(57)【要約】【課題】発光ダイオードが短絡した場合に短絡電流が流れるのを防止するとともに、アレイ状に配列されたＬＥＤを個々に点灯制御する方法と回路を提供する。【解決手段】発光ダイオード４の端子間電圧によってオン・オフする第１の電圧制御スイッチ１と、電圧制御スイッチ１によってオン・オフする第２の電圧制御スイッチ２を発光ダイオード４に直列に接続し、発光ダイオード４が短絡してその端子間電圧が規定電圧以下になると電圧制御スイッチ１をオフとし、これによって電圧制御スイッチ２もオフとして発光ダイオード４を実質的に電源５から切り離す。  また、第３の電圧制御スイッチ３によって電圧制御スイッチ２をオン・オフさせることによって発光ダイオード４の点灯・消灯を外部信号６によって制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードの端子間電圧によってオン・オフする第１の電圧制御スイッチと、前記発光ダイオードに直列に接続され、前記第１の電圧制御スイッチによってその開閉が制御される第２の電圧制御スイッチとを備え、前記発光ダイオードの端子間電圧が規定電圧以上の場合は前記第１と第２の電圧制御スイッチがともにオンとなって発光ダイオードに電流を流して発光させ、逆に前記発光ダイオードの端子間電圧が規定電圧以下の場合は前記第１と第２の電圧制御スイッチがともにオフとなって前記発光ダイオードの電流を遮断することを特徴とする発光ダイオードの点灯制御方法。
【請求項２】
前記第１又は第２の電圧制御スイッチの制御入力端子に第３の電圧制御スイッチを付加し、前記第３の電圧制御スイッチによって前記発光ダイオードの点灯と消灯を制御することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの点灯制御方法。
【請求項３】
前記第１と第２と第３の電圧制御スイッチをトランジスタとする発光ダイオードの点灯制御回路。
【請求項４】
並列接続され、１つの定電流源によって駆動されることを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオードの点灯制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は発光ダイオード（以下ＬＥＤと略）の点灯制御に関し、特に多数のＬＥＤを用いる液晶表示のバックライトや電光掲示板に適用されるＬＥＤの点灯制御に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、内照式看板や液晶表示装置のバックライトとして従来の蛍光管に代わってＬＥＤアレイが用いられている。また、その小型で高効率、高輝度等の長所を活かして電光掲示板にもマトリックス状に配列されたＬＥＤが用いられている。【０００３】  さらに、消費電力及び保守・管理に要する手間の低減が図れるために交通信号灯にも従来の白熱ランプに代わってＬＥＤが用いられるようになった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記バックライト、電光掲示板、あるいは交通信号灯では多数のＬＥＤが直列、並列、または直並列に接続され、１つの電源からエネルギーの供給を受けている。このようなＬＥＤアレイにおいては、１つのＬＥＤの故障が残りのＬＥＤの点灯に影響しないように対策することが肝要である。【０００５】  そのような対策手段として、ＬＥＤに並列に定電圧ダイオードを接続する方法が特許文献１に、また、ＬＥＤに並列に異常時短絡素子を接続する方法が特許文献２に開陳されている。【０００６】
【特許文献１】  特開２００４−３５６０００号公報
【特許文献２】  特開２００７−１２３８１号公報
【０００７】  しかしながら、上記２つの方法は直列接続されたＬＥＤが開放となった場合のみ有効であり、並列接続されたＬＥＤの短絡故障には対応できない。【０００８】  並列接続されたＬＥＤアレイでは、そのうちの１つでも短絡すると残りの全てのＬＥＤが消えてしまう。また、場合によっては電源が短絡し大電流が流れ、電源が破壊してしまうこともある。これを防ぐ唯一の方法は並列接続された各ＬＥＤに直列に抵抗を接続することであった。この方法は安価であるが、直列抵抗による電力消費が大きく、ＬＥＤの高効率発光の利点が失われてしまう。【０００９】  本発明は上記並列接続ＬＥＤアレイの問題を解決すべくなされたものであり、低消費電力のＬＥＤ短絡保護方法とその具体的な回路、さらにはアレイを構成する各ＬＥＤの点灯と消灯を制御する回路を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明は、ＬＥＤが短絡するとその端子間電圧が低下することを利用する。ＬＥＤの端子間電圧が規定電圧以下になるとオフとなる第１の電圧制御スイッチと、これによってオフとなる第２の電圧制御スイッチをＬＥＤに直列に接続する。この方法によれば、ＬＥＤが短絡した場合には直列に接続された第２の電圧制御スイッチがオフとなるのでＬＥＤには電流が流れない。【００１１】  また、第３の電圧制御スイッチを用いて第１又は第２の電圧制御スイッチのオン・オフを制御すれば、ＬＥＤの点灯・消灯を第３の電圧制御スイッチに加える外部信号で行うことができる。【００１２】  前記第１，第２，第３の電圧制御スイッチとしてバイポーラ又はＭＯＳトランジスタを用いるのが好適である。特に、ＭＯＳトランジスタを用いれば、制御回路の消費電力を極めて小さくできる。【００１３】  さらに、本発明の点灯制御回路を備えたＬＥＤを並列接続したパネルでは定電流で駆動することが好ましい。この場合、短絡したＬＥＤに流れていた電流は他のＬＥＤに分配されるので、パネルの輝度が低下することはない。
【発明の効果】
【００１４】  以上述べたように、本発明によれば、ＬＥＤが短絡すると実質的に回路から切り離される。従って電源の過負荷となることもない。また、ＬＥＤが並列接続されたパネルでは、そのうちのいくつかのＬＥＤが短絡しても他のＬＥＤの動作に影響することもない。【００１５】  さらに、本発明によればマトリックス状に配列されたＬＥＤの点灯・消灯を個々に制御できる。従って、本発明はＬＥＤを用いる電光掲示板にも極めて有用である。【００１６】  なお、以上の説明において、ＬＥＤを一般的な電源の負荷と置き換えれば、本発明は電源の負荷短絡保護回路として応用できることは明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面において同一の機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【第１実施形態】
【００１８】  図１は本発明の第１の実施形態のＬＥＤ点灯制御回路であって、１と２はそれぞれ第１と第２の電圧制御スイッチ、４はＬＥＤ、５は直流電圧源である。電圧制御スイッチ１にはｎｐｎトランジスタが、電圧制御スイッチ２にはｐｎｐトランジスタが用いられている。１１と２１はそれぞれｎｐｎトランジスタ１とｐｎｐトランジスタ２のベース電流制御抵抗、１２はｎｐｎトランジスタ１のコレクタ電流制限抵抗である。
【００１９】  ＬＥＤが点灯時、その端子間電圧はバイポーラトランジスタのベース・エミッタ間のしきい電圧約０．６Ｖより大きい。従って、ＬＥＤが正常の場合はｎｐｎトランジスタ１がオン、これによってｐｎｐトランジスタ２もオンとなり、ＬＥＤ４に電流が流れて点灯する。
【００２０】  しかしながら、短絡故障するとＬＥＤ４の端子間電圧は０．６Ｖ以下となる。従って、ｎｐｎトランジスタ１がオフ、次いでｐｎｐトランジスタ２もオフとなり、ＬＥＤ４には電流が流れない。
【００２１】  バイポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間飽和電圧は０．１Ｖ以下である。従って、ＬＥＤ４に例えば２０ｍＡの電流が流れている場合のｐｎｐトランジスタ２のコレクタ損失は２ｍＷ以下である。
【００２２】  一方、ＬＥＤ４が短絡した場合には２つのトランジスタはともにオフとなるのでこの点灯制御回路には電流は流れず、等価的に電源から切り離されることになる。
【第２実施形態】
【００２３】  図２は本発明の第２の実施形態であって、ＬＥＤ点灯制御回路の回路図である。この実施例では電圧制御スイッチとしてＭＯＳトランジスタが用いられている。
【００２４】  ＬＥＤ４が正常な場合と短絡した場合の回路動作は図１の第１実施例と同じである。本実施例ではこの短絡保護機能に加えてｎＭＯＳトランジスタ３による点灯・消灯機能が追加されている。
【００２５】  ＬＥＤ４が正常な場合はｎＭＯＳトランジスタ２がオンとなっており、ＬＥＤ４に電流が流れてＬＥＤ４は点灯している。この状態で外部信号６によってｎＭＯＳトランジスタ３をオンにするとｎＭＯＳトランジスタ２のゲート・ソース間は短絡されてｎＭＯＳトランジスタ２はオフとなる。これによってＬＥＤ４の電流は遮断され、ＬＥＤ４は消灯する。
【００２６】  一方、ＬＥＤ４が短絡している場合はｎＭＯＳトランジスタ２はオフとなっており、このオフ状態を外部信号によって変えることはできない。ＬＥＤ４が短絡している場合には点灯・消灯を無効とする本実施例は短絡電流が流れることはないので回路動作にとって極めて望ましい。
【００２７】    ｎＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間のオン抵抗は１Ω以下とすることができる。従って、ＬＥＤ４に点灯電流２０ｍＡを流した場合のｎＭＯＳトランジスタ２の消費電力は０．４ｍＷ以下である。
【第３実施例】
【００２８】    図３は本発明の第３の実施形態であって、図２に示すＬＥＤの点灯・消灯回路が並列に接続され、電流源７によって駆動されているＬＥＤアレイの回路図である。図においてＳａ，Ｓｂ，…，ＳｚはそれぞれＬＥＤ４ａ，４ｂ，…，４ｚの点灯・消灯の制御信号であって、例えばＳａによってｎＭＯＳトランジスタ３ａをオンにするとＬＥＤ４ａは消灯し、ｎＭＯＳトランジスタ３ａをオフにするとＬＥＤ４ａは点灯する。従って、制御信号ＳによってＬＥＤの点灯・消灯を個々に制御できるので、ＬＥＤの点灯シーケンスを自由に変えることができる。
【００２９】    また、いずれかのＬＥＤが短絡故障した場合はそのＬＥＤは実質的に回路から切り離されるので、短絡前にＬＥＤに流れていた電流は他のＬＥＤに分流され、その分ＬＥＤの輝度が増すのでアレイ全体の明るさは短絡故障前とほぼ同じになる。従って、本実施例はＬＥＤアレイをパネルのバックライトとして使用するのにも極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるＬＥＤ短絡保護回路の回路図。
【図２】本発明の第２実施形態であるＬＥＤの短絡保護及び点灯・消灯制御回路の回路図。
【図３】本発明の第３実施形態であるＬＥＤアレイの構成図。
【符号の説明】
１，２，３………電圧制御スイッチ
４……ＬＥＤ
５……直流電圧源
６……点灯・消灯制御信号源
７……直流電流源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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