設計におけるTFT LCDのLEDバックライト駆動に関する考慮事項

LED(発光ダイオード)バックライトは、カラーTFT(薄膜トランジスタ)LCD(液晶ディスプレイ)に必要な照明を提供する部品です。LED バックライトの駆動は、関連する電気的および電子的原理を完全に理解する必要があるため、困難な作業になる場合があります。この記事では、カラー LCD の LED バックライトに電力を供給する方法について説明します。先に進む前に、TFT LCD で使用されるさまざまなタイプのバックライトを理解することが重要です。

さまざまなタイプのバックライト:

冷陰極蛍光灯 (CCFL) バックライト: 光を生成するために、このタイプのバックライトはガスで満たされたチューブを使用します。

LED バックライト: このタイプのバックライトでは、LED のアレイを使用して光を生成します。

CCFL バックライトは消費電力が高く効率が低いため、現在ではほとんど使用されていません。LED バックライトは、消費エネルギーが少なく、安価で、寿命が長くなります。この記事では、LEDバックライトでの運転のみについて説明します。

2. 基本を理解する

カラー LCD の LED バックライトの駆動の詳細に入る前に、基本を理解することが重要です。発光ダイオード (LED) は、電流が流れると発光する半導体デバイスです。LED から発せられる光の量は、LED を流れる電流によって決まります。アノード端子とカソード端子はLEDにあります。LEDには電流が流れ、アノードに正の電圧が印加され、カソードに負の電圧が印加されるとLEDが発光します。

3. LEDバックライトの駆動技術

LEDバックライトの駆動技術は、次の3つのタイプに分類されます:

定電流(cc)駆動:LEDバックライトに流れる電流を一定に保つために抵抗を使用します。この方法は簡単で信頼性がありますが、希望の明るさを達成するには高電圧が必要になる場合があります。

パルス幅変調(PWM)によって駆動され、LEDバックライトを流れる電流は、バックライトに印加される電圧のパルス幅を変化させることによって変調されます。CC 駆動と比較すると、この方法はエネルギー効率が高く、より高い輝度レベルを達成できます。

定電流ブーストスイッチモード電源(smpsLED):この技術では、ブーストレギュレータがLEDバックライトを流れる電流を一定に保ちます。昇圧レギュレータは、PWMのエネルギー効率を使用して一定の電流の流れを維持しながら、必要な高電圧のLEDを直列に生成します。

4. LEDバックライトドライバ回路の開発

LED

バックライトドライバ回路は、LEDに流れる電流を制御する役割を果たします。ドライバー回路は、LED を損傷する可能性のある過剰な電流から LED を保護するように設計する必要があります。ドライバ回路は、入力電圧や温度の変化に関係なく、LED に一定の電流を供給するように設計する必要があります。

最初のステップは、LED バックライトに必要な電圧と電流を把握することです。これは、使用する LED の種類と希望する明るさによって決まります。Ips TFT LCDディスプレイについては、ここをクリックしてください。

5. LEDバックライトドライバ回路の実装

LEDバックライトドライバ回路の実装には、抵抗器、コンデンサ、トランジスタなどの適切なコンポーネントの選択が必要です。ドライバ回路はさまざまな手法を使用して実装できますが、この説明ではSMPを使用します。

5.1 最初のステップは次のとおりです

。ディスプレイ仕様またはデータシートを使用して、LEDバックライトの電圧と電流の要件を決定します。

TFT LCD の LED バックライトと互換性のあるドライバー IC を選択してください。

バックライトの安全性を確保するために、ドライバー IC には過電圧保護、過電流保護、過熱保護などの保護機能が組み込まれている必要があります。

ドライバICの出力電圧は、LEDバックライトの最大電圧よりも大きくする必要があります。

最大スイッチ電流制限は、LED バックライトの電流要件よりも大きくする必要があります。

スイッチの電流制限は、ドライバーの電圧入力によって変化する可能性があります。

適切なインダクタを選択してください。これは、ブースト smp の動作にとって非常に重要です。次のパラメータを検討します。

ドライバ IC のデータシートのスイッチング周波数を使用します。

入力と出力の電圧を定義します。

デューティ サイクルを設定します。

最大負荷電流を計算します。

リップル電流を 10 〜 30% と仮定します。

インダクタンス値を計算します。

ピーク電流を計算します。

rms 電流を計算します。

最後に、インダクタを選択します。

LED バックライトで使用される定電流昇圧レギュレータに適切なインダクタを選択することは、回路の適切な動作と効率を確保するために重要です。インダクタを選択するときは、次の要素に留意してください。

インダクタのインダクタンス値は、回路内の電流リップルに影響を与えるため、考慮すべき重要なパラメータです。インダクタの値は、電流リップルを許容範囲(通常は最大出力電流の10%から30%の間)内に維持するように選択する必要があります。

インダクタの飽和電流定格は、インダクタを流れる最大電流 (ピーク電流) に基づいて選択する必要があります。飽和電流定格は、インダクタンス値が低下し始める前にインダクタが処理できる最大電流を指定します。飽和電流定格が高いほど、過電流保護が向上します。

インダクタの直流抵抗は、熱の形で電力損失に寄与するため、回路の効率に影響を与えます。DC抵抗が低いほど、電力損失が低くなり、効率が高くなります。

インダクタの物理的サイズは、特に基板スペースが限られている回路を設計する場合に重要な考慮事項です。インダクタの物理的なサイズは、PCB 上の利用可能なスペース内に収まるように選択する必要があります。

価格: インダクタのコストも回路全体のコストに影響を与えるため、重要な考慮事項です。エンジニアとして、インダクタのコストと性能仕様のトレードオフを考慮して、設計要件を満たすインダクタを手頃な価格で選択します。

5.2 設計プロセスの次の手順は次のとおりです。

昇圧 SMPS のスイッチング周波数は、その効率と電磁両立性 (EMC) にとって重要です。通常、スイッチング周波数が高いほど効率が高くなりますが、追加の EMI フィルタリングが必要になる場合があります。通常、ドライバーはこれを制限します。

昇圧SMPSスイッチは、最大入力電圧、出力電流、およびスイッチング周波数に基づいて選択する必要があります。MOSFET と IGBT は一般的な選択肢です。

ブースト SMP の出力電流を制御するために使用されるフィードバック ループを作成します。出力電流を測定するには、通常、電流検出抵抗が使用され、制御回路がスイッチのデューティサイクルを調整して、目的の出力電流を維持します。ドライバーは、この機能の大部分を内部で処理します。

入力と出力のコンデンサを選択します。ブースト smp のコンデンサは、エネルギーを蓄え、ノイズをフィルタリングするために使用されます。入力コンデンサは入力電圧とリップル電流に基づいて選択し、出力コンデンサは出力電圧とリップル電圧に基づいて選択する必要があります。

6. LED バックライト ドライバー回路のテスト

LED バックライト ドライバー回路を実装後にテストして、適切に動作していることを確認することが重要です。LED を流れる電流、LED の両端の電圧、および LED の温度はすべてテスト中に測定されます。ドライバー回路の温度も評価して、設計限界を超えないようにする必要があります。効率の向上、熱上昇の低減、またはノイズの低減には、コンポーネント値の調整やフィードバックループパラメータの変更などにより、設計を最適化する必要がある場合があります。

7. まとめ

カラー

LCD の LED バックライトの駆動に関わる電気的および電子的原理を完全に理解する必要があります。ディスプレイのLEDバックライトを駆動する手順には、LEDバックライトの選択、LEDバックライトドライバー回路の設計、ドライバー回路の実装、および回路のテストが含まれます。これらの手順に従うことで、カラー TFT LCD 用の効率的で信頼性の高い LED バックライト ドライバー回路を作成できます。