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designideas
2004年2月号
バックライト/キーパッド向けLED駆動回路

ファビアン・フランク 米カタリスト・セミコンダクター社
Fabien Franc Catalyst Semiconductor, Inc.
 白色LED*は、携帯電話機やMP3プレーヤー、GPS*搭載ナビゲーション・システム、PDAなどにおいて、カラー液晶パネルやキーパッドのバックライトとして広く普及している。そのスペクトルと高い輝度から、ほぼ理想的な光源と呼べるだろう。
 携帯電話機やPDAなどでは、3個のLED群でディスプレイを照らし、6個のLED群でキーパッドを照らす構成が考えられる。図1は、単一出力の白色LED駆動IC(IC1)「CAT32*1)」を使って、すべてのLEDを駆動する方法を示した回路である。電源には、1セルのリチウム・イオン2次電池を使う。FETスイッチは、6個の素子からなるキーパッド用LED群をオフにできる。IC1のシャットダウン入力を使えば、すべてのLEDをオフすることが可能だ。
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 LEDの輝度は、LEDに流れる電流の大きさで決まる。白色LEDの場合は、通常、10m〜20mAの電流を流す。IC1はLED端子に流れる電流が一定になるように制御を行う。なおRSET端子に接続した抵抗R1は、LED電流の大きさを調整する役目を果たす。
 IC1は昇圧型のDC-DCコンバーターである。インダクターを使って、リチウム・イオン電池の出力電圧を昇圧し、複数のLEDを直列に接続したストリングに印加する。LEDと直列に挿入した抵抗RSの役目は、LED群の電流バランスを確保することにある。LEDの順方向電圧降下は通常、約3.5Vである。しかし実際には、ばらつきが存在する。直列抵抗RSは、このばらつきを補償する役目も負う。RSの抵抗値を75Ωにすると、すべてのLEDに約15mAの電流が流れる。
 ディスプレイのバックライトには日亜化学工業*のサイド・ビューLED「NSCW335」、キーパッドには同社のトップ・ビューLED「NSCW100」を採用した。効率はショットキー・ダイオードの損失を除くと、LEDと直列抵抗で消費された電力と全投入電力の比で計算できる。図2はリチウム・イオン電池の出力電圧範囲である3.0〜4.2Vにおける効率をプロットしたものだ。LEDへの供給電流は15mAとした。
 効率は次式で計算できる。


ここでVLEDはLEDへの印加電圧、ILEDはLEDへの供給電流、RSは直列抵抗、IINは電源からの入力電流である。3.6V入力時の効率は約84%である。LEDで消費される電力のみを考慮した効率(正味の効率)を算出する場合は、次式で計算できる。


なおLED以外の損失はすべて除外した。

用語解説 / 会社情報
【LED】
light emitting diode
発光ダイオード
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【GPS】
global positioning system
衛星利用測位システム
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*1)
米カタリスト・セミコンダクター社が販売している白色LED駆動用昇圧型DC-DCコンバーターIC。同社のホームページはhttp://www.catsemi.com/
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【日亜化学工業】
Nichia Corp.
青色LEDや白色LED、蛍光体材料などを扱う国内企業。ホームページはhttp://www.nichia.co.jp/
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