JP6069535B2

JP6069535B2 - Ｌｅｄバックライト駆動回路及びバックライトモジュール

Info

Publication number: JP6069535B2
Application number: JP2015560518A
Authority: JP
Inventors: 華張; 先明張
Original assignee: Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2033-04-02
Also published as: DE112013006752B4; DE112013006752T5; GB201513147D0; GB2526952B; CN103177698B; CN103177698A; WO2014153787A1; GB2526952A; JP2016513869A

Description

本発明は、半導体技術に関し、特にＬＥＤバックライト駆動回路及びバックライトモジュールに関するものである。

ＬＣＤ表示パネルは自ら光線を生成することができないので、バックライトを採用することによりバックライトの光線を表示パネルに投射する。これによって表示パネルに光線を照射し、かつこの輝度を均等に分布させることにより表示画面を獲得する。現在のＬＣＤ表示パネルのバックライトは主として、ＬＥＤとＣＣＦＬを含む二種がある。ＣＣＦＬバックライトと比較してみると、ＬＥＤバックライトは、節電性がよく、寿命が長く、厚さが薄く、かつ光学特性がよいという色々な利点を有している。このため、白色ＬＥＤバックライト型液晶表示装置が逐次液晶テレビの主流となっている。

ＬＥＤバックライトの性能を確保し、ＬＥＤバックライトの故障によって液晶表示装置が表示不可能になることを避けるため、ＬＥＤバックライト駆動回路に保護機能を与えることが重要である。ＬＥＤバックライト駆動回路において、出力高電圧をＬＥＤ正極に入力することによりＬＥＤが発光するように駆動することができる。ＬＥＤの正極と負極が短絡するとき、出力高電圧がＬＥＤの負極からＬＥＤ定電流駆動ＩＣ及び後ろの他の部品に直接入るので、後ろの部品が壊れることによりＬＥＤバックライト駆動回路が正常に作動することができなくなる。

上述した問題を解決するため、図１に示すとおり、従来の技術において通常ＬＥＤの負極に隔離ＭＯＳトランジスタ（Metal−Oxide−Semiconductor、電界効果トランジスタ）を設け、該ＭＯＳトランジスタのソースをＬＥＤの負極に接続し、ドレインをＬＥＤ定電流駆動ＩＣに接続し、ゲートを外部直流作動電圧に接続する。外部直流作動電圧でＭＯＳトランジスタを制御することにより、ＬＥＤバックライト駆動回路が正常に作動するときＭＯＳトランジスタがオン状態になるようにする。ＬＥＤの正極と負極が短絡するとき、ＭＯＳトランジスタのソースの電圧がゲートの電圧より高いことによってＭＯＳトランジスタがオープン状態になる。これにより、高電圧がＬＥＤ定電流駆動ＩＣ及び後ろの他の部品に入ることを防止し、回路全体を保護することができる。

ＭＯＳトランジスタの機能でＬＥＤバックライト駆動回路を保護することができるが、ＬＥＤバックライト駆動回路が正常に作動するとき、ＭＯＳトランジスタがオン状態になることにより、ＭＯＳトランジスタの電気消耗が大きくなり、ＭＯＳトランジスタの温度が高くなり、ＭＯＳトランジスタの寿命に影響を与える。また、ＭＯＳトランジスタの価格が高いことにより、コストダウンにも影響を与える。また、ＭＯＳトランジスタがオープン状態になるとき、ＬＥＤの負極に依然として高電圧がかかっているので、安全面のリスクが存在する。

発明が解決しようとする課題は、回路中の部品が壊れることを防止し、ＬＥＤ短絡保護機能を向上させることができる、ＬＥＤバックライト駆動回路及びバックライトモジュールを提供することである。

上述した問題を解決するため、本発明は下記ＬＥＤバックライト駆動回路を提供する。このＬＥＤバックライト駆動回路は、電圧変換ユニット、駆動ユニット、回路保護ユニット、制御ユニット及び電流検出ユニットを含む。電圧変換ユニットの入力端は外部電源の出力端に接続され、電圧変換ユニットの出力端はＬＥＤの正極に接続されことにより外部電源の出力電圧をＬＥＤの駆動電圧に変換し、駆動ユニットの出力端は電圧変換ユニットの制御受け入れ端に接続されることにより電圧変換ユニットが電圧変換を行うように駆動する。回路保護ユニットはＬＥＤの負極と駆動ユニットの第一入力端との間に直列に接続される。電流検出ユニットは、駆動ユニットの第二入力端に接続され、かつ駆動ユニットによって回路保護ユニットに接続されることによりＬＥＤに流れる電流を大きさを検出する。回路保護ユニットの許容可能な最大パワーが、駆動電圧が回路保護ユニットに直接印加されるとき回路保護ユニットが受け入れられるパワーより小さいので、ＬＥＤ列の正極と負極が短絡するとき、切断回路を形成することでＬＥＤと駆動ユニットとの間の接続を切断することができる。制御ユニットの入力端はＬＥＤの負極に接続され、制御ユニットの出力端は駆動ユニットの第三入力端に接続され、回路保護ユニットが切断回路を形成するとき、制御ユニットは駆動ユニットの作動を停止する制御信号を送信する。駆動ユニットは、制御装置、第一比較装置及び第一スイッチトランジスタを含み、制御装置の出力端は駆動ユニットの出力端として電圧変換ユニットの制御受け入れ端に接続され、制御装置の入力端は駆動ユニットの第三入力端として制御ユニットに接続され、第一比較装置の正極入力端には第一設定電圧が入力され、第一比較装置の負極入力端は駆動ユニットの第二入力端として電流検出ユニットに接続され、第一比較装置の出力端は第一スイッチトランジスタの制御端に接続され、第一スイッチトランジスタの入力端は駆動ユニットの第一入力端として回路保護ユニットに接続され、第一スイッチトランジスタの出力端は第一比較装置の負極入力端に接続される。制御ユニットは第二比較装置であり、第二比較装置の負極入力端は制御ユニットの入力端としてＬＥＤの負極に接続され、第二比較装置の正極入力端には第二設定電圧が入力され、第二比較装置の出力端は制御ユニットの出力端として駆動ユニットの第三入力端に接続される。

回路保護ユニットは抵抗値が設定値より小さい第一抵抗であり、第一抵抗の一端はＬＥＤの負極に接続され、他端は駆動ユニットの第一入力端に接続される。電流検出ユニットは第二抵抗であり、第二抵抗の一端は駆動ユニットの第二入力端に接続され、他端は接地する。

電圧変換ユニットは、電圧上昇式駆動回路であり、電圧上昇誘導装置、第二スイッチトランジスタ、整流ダイオード及び放電コンデンサーを含む。電圧上昇誘導装置の一端は電圧変換ユニットの入力端として外部電源の出力端に接続され、電圧上昇誘導装置の他端はそれぞれ整流ダイオードの正極と第二スイッチトランジスタの入力端とに接続され、整流ダイオードの負極は電圧変換ユニットの出力端としてＬＥＤの正極に接続され、第二スイッチトランジスタの制御端は電圧変換ユニットの制御受け入れ端として駆動ユニットの出力端に接続され、第二スイッチトランジスタの出力端は接地し、放電コンデンサーの一端は整流ダイオードの負極に接続され、放電コンデンサーの他端は接地する。

第一スイッチトランジスタと第二スイッチトランジスタはいずれも薄膜電界効果トランジスタであり、スイッチトランジスタの制御端は薄膜電界効果トランジスタのゲートに対応し、スイッチトランジスタの入力端は薄膜電界効果トランジスタのドレインに対応し、スイッチトランジスタの出力端は薄膜電界効果トランジスタのソースに対応する。

上述した問題を解決するため、本発明は下記ＬＥＤバックライト駆動回路を更に提供する。このＬＥＤバックライト駆動回路は、電圧変換ユニット、駆動ユニット、回路保護ユニット、制御ユニット及び電流検出ユニットを含む。電圧変換ユニットの入力端は外部電源の出力端に接続され、電圧変換ユニットの出力端はＬＥＤの正極に接続されることにより外部電源の出力電圧をＬＥＤの駆動電圧に変換し、駆動ユニットの出力端は電圧変換ユニットの制御受け入れ端に接続されることにより電圧変換ユニットが電圧変換を行うように駆動する。回路保護ユニットはＬＥＤの負極と駆動ユニットの第一入力端との間に直列に接続され、電流検出ユニットは駆動ユニットの第二入力端に接続され、かつ駆動ユニットによって回路保護ユニットに接続されることによりＬＥＤに流れる電流を大きさを検出する。回路保護ユニットの許容可能な最大パワーが、駆動電圧が回路保護ユニットに直接印加されるとき回路保護ユニットが受け入れられるパワーより小さいので、ＬＥＤ列の正極と負極が短絡するとき、切断回路を形成することでＬＥＤと駆動ユニットとの間の接続を切断する。制御ユニットの入力端はＬＥＤの負極に接続され、制御ユニットの出力端は駆動ユニットの第三入力端に接続され、回路保護ユニットが切断回路を形成するとき、制御ユニットは駆動ユニットの作動を停止する制御信号を送信する。

駆動ユニットは、制御装置、第一比較装置及び第一スイッチトランジスタを含む。制御装置の出力端は駆動ユニットの出力端として電圧変換ユニットの制御受け入れ端に接続され、制御装置の入力端は駆動ユニットの第三入力端として制御ユニットに接続される。第一比較装置の正極入力端には第一設定電圧が入力され、第一比較装置の負極入力端は駆動ユニットの第二入力端として第二抵抗に接続され、第一比較装置の出力端は第一スイッチトランジスタの制御端に接続され、第一スイッチトランジスタの入力端は駆動ユニットの第一入力端として第一抵抗に接続され、第一スイッチトランジスタの出力端は第一比較装置の負極入力端に接続される。

電圧変換ユニットは電圧上昇式駆動回路であり、かつ電圧上昇誘導装置、第二スイッチトランジスタ、整流ダイオード及び放電コンデンサーを含む。電圧上昇誘導装置の一端は電圧変換ユニットの入力端として外部電源の出力端に接続され、電圧上昇誘導装置の他端はそれぞれ整流ダイオードの正極と第二スイッチトランジスタの入力端とに接続され、整流ダイオードの負極は電圧変換ユニットの出力端としてＬＥＤの正極に接続され、第二スイッチトランジスタの制御端は電圧変換ユニットの制御受け入れ端として駆動ユニットの出力端に接続され、第二スイッチトランジスタの出力端は接地し、放電コンデンサーの一端は整流ダイオードの負極に接続され、放電コンデンサーの他端は接地する。

制御ユニットは第二比較装置であり、第二比較装置の負極入力端は制御ユニットの入力端としてＬＥＤの負極に接続され、第二比較装置の正極入力端には第二設定電圧が入力され、第二比較装置の出力端は制御ユニットの出力端として駆動ユニットの第三入力端に接続される。

上述した問題を解決するため、本発明は下記ＬＥＤバックライトを更に提供する。このＬＥＤバックライトはＬＥＤバックライト駆動回路とＬＥＤを含む。ＬＥＤバックライト駆動回路は、電圧変換ユニット、駆動ユニット、回路保護ユニット、制御ユニット及び電流検出ユニットを含む。電圧変換ユニットの入力端は外部電源の出力端に接続され、電圧変換ユニットの出力端は、ＬＥＤの正極に接続されることにより外部電源の出力電圧をＬＥＤの駆動電圧に変換し、駆動ユニットの出力端は電圧変換ユニットの制御受け入れ端に接続されることにより電圧変換ユニットが電圧変換を行うように駆動する。回路保護ユニットはＬＥＤの負極と駆動ユニットの第一入力端との間に直列に接続され、電流検出ユニットは駆動ユニットの第二入力端に接続され、かつ駆動ユニットによって回路保護ユニットに接続されることによりＬＥＤに流れる電流を大きさを検出する。回路保護ユニットの許容可能な最大パワーが、駆動電圧が回路保護ユニットに直接印加されるとき回路保護ユニットが受け入れられるパワーより小さいので、ＬＥＤ列の正極と負極が短絡するとき、切断回路を形成することでＬＥＤと駆動ユニットとの間の接続を切断する。制御ユニットの入力端はＬＥＤの負極に接続され、制御ユニットの出力端は駆動ユニットの第三入力端に接続され、回路保護ユニットが切断回路を形成するとき、制御ユニットは駆動ユニットの作動を停止する制御信号を送信する。

電圧変換ユニットは電圧上昇式駆動回路であり、電圧上昇誘導装置、第二スイッチトランジスタ、整流ダイオード及び放電コンデンサーを含む。電圧上昇誘導装置の一端は電圧変換ユニットの入力端として外部電源の出力端に接続され、電圧上昇誘導装置の他端はそれぞれ整流ダイオードの正極と第二スイッチトランジスタの入力端とに接続され、整流ダイオードの負極は電圧変換ユニットの出力端としてＬＥＤの正極に接続され、第二スイッチトランジスタの制御端は電圧変換ユニットの制御受け入れ端として駆動ユニットの出力端に接続され、第二スイッチトランジスタの出力端は接地し、放電コンデンサーの一端は整流ダイオードの負極に接続され、放電コンデンサーの他端は接地する。

本発明の効果は下記のとおりである。従来の技術と比較してみると、本発明は下記のような特徴を有している。本発明のＬＥＤバックライト駆動回路において、電圧変換ユニットは外部電源の出力電圧をＬＥＤの駆動電圧に変換し、電圧変換ユニットの出力端はＬＥＤの正極に接続されることによりＬＥＤ駆動電圧を提供する。駆動ユニットは電圧変換ユニットが電圧変換を行うように駆動する。回路保護ユニットは、ＬＥＤの負極と駆動ユニットとの間に直列に接続され、かつ回路保護ユニットの許容可能な最大パワーを駆動電圧が回路保護ユニットに直接印加されるとき回路保護ユニットが受け入れられるパワーより小さくする。これによって、ＬＥＤの正極と負極が短絡するとき、すべての駆動電圧が保護ユニットに入力されるので、保護ユニットが受け入れる実際のパワーが保護ユニットの許容可能な最大パワーより大きくなり、保護ユニットが溶断する。したがって、ＬＥＤと駆動ユニットとの間の接続を切断し、駆動電圧が駆動ユニットに入力されることを防止することができる。すなわち、ＬＥＤの正極と負極が短絡するとき、駆動ユニットが壊れることを有効に防止することができる。回路保護ユニットが切断回路を形成するとき、制御ユニットは駆動ユニットの作動を停止する制御信号を送信する。すなわち、ＬＥＤが短絡するとき、駆動ユニットの作動を停止することにより、電圧変換ユニットが電圧の変換を行わう作動を停止する。すなわち、回路全体の作動を停止することにより、ＬＥＤの短絡保護機能をより安全安定にすることができる。

従来のＬＥＤバックライト駆動回路の原理を示す図である。本発明の実施例に係るＬＥＤバックライト駆動回路の構造を示す図である。本発明の実施例に係るＬＥＤバックライト駆動回路の具体的な構造を示す図である。

以下、図面と実施例により本発明を詳細に説明する。

図２を参照すると、本発明の実施例に係るＬＥＤバックライト駆動回路は、電圧変換ユニット２０１、駆動ユニット２０２と、保護ユニット（又は回路保護ユニット）２０３、制御ユニット２０４及び電流検出ユニット２０５を含む。電圧変換ユニット２０１は、入力端、出力端及び制御受け入れ端を含む。電圧変換ユニット２０１の入力端は外部電源の出力端に接続され、電圧変換ユニット２０１の出力端はＬＥＤの正極に接続されてＬＥＤに駆動電圧を提供する。駆動ユニット２０２は一個の出力端と三個の入力端とを含む。この出力端は、電圧変換ユニット２０１の制御受け入れ端に接続され、かつ電圧変換ユニット２０１が電圧の変換を行うように駆動する。これにより、電圧変換ユニット２０１は、外部電源の出力電圧をＬＥＤが必要とする駆動電圧に変換することができる。保護ユニット２０３は、ＬＥＤの負極と駆動ユニット２０２の第一入力端との間に直列に接続され、電流検出ユニット２０５は駆動ユニット２０２の第二入力端に接続される。駆動ユニット２０２の第三入力端は制御ユニット２０４の出力端に接続され、制御ユニット２０４の入力端はＬＥＤの負極に接続される。

ＬＥＤバックライトを採用する表示パネルにおいて、複数個のＬＥＤでバックライトを構成する必要がある。複数個のＬＥＤの接続方法は色々な種類があるが、異なる接続方法を使用することにより駆動回路が異なる。本実施例のＬＥＤバックライト駆動回路は直列接続型バックライト駆動回路である。すなわち複数個のＬＥＤが直列に接続されるものである。直列接続型バックライト駆動回路は、いずれの作動条件であっても各ＬＥＤに流れる電流を等しくすることができる。すなわち、各ＬＥＤの輝度が常に一致することを確保することができる。ＬＥＤが正常に作動するためには下記２つの条件を満たさなければならない。１つ目は、ＬＥＤの両端の充分な正方向電圧降下を確保することである。すなわち、ＬＥＤの両端の電圧が正方向ブレークオーバ電圧より大きいことである。２つ目は、適当な電流がＬＥＤを流れることである。ＬＥＤの輝度は電流の大きさによって決定される。複数個のＬＥＤが直列に接続されており、直列接続が電圧分割という特徴を有しているので、ＬＥＤバックライト駆動回路が充分な駆動電圧を提供しければ、各ＬＥＤの電圧、すなわち各ＬＥＤの正方向ブレークオーバ電圧を確保することができない。

本発明の実施例において、複数個のＬＥＤを駆動することを例として説明する。電圧変換ユニット２０１は、電圧上昇式駆動回路であり、外部電源の出力電圧をＬＥＤ列が必要とする駆動電圧に変換する。これによって得られた駆動電圧は外部電源の出力電圧より高い。駆動ユニット２０２は、電圧変換ユニット２０１に駆動信号を出力することにより、電圧変換ユニット２０１の電圧変換を制御する。電流検出ユニット２０５は、駆動ユニット２０２によって保護ユニット２０３に接続される。この電流検出ユニット２０５は、ＬＥＤに流れる電流を大きさを検出するとともに検出した電流を駆動ユニット２０２にフィードバックする。駆動ユニット２０２は、電流検出ユニット２０５がフィードバックした電流でＬＥＤ列の電流を制御することにより、ＬＥＤの輝度を制御する。保護ユニット２０３はＬＥＤバックライト駆動回路の過電圧を保護する。保護ユニット２０３の許容可能な最大パワーは、ＬＥＤの駆動電圧を保護ユニット２０３に直接入力するとき保護ユニット２０３が受け入れられるパワーより小さい。

具体的に、ＬＥＤの正極と負極が短絡することは、電圧変換ユニット２０１の出力端が保護ユニット２０３に直接接続されることに相当し、この場合、電圧変換ユニット２０１はＬＥＤに提供されるすべての駆動電圧を保護ユニット２０３に入力する。このとき、保護ユニット２０３に加えられた実際のパワーが保護ユニット２０３の許容可能な最大パワーより大きいので、保護ユニット２０３が過電圧によって溶断する。これにより、ＬＥＤと駆動ユニット２０２との間の接続を切断し、ＬＥＤの駆動電圧が駆動ユニット２０２に入力されることを防止し、後ろの他の部品が壊れないように保護することができる。

ＬＥＤの正極と負極が短絡するとき、制御ユニット２０４は、駆動ユニット２０２に作動停止を意味する制御信号を発信し、駆動ユニット２０２の作動が停止されるように制御する。駆動ユニット２０２の作動が停止されると、電圧変換ユニット２０１に駆動信号を発信せず、電圧変換ユニット２０１が電圧の変換を行うことができない。すなわち、回路全体の作動が停止され、電圧変換ユニット２０１が高い駆動電圧を出力しないことにより、高電圧による安全リスクを低減し、ＬＥＤ列の短絡保護機能をより安定にすることができる。

図３に示すとおり、図３は本発明の実施例に係るＬＥＤバックライト駆動回路の具体的な回路構造を示す図である。この実施例において、駆動ユニット３０２の機能はＬＥＤ定電流駆動ＩＣによって実現することができる。駆動ユニット３０２は、制御装置３０２１、第一比較装置ＣＭ１及び第一スイッチトランジスタＱ１を含む。制御装置３０２１は駆動信号を出力し、第一比較装置ＣＭ１と第一スイッチトランジスタＱ１はＬＥＤバックライト駆動回路の輝度を制御する。電圧変換ユニット３０１は、誘導式電圧上昇回路であり、電圧上昇誘導装置Ｌ１、第二スイッチトランジスタＱ２、整流ダイオードＤ１及び放電コンデンサーＣ１を含む。第一抵抗Ｒ１はＬＥＤバックライト駆動回路の回路保護ユニットであり、第二抵抗Ｒ２は電流検出ユニットであり、第二比較装置ＣＭ２は制御ユニットである。この実施例の第一スイッチトランジスタＱ１と第二スイッチトランジスタＱ２はいずれも薄膜電界効果トランジスタであり、スイッチトランジスタＱ１とＱ２の制御端は薄膜電界効果トランジスタのゲートに対応し、スイッチトランジスタＱ１とＱ２の入力端と出力端はそれぞれ薄膜電界効果トランジスタのドレインとソースに対応する。他の実施例において、スイッチトランジスタＱ１とＱ２がダイナトロン、ダーリントン・トランジスタであってもよい。

電圧上昇誘導装置Ｌ１の一端は電圧変換ユニット３０１の入力端として外部電源Ｖｉｎに接続され、電圧上昇誘導装置Ｌ１の他端は整流ダイオードＤ１の正極に接続され、整流ダイオードＤ１の負極は電圧変換ユニット３０１の出力端としてＬＥＤ列の正極に接続される。第二スイッチトランジスタＱ２の制御端は電圧変換ユニット３０１の制御受け入れ端として制御装置３０２１の出力端に接続され、第二スイッチトランジスタＱ２の入力端は整流ダイオードＤ１の正極に接続され、出力端は接地する。放電コンデンサーＣ１の一端は整流ダイオードＤ１の負極に接続され、放電コンデンサーＣ１の他端は接地する。整流ダイオードＤ１に接続される放電コンデンサーＣ１の一端は正極であり、これによって放電コンデンサーＣ１の充電と放電を行うことができ、接地する放電コンデンサーＣ１の一端は負極である。制御装置３０２１の出力端は駆動ユニット３０２の出力端として第二スイッチトランジスタＱ２の制御端に接続される。第一比較装置ＣＭ１の正極入力端には第一設定電圧Ｖ１が入力され、第一比較装置ＣＭ１の負極入力端は駆動ユニット３０２の第二入力端として第二抵抗Ｒ２の一端に接続され、第二抵抗Ｒ２の他端は接地し、第一比較装置ＣＭ１の出力端は第一スイッチトランジスタＱ１の制御端に接続される。第一スイッチトランジスタＱ１の入力端は駆動ユニット３０２の第一入力端として第一抵抗Ｒ１の一端に接続され、第一スイッチトランジスタＱ１の出力端は第一比較装置ＣＭ１の負極入力端に接続され、第一抵抗Ｒ１の他端はＬＥＤ列の負極に接続される。第二比較装置ＣＭ２はＬＥＤバックライト駆動回路の制御ユニットになり、この正極入力端には第二設定電圧Ｖ２が入力される。第二比較装置ＣＭ２の負極入力端は制御ユニットの入力端としてＬＥＤの負極に接続され、第二比較装置ＣＭ２の出力端は制御ユニットの出力端として駆動ユニット３０２の第三入力端に接続される。駆動ユニット３０２の第三入力端は、イネーブル信号入力端であるとともに制御装置３０２１の入力端である。第一設定電圧Ｖ１は駆動ユニット３０２の内部部品によって生成される。ＬＥＤ列に流れる電流が小さいので、第一設定電圧Ｖ１の電圧値が小さく、通常５００ｍＶほどである。第二設定電圧Ｖ２はＬＥＤ列の駆動電圧より小さく、ＬＥＤ列が正常に作動するときＬＥＤ列の負極の電圧より大きい。ＬＥＤ列が正常に作動するとき、ＬＥＤ列の負極の電圧が通常５Ｖより小さいので、第二設定電圧Ｖ２を１０Ｖ〜２０Ｖ程度に設定し、かつＬＥＤ列の駆動電圧より小さくする。

本実施例のＬＥＤバックライト駆動回路により、回路部品が壊れることを有効に保護することができる。

具体的に、外部電源Ｖｉｎは電圧変換ユニット３０１に出力電圧を提供する。制御装置３０２１が出力する駆動信号は長方形パルス信号であり、該駆動信号で第二スイッチトランジスタＱ２のオン状態とオープン状態を制御することにより、電圧変換ユニット３０１の電圧変換機能の開閉を制御し、かつ電圧変換ユニット３０１が安定な駆動信号を出力するようにする。ＬＥＤを駆動する開始段階において、まず制御装置３０２１が高レベルを出力する。このとき、第二スイッチトランジスタＱ２はオン状態になり、電圧上昇誘導装置Ｌ１は電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して貯蔵する。この過程は電圧上昇誘導装置Ｌ１が電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する過程である。次に、制御装置３０２１は低レベルを出力する。このとき、第二スイッチトランジスタＱ２はオープン状態になり、電圧上昇誘導装置Ｌ１は磁気エネルギーを電気エネルギーに変換するとともにＬＥＤ列に駆動電圧を出力する。該駆動電圧は、外部電源Ｖｉｎの出力電圧と電圧上昇誘導装置Ｌ１によって磁気エネルギーから電気エネルギーに変換されたこととの合計である。ＬＥＤ列の駆動電圧が外部電源Ｖｉｎの出力電圧より高いので、電圧変換ユニット３０１が電圧上昇を行うことができる。第二スイッチトランジスタＱ２がオープン状態になるとき、電圧変換ユニット３０１の駆動電圧が整流ダイオードＤ１によってＬＥＤ列に提供されることにより、ＬＥＤ列が発光するように駆動するとともに放電コンデンサーＣ１を充電することができる。電圧変換ユニット３０１が出力する駆動電圧は整流ダイオードＤ１にフィルタされ、これで得られた平滑な直流電圧はＬＥＤ列に提供される。制御装置３０２１が駆動信号を出力する次の周期において、第二スイッチトランジスタＱ２がオン状態になるとき、電圧上昇誘導装置Ｌ１はエネルギーの貯蔵をし、放電コンデンサーＣ１はＬＥＤ列側に放電することによってＬＥＤ列に所定の駆動信号を提供する。後続の過程において、制御装置３０２１は第二スイッチトランジスタＱ２に駆動信号を提供することにより、第二スイッチトランジスタＱ２の周期的な開閉を制御する。第二スイッチトランジスタＱ２がオン状態になるとき、電圧上昇誘導装置は電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して貯蔵し、放電コンデンサーＣ１はＬＥＤ列に駆動信号を提供する。このとき、整流ダイオードＤ１は切断作用を奏し、かつ整流ダイオードの正極の電圧が負極の電圧より低く、整流ダイオードＤ１が反対方向のオープン状態になることにより、電圧上昇誘導装置Ｌ１のエネルギー貯蔵過程はＬＥＤ列に対する放電コンデンサーＣ１の給電に影響を与えない。第二スイッチトランジスタＱ２がオープン状態になるとき、電圧上昇誘導装置は、磁気エネルギーを電気エネルギーに変換するとともにＬＥＤ列に駆動電圧を出力する。これにより、電圧変換ユニット３０１はＬＥＤ列に駆動電圧を出力することができる。

駆動ユニット３０２の第一比較装置ＣＭ１と第一スイッチトランジスタＱ１はＬＥＤ列の輝度を制御する。ＬＥＤ列の輝度はＬＥＤ列に流れる電流によって決められる。ＬＥＤ列に流れる電流は、ＬＥＤ列の駆動電圧をＬＥＤ列、第一抵抗Ｒ１、第一スイッチトランジスタＱ１及び第二抵抗Ｒ２の総抵抗値で割った比率と等しい。ＬＥＤ列、第一抵抗Ｒ１、第一スイッチトランジスタＱ１及び第二抵抗Ｒ２のうちいずれか１つの抵抗値が変化するとき、ＬＥＤ列の電流の大きさに影響を与える。ＬＥＤ列が正常に作動するとき、ＬＥＤ列の電流の大きさは、第一比較装置ＣＭ１の入力端に入力される第一設定電圧Ｖ１と第二設定電圧Ｖ２との間の比と等しい。この比をＬＥＤ列の電流の設定値という。第一スイッチトランジスタＱ１は薄膜電界効果トランジスタであり、この入力端と出力端との間の抵抗は制御端に入力される電圧の変化によって変化する。この入力端と出力端との間の抵抗が変化することにより、ＬＥＤ列に流れる電流の大きさに影響を与え、かつＬＥＤ列の輝度にも一定の影響を与える。ＬＥＤを駆動する開始段階において、ＬＥＤ列に流れる電流が安定状態になっておらず、第二抵抗Ｒ２の作用は、ＬＥＤ列の電流信号を電圧信号に変換して第一比較装置ＣＭ１の負極入力端にフィードバックすることにある。該電圧信号は第二抵抗Ｒ２の両端の電圧である。第一比較装置ＣＭ１は、第二抵抗Ｒ２の両端の電圧と正極入力端に入力された第一設定電圧Ｖ１を比較する。第二抵抗Ｒ２の両端の電圧が第一設定電圧Ｖ１より小さいことは、ＬＥＤ列の電流の大きさが設定値より小さいことを意味する。このとき、第一比較装置ＣＭ１は、比較結果を第一スイッチトランジスタＱ１の制御端に入力することにより第一スイッチトランジスタＱ１のブレークオーバー抵抗を制御する。すなわち、第一スイッチトランジスタＱ１の入力端と出力端との間の抵抗を制御することにより、第一スイッチトランジスタＱ１の入力端と出力端との間の抵抗を小さくすし、第二抵抗Ｒ２上の電圧と第一設定電圧Ｖ１が等しくなるまでＬＥＤ列の電流を増加させる。これにより、ＬＥＤ列の電流と設定値を等しくする。このとき、第一比較装置ＣＭ１の正極入力端と負極入力端の電圧が等しくなるので、第一スイッチトランジスタＱ１は第一スイッチトランジスタＱ１のブレークオーバー抵抗（オン状態）を維持し、ＬＥＤ列の電流を安定させることができる。第二抵抗Ｒ２の両端の電圧が第一設定電圧Ｖ１より大きいことは、ＬＥＤ列の電流の大きさが設定値より大きいことを意味する。このとき、第一比較装置ＣＭ１は、比較結果を第一スイッチトランジスタＱ１の制御端に入力することにより第一スイッチトランジスタＱ１のブレークオーバー抵抗を制御する。すなわち、第一スイッチトランジスタＱ１の入力端と出力端との間の抵抗を増加させ、第二抵抗Ｒ２上の電圧と第一設定電圧Ｖ１が等しくなるまでＬＥＤ列の電流を減少させる。これにより、ＬＥＤ列の電流と設定値を等しくする。

第一比較装置ＣＭ１と第一スイッチトランジスタＱ１の協働により、ＬＥＤ列の電流を安定させ、ＬＥＤ列の電流と電流の設定値を等しくし、かつＬＥＤ列の開始段階の輝度調節をすることができる。

ＬＥＤ列が正常に作動するとき、第一抵抗Ｒ１の電圧降下が回路全体に影響を与えることを防止するため、第一抵抗Ｒ１として抵抗値が小さい抵抗部品を選択し、この抵抗値を設定値より小さくした方が良い。ＬＥＤ列の正極と負極が短絡するとき、電圧変換ユニット３０１から出力される駆動電圧が第一抵抗Ｒ１に直接印加される。第一抵抗Ｒ１の抵抗値を設定値より小さくすることにより（該設定値はＬＥＤ列の実際の駆動電圧で確定である）、第一抵抗Ｒ１の許容可能な最大パワーを駆動電圧が第一抵抗Ｒ１に直接印加されるとき第一抵抗Ｒ１に加えられた実際のパワーより小さくすることができる。これにより、ＬＥＤ列の正極と負極が短絡するとき、第一抵抗Ｒ１に加えられた実際のパワーが第一抵抗Ｒ１の許容可能な最大パワーより大きくなるので、第一抵抗Ｒ１が溶断し、切断回路が形成される。ＬＥＤ負極と駆動ユニット３０２との間の接続を切断することにより、ＬＥＤ負極の高電圧が後ろの駆動ユニット３０２に入力されることを防止し、駆動ユニット３０２が壊されないように保護することができる。第一抵抗Ｒ１の溶断によって切断回路が形成されるとき、ＬＥＤ列の負極の電圧が駆動電圧値まで増加する。すなわち、第二比較装置ＣＭ２の負極入力端に入力される電圧が駆動電圧であるので、第二比較装置ＣＭ２は正極入力端に入力される第二設定電圧Ｖ２と負極入力端に入力される駆動電圧を比較する。第二設定電圧Ｖ２が該駆動電圧より小さいので、第二比較装置ＣＭ２の負極入力端に入力される駆動電圧はこの正極入力端に入力される第二設定電圧Ｖ２より大きくなり、第二比較装置ＣＭ２は低レベルを出力する。該低レベルが駆動ユニット３０２のイネーブル信号入力端に入力されることにより、駆動ユニット３０２のイネーブル信号のレベルが低くなり、また駆動ユニット３０２の作動の停止によって第二スイッチトランジスタＱ２の駆動信号の出力も停止される。したがって、電圧変換ユニット３０１は電圧の変換を停止し、電圧変換ユニット３０１の出力電圧が低下する。すなわち、ＬＥＤ列の負極に高い駆動電圧がかからないので、ＬＥＤ列の正極と負極が短絡するとき保護対策を充分にし、安全リスクを低減することができる。

ここで説明したいことは、本実施例の回路保護ユニットは低抵抗値の抵抗Ｒ１にのみ限定されるものではない。すなわち、回路保護ユニットとしてヒューズ或いは他の過電圧保護回路を採用することもできる。これらにより、ＬＥＤ列の正極と負極が短絡するとき、切断回路を形成することにより、ＬＥＤ列の高電圧が後ろの電子部品に入力されることを切断し、後ろの電子部品が壊れることを防止することができる。また、制御ユニットも上述した比較装置ＣＭ２にのみ限定されるものではなく、電圧検出回路或いは他の電圧トリガー回路を採用することもできる。これらにより、ＬＥＤ列の負極の電圧がＬＥＤ列の駆動電圧より高いことを検出したとき、低レベルの制御信号を出力することにより、駆動ユニットのイネーブル信号のレベルを低くし、駆動ユニットの作動を停止することができる。

本実施例において、従来の隔離ＭＯＳトランジスタの代わりに第一抵抗Ｒ１を採用し、該第一抵抗Ｒ１をＬＥＤ列が短絡するときの回路保護ユニットにする。この第一抵抗Ｒ１により、回路部品が壊れることを有効に保護するとともにコストを低減することができる。また、第二比較装置ＣＭ２を更に設けることにより、ＬＥＤ列の正極と負極が短絡するとき、駆動ユニット３０２の作動を停止するとともに電圧変換ユニット３０１の駆動信号の出力を停止することができる。これにより、高電圧の安全リスクを低減することができる。

本発明の実施例に係るＬＥＤバックライトは、ＬＥＤバックライト駆動回路とＬＥＤを含む。該ＬＥＤバックライト駆動回路は、上述した実施例中のＬＥＤバックライト駆動回路である。

以上、これらの発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、複数の実施例や変形例が示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。

Claims

電圧変換ユニット、駆動ユニット、回路保護ユニット、制御ユニット及び電流検出ユニットを含むＬＥＤバックライト駆動回路であって、
前記電圧変換ユニットの入力端は外部電源の出力端に接続され、前記電圧変換ユニットの出力端はＬＥＤの正極に接続されことにより前記外部電源の出力電圧をＬＥＤの駆動電圧に変換し、前記駆動ユニットの出力端は前記電圧変換ユニットの制御受け入れ端に接続されることにより前記電圧変換ユニットが電圧変換を行うように駆動し、
前記回路保護ユニットはＬＥＤの負極と駆動ユニットの第一入力端との間に直列に接続され、前記電流検出ユニットは駆動ユニットの第二入力端に接続され、かつ前記駆動ユニットによって前記回路保護ユニットに接続されることによりＬＥＤに流れる電流の大きさを検出し、前記回路保護ユニットの許容可能な最大パワーが、前記駆動電圧が回路保護ユニットに直接印加されるとき前記回路保護ユニットが受け入れられるパワーより小さいので、ＬＥＤ列の正極と負極が短絡するとき、切断回路を形成することでＬＥＤと前記駆動ユニットとの間の接続を切断し、
前記制御ユニットの入力端はＬＥＤの負極に接続され、前記制御ユニットの出力端は前記駆動ユニットの第三入力端に接続され、前記回路保護ユニットが切断回路を形成するとき、前記制御ユニットは前記駆動ユニットの作動を停止する制御信号を送信し、
前記駆動ユニットは、制御装置、第一比較装置及び第一スイッチトランジスタを含み、前記制御装置の出力端は駆動ユニットの出力端として前記電圧変換ユニットの制御受け入れ端に接続され、前記制御装置の入力端は駆動ユニットの第三入力端として前記制御ユニットに接続され、前記第一比較装置の正極入力端には第一設定電圧が入力され、前記第一比較装置の負極入力端は駆動ユニットの第二入力端として前記電流検出ユニットに接続され、前記第一比較装置の出力端は前記第一スイッチトランジスタの制御端に接続され、前記第一スイッチトランジスタの入力端は駆動ユニットの第一入力端として前記回路保護ユニットに接続され、前記第一スイッチトランジスタの出力端は前記第一比較装置の負極入力端に接続され、
前記制御ユニットは第二比較装置であり、前記第二比較装置の負極入力端は制御ユニットの入力端としてＬＥＤの負極に接続され、前記第二比較装置の正極入力端には第二設定電圧が入力され、前記第二比較装置の出力端は制御ユニットの出力端として駆動ユニットの第三入力端に接続され、
前記回路保護ユニットは抵抗値が設定値より小さい第一抵抗であり、前記第一抵抗の一端はＬＥＤの負極に接続され、他端は前記駆動ユニットの第一入力端に接続され、
前記電流検出ユニットは第二抵抗であり、前記第二抵抗の一端は前記駆動ユニットの第二入力端に接続され、他端は接地し、
前記電圧変換ユニットは電圧上昇式駆動回路であり、電圧上昇誘導装置、第二スイッチトランジスタ、整流ダイオード及び放電コンデンサーを含み、
前記電圧上昇誘導装置の一端は電圧変換ユニットの入力端として外部電源の出力端に接続され、前記電圧上昇誘導装置の他端はそれぞれ前記整流ダイオードの正極と前記第二スイッチトランジスタの入力端とに接続され、前記整流ダイオードの負極は電圧変換ユニットの出力端としてＬＥＤの正極に接続され、前記第二スイッチトランジスタの制御端は電圧変換ユニットの制御受け入れ端として前記駆動ユニットの出力端に接続され、前記第二スイッチトランジスタの出力端は接地し、前記放電コンデンサーの一端は前記整流ダイオードの負極に接続され、前記放電コンデンサーの他端は接地する駆動回路。
前記第一スイッチトランジスタと前記第二スイッチトランジスタはいずれも薄膜電界効果トランジスタであり、前記スイッチトランジスタの制御端は薄膜電界効果トランジスタのゲートに対応し、前記スイッチトランジスタの入力端は薄膜電界効果トランジスタのドレインに対応し、前記スイッチトランジスタの出力端は薄膜電界効果トランジスタのソースに対応する請求項１に記載の駆動回路。
電圧変換ユニット、駆動ユニット、回路保護ユニット、制御ユニット及び電流検出ユニットを含むＬＥＤバックライト駆動回路であって、
前記電圧変換ユニットの入力端は外部電源の出力端に接続され、前記電圧変換ユニットの出力端はＬＥＤの正極に接続されることにより前記外部電源の出力電圧をＬＥＤの駆動電圧に変換し、前記駆動ユニットの出力端は前記電圧変換ユニットの制御受け入れ端に接続されることにより前記電圧変換ユニットが電圧変換を行うように駆動し、
前記回路保護ユニットはＬＥＤの負極と駆動ユニットの第一入力端との間に直列に接続され、前記電流検出ユニットは駆動ユニットの第二入力端に接続され、かつ前記駆動ユニットによって前記回路保護ユニットに接続されることによりＬＥＤに流れる電流の大きさを検出し、前記回路保護ユニットの許容可能な最大パワーが、前記駆動電圧が回路保護ユニットに直接印加されるとき前記回路保護ユニットが受け入れられるパワーより小さいので、ＬＥＤ列の正極と負極が短絡するとき、切断回路を形成することでＬＥＤと前記駆動ユニットとの間の接続を切断し、
前記制御ユニットの入力端はＬＥＤの負極に接続され、前記制御ユニットの出力端は前記駆動ユニットの第三入力端に接続され、前記回路保護ユニットが切断回路を形成するとき、前記制御ユニットは前記駆動ユニットの作動を停止する制御信号を送信し、
前記回路保護ユニットは抵抗値が設定値より小さい第一抵抗であり、前記第一抵抗の一端はＬＥＤの負極に接続され、他端は前記駆動ユニットの第一入力端に接続され、
前記電流検出ユニットは第二抵抗であり、前記第二抵抗の一端は前記駆動ユニットの第二入力端に接続され、他端は接地し、
前記駆動ユニットは、制御装置、第一比較装置及び第一スイッチトランジスタを含み、
前記制御装置の出力端は駆動ユニットの出力端として前記電圧変換ユニットの制御受け入れ端に接続され、前記制御装置の入力端は駆動ユニットの第三入力端として前記制御ユニットに接続され、
前記第一比較装置の正極入力端には第一設定電圧が入力され、前記第一比較装置の負極入力端は駆動ユニットの第二入力端として前記第二抵抗に接続され、前記第一比較装置の出力端は前記第一スイッチトランジスタの制御端に接続され、前記第一スイッチトランジスタの入力端は駆動ユニットの第一入力端として前記第一抵抗に接続され、前記第一スイッチトランジスタの出力端は前記第一比較装置の負極入力端に接続される駆動回路。
前記電圧変換ユニットは電圧上昇式駆動回路であり、電圧上昇誘導装置、第二スイッチトランジスタ、整流ダイオード及び放電コンデンサーを含み、
前記電圧上昇誘導装置の一端は電圧変換ユニットの入力端として外部電源の出力端に接続され、前記電圧上昇誘導装置の他端はそれぞれ前記整流ダイオードの正極と前記第二スイッチトランジスタの入力端とに接続され、前記整流ダイオードの負極は電圧変換ユニットの出力端としてＬＥＤの正極に接続され、前記第二スイッチトランジスタの制御端は電圧変換ユニットの制御受け入れ端として前記駆動ユニットの出力端に接続され、前記第二スイッチトランジスタの出力端は接地し、前記放電コンデンサーの一端は前記整流ダイオードの負極に接続され、前記放電コンデンサーの他端は接地する請求項３に記載の駆動回路。
前記第一スイッチトランジスタと前記第二スイッチトランジスタはいずれも薄膜電界効果トランジスタであり、前記スイッチトランジスタの制御端は薄膜電界効果トランジスタのゲートに対応し、前記スイッチトランジスタの入力端は薄膜電界効果トランジスタのドレインに対応し、前記スイッチトランジスタの出力端は薄膜電界効果トランジスタのソースに対応する請求項４に記載の駆動回路。
前記制御ユニットは第二比較装置であり、前記第二比較装置の負極入力端は制御ユニットの入力端としてＬＥＤの負極に接続され、前記第二比較装置の正極入力端には第二設定電圧が入力され、前記第二比較装置の出力端は制御ユニットの出力端として駆動ユニットの第三入力端に接続される請求項３に記載の駆動回路。
ＬＥＤバックライト駆動回路とＬＥＤを含むＬＥＤバックライトであって、
前記ＬＥＤバックライト駆動回路は、電圧変換ユニット、駆動ユニット、回路保護ユニット、制御ユニット及び電流検出ユニットを含み、
前記電圧変換ユニットの入力端は外部電源の出力端に接続され、前記電圧変換ユニットの出力端は、ＬＥＤの正極に接続されることにより前記外部電源の出力電圧をＬＥＤの駆動電圧に変換し、前記駆動ユニットの出力端は前記電圧変換ユニットの制御受け入れ端に接続されることにより前記電圧変換ユニットが電圧変換を行うように駆動し、
前記回路保護ユニットはＬＥＤの負極と駆動ユニットの第一入力端との間に直列に接続され、前記電流検出ユニットは駆動ユニットの第二入力端に接続され、かつ前記駆動ユニットによって前記回路保護ユニットに接続されることによりＬＥＤに流れる電流の大きさを検出し、前記回路保護ユニットの許容可能な最大パワーが、前記駆動電圧が回路保護ユニットに直接印加されるとき前記回路保護ユニットが受け入れられるパワーより小さいので、ＬＥＤ列の正極と負極が短絡するとき、切断回路を形成することでＬＥＤと前記駆動ユニットとの間の接続を切断し、
前記制御ユニットの入力端はＬＥＤの負極に接続され、前記制御ユニットの出力端は前記駆動ユニットの第三入力端に接続され、前記回路保護ユニットが切断回路を形成するとき、前記制御ユニットは前記駆動ユニットの作動を停止する制御信号を送信し、
前記回路保護ユニットは抵抗値が設定値より小さい第一抵抗であり、前記第一抵抗の一端はＬＥＤの負極に接続され、他端は前記駆動ユニットの第一入力端に接続され、
前記電流検出ユニットは第二抵抗であり、前記第二抵抗の一端は前記駆動ユニットの第二入力端に接続され、他端は接地し、
前記駆動ユニットは、制御装置、第一比較装置及び第一スイッチトランジスタを含み、
前記制御装置の出力端は駆動ユニットの出力端として前記電圧変換ユニットの制御受け入れ端に接続され、前記制御装置の入力端は駆動ユニットの第三入力端として前記制御ユニットに接続され、
前記第一比較装置の正極入力端には第一設定電圧が入力され、前記第一比較装置の負極入力端は駆動ユニットの第二入力端として前記第二抵抗に接続され、前記第一比較装置の出力端は前記第一スイッチトランジスタの制御端に接続され、前記第一スイッチトランジスタの入力端は駆動ユニットの第一入力端として前記第一抵抗に接続され、前記第一スイッチトランジスタの出力端は前記第一比較装置の負極入力端に接続されるバックライト。
前記電圧変換ユニットは電圧上昇式駆動回路であり、電圧上昇誘導装置、第二スイッチトランジスタ、整流ダイオード及び放電コンデンサーを含み、
前記電圧上昇誘導装置の一端は電圧変換ユニットの入力端として外部電源の出力端に接続され、前記電圧上昇誘導装置の他端はそれぞれ前記整流ダイオードの正極と前記第二スイッチトランジスタの入力端とに接続され、前記整流ダイオードの負極は電圧変換ユニットの出力端としてＬＥＤの正極に接続され、前記第二スイッチトランジスタの制御端は電圧変換ユニットの制御受け入れ端として前記駆動ユニットの出力端に接続され、前記第二スイッチトランジスタの出力端は接地し、前記放電コンデンサーの一端は前記整流ダイオードの負極に接続され、前記放電コンデンサーの他端は接地する請求項７に記載のバックライト。
前記第一スイッチトランジスタと前記第二スイッチトランジスタはいずれも薄膜電界効果トランジスタであり、前記スイッチトランジスタの制御端は薄膜電界効果トランジスタのゲートに対応し、前記スイッチトランジスタの入力端は薄膜電界効果トランジスタのドレインに対応し、前記スイッチトランジスタの出力端は薄膜電界効果トランジスタのソースに対応する請求項８に記載のバックライト。
前記制御ユニットは第二比較装置であり、前記第二比較装置の負極入力端は制御ユニットの入力端としてＬＥＤの負極に接続され、前記第二比較装置の正極入力端には第二設定電圧が入力され、前記第二比較装置の出力端は制御ユニットの出力端として駆動ユニットの第三入力端に接続される請求項７に記載のバックライト。