borne by the current control circuit and absorbed as a loss. If a large output voltage is applied, a predetermined current can be reliably supplied to each series LED array, but as the excess voltage exceeding the necessary and sufficient voltage is applied, the loss absorbed by the current control circuit increases and the current control The burden on the circuit increases. An excessively large voltage may cause a failure of the current control circuit. Therefore, the control circuit can supply necessary and sufficient voltages to the voltage output circuit so as to balance the contradictory conditions of flowing the target current to each series LED array and suppressing the load (loss) of the current control circuit. Make it output.

さらに、この発明の好ましい態様について説明する。
(ii)各LED素子は、発光ダイオードおよびその発光ダイオードと逆方向に並列に接続された保護用のツェナーダイオードを含み、前記電圧出力回路は、各直列LEDアレイを点灯させる際に所定の電流を流すに足る範囲で前記電圧出力回路の出力電圧を抑制するように制御し、前記電流制御回路は、前記電流検出回路の検出に基づきFET素子の能動領域を含む動作により電流を制御してもよい。
Furthermore, preferred embodiments of the present invention will be described.
(Ii) Each LED element includes a light emitting diode and a protective zener diode connected in parallel with the light emitting diode in the reverse direction, and the voltage output circuit is configured to turn on a predetermined current when lighting each series LED array Control may be performed to suppress the output voltage of the voltage output circuit within a range sufficient to flow, and the current control circuit may control the current by an operation including the active region of the FET element based on the detection of the current detection circuit. .

LED素子が逆並列接続されたツェナーダイオードを含んでいると、発光ダイオードに異常が生じて導通しなくなっても、ツェナー電圧を超えた電圧がLED素子に印加されるとツェナーダイオードに電流が流れる。このような状態に陥ったLED素子があった場合、点灯時に直列LEDアレイへの印加電圧を次第に高めて通電開始時の印加電圧を検出することによって、直列LEDアレイの異常を検出できる。   If the LED element includes a zener diode connected in reverse parallel, even if the light emitting diode is abnormal and does not conduct, a current flows in the zener diode when a voltage exceeding the zener voltage is applied to the LED element. When there is an LED element that has fallen into such a state, the abnormality in the series LED array can be detected by gradually increasing the voltage applied to the series LED array at the time of lighting and detecting the applied voltage at the start of energization.

電流制御回路が所定の電流を流そうとする結果、電圧出力回路の出力電圧が調整されて、故障したLED素子にツェナー電圧を超える電圧を印加することになる。その結果、異常が生じた直列LEDアレイと並列接続された正常な直列LEDアレイに過剰な電圧が印加される。
上述の異常検出を行うことで、並列接続された正常な直列LEDアレイに正常時よりも大きな電圧が印加され、正常な直列LEDアレイの電流制御回路の損失が増えて二次不良が発生する事態を回避することができる。
As a result of the current control circuit trying to flow a predetermined current, the output voltage of the voltage output circuit is adjusted, and a voltage exceeding the Zener voltage is applied to the failed LED element. As a result, excessive voltage is applied to the normal series LED array connected in parallel with the abnormal series LED array.
By performing the above-mentioned abnormality detection, a larger voltage is applied to the normal serial LED arrays connected in parallel than in the normal state, and the loss of the current control circuit of the normal serial LED array increases to cause a secondary failure Can be avoided.

(iii)前記制御回路は、前記電流制御回路を制御して何れの直列LEDアレイにも目標とする所定の電流が流れるようにしてもよい。
このようにすれば、制御回路は、電流検出回路で各直列LEDアレイの電流を検出し、その検出に基づいて電流制御回路を制御すると共に電圧出力回路を制御することができる。よって、電流制御回路の制御と電圧制御回路の制御を別の回路で行う構成に比べると少なくとも電流検出回路が共通化されて単純な回路構成が実現される。
(Iii) The control circuit may control the current control circuit so that a predetermined current may flow to any series LED array.
In this way, the control circuit can detect the current of each series LED array with the current detection circuit, and control the current control circuit and control the voltage output circuit based on the detection. Therefore, at least the current detection circuit is made common as compared with the configuration in which control of the current control circuit and control of the voltage control circuit are performed by another circuit, and a simple circuit configuration is realized.

(iv)前記制御回路は、各直列LEDアレイのLED素子を点灯させている間に前記電流検出回路が検出する電流を監視し、検出された電流の大きさが予め定められた範囲を超える変化をした場合、その直列LEDアレイを異常と判定してもよい。
このようにすれば、直列LEDアレイを点灯させる際だけでなく、点灯中も電流の変化を監視してLED素子の異常を検出できる。
(Iv) The control circuit monitors the current detected by the current detection circuit while lighting the LED elements of each series LED array, and a change in magnitude of the detected current exceeds a predetermined range If it does, the serial LED array may be determined to be abnormal.
In this way, it is possible to monitor the change in current not only when the series LED array is lit but also during lighting to detect an abnormality in the LED element.

(v)前記直列LEDアレイは、液晶表示装置のバックライトとして用いられてもよい。
この発明の好ましい態様には、上述した複数の態様のうちの何れかを組み合わせたものも含まれる。
前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。
(V) The series LED array may be used as a backlight of a liquid crystal display.
Preferred embodiments of the present invention also include combinations of any of the above-described plurality of embodiments.
Besides the embodiment described above, various modifications may be made to the present invention. Those variations are not to be construed as not falling within the scope of the present invention. The scope of the present invention should include the meanings equivalent to the scope of claims and all the modifications within the scope.

10:液晶表示装置、 11:LED駆動回路、 13:表示制御回路、 15:バックライト制御回路、 17:バックライト異常検出回路、 19:バックライト装置、 21:液晶制御回路、 23:液晶パネル
31:CPU、 32:メモリ、 33:タイマー、 34:電流検出部、 35:電流制御部、 36:電圧調整部、 37:温度センサー
AMP1,AMP2:エラーアンプ
CS,CS1,CS2〜CSn:電流検出回路
D0101〜Dn10:LED素子
DCV,DCV1,DCV2:電圧出力回路
DDC:DC/DCコンバータ
DRV,DRV1,DRV2〜DRVn:電流制御回路
LED:発光ダイオード
LEDs,LEDs1,LEDs2〜LEDsn:直列LED素子群
MC,MC1,MC2:制御回路
Qc,Qc01,Qc02〜Qcn,Qv:FET素子
U1,U2〜Un:直列LEDアレイ
R1,R2:抵抗
Rc,Rc01,Rc02〜Rcn:電流検出抵抗
ZD:ツェナーダイオード
10: liquid crystal display device, 11: LED drive circuit, 13: display control circuit, 15: backlight control circuit, 17: backlight abnormality detection circuit, 19: backlight device, 21: liquid crystal control circuit, 23: liquid crystal panel 31 : CPU, 32: Memory, 33: Timer, 34: Current detection unit, 35: Current control unit, 36: Voltage adjustment unit, 37: Temperature sensors AMP1, AMP2: Error amplifiers CS, CS1, CS2 to CSn: Current detection circuit D0101 to Dn10: LED elements DCV, DCV1, DCV2: voltage output circuit DDC: DC / DC converters DRV, DRV1, DRV2 to DRVn: current control circuits LED: light emitting diodes LEDs, LEDs 1, LEDs2 to LEDsn: series LED element group MC, MC1, MC2: control circuits Qc, Qc01, Qc0 2 to Qcn, Qv: FET elements U1 and U2 to Un: series LED arrays R1 and R2: resistors Rc, Rc01, Rc02 to Rcn: current detection resistor ZD: Zener diode

Claims (5)

直列接続された複数のLED素子、それらのLED素子に所定の電流を流す電流制御回路および前記LED素子に流れる電流を検出する電流検出回路を含む直列LEDアレイと、
並列接続された複数の前記直列LEDアレイに高低調整可能な電圧を印加する電圧出力回路と、
前記電圧出力回路が出力する電圧を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、各直列LEDアレイの点灯を開始させる際に前記電圧出力回路の出力電圧を次第に高めて前記電流検出回路で通電の開始を検出し、通電開始時の印加電圧が予め定められた範囲にない場合にその直列LEDアレイが異常であると判定するLED駆動回路。
A series LED array including a plurality of LED elements connected in series, a current control circuit for supplying a predetermined current to the LED elements, and a current detection circuit for detecting a current flowing to the LED elements;
A voltage output circuit for applying a high and low adjustable voltage to the plurality of series connected LED arrays connected in parallel;
A control circuit that controls a voltage output from the voltage output circuit;
The control circuit gradually increases the output voltage of the voltage output circuit when starting lighting of each series LED array, detects the start of energization by the current detection circuit, and the applied voltage at the start of energization is predetermined. An LED drive circuit that determines that the series LED array is abnormal if it is out of range.
各LED素子は、発光ダイオードおよびその発光ダイオードと逆方向に並列に接続された保護用のツェナーダイオードを含み、
前記電圧出力回路は、各直列LEDアレイを点灯させる際に所定の電流を流すに足る範囲で前記電圧出力回路の出力電圧を抑制するように制御し、
前記電流制御回路は、前記電流検出回路の検出に基づきFET素子の能動領域を含む動作により電流を制御する請求項1に記載のLED駆動回路。
Each LED element includes a light emitting diode and a protective zener diode connected in parallel in the reverse direction to the light emitting diode;
The voltage output circuit is controlled to suppress the output voltage of the voltage output circuit within a range sufficient to flow a predetermined current when lighting each series LED array,
The LED drive circuit according to claim 1, wherein the current control circuit controls the current by an operation including an active region of the FET element based on the detection of the current detection circuit.
前記制御回路は、前記電流制御回路を制御して何れの直列LEDアレイにも目標とする所定の電流が流れるようにする請求項1または2に記載のLED駆動回路。   3. The LED drive circuit according to claim 1, wherein the control circuit controls the current control circuit to cause a predetermined current to flow to any series LED array. 4. 前記制御回路は、各直列LEDアレイのLED素子を点灯させている間に前記電流検出回路が検出する電流を監視し、検出された電流の大きさが予め定められた範囲を超える変化をした場合、その直列LEDアレイを異常と判定する請求項1〜3の何れか一つに記載のLED駆動回路。   The control circuit monitors the current detected by the current detection circuit while lighting the LED elements of each series LED array, and the magnitude of the detected current changes beyond a predetermined range. The LED drive circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the series LED array is determined to be abnormal. 前記直列LEDアレイは、液晶表示装置のバックライトとして用いられる請求項1〜4の何れか一つに記載のLED駆動回路。   The LED drive circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein the series LED array is used as a backlight of a liquid crystal display.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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