共陰極方式と共陽極方式の仕組みを詳しく解説

コールドスクリーン、省エネスクリーン、共陰極スクリーン。ここ2年ほど、SNSや展示会などでよく目にする言葉です。共陰極・共陽極とは、LEDランプの陰極または陽極を共通接続する方式を指します。共陰極LEDディスプレイはどれほど省エネになるのでしょうか。本記事では、その仕組みを解説します。

共陰極方式と共陽極方式のLEDランプの模式図：

共陰極LEDランプ

共陽極LEDランプ

共陰極回路図：

NMOSはライン駆動用トランジスタ、Y0はライン制御信号、緑色の矢印は電流経路を示します。電流はドライバーICのVCCから流れ、LEDを点灯させた後、ライン接続部のGNDに流れ込みます。

共陰極方式：

① 赤・緑・青のLEDランプのうち、VF値（順方向電圧）が最も低いのは赤色（約1.8～2.2V）、最も高いのは青色と緑色（約2.8～3.4V）です。共陰極LEDでは赤・緑・青の陰極がすべて接続されており、陽極には各色の順方向電圧に応じて個別に給電できます。通常、赤色には2.8V、青色と緑色には3.8Vを使用します。

② 電流経路において、ライン駆動用トランジスタのGNDには、そのライン上のすべてのLEDの電流が流れます。VCCには、ドライバーIC全体の各チャンネルの電流が流れます。そのため、配線時には実際の電流に応じて、対応するVCCとGNDの配線幅をできるだけ広くしてください。

共陽極回路図：

PMOSはライン駆動用トランジスタ、Y0はライン制御信号、緑色の矢印は電流経路を示します。電流はライン駆動用トランジスタのVCCから流れ込み、LEDを点灯させた後、ドライバーICのGNDピンから流れ出ます。

共陽極方式：

① 赤・緑・青のLEDランプのうち、VF値（順方向電圧）が最も低いのは赤色（約1.8～2.2V）、最も高いのは青色と緑色（約2.8～3.4V）です。共陽極LEDでは赤・緑・青の陽極がすべて接続されています。そのため、すべてのLEDを点灯させるには、VCCをいずれの色の順方向電圧よりも高くする必要があり、通常は5Vを使用します。

② 電流経路において、ライン駆動用トランジスタのVCCには、そのライン上のすべてのLEDの電流が流れます。GNDには、ドライバーIC全体の各チャンネルの電流が流れます。そのため、配線時には実際の電流に応じて、対応するVCCとGNDの配線幅をできるだけ広くしてください。

以上の比較から、共通カソード方式の省エネ効果は主に次の2点に表れます。

共通カソード方式ではNMOSを使用するため、共通アノード方式のPMOSよりオン抵抗が低くなります。

共通カソード方式では、赤色LEDをより低い電圧で駆動できます。実測では、共通カソード方式のディスプレイは共通アノード方式に比べ、消費電力を約15％削減できます。

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