DE102005051825B4

DE102005051825B4 - Treiberschaltung für eine Licht emittierende Diode und damit ausgerüstete Übertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE102005051825B4
Application number: DE102005051825.7A
Authority: DE
Inventors: Hideo Matsuda
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2025-10-29
Also published as: DE102005051825A1; TW200629202A; CN1767385A; JP4566692B2; US7542684B2; TWI315506B; US20060092099A1; JP2006128393A; CN100536333C

Abstract

Leuchtdiode-Treiberschaltung (10) zum Ansteuern einer Leuchtdiode (1), mit
– einer Treiberstrom-Erzeugungseinrichtung (20) zum Erzeugen eines Treiberstroms (Idriv) für die Leuchtdiode (1) entsprechend einem von außen zugeführten Treiberimpulssignal (Vin);
– einer Spitzenstrom-Erzeugungseinrichtung (30) zum Erzeugen eines Spitzenstroms (Ipeak), der durch Differenzieren des Treiberimpulssignals (Vin) erhalten wird, und beinhaltend eine erste Differenzierschaltung (31);
– einer Spitzenstrom-Steuerungseinrichtung (40) zum Steuern der Stärke des von der Spitzenstrom-Erzeugungseinrichtung (30) erzeugten Spitzenstroms (Ipeak);
– einer Einrichtung zum Erzeugen eines Stroms, der gleich einer Summe des Treiberstroms (Idriv) und des Spitzenstroms (Ipeak) ist und zu der Leuchtdiode (1) fließt;
– einer zweiten Differenzierschaltung (32), deren Ausgang mit dem Ausgang der ersten Differenzierschaltung (31) verbunden ist; und
– einer durch eine erste Inverterschaltung (INV1) gebildeten Schalteinrichtung in der ersten Differenzierschaltung (31) zum Ausführen einer EIN-AUS-Steuerung der Leuchtdiode (1) entsprechend dem Treiberimpulssignal (Vin), wobei der Ausgang der ersten Inverterschaltung (INV1) mit einer in der Treiberstrom-Erzeugungseinrichtung (20) enthaltenen Konstantstromschaltung (21) verbunden ist,
– wobei die erste Inverterschaltung (INV1) am Eingang der ersten Differenzierschaltung (31) liegt, und eine zweite Inverterschaltung (INV2) am Eingang der zweiten Differenzierschaltung (32) liegt,
gekennzeichnet durch
– eine Phaseneinstelleinrichtung (33) vor der ersten Inverterschaltung (INV1) der ersten Differenzierschaltung (31) und der zweiten Inverterschaltung (INV2) der zweiten Differenzierschaltung (32) zum Bringen einer Phase des von der ersten Differenzierschaltung (31) ausgegebenen Spitzenstroms (Ipeak1) in Übereinstimmung mit einer Phase des von der zweiten Differenzierschaltung (32) ausgegebenen Spitzenstroms (Ipeak2).

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiode-Treiberschaltung und eine optische Übertragungseinrichtung mit einer Leuchtdiode, und sie ist bei der Signalübertragung unter Verwendung von Licht in einem großen Bereich von Betriebstemperaturen wirkungsvoll.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In den letzten Jahren wird in weitem Umfang optische Kommunikation digitaler Signale verwendet, und als Lichtquelle werden in weitem Umfang eine Leuchtdiode (nachfolgend als ”LED” bezeichnet) und ein Halbleiterlaser verwendet. Ein Halbleiterlaser kann auf einfache Weise eine Ansteuerung mit hoher Geschwindigkeit ausführen, jedoch wird er temperaturabhängig instabil. Um den thermischen Betrieb zu stabilisieren, werden daher verschiedene Vorgehensweisen erforderlich, und die Schaltungskonfiguration wird kompliziert. Indessen ist es unter Verwendung einer LED möglich, optische Kommunikation mit einer einfachen Schaltungskonfiguration billig zu realisieren.
Übrigens wird in den letzten Jahren optische Kommunikation in weitem Umfang für Einrichtungen in Fahrzeugen verwendet, so dass ein größerer Bereich von Betriebstemperaturen erforderlich wurde. Für derartige optische Kommunikation wird eine vergleichsweise billige Kunststofffaser verwendet. Das Transmissionsvermögen einer Kunststofffaser wird bei den Wellenlängen von 650 nm und 570 nm im Wesentlichen maximal. Es wird eine rote LED, keine Infrarot emittierende Diode verwendet. Das Transmissionsvermögen einer Quarzfaser ist nämlich bei der Wellenlänge von 1300 nm, die die Infrarot-Wellenlänge ist, hoch, und für Hochgeschwindigkeits-Kommunikation wird eine Quarzfaser verwendet. Jedoch ist eine Quarzfaser beim Biegen schwach, sie muss sorgfältig gehandhabt werden, und sie ist teuer. Indessen ist eine Kunststofffaser, im Vergleich mit einer Quarzfaser, billiger und stärker beim Biegen, wobei sie jedoch hinsichtlich der Abklingrate schlechter ist. Daher wird eine Kunststofffaser für Kommunikation über lange Strecken nicht verwendet, jedoch für Kommunikation über einige zehn Meter. Darüber hinaus wird, aufgrund einer Materialeigenschaft einer Kunststofffaser, das Transmissionsvermögen derselben bei der Wellenlänge von 650 nm, die diejenige einer roten LED ist, maximal. Daher werden für die optische Kommunikation digitaler Audioübertragungen usw. im Allgemeinen Kunststofffasern verwendet.
Im Einzelnen ist eine Leuchtdiode-Treiberschaltung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 aus der nachveröffentlichten DE 10 2005 004 828 A1 bekannt.
Nachfolgend werden ein Verfahren und eine Schaltung beschrieben, mit denen Forderungen hinsichtlich einer Stabilisierung des thermischen Betriebs und einer Erweiterung des Bereichs von Betriebstemperaturen genügt werden kann.
Wie es in der 9 dargestellt ist, verfügt eine herkömmliche, grundlegende LED-Treiberanordnung 100 zum Ansteuern einer LED 101 über (i) eine Treiberimpulsstrom-Erzeugungsschaltung 102 zum Erzeugen eines Treiberstroms Idriv für die LED 101 entsprechend einem von außen zugeführten Treiberimpulssignal Vin sowie (ii) eine Differenzierschaltung 103, die eine Spitzenstrom-Erzeugungsschaltung zum Erzeugen eines Spitzenstroms Ipeak ist, der durch Differenzieren des Treiberimpulssignals Vin erhalten wird. Das Treiberimpulssignal Vin wird der Treiberimpulsstrom-Erzeugungsschaltung 102 und der Differenzierschaltung 103 über einen Inverter 104 zugeführt. Dann fließt ein Strom Iled, der der Summe aus dem Treiberstrom Idriv und dem Spitzenstrom Ipeak entspricht, zur LED 101.
Übrigens ist in der LED-Treiberanordnung 100, beim Ansteuern der LED 101 durch die Treiberimpulsstrom-Erzeugungsschaltung 102 entsprechend dem von außen zugeführten Treiberimpulssignal Vin zwischen einer Anode und einer Kathode (nicht dargestellt) der LED 101 auf parallele Weise eine parasitäre Kapazität vorhanden. Daher ist es, im Fall des Ausführens einer Ansteuerung der LED 101 mit hoher Geschwindigkeit, unmöglich, die Zeit zu vernachlässigen, die dazu erforderlich ist, eine elektrische Ladung auf die parasitäre Kapazität zu laden und sie von ihr zu entladen. Daher tritt, wie es in den 10(a) und 10(b) dargestellt ist, beim Ansteigen und Abfallen eines Lichtpulsverlaufs eine Zeitverzögerung auf. Es existieren derartige Probleme, und beim Verwenden der LED 101 kann nur ein Lichtpuls-Ausgangssignal erhalten werden, das von der speziellen Ansprechgeschwindigkeit der LED 101 abhängt.
Jedoch existieren verschiedene Vorschläge zum Ausführen einer Hochgeschwindigkeitsansteuerung, deren Geschwindigkeit höher ist als es der Ansprechgeschwindigkeit der LED 101 entspricht. Unter diesen Vorschlägen existieren, beispielsweise, ein als Überschwingverfahren bezeichnetes Verfahren sowie ein als Rückschwingverfahren bezeichnetes Verfahren. Das Überschwingverfahren ist ein solches zum Verkürzen der Anstiegszeit durch Addieren des Spitzenstroms Ipeak und des Treiberstroms Idriv zum schnellen Laden der elektrischen Ladung auf die parasitäre Kapazität der LED 101. Indessen ist das Rückschwingverfahren ein Verfahren zum Verkürzen der Abfallzeit durch Anlegen einer Sperrvorspannung an die LED 101 zum schnellen Entladen der elektrischen Ladung von der parasitären Kapazität, wenn die LED 101 kein Licht emittiert. Es ist zu beachten, dass andere Beispiele einer LED-Treiberanordnung in der Veröffentlichung Nr. 326569/2001 zu einem ungeprüften japanischen Patent (Tokukai 2001-326569 , veröffentlicht am 22. Nov. 2001), der Veröffentlichung Nr. 101047/2002 zu einem ungeprüften japanischen Patent (Tokukai 2002-101047 , veröffentlicht am 5. April 2002) usw. offenbart sind.
Übrigens ändert sich, wie es in den 11(a), 11(b) und 11(c) dargestellt ist, beim herkömmlichen Verfahren zum Ausführen einer Hochgeschwindigkeitsansteuerung einer LED der Wert des Spitzenstroms Ipeak abhängig von einer Temperaturänderung. Der Spitzenstrom Ipeak nimmt bei hoher Temperatur ab, während er bei niedriger Temperatur zunimmt. Der Spitzenstrom Ipeak ändert sich, da der EIN-Ausgangswiderstand des Inverters 104 bei hoher Temperatur zunimmt, während er bei niedriger Temperatur abnimmt. Daher bestehen Probleme dahingehend, dass, wie es in der 11(c) dargestellt ist, keine angemessen schnelle Reaktion erzielt werden kann, da der Spitzenstrom Ipeak bei hoher Temperatur unangemessen wird.
Darüber hinaus wird, wie es in der 11(b) dargestellt ist, der Spitzenstrom Ipeak bei niedriger Temperatur übermäßig, so dass im Lichtausgangs-Signalverlauf ein Überschwingen erzeugt wird.
Darüber hinaus zeigen Lichtausgangssignale abhängig von der Struktur der LED 101 eine jeweilige Temperaturcharakteristik. Im Allgemeinen nimmt die Effizienz der Lichtemission bei hoher Temperatur ab. Daher ist es erforderlich, durch Erhöhen des Treiberstroms Idriv eine konstante Lichtausgangsleistung zu erzielen. Wie oben angegeben, ist das hierbei verwendete Verfahren ein solches zum Überlagern des Spitzenstroms Ipeak auf den Treiberstrom Idriv. Daher ist es im Fall einer großen Erhöhung des Treiberstroms Idriv erforderlich, den Spitzenstrom Ipeak proportional zu erhöhen. Jedoch kann mit dem herkömmlichen Verfahren der Spitzenstrom Ipeak nicht beliebig proportional zum Treiberstrom Idriv eingestellt werden. Daher wird, wenn sich der Treiberstrom Idriv ändert, der Spitzenstrom Ipeak klein oder übermäßig groß, und der Lichtausgangsverlauf wird der in der 10(b) dargestellte Lichtausgangsverlauf W5. Der erforderliche Lichtausgangsverlauf W4 (in der 10(a) dargestellt) kann nicht erzielt werden.
Hierbei existiert dann, wenn in einem bei optischer Kommunikation übertragenen Lichtsignal ein großes Überschwingen auftritt, ein Verfahren zum Erkennen des Spitzenwerts des Überschwingens in einer Schaltung am Empfangsende. In diesem Fall wird der Lichtempfangspegel beim Spitzenwert erkannt, d. h., die Stärke des Spitzenstroms Ipeak wird als Lichtpegel erkannt, so dass eine Fehlfunktion auftritt. Demgemäß tritt dann, wenn das Überschwingen des Lichts groß ist, im Lichtsignalpegel ein großer Fehler auf, und es tritt eine Beeinträchtigung der Empfangsempfindlichkeit auf.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung erfolgte angesichts der obigen herkömmlichen Probleme, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Leuchtdiode-Treiberschaltung, die eine Hochgeschwindigkeitsansteuerung durch Realisieren eines schnelleren Ansteigens und Abfallens eines Lichtausgangsverlaufs ausführen kann und einen Verlauf des Lichtausgangssignals mit kleinerem Überschwingen durch Verbessern der Ansprechcharakteristik usw. in Bezug auf eine Temperaturänderung realisieren kann, und eine optische Übertragungseinrichtung mit dieser Leuchtdiode-Treiberanordnung zu schaffen.
Um die obige Aufgabe zu lösen, ist eine Leuchtdiode-Treiberschaltung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. eine optische Übertragungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 7 vorgesehen.
Die Leuchtdiode-Treiberschaltung ist eine solche zum Ansteuern einer Leuchtdiode, und sie ist mit Folgendem versehen: einer Treiberstrom-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Treiberstroms für die Leuchtdiode entsprechend einem von außen zugeführten Treiberimpulssignal; einer Spitzenstrom-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Spitzenstroms, der durch Differenzieren des Treiberimpulssignals erhalten wird; und einer Spitzenstrom-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Stärke des von der Spitzenstrom-Erzeugungseinrichtung erzeugten Spitzenstroms; wobei ein Strom, der der Summe aus dem Treiberstrom und dem Spitzenstrom entspricht, zur Leuchtdiode fließt.
Die Leuchtdiode-Treiberanordnung ist so aufgebaut, dass (i) der Treiberstrom, der vom Treiberstrom-Erzeugungsabschnitt entsprechend dem von außen gelieferten Treiberimpulssignal für die Leuchtdiode erzeugt wird, und (ii) der vom Spitzenstrom-Erzeugungsabschnitt erzeugte Spitzenstrom, der durch Differenzieren des Treiberimpulssignals erhalten wird, addiert werden, wobei die Leuchtdiode-Treiberanordnung über den Spitzenstrom-Steuerungsabschnitt zum Steuern der Stärke des vom Spitzenstrom-Erzeugungsabschnitt erzeugten Spitzenstroms verfügt.
Im Ergebnis wird, wenn die Leuchtdiode Licht emittiert, der Spitzenstrom, der addiert wird, wenn die Leuchtdiode Licht emittiert und wenn sie kein Licht emittiert, so gesteuert, dass kein übermäßiges Überschwingen im Lichtausgangsverlauf erzeugt wird. Indessen wird, wenn die Leuchtdiode kein Licht emittiert, der Spitzenstrom so gesteuert, dass kein übermäßiges Rückschwingen erzeugt wird. Dadurch ist es möglich, die elektrische Ladung geeignet von der parasitären Kapazität der Leuchtdiode zu entladen, eine übermäßige Verkürzung der Abfallzeit im Lichtausgangsverlauf zu unterdrücken und die Abfallzeit zu verkürzen, um die benötigte Abfallzeit für den Lichtausgangsverlauf zu erzielen.
Auf diese Weise ist es möglich, einen Lichtausgangsverlauf der Leuchtdiode zu erzielen, der über eine kurze Anstiegszeit und Abfallzeit verfügt, ohne dass ein Überschwingen erzeugt würde.
Daher ist es möglich, eine Leuchtdiode-Treiberanordnung, die eine Hochgeschwindigkeitsansteuerung realisiert, durch Beschleunigen des Anstiegs und des Abfalls des Lichtausgangsverlaufs unter Verbesserung der Ansprechcharakteristik usw. hinsichtlich einer Temperaturänderung zu schaffen, wobei ein Lichtausgangsverlauf mit weniger Überschwingen realisiert wird.
Die optische Übertragungseinrichtung ist eine solche mit einer Leuchtdiode-Treiberschaltung, die mit Folgendem versehen ist: einer Treiberstrom-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Treiberstroms für die Leuchtdiode entsprechend einem von außen zugeführten Treiberimpulssignal; einer Spitzenstrom-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Spitzenstroms, der durch Differenzieren des Treiberimpulssignals erhalten wird; und einer Spitzenstrom-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Stärke des von der Spitzenstrom-Erzeugungseinrichtung erzeugten Spitzenstroms. Darüber hinaus fließt ein Strom, der der Summe aus dem Treiberstrom und dem Spitzenstrom entspricht, zur Leuchtdiode, und die Leuchtdiode-Treiberanordnung ist bei einer Treiberanordnung eines Licht emittierenden Halbleiterelements für optische Faserkommunikation, für Kommunikation durch Lichttransmission durch den Raum oder für Optokoppler-Signaltransmission anwendbar.
Es ist möglich, optische Faserkommunikation, Kommunikation durch Lichttransmission durch den Raum und Optokoppler-Signaltransmission billig mit einer einfachen Schaltungskonfiguration auszuführen. Außerdem ist es möglich, einen Lichtausgangsverlauf mit schnellem Anstieg und Abfallen und kleinem Überschwingen durch Verbessern der Ansprechcharakteristik usw. hinsichtlich einer Temperaturänderung zu realisieren. Auf diese Weise ist es möglich, eine optische Übertragungseinrichtung zu schaffen, die die Leuchtdiode-Treiberanordnung enthält, die eine Hochgeschwindigkeitsansteuerung realisieren kann.
Zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Stärken der Erfindung werden durch die unten folgende Beschreibung deutlich werden. Ferner ergeben sich Vorteile der Erfindung aus der folgenden Erläuterung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Ausführungsform einer Leuchtdiode-Treiberanordnung, und sie stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Ersatzschaltung der Leuchtdiode-Treiberanordnung zeigt.
2 ist ein Schaltbild, das eine spezielle Konfiguration der Leuchtdiode-Treiberanordnung zeigt.
3(a) ist ein Schaltbild, das eine spezielle Konfiguration einer Temperaturkompensationsschaltung der Leuchtdiode-Treiberanordnung zeigt.
3(b) ist ein Schaltbild, das eine spezielle Konfiguration einer anderen Temperaturkompensationsschaltung der Leuchtdiode-Treiberanordnung zeigt.
4(a) ist ein Signalverlaufsdiagramm, das einen Spannungsverlauf eines Spitzenwertkondensator-Anschlusses für den Fall zeigt, dass in der Leuchtdiode-Treiberanordnung keine Spitzenwertsteuerung ausgeführt wird.
4(b) ist ein Signalverlaufsdiagramm, das einen Spannungsverlauf eines Spitzenwertkondensator-Anschlusses für den Fall zeigt, dass in der Leuchtdiode-Treiberanordnung eine Spitzenwertsteuerung ausgeführt wird.
5 ist ein Signalverlaufsdiagramm, das einen Treiberstrom Idriv, einen Spitzenstrom Ipeak, einen LED-Strom Iled sowie einen Lichtausgangsverlauf einer LED für den Fall zeigt, dass der Treiberstrom in der Leuchtdiode-Treiberanordnung klein ist.
6(a) ist ein Signalverlaufsdiagramm, das den Treiberstrom Idriv, den Spitzenstrom Ipeak, den LED-Strom Iled und den Lichtausgangsverlauf der LED für den Fall zeigt, dass in der Leuchtdiode-Treiberanordnung keine Phasenkompensation ausgeführt wird.
6(b) ist ein Signalverlaufsdiagramm, das den Treiberstrom Idriv, den Spitzenstrom Ipeak, den LED-Strom Iled und den Lichtausgangsverlauf der LED für den Fall zeigt, dass in der Leuchtdiode-Treiberanordnung eine Phasenkompensation ausgeführt wird.
7 ist ein Schaltbild, das ein Ausführungsbeispiel der Leuchtdiode-Treiberschaltung zeigt.
8(a) ist ein Schaltbild, das die Konfiguration einer Phasenkompensationsschaltung der Leuchtdiode-Treiberanordnung zeigt.
8(b) ist ein Schaltbild, das eine andere Konfiguration der Phasenkompensationsschaltung der Leuchtdiode-Treiberanordnung zeigt.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Ersatzschaltbild einer herkömmlichen Leuchtdiode-Treiberanordnung zeigt.
10(a) ist ein Signalverlaufsdiagramm, das einen Treiberstrom Idriv, einen Spitzenstrom Ipeak, einen LED-Strom Iled sowie einen Lichtausgangsverlauf einer LED für den Fall zeigt, dass der Treiberstrom in der Leuchtdiode-Treiberanordnung mittelgroß ist.
10(b) ist ein Signalverlaufsdiagramm, das einen Treiberstrom Idriv, einen Spitzenstrom Ipeak, einen LED-Strom Iled sowie einen Lichtausgangsverlauf einer LED für den Fall zeigt, dass der Treiberstrom in der Leuchtdiode-Treiberanordnung klein ist.
11(a) ist ein Signalverlaufsdiagramm, das den Treiberstrom Idriv, den Spitzenstrom Ipeak, den LED-Strom Iled und den Lichtausgangsverlauf der LED in der Leuchtdiode-Treiberanordnung bei normaler Temperatur zeigt.
11(b) ist ein Signalverlaufsdiagramm, das den Treiberstrom Idriv, den Spitzenstrom Ipeak, den LED-Strom Iled und den Lichtausgangsverlauf der LED in der Leuchtdiode-Treiberanordnung bei niedriger Temperatur zeigt.
11(c) ist ein Signalverlaufsdiagramm, das den Treiberstrom Idriv, den Spitzenstrom Ipeak, den LED-Strom Iled und den Lichtausgangsverlauf der LED in der Leuchtdiode-Treiberanordnung bei hoher Temperatur zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 erläutert. Es ist zu beachten, dass die Leuchtdiode-Treiberanordnung der vorliegenden Ausführungsform bei einer optischen Übertragungseinrichtung unter Verwendung dieser Leuchtdiode-Treiberanordnung anwendbar ist, oder als Teil einer Treiberanordnung eines Licht emittierenden Halbleiterelements für optische Faserkommunikation, für Kommunikation durch Lichtübertragung durch den Raum oder für Optokoppler-Signaltransmission.
Die optische Übertragungseinrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist eine Kommunikationseinrichtung, die eine Steuersignalübertragung und eine Datenübertragung zwischen Vorrichtungen ausführt, und es handelt sich um eine optische Übertragungseinrichtung, die die Datenübertragung unter Verwendung von Licht ausführt, um die Vorrichtungen elektrisch zu trennen. Die optische Übertragungseinrichtung verfügt über (i) ein Licht emittierendes Element, das ein elektrisches Signal in ein Lichtsignal wandelt, (ii) eine Leuchtdiode-Treiberanordnung, (iii) ein Licht empfangendes Element (nicht dargestellt), das das Lichtsignal empfängt, und (iv) einen Verstärker (nicht dargestellt), der das im Empfangselement erzeugte elektrische Signal in das Steuerungssignal für die Vorrichtungen wandelt.
Wie es in der 1 dargestellt ist, verfügt eine Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 in der optischen Übertragungseinrichtung über (i) eine Treiberimpulsstrom-Erzeugungsschaltung 20 als Treiberstrom-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Treiberstroms Idriv für eine Leuchtdiode (nachfolgend als ”LED” bezeichnet) 1 entsprechend einem von außen zugeführten Treiberimpulssignal Vin, (ii) eine Differenzierschaltung 30 als Spitzenstrom-Erzeugungsschaltung zum Erzeugen eines Spitzenstroms Ipeak, der durch Differenzieren des Treiberimpulssignals Vin erhalten wird, und (iii) eine Spitzenstrom-Steuerschaltung 40 als Spitzenstrom-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Stärke des durch die Differenzierschaltung 30 erzeugten Spitzenstroms Ipeak.
Genauer gesagt, wird, wie es in der 2 dargestellt ist, das Treiberimpulssignal Vin an die Treiberimpulsstrom-Erzeugungsschaltung 20 und die Differenzierschaltung 30 über einen Inverter INV1 geliefert. Dann fließt ein Strom Iled, der der Summe aus dem Treiberstrom Idriv und dem Spitzenstrom Ipeak entspricht, zur LED 1.
Darüber hinaus ist, bei der vorliegenden Ausführungsform, für die Spitzenstrom-Steuerschaltung 40 eine Temperaturkompensationsschaltung 50 vorhanden. Diese Temperaturkompensationsschaltung 50 kompensiert eine Temperaturänderung des Spitzenstroms Ipeak oder eine solche des Treiberstroms Idriv. Bei der vorliegenden Ausführungsform steuert die Spitzenstrom-Steuerschaltung 40 die Stärke des Spitzenstroms Ipeak abhängig von einer Temperaturänderung des Spitzenstroms Ipeak bei geänderter Temperatur mittels der Temperaturkompensationsschaltung 50, oder sie steuert die Stärke des Treiberstroms Idriv entsprechend einer Temperaturänderung desselben bei geänderter Temperatur mittels der Temperaturkompensationsschaltung 50.
Wie es in der 1 dargestellt ist, wird, in der Leuchtdiode-Treiberanordnung 10, der optimale Spitzenstrom Ipeak durch ein Steuersignal erzeugt, das von der Spitzenstrom-Steuerschaltung 40 an die Differenzierschaltung 30 übertragen wird. So ist es möglich, den Lichtausgangsverlauf der LED 1 zu optimieren. Darüber hinaus wird das Steuersignal von der Temperaturkompensationsschaltung 50 an die Spitzenstrom-Steuerschaltung 40 übertragen. So ist es möglich, den Lichtausgangsverlauf der LED 1 entsprechend der Temperaturänderung zu optimieren. Ferner wird von der Temperaturkompensationsschaltung 50 ein Signal an die Treiberimpulsstrom-Erzeugungsschaltung 20 übertragen, um den Wert des Treiberstroms Idriv entsprechend der Temperaturcharakteristik der Lichtemissionseffizienz der LED 1 zu steuern. Im Ergebnis ist es möglich, die Lichtausgangsintensität konstant zu halten, das Steuersignal an die Spitzenstrom-Steuerschaltung 40 zu liefern, um den Spitzenstrom Ipeak entsprechend einer konstanten Lichtausgangsintensität zu erzeugen, die Lichtausgangsintensität konstant zu halten und den benötigten schnellen Lichtausgangsverlauf zu erzielen.
Nachfolgend wird eine spezielle Konfiguration der Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 unter Bezugnahme auf die 2 erläutert.
Wie es in der 2 dargestellt ist, verfügt die Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 über eine Konstantstromschaltung 21 sowie den Inverter INV1 zwischen dieser und der LED 1 als Schalteinrichtung zum Ausführen einer EIN-AUS-Steuerung der LED 1 entsprechend dem Treiberimpulssignal Vin.
Genauer gesagt, sind ein Konstantstromausgang 22, der Drain und das Gate eines MOS-Transistors Tr2 sowie das Gate eines MOS-Transistors Tr3 miteinander verbunden. Darüber hinaus ist die Source des MOS-Transistors Tr2 mit dem Drain eines MOS-Transistors Tr4 verbunden, das Gate des MOS-Transistors Tr4 ist mit einer Versorgungsspannung Vcc verbunden, und die Source des MOS-Transistors ist mit Masse verbunden. Ferner ist der Drain des MOS-Transistors Tr3 mit einer Kathode der LED 1 verbunden, und seine Source ist mit einem Ausgangsanschluss des Inverters INV1 verbunden.
Dadurch fließt ein konstanter Strom zur LED 1, wenn das Ausgangssignal des Inverters INV1 niedrig ist, während dieser konstante Strom nicht zur LED 1 fließt, wenn das Ausgangssignal des Inverters INV1 hoch ist.
D. h., dass der Inverter INV1 als Schalter der Konstantstromschaltung 21 fungiert. Wenn das Ausgangssignal des Inverters INV1 niedrig ist, ist die Source des MOS-Transistors Tr3 mit Masse verbunden, und die MOS-Transistoren Tr2 und Tr3 arbeiten als Stromspiegelschaltung. Indessen ist, wenn das Ausgangssignal des Inverters INV1 hoch ist, die Source des MOS-Transistors Tr3 mit der Versorgungsspannung Vcc verbunden. Daher arbeiten die MOS-Transistoren Tr2 und Tr3 nicht als Stromspiegelschaltung, und es fließt kein Strom zur LED 1.
Die Differenzierschaltung 30 verfügt über eine erste Differenzierschaltung 31 aus (i) einem Strombegrenzungswiderstand R1 als erstem Widerstand, dessen eines Ende mit einer Kathode der LED 1 verbunden ist, (ii) einem Spitzenwertkondensator C1 als erstem Kondensator, dessen eines Ende mit einem anderen Ende des Strombegrenzungswiderstands R1 verbunden ist, (iii) dem Inverter INV1 als Inverterschaltung, an die das Treiberimpulssignal Vin geliefert wird, und (iv) dem MOS-Transistor Tr1, dessen Drain mit dem anderen Ende des Spitzenwertkondensators C1 verbunden ist, dessen Source mit dem Ausgangsanschluss des Inverters INV1 verbunden ist und dessen Gate ein Steuersignal zum Steuern des Spitzenstroms Ipeak empfängt. D. h., dass der Spitzenstrom Ipeak entsprechend der Amplitude des Ausgangssignals des Inverters INV1 bestimmt wird und seine Stärke entsprechend der Gatespannung des MOS-Transistors Tr1 gesteuert wird, bei dem es sich um ein Element zum Steuern der Amplitude des Ausgangssignals des Inverters INV1 handelt.
Ferner kann, wie es in der 3(a) dargestellt ist, die Temperaturkompensationsschaltung 50 z. B. aus einem Konstantstrom I1, dessen Temperaturcharakteristik 0 ist, einem Widerstand R3 und einem Puffer 51 bestehen. Dadurch kann eine an das Gate des MOS-Transistors Tr1 gelegte Spitzenstrom-Steuerspannung Vref die Temperaturcharakteristik des Widerstands R3 haben.
Darüber hinaus ist es z. B. dann, wenn ein Treiberstrom außerhalb der Temperaturkompensationsschaltung 50 eingestellt wird, möglich, einen Treiberstrom I2 zu verwenden, der so eingestellt wird, wie es in der 3(b) dargestellt ist. D. h., dass, bei der vorliegenden Ausführungsform, das Ausmaß der Temperaturänderung im Treiberstrom Ipeak entsprechend der Temperaturänderung der Spitzenstrom-Steuerspannung Vref eingestellt wird. Daher wird der Spitzenstrom Ipeak durch Einstellen der Temperaturcharakteristik der Spitzenstrom-Steuerspannung Vref so gesteuert, dass es sich um einen beliebigen, fixierten Wert handelt.
Nachfolgend werden von der Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 ausgeführte Betriebsabläufe erläutert.
Wie es in der 2 dargestellt ist, wird in der Treiberimpulsstrom-Erzeugungsschaltung 20 der Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 das Treiberimpulssignal Vin, bei dem es sich um einen Leuchtdiode-Treiberimpuls handelt, von außen zugeführt, und es wird der Treiberstrom Idriv ausgegeben, bei dem es sich um einen Stromimpuls handelt. Darüber hinaus wird in der ersten Differenzierschaltung 31 das Treiberimpulssignal Vin, bei dem es sich um einen Eingangsimpuls handelt, differenziert, um den Spitzenstrom Ipeak zu erzeugen.
Dann werden der Spitzenstrom Ipeak und der Treiberstrom Idriv addiert, um einen LED-Strom Iled zu erzeugen. Hierbei kann der Spitzenstrom Ipeak durch die folgende Formel (A) erhalten werden Ipeak ∝ (Vref – Vth), C1, 1/tr (A) wobei Vth die Schwellenspannung des MOS-Transistors Tr1 kennzeichnet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, wie es in den 4(a) und 4(b) dargestellt ist, durch Anlegen der Spitzenstrom-Steuerspannung Vref an das Gate des MOS-Transistors Tr1 eine an den Spitzenwertkondensator C1 angelegte Spitzenspannung auf eine Spannung geklemmt, die durch die folgende Formel (1) erhalten wird Vref – Vth (1)
Darüber ist ”tr” in der obigen Formel (A) proportional zu einer Zeitkonstante, die aus dem Spitzenwertkondensator C1, dem Strombegrenzungswiderstand R1 und dem EIN-Widerstand des MOS-Transistors Tr1 bestimmt ist.
So ist es möglich, den LED-Strom Iled zu erhalten.
Nachfolgend werden die Temperaturkompensation und die Spitzenstromkompensation abhängig von einer Änderung des Treiberstroms erläutert.
Wie es durch die obige Formel (1) gezeigt ist, wird der Spitzenstrom Ipeak durch die Spitzenstrom-Steuerspannung Vref bestimmt. Daher verfügt dann, wenn die Temperaturcharakteristik der Spitzenstrom-Steuerspannung Vref einen beliebigen Wert zeigt, der Spitzenstrom Ipeak die Temperaturcharakteristik der Spitzenstrom-Steuerspannung Vref – Vth. Z. B. zeigt, wie es in der 3(a) dargestellt ist, dann, wenn die Spitzenstrom-Steuerspannung Vref durch den Konstantstrom I1, dessen Temperaturcharakteristik 0 ist, und den Widerstand R3 eingestellt wird, der Spitzenstrom Ipeak eine Temperaturcharakteristik, die derjenigen des Widerstands R3 – Vth entspricht.
Darüber hinaus werden, wie es in der 3(b) dargestellt ist, dann, wenn der Treiberstrom I2 außerhalb der Temperaturkompensationsschaltung 50 eingestellt wird, ein Strom proportional zum Treiberstrom I2 und ein Strom, der aufgrund eines Stromspiegels 52 zum Widerstand R3 fließt, addiert. So ist es möglich, die Spitzenstrom-Steuerspannung Vref proportional zum Treiberstrom I2 einzustellen.
Im Ergebnis zeigen, bei der Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 der vorliegenden Ausführungsform, Lichtausgangssignale jeweilige Temperaturcharakteristiken in Abhängigkeit von der Struktur der LED 101. Im Allgemeinen nimmt die Effizienz der Lichtemission bei hoher Temperatur ab. Daher ist es erforderlich, dadurch eine konstante Lichtausgangsleistung zu erzielen, dass der Treiberstrom Idriv erhöht wird.
Das bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete Verfahren ist ein solches zum Überlagern des Spitzenstroms Ipeak auf den Treiberstrom Idriv. Daher ist es, wenn der Treiberstrom Idriv stark erhöht wird, erforderlich, den Spitzenstrom Ipeak proportional zu erhöhen. Jedoch kann das herkömmliche Verfahren den Spitzenstrom Ipeak nicht beliebig proportional zum Treiberstrom Idriv einstellen. Daher wird, wenn sich der Treiberstrom Idriv ändert, der Spitzenstrom Ipeak zu klein oder übermäßig groß, und der Lichtausgangsverlauf wird der in der 10(b) dargestellte Lichtausgangsverlauf W5. Der erforderliche Lichtausgangsverlauf W4 (in der 10(a) dargestellt) kann nicht erhalten werden.
Jedoch ist es, bei der vorliegenden Ausführungsform, möglich, den Spitzenstrom Ipeak beliebig proportional zum Treiberstrom Idriv einzustellen. Daher ist es selbst dann, wenn der Treiberstrom Idriv klein ist, wie es in der 5 dargestellt ist, möglich, den Spitzenstrom Ipeak geeignet einzustellen.
Übrigens variiert in der Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 die Schwellenspannung Vth aufgrund des Halbleiter-Herstellprozesses im Wesentlichen entsprechend ±0,2 V. Dies sorgt für Variationen des Spitzenstroms Ipeak.
Um Variationen des Spitzenstroms Ipeak zu vermeiden, ist es möglich, als an das Gate des MOS-Transistors Tr1 angelegte Steuerspannung eine Spannung zu verwenden, die dadurch erhalten wird, dass vorab der Pegel der Spitzenstrom-Steuerspannung Vref um die Schwellenspannung Vth verschoben wird.
D. h., dass die Spitzenstrom-Steuerspannung Vref durch die folgende Formel (2) ausgedrückt wird Vref = Vref1 + Vth (2)
So ist die Schwellenspannung Vth aus der Formel (A) weggelassen. Auf diese Weise ist es möglich, Änderungen des Spitzenstroms Ipeak zu verringern.
Darüber hinaus ist es dann, wenn der Treiberstrom Idriv in der Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 groß wird, erforderlich, den Spitzenstrom Ipeak proportional zum Treiberstrom Idriv zu erhöhen. Um den Spitzenstrom Ipeak zu erhöhen, ist es erforderlich, den Spitzenwertkondensator C1 zu vergrößern. Wenn jedoch der Spitzenwertkondensator C1 übermäßig groß wird, wird die Beschränkung hinsichtlich der Anstiegszeit und Abfallszeit des Inverters INV1 beeinflusst. Hierbei ist es beim übermäßigen Vergrößern des Spitzenwertkondensators C1 erforderlich, den Strombegrenzungswiderstand R1 und den EIN-Widerstand des MOS-Transistors Tr1 zu verkleinern. Aus diesen Gründen führt eine übermäßige Vergrößerung des Spitzenwertkondensators C1 zu einer Vergrößerung der Abmessungen des MOS-Transistors Tr1 zur Spitzenstromsteuerung, und es wird schwierig den Spitzenstrom Ipeak zu erhöhen.
Hierbei kann, wie es in der 2 dargestellt ist, die vorliegende Ausführungsform eine zweite Differenzierschaltung 32 bereitstellen. D. h., dass die zweite Differenzierschaltung 32 parallel zum MOS-Transistor Tr1, Spitzenwertkondensator C1 und Strombegrenzungswiderstand R1 in der ersten Differenzierschaltung 31 geschaltet ist. Die zweite Differenzierschaltung 32 verfügt über (i) einen Spitzenwertkondensator C2 als zweiten Kondensator, der mit dem Ausgangsanschluss des Inverters INV1 verbunden ist, und (ii) einen Strombegrenzungswiderstand R2 als zweiten Widerstand, dessen eines Ende mit der Kathode der LED 1 verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem Spitzenwertkondensator C2 verbunden ist.
In der zweiten Differenzierschaltung 32 wird ein konstanter Spitzenstrom Ipeak2 durch die Zeitkonstante des Spitzenwertkondensators C2 und des Strombegrenzungswiderstands R2, ohne den EIN-Widerstand des MOS-Transistors Tr1, bestimmt. Dadurch ist es möglich, den LED-Strom Iled mit der benötigten Schaltungskonfiguration auf billige Weise zu erhalten, ohne dass der MOS-Transistor Tr1 über das Erforderliche hinaus zu vergrößern wäre.
Indessen entsteht, wie oben beschrieben, zwischen einem Spitzenstrom Ipeak1 und einem Spitzenstrom Ipeak2, wie sie von der ersten Differenzierschaltung 31 bzw. der zweiten Differenzierschaltung 32 erzeugt werden, eine Phasendifferenz.
Es ist nämlich die Phase des Spitzenstroms Ipeak2 verzögert, da der Spitzenstrom Ipeak1 durch eine Schaltung erzeugt wird, die den MOS-Transistor Tr1 zum Steuern des Spitzenstroms enthält. Daher entsteht zwischen dem Spitzenstrom Ipeak1 und dem Spitzenstrom Ipeak2 eine Phasendifferenz.
Wenn die Phasendifferenz groß wird, entsteht im Lichtausgangsverlauf W2 ein Höcker (Erhebung) 5, wie es in der 6(a) dargestellt ist. Der Höcker (die Erhebung) 5 wird abhängig von seiner Größe zu einem Fehlfunktionsfaktor.
Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausführungsform wird, wie es in der 7 dargestellt ist, als Phaseneinstelleinrichtung zum Einstellen der Phasendifferenz zwischen den Treiberimpulssignalen Vin, die an die erste Differenzierschaltung 31 und die zweite Differenzierschaltung 32 gelieferte Signalimpulse sind, eine Phasenkompensationsschaltung 33 angebracht, um die Phase des von der ersten Differenzierschaltung 31 ausgegebenen Spitzenstroms Ipeak1 mit der Phase des von der zweiten Differenzierschaltung 32 ausgegebenen Spitzenstroms Ipeak2 in Übereinstimmung zu bringen. In diesem Fall ist es zusätzlich zum Inverter INV1 als für die erste Differenzierschaltung 31 vorhandene erste Inverterschaltung erforderlich, einen Inverter INV2 als zweite Inverterschaltung für die zweite Differenzierschaltung 32 anzubringen.
Dadurch ist es möglich, die Phase eines Impulses des Spitzenstroms Ipeak1 mit der Phase eines Impulses des Spitzenstroms Ipeak2 in Übereinstimmung zu bringen. Daher ist es möglich, wie es durch den Lichtausgangsverlauf W3 in der 6(b) dargestellt ist, den Lichtausgangsverlauf zu optimieren.
Es ist zu beachten, dass die Phasenkompensationsschaltung 33 so ausgebildet sein kann, dass beispielsweise zwei Inverter 34 seriell für die zweite Differenzierschaltung 32 vorhanden sind, wie es in der 8(a) dargestellt ist, oder dass für die zweite Differenzierschaltung 32 ein Tiefpassfilter 35 vorhanden ist, wie es in der 8(b) dargestellt ist.
Bei der in der 8(a) dargestellten Phasenkompensationsschaltung 33 wird das Treiberimpulssignal Vin, das ein Eingangssignal darstellt, direkt an den Inverter INV1 geliefert, jedoch wird es über zwei Inverter 34, die seriell vorhanden sind, um eine Zeitverzögerung einiger Nanosekunden zu erzeugen, an den Inverter INV2 geliefert. Auf diese Weise ist es möglich, zwischen dem in den Inverter INV1 eingegebenen Signal und dem in den Inverter INV2 eingegebenen Signal eine Phasendifferenz zu erzeugen. Indessen ist bei der in der 8(b) dargestellten Phasenkompensationsschaltung 33 anstelle der Inverter 34 ein Widerstand seriell zwischen dem Treiberimpulssignal Vin und dem Inverter INV2 vorhanden, und für einen Eingang des Inverters INV2 ist ein Kondensator vorhanden. Diese bilden das Tiefpassfilter. So ist es möglich, dem Eingang des Inverters INV2 ein Signal mit verzögerter Phase zuzuführen.
Hierbei ist es dann, wenn für die Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 der vorliegenden Ausführungsform eine Hochgeschwindigkeitsansteuerung benötigt wird, erforderlich, den Spitzenwertkondensator C1 der Differenzierschaltung 30 weiter zu vergrößern. Jedoch führt eine übermäßige Vergrößerung des Spitzenwertkondensators C1 zu einer Zunahme der Zeitkonstante, die den Spitzenstrom Ipeak bestimmt. Daher ist es unmöglich, den Spitzenstrom Ipeak zu vergrößern.
Um das obige Problem zu lösen, ist es möglich, als Vorstrom-Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines konstanten Vorstroms als Treiberstrom Idriv, wenn die LED 1 ausgeschaltet ist, eine Vorstromschaltung 60 anzubringen.
Die Vorstromschaltung 60 liefert einen Strom in solcher Weise, dass ein konstantes Extinktionsverhältnis aufrechterhalten werden kann, wenn die LED 1 ausgeschaltet ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, die dazu benötigt wird, die LED 1 von AUS auf EIN zu schalten. Es ist zu beachten, dass das Extinktionsverhältnis das Verhältnis der Lichtintensität bei Licht emittierender LED (EIN) zur Lichtintensität bei kein Licht emittierender LED (AUS) ist.
Dieses Verfahren kann als Vorab-Vorstromverfahren bezeichnet werden. Unter Verwendung dieses Vorab-Vorstromverfahrens ist es möglich, eine Hochgeschwindigkeitsansteuerung der LED 1 auf billige Weise ohne Vergrößerung des Spitzenstroms Ipeak zu erzielen, d. h. ohne ein Vergrößern des Spitzenwertkondensators C1 über das erforderliche Maß hinaus. Es ist zu beachten, dass die Vorstromschaltung 60 dann anwendbar ist, wenn die erste Differenzierschaltung 31 und die zweite Differenzierschaltung 32 vorhanden sind, wie es in der 7 dargestellt ist.
Wie oben erläutert, können, bei der vorliegenden Ausführungsform, die folgenden Erfordernisse hinsichtlich eines Ausgangssignalverlaufs der optischen Übertragungseinrichtung gleichzeitig erfüllt werden:

(A) Der Ausgangssignalverlauf ist so einstellbar, dass es sich um einen benötigten schnellen Verlauf handelt.
(B) Die Leuchtdiode-Treiberanordnung, die das Erfordernis (A) erfüllen kann, wird auf billige Weise realisiert.

Demgemäß ist die Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 der vorliegenden Ausführungsform so aufgebaut, dass (i) der Treiberstrom Idriv, der entsprechend dem von außen zugeführten Treiberimpulssignal Vin durch die Treiberimpulsstrom-Erzeugungsschaltung 20 erzeugt wird, und (ii) der Spitzenstrom Ipeak, der von der Differenzierschaltung 30 erzeugt wird und durch Differenzieren des Treiberimpulssignals Vin erhalten wird, addiert werden, wobei die Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 über die Spitzenstrom-Steuerschaltung 40 zum Steuern der Stärke des durch die Differenzierschaltung 30 erzeugten Spitzenstroms 40 verfügt.
Im Ergebnis wird, wenn die LED 1 Licht emittiert, der Spitzenstrom Ipeak, wie er hinzugefügt wird, wenn die LED Licht emittiert und kein Licht emittiert, so gesteuert, dass kein übermäßiges Überschwingen im Lichtausgangsverlauf erzeugt wird. Wenn dagegen die LED 1 kein Licht emittiert, wird der Spitzenstrom Ipeak so gesteuert, dass kein übermäßiges Rückschwingen erzeugt wird. Dadurch ist es möglich, die elektrische Ladung in geeigneter Weise aus der parasitären Kapazität der LED 1 zu entladen, eine übermäßige Verkürzung der Abfallzeit im Lichtausgangsverlauf zu unterdrücken und die Abfallzeit zu verkürzen, um die erforderliche Abfallzeit des Lichtausgangsverlaufs zu erzielen.
Auf diese Weise ist es möglich, einen Lichtausgangsverlauf der Leuchtdiode mit kurzer Anstiegszeit und Abfallzeit ohne Erzeugung eines Überschwingens zu erhalten.
Daher ist es möglich, eine Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 zu schaffen, die durch Beschleunigen des Ansteigens und Abfallens des Lichtausgangsverlaufs eine Hochgeschwindigkeitsansteuerung realisiert, wobei die Ansprechcharakteristik usw. hinsichtlich einer Temperaturänderung verbessert wird und ein Lichtausgangsverlauf mit geringerem Überschwingen realisiert wird.
Darüber hinaus steuert bei der Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Spitzenstrom-Steuerschaltung 40 die Stärke des Spitzenstroms Ipeak entsprechend einer Temperaturänderung des Spitzenstroms Ipeak. Daher ist es möglich, einen Lichtausgangsverlauf mit kurzer Anstiegszeit und Abfallzeit zu erzielen, ohne dass, selbst dann, wenn eine Temperaturänderung auftritt, ein Überschwingen im Lichtausgangsverlauf erzeugt würde.
Darüber hinaus steuert bei der Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 der vorliegenden Ausführungsform die Spitzenstrom-Steuerschaltung 40 die Stärke des Spitzenstroms Ipeak entsprechend einer Temperaturänderung beim Treiberstrom Idriv. Daher ist es möglich, den Treiberstrom Idriv und den Spitzenstrom Ipeak in Anpassung an die Temperaturcharakteristik der LED 1 einzustellen, ohne dass ein Überschwingen im Lichtausgangsverlauf erzeugt würde, der in einem großen Temperaturbereich konstant ist, und wobei ein Lichtausgangsverlauf mit kurzer Anstiegszeit und Abfallzeit erhalten wird.
Darüber hinaus verfügt, bei der Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 der vorliegenden Ausführungsform, die Treiberimpulsstrom-Erzeugungsschaltung 20 über die Konstantstromschaltung 21 und den Inverter INV1 zwischen dieser und der LED 1, um eine EIN-AUS-Steuerung der LED 1 entsprechend dem Treiberimpulssignal Vin auszuführen. Darüber hinaus verfügt die Differenzierschaltung 30 über die erste Differenzierschaltung 31 aus (i) dem Strombegrenzungswiderstand R1, dessen eines Ende mit der Kathode der LED 1 verbunden ist, (ii) dem Spitzenwertkondensator C1, dessen eines Ende mit dem anderen Ende des Strombegrenzungswiderstands R1 verbunden ist, (iii) dem Inverter INV1, an den das Treiberimpulssignal Vin geliefert wird, und (iv) dem MOS-Transistor Tr1, dessen Drain mit dem anderen Ende des Spitzenwertkondensators C1 verbunden ist, dessen Source mit dem Ausgangsanschluss des Inverters INV1 verbunden ist und dessen Gate die Steuerspannung zum Steuern des Spitzenstroms Ipeak empfängt, gebildet ist.
Die Amplitude der Spitzenwertspannung wird entsprechend der Spannung gesteuert, die an das Gate des den Spitzenstrom Ipeak steuernden MOS-Transistors Tr1 gelegt wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Spitzenstrom Ipeak auf einfache Weise einzustellen. Außerdem ist es möglich, den Spitzenstrom Ipeak entsprechend einer Temperaturänderung und einer Änderung des Treiberstroms zu optimieren, kein Überschwingen im Lichtausgangsverlauf zu erzeugen, der in einem weiten Temperaturbereich konstant ist, und einen Lichtausgangsverlauf mit kurzer Anstiegszeit und Abfallzeit zu erhalten.
Übrigens ist ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass die Schwellenspannung Vth des MOS-Transistors Tr1 von der an sein Gate angelegten Spitzenstrom-Steuerspannung Vref abgezogen wird, proportional zum Spitzenstrom Ipeak.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, da das Verhältnis des Spitzenstroms Ipeak zum Treiberstrom Idriv aufgrund von beim Halbleiter-Herstellprozess verursachten Variationen der Schwellenspannung Vth variiert, eine Spannung, die durch eine Pegelverschiebung der Spitzenstrom-Steuerspannung Vref um die Schwellenspannung erhalten wird, an das Gate des MOS-Transistors Tr1 gelegt.
So ist es möglich, trotz Herstellvariationen einen stabilen Spitzenstrom Ipeak zu erzeugen.
Darüber hinaus ist bei der Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 der vorliegenden Ausführungsform die zweite Differenzierschaltung 32 parallel zur ersten Differenzierschaltung 31 geschaltet. Die zweite Differenzierschaltung 32 verfügt über (i) den mit dem Ausgangsanschluss des Inverters INV1 verbundenen Spitzenwertkondensator C2 sowie (ii) den Strombegrenzungswiderstand R2, dessen eines Ende mit der Kathode der LED 1 verbunden ist, und dessen anderes Ende mit dem Spitzenwertkondensator C2 verbunden ist.
Wenn der Treiberstrom Idriv groß ist (z. B. 20 mA), der Spitzenstrom Ipeak groß ist und der Einstellbereich des Spitzenstroms Ipeak für den Treiberstrom Idriv nicht ausreichend groß ist, steuert die erste Differenzierschaltung 31 den variablen Bereich, und die zweite Differenzierschaltung 32 erzeugt den Spitzenstrom Ipeak für den konstanten Treiberstrom Idriv. Auf diese Weise ist es möglich, die Kapazitätswerte der Differenzierschaltungen zu verkleinern.
Dadurch wird es überflüssig, den EIN-Widerstand des MOS-Transistors Tr1 zu senken. Daher ist es möglich, die Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 billig zu realisieren, die einen Lichtausgangsverlauf mit kurzer Anstiegszeit und Abfallzeit liefern kann, ohne dass ein Überschwingen im Lichtausgangsverlauf erzeugt würde.
Übrigens ist dann, wenn die erste Differenzierschaltung 31 und die zweite Differenzierschaltung 32 parallel vorhanden sind, der MOS-Transistor Tr1 zur Spitzenstromsteuerung in der ersten Differenzierschaltung 31 vorhanden. Daher wird dann, wenn der Spitzenstrom Ipeak1 und der Spitzenstrom Ipeak2 verschiedene Phasen aufweisen, im Lichtausgangsverlauf der LED 1 der Höcker (die Erhebung) 5 erzeugt.
Daher ist, bei der vorliegenden Ausführungsform, um die Phase eines Inverterausgangssignals einzustellen und den Höcker (die Erhebung) 5 nicht zu erzeugen, die Phasenkompensationsschaltung 33 vor dem Inverter INV1 der ersten Differenzierschaltung 31 und dem Inverter INV2 der zweiten Differenzierschaltung 32 vorhanden, um die Phase des von der ersten Differenzierschaltung 31 ausgegebenen Spitzenstroms Ipeak1 mit der Phase des von der zweiten Differenzierschaltung 32 ausgegebenen Spitzenstrom Ipeak2 in Übereinstimmung zu bringen.
Im Ergebnis ist es möglich, einen Lichtausgangsverlauf ohne Höcker (Erhebung) 5 dadurch zu erhalten, dass die Phasenkompensationsschaltung 33 zum Einstellen von Zeitpunkten angebracht wird.
Darüber hinaus verfügt die Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 der vorliegenden Ausführungsform über die Vorstromschaltung 60, die einen konstanten Vorstrom als Treiberstrom Idriv ausgibt, wenn die LED 1 ausgeschaltet ist.
D. h., dass es durch Anbringen der Vorstromschaltung 60, die eine Vorab-Vorstromschaltung zum Erhöhen der Ansprechgeschwindigkeit der LED 1 und zum Liefern eines minimalen Stroms ist, wenn die LED ausgeschaltet ist, möglich ist, eine Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 zu schaffen, die die Zeit verkürzen kann, die dazu erforderlich ist, die Lichtemission zu starten, und es kann ein schnelles Ansprechverhalten erzielt werden.
Darüber hinaus verfügt die optische Übertragungseinrichtung der vorliegenden Ausführungsform über die Leuchtdiode-Treiberanordnung 10, die als Treiberanordnung eines Licht emittierenden Halbleiterelements für optische Faserkommunikation, für Kommunikation durch Lichtübertragung durch den Raum oder für Optokoppler-Signaltransmission anwendbar ist.
Im Ergebnis ist es möglich, optische Faserkommunikation, Kommunikation durch Lichtübertragung durch den Raum und Optokoppler-Signaltransmission billig bei einfacher Schaltungskonfiguration auszuführen. Außerdem ist es möglich, einen Lichtausgangsverlauf mit schnellem Anstieg und Abfall und weniger Überschwingen durch Verbessern der Ansprechcharakteristik usw. abhängig von einer Temperaturänderung zu realisieren. Auf diese Weise ist es möglich, eine optische Übertragungseinrichtung mit der Leuchtdiode-Treiberanordnung 10 zu schaffen, die eine Hochgeschwindigkeitsansteuerung realisieren kann.
Wie oben angegeben, steuert bei der Leuchtdiode-Treiberanordnung der vorliegenden Ausführungsform der Spitzenstrom-Steuerabschnitt die Stärke des Spitzenstroms entsprechend einer Temperaturänderung beim Spitzenstrom.
Gemäß der obigen Beschreibung steuert der Spitzenstrom-Steuerabschnitt die Stärke des Spitzenstroms entsprechend einer Temperaturänderung bei diesem. Daher ist es möglich, einen Lichtausgangsverlauf mit kurzer Anstiegszeit und Abfallzeit zu erzielen, ohne dass, selbst wenn eine Temperaturänderung auftritt, im Lichtausgangsverlauf ein Überschwingen erzeugt würde.
Zusätzlich zur oben beschriebenen Leuchtdiode-Treiberanordnung kann der Spitzenstrom-Steuerabschnitt bei der Leuchtdiode-Treiberanordnung der vorliegenden Ausführungsform die Stärke des Spitzenstroms entsprechend einer Temperaturänderung beim Treiberstrom steuern.
Gemäß der obigen Beschreibung steuert der Spitzenstrom-Steuerabschnitt die Stärke des Spitzenstroms entsprechend einer Temperaturänderung beim Treiberstrom. Daher ist es möglich, den Treiberstrom und den Spitzenstrom so einzustellen, dass sie an die Temperaturcharakteristik der Leuchtdiode angepasst sind, kein Überschwingen im Lichtausgangsverlauf zu erzeugen, der in einem weiten Temperaturbereich konstant ist, und einen Lichtausgangsverlauf mit kurzer Anstiegszeit und Abfallzeit zu erzielen.
Darüber hinaus kann, zusätzlich zur oben beschriebenen Leuchtdiode-Treiberanordnung, die Leuchtdiode-Treiberanordnung der vorliegenden Ausführungsform so ausgebildet sein, dass der Treiberstrom-Erzeugungsabschnitt Folgendes aufweist: eine Konstantstromschaltung und einen Schaltabschnitt zwischen dieser und der Leuchtdiode, um eine EIN-AUS-Steuerung derselben entsprechend dem Treiberimpulssignal auszuführen, wobei der Spitzenstrom-Erzeugungsabschnitt eine erste Differenzierschaltung aufweist, die aus Folgendem besteht: einem ersten Widerstand, dessen eines Ende mit einer Kathode der Leuchtdiode verbunden ist; einem ersten Kondensator, dessen eines Ende mit dem anderen Ende des ersten Widerstands verbunden ist; einer Inverterschaltung, in die das Treiberimpulssignal eingegeben wird; und einem MOS-Transistor, dessen Drain mit dem anderen Ende des ersten Kondensators verbunden ist, dessen Source mit einem Ausgangsanschluss der Inverterschaltung verbunden ist und dessen Gate eine Steuerspannung zum Steuern des Spitzenstroms empfängt.
Gemäß der obigen Beschreibung verfügt der Spitzenstrom-Erzeugungsabschnitt über die Konstantstromschaltung und einen Schaltabschnitt zwischen dieser und der Leuchtdiode, um eine EIN-AUS-Steuerung derselben entsprechend dem Treiberimpulssignal auszuführen. Darüber hinaus verfügt der Spitzenstrom-Erzeugungsabschnitt über die erste Differenzierschaltung, die aus Folgendem besteht: (i) dem ersten Widerstand, dessen eines Ende mit der Kathode der Leuchtdiode verbunden ist, (ii) dem ersten Kondensator, dessen eines Ende mit dem anderen Ende des ersten Widerstands verbunden ist, (iii) der Inverterschaltung, an die der Treiberimpulssignal geliefert wird, und (iv) dem MOS-Transistor, dessen Drain mit dem anderen Ende des ersten Kondensators verbunden ist, dessen Source mit dem Ausgangsanschluss der Inverterschaltung verbunden ist und dessen Gate die Steuerschaltung zum Steuern des Spitzenstroms empfängt.
Die Amplitude der Spitzenspannung wird entsprechend der Spannung gesteuert, die an das Gate des den Spitzenstrom steuernden MOS-Transistors gelegt wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Spitzenstrom auf einfache Weise einzustellen. Außerdem ist es möglich, den Spitzenstrom entsprechend einer Temperaturänderung und einer Änderung des Treiberstroms zu optimieren, kein Überschwingen im Lichtausgangsverlauf zu erzeugen, der in einem weiten Temperaturbereich konstant ist, und einen Lichtausgangsverlauf mit kurzer Anstiegszeit und Abfallzeit zu erzielen.
Zusätzlich zur oben beschriebenen Leuchtdiode-Treiberanordnung kann die Leuchtdiode-Treiberanordnung der vorliegenden Ausführungsform so aufgebaut sein, dass die an das Gate des MOS-Transistors angelegte Steuerspannung eine Spannung ist, die durch eine Pegelverschiebung einer Spitzenstrom-Steuerspannung um eine Schwellenspannung erhalten wird.
D. h., dass der Wert, der dadurch erhalten wird, dass die Schwellenspannung des MOS-Transistors von der an das Gate desselben angelegten Steuerspannung abgezogen wird, proportional zum Spitzenstrom ist.
Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform, da nämlich das Verhältnis aus dem Spitzenstrom und dem Treiberstrom aufgrund von Variationen, zu denen es beim Halbleiter-Herstellprozess kommt, der Schwellenspannung variiert, an das Gate des MOS-Transistors eine Spannung gelegt, die durch Pegelverschiebung der Steuerspannung um die Schwellenspannung erhalten wird.
So ist es möglich, trotz der Herstellvariationen einen stabilen Spitzenstrom zu erzeugen.
Darüber hinaus ist, zusätzlich zur oben beschriebenen Leuchtdiode-Treiberanordnung, die Leuchtdiode-Treiberanordnung der vorliegenden Ausführungsform so aufgebaut, dass eine zweite Differenzierschaltung parallel zum MOS-Transistor, ersten Kondensator und ersten Widerstand der ersten Differenzierschaltung geschaltet ist, wobei diese zweite Differenzierschaltung Folgendes aufweist: einen zweiten Kondensator, der mit dem Ausgangsanschluss der Inverterschaltung verbunden ist; und einen zweiten Widerstand, dessen eines Ende mit der Kathode der Leuchtdiode verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem zweiten Kondensator verbunden ist.
Gemäß der obigen Beschreibung ist die zweite Differenzierschaltung parallel zur ersten Differenzierschaltung geschaltet. Die zweite Differenzierschaltung verfügt über (i) den zweiten Kondensator, der mit dem Ausgangsanschluss der Inverterschaltung verbunden ist, und (ii) den zweiten Widerstand, dessen eines Ende mit der Kathode der Leuchtdiode verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem zweiten Kondensator verbunden ist.
Wenn der Treiberstrom groß ist (z. B. 20 mA), der Spitzenstrom groß ist und der Einstellbereich des Spitzenstroms für den Treiberstrom nicht ausreicht, steuert die erste Differenzierschaltung 31 den variablen Bereich, und die zweite Differenzierschaltung 32 erzeugt den Spitzenstrom für einen konstanten Treiberstrom. Auf diese Weise ist es möglich, die Kapazitätswerte der Differenzierschaltungen zu verkleinern.
Dadurch wird es überflüssig, den EIN-Widerstand des MOS-Transistors zu senken. Daher ist es möglich, die Leuchtdiode-Treiberanordnung billig zu realisieren, die einen Lichtausgangsverlauf mit kurzer Anstiegszeit und Abfallzeit erzeugen kann, ohne dass ein Überschwingen im Lichtausgangsverlauf erzeugt würde.
Zusätzlich zur oben beschriebenen Leuchtdiode-Treiberanordnung ist die Leuchtdiode-Treiberanordnung der vorliegenden Ausführungsform so aufgebaut, dass die Inverterschaltung über eine erste Inverterschaltung für die erste Differenzierschaltung sowie eine zweite Inverterschaltung für die zweite Differenzierschaltung verfügt und vor der ersten Inverterschaltung der ersten Differenzierschaltung und der zweiten Inverterschaltung der zweiten Differenzierschaltung ein Phaseneinstellabschnitt vorhanden ist, um die Phase des von der ersten Differenzierschaltung ausgegebenen Spitzenstroms mit der Phase des von der zweiten Differenzierschaltung ausgegebenen Spitzenstroms in Übereinstimmung zu bringen.
Wenn die erste Differenzierschaltung und die zweite Differenzierschaltung parallel vorhanden ist, ist der MOS-Transistor zur Spitzenstromsteuerung in der ersten Differenzierschaltung vorhanden. Daher wird dann, wenn die Phasen des von der ersten Differenzierschaltung ausgegebenen Spitzenstroms und des von der zweiten Differenzierschaltung ausgegebenen Spitzenstroms verschieden sind, im Lichtausgangsverlauf der Leuchtdiode-Treiberanordnung ein Höcker (eine Erhebung) erzeugt.
Hierbei ist, bei der vorliegenden Ausführungsform, um die Phase eines Inverterausgangssignals einzustellen und die Erhebung nicht zu erzeugen, der Phasenkompensationsabschnitt vor der ersten Inverterschaltung der ersten Differenzierschaltung und der zweiten Inverterschaltung der zweiten Differenzierschaltung vorhanden, um die Phase des von der ersten Differenzierschaltung ausgegebenen Spitzenstroms mit der Phase des von der zweiten Differenzierschaltung ausgegebenen Spitzenstroms in Übereinstimmung zu bringen.
Im Ergebnis ist es möglich, einen Lichtausgangsverlauf ohne Höcker (Erhebung) dadurch zu erzielen, dass der Phasenkompensationsabschnitt zum Einstellen von Zeitpunkten angebracht wird.
Darüber hinaus kann, zusätzlich zur Leuchtdiode-Treiberanordnung, die Leuchtdiode-Treiberanordnung der vorliegenden Ausführungsform über einen Vorstrom-Ausgabeabschnitt zum Ausgeben eines konstanten Vorstroms als Treiberstrom, wenn die Leuchtdiode ausgeschaltet ist, verfügen.
Gemäß der obigen Beschreibung verfügt die Leuchtdiode-Treiberanordnung über den Vorstrom-Ausgabeabschnitt, der einen konstanten Vorstrom als Treiberstrom ausgibt, wenn die Leuchtdiode ausgeschaltet ist. D. h., dass es durch Anbringen des Vorstrom-Ausgabeabschnitts, der eine Vorab-Vorstromschaltung zum Erhöhen der Ansprechgeschwindigkeit der Leuchtdiode und zum Zuführen eines minimalen Stroms ist, wenn die Leuchtdiode ausgeschaltet ist, möglich ist, eine Leuchtdiode-Treiberanordnung zu schaffen, die die Zeit verkürzen kann, die dazu erforderlich ist, die Lichtemission zu starten, und es kann ein schnelles Ansprechverhalten erzielt werden.
Die in der vorstehenden detaillierten Erläuterung erörterten Ausführungsformen und konkreten Beispiele der Realisierungsform veranschaulichen die technischen Einzelheiten der Erfindung, die innerhalb der Grenzen derartiger Ausführungsformen und konkreter Beispiele nicht eng interpretiert werden sollten, sondern die vielmehr bei vielen Variationen innerhalb des Grundgedankens der Erfindung angewandt werden sollten, vorausgesetzt, dass derartige Variationen den Schutzumfang der nachfolgend dargelegten Patentansprüche nicht überschreiten.

Claims

Leuchtdiode-Treiberschaltung (10) zum Ansteuern einer Leuchtdiode (1), mit – einer Treiberstrom-Erzeugungseinrichtung (20) zum Erzeugen eines Treiberstroms (Idriv) für die Leuchtdiode (1) entsprechend einem von außen zugeführten Treiberimpulssignal (Vin); – einer Spitzenstrom-Erzeugungseinrichtung (30) zum Erzeugen eines Spitzenstroms (Ipeak), der durch Differenzieren des Treiberimpulssignals (Vin) erhalten wird, und beinhaltend eine erste Differenzierschaltung (31); – einer Spitzenstrom-Steuerungseinrichtung (40) zum Steuern der Stärke des von der Spitzenstrom-Erzeugungseinrichtung (30) erzeugten Spitzenstroms (Ipeak); – einer Einrichtung zum Erzeugen eines Stroms, der gleich einer Summe des Treiberstroms (Idriv) und des Spitzenstroms (Ipeak) ist und zu der Leuchtdiode (1) fließt; – einer zweiten Differenzierschaltung (32), deren Ausgang mit dem Ausgang der ersten Differenzierschaltung (31) verbunden ist; und – einer durch eine erste Inverterschaltung (INV1) gebildeten Schalteinrichtung in der ersten Differenzierschaltung (31) zum Ausführen einer EIN-AUS-Steuerung der Leuchtdiode (1) entsprechend dem Treiberimpulssignal (Vin), wobei der Ausgang der ersten Inverterschaltung (INV1) mit einer in der Treiberstrom-Erzeugungseinrichtung (20) enthaltenen Konstantstromschaltung (21) verbunden ist, – wobei die erste Inverterschaltung (INV1) am Eingang der ersten Differenzierschaltung (31) liegt, und eine zweite Inverterschaltung (INV2) am Eingang der zweiten Differenzierschaltung (32) liegt, gekennzeichnet durch – eine Phaseneinstelleinrichtung (33) vor der ersten Inverterschaltung (INV1) der ersten Differenzierschaltung (31) und der zweiten Inverterschaltung (INV2) der zweiten Differenzierschaltung (32) zum Bringen einer Phase des von der ersten Differenzierschaltung (31) ausgegebenen Spitzenstroms (Ipeak1) in Übereinstimmung mit einer Phase des von der zweiten Differenzierschaltung (32) ausgegebenen Spitzenstroms (Ipeak2).
Leuchtdiode-Treiberschaltung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitzenstrom-Steuerungseinrichtung (40) die Stärke des Spitzenstroms (Ipeak) entsprechend einer Temperaturänderung steuert.
Leuchtdiode-Treiberschaltung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass: – die in der Spitzenstrom-Erzeugungseinrichtung (30) enthaltene erste Differenzierschaltung (31) besteht aus: – einem ersten Widerstand (R1), dessen eines Ende mit einer Kathode der Leuchtdiode (1) verbunden ist; – einem ersten Kondensator (C1), dessen eines Ende mit dem anderen Ende des ersten Widerstands (R1) verbunden ist; – der ersten Inverterschaltung (INV1), in die das Treiberimpulssignal (Vin) eingegeben wird; und – einem MOS-Transistor (Tr1), dessen Drain mit dem anderen Ende des ersten Kondensators (C1) verbunden ist, dessen Source mit einem Ausgangsanschluss der ersten Inverterschaltung (INV1) verbunden ist, und dessen Gate eine Steuerspannung (Vref) zum Steuern des Spitzenstroms (Ipeak) empfängt.
Leuchtdiode-Treiberschaltung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die an das Gate des MOS-Transistors (Tr1) gelegte Steuerspannung (Vref) eine Spannung ist, die durch eine Pegelverschiebung einer Spitzenstrom-Steuerspannung um eine Schwellenspannung (Vth) des MOS-Transistors (Tr1) erhalten wird.
Leuchtdiode-Treiberschaltung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die zweite Differenzierschaltung (32) beinhaltet: – einen zweiten Kondensator (C2), der mit dem Ausgangsanschluss der zweiten Inverterschaltung (INV2) verbunden ist; und – einen zweiten Widerstand (R2), dessen eines Ende mit der Kathode der Leuchtdiode (1) verbunden ist, und dessen anderes Ende mit dem zweiten Kondensator (C2) verbunden ist.
Leuchtdiode-Treiberschaltung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Vorstrom-Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines konstanten Vorstroms als Treiberstrom, wenn die Leuchtdiode (1) ausgeschaltet ist.
Optische Übertragungseinrichtung mit der Leuchtdiode-Treiberschaltung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Leuchtdiode-Treiberschaltung (10) auf eine Treiberschaltung für ein Licht emittierendes Halbleiterelement für eine optische Faserkommunikation, für eine Kommunikation mittels Lichtübertragung durch den Raum, oder für eine Optokoppler-Signalübertragung anwendbar ist.