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Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung und ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Schaltung.
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Um lichtemittierende Bauelemente, insbesondere Leuchtdioden und Laserdioden, anzusteuern, können elektrische Schaltungen verwendet werden. Die elektrischen Schaltungen weisen dann im Allgemeinen einen Anschluss für das lichtemittierende Bauelement auf, an dem eine Versorgungsspannung beziehungsweise ein Versorgungsstrom für das lichtemittierende Bauelement bereitgestellt werden kann. Zusätzlich kann die elektrische Schaltung einen Steuereingang aufweisen, anhand dessen die Versorgungsspannung beziehungsweise der Versorgungsstrom für das lichtemittierende Bauelement gesteuert werden kann. Dabei wird die Versorgungsspannung beziehungsweise der Versorgungsstrom an- und ausgeschaltet, wobei Induktivitäten innerhalb der Steuerung dazu führen können, dass erst nach einer gewissen Anstiegszeit die Versorgungsspannung beziehungsweise der Versorgungsstrom am lichtemittierenden Bauelement anliegt. Diese Anstiegszeit führt dazu, dass das lichtemittierende Bauelement nicht so betrieben werden kann, dass das lichtemittierende Bauelement einen kurzen Lichtpuls erzeugt, welcher kürzer als die Anstiegszeit ist.
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Die Druckschrift
US 5,736,881 A offenbart eine Treiberschaltung für eine Leuchtdiode, bei der ein Strompfad parallel zu einer Leuchtdiode vorgesehen ist.
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Die Druckschrift
EP 1 858 301 A1 offenbart ein LED-Beleuchtungssystem und ein LED-Beleuchtungsverfahren zur Erzeugung einer vorgebbaren Farbsequenz.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Schaltung bereitzustellen, mit der ein lichtemittierendes Bauelement derart betrieben werden kann, dass mittels des lichtemittierenden Bauelements ein kurzer Lichtpuls in der Größenordnung von wenigen Nanosekunden erzeugt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Betriebsverfahren für solch eine elektrische Schaltung anzugeben, mit dem die kurzen Lichtpulse erzeugt werden können.
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Diese Aufgabe wird mit der elektrischen Schaltung und dem Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Schaltung der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Eine elektrische Schaltung zum Ansteuern eines lichtemittierenden Bauelements weist eine Parallelschaltung eines Kondensators und eines Schaltelements auf. Ein erster Anschluss für eine Spannungsversorgung ist mit einem ersten Kontakt des Kondensators verbunden. Ein zweiter Anschluss für eine Spannungsversorgung ist mit einem zweiten Kontakt des Kondensators verbunden. Der erste und der zweite Anschluss für die Spannungsversorgung stellen also eine elektrische Versorgungsspannung für die Schaltung und damit auch für das lichtemittierende Bauelement bereit. Das zum Kondensator parallel geschaltete Schaltelement weist einen ersten elektrischen Schalter mit einem ersten Eingang für ein erstes Schaltsignal, einen zweiten elektrischen Schalter mit einem zweiten Eingang für ein zweites Schaltsignal sowie einen dritten Anschluss und einen vierten Anschluss auf. Der dritte und der vierte Anschluss bilden einen Bauteilanschluss für das lichtemittierende Bauelement. Mittels des ersten elektrischen Schalters kann ein erster Strompfad leitend geschalten werden, wobei der erste Strompfad den Bauteilanschluss enthält. Mittels des zweiten elektrischen Schalters kann ein zweiter Strompfad leitend geschalten werden, wobei der zweite Strompfad parallel zum Bauteilanschluss ist. Der Bauteilanschluss ist parallel zum zweiten elektrischen Schalter geschaltet. Der erste elektrische Schalter ist in Reihe zur Parallelschaltung aus Bauteilanschluss und zweitem elektrischen Schalter geschaltet.
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Mit einer solchen Schaltung kann zunächst der zweite Schalter für elektrischen Strom durchgängig geschalten werden. Da der zweite Schalter parallel zum Bauteilanschluss ist, kann so das lichtemittierende Bauteil überbrückt werden. Der aufgrund der Versorgungsspannung fließende Strom fließt durch den zweiten Schalter. Wird nun der erste Strompfad leitend geschalten, wird das lichtemittierende Bauelement am Bauteilanschluss weiter durch den zweiten Schalter überbrückt. Wenn anschließend der zweite Schalter auf sperrend geschaltet wird, ändert sich aufgrund des bereits fließenden Stromes die Induktivität der elektrischen Schaltung nur in einem sehr geringen Umfang. Dadurch wird die durch die Induktivität verursachte Anstiegszeit derart verkürzt, dass binnen weniger Nanosekunden die volle Versorgungsspannung am lichtemittierenden Bauelement anliegt. Dadurch kann ein Lichtpuls mittels des lichtemittierenden Bauelements erzeugt werden, der sehr kurz nach dem entsprechenden Schalten der elektrischen Schaltung vorliegt. Wird nun die Spannungsversorgung durch sperrend Schalten des ersten Schalters unterbrochen, kann dadurch ein kurzer Lichtpuls des lichtemittierenden Bauelements mit wenigen Nanosekunden Pulslänge erzeugt werden.
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Dadurch dass der Bauteilanschluss parallel zum zweiten elektrischen Schalter geschaltet ist und der erste elektrische Schalter in Reihe zur Parallelschaltung aus Bauteilanschluss und zweitem elektrischen Schalter geschaltet ist, fließt der Strom vor dem sperrend Schalten des zweiten Schalters durch den ersten Schalter und den zweiten Schalter. Da ein Innenwiderstand eines am Bauteilanschluss angeschlossenen lichtemittierenden Bauelements deutlich größer ist als ein Innenwiderstand des zweiten Schalters, fließt durch ein am Bauteilanschluss angeschlossenes lichtemittierendes Bauelement näherungsweise kein Strom. Nach dem sperrend Schalten des zweiten Schalters liegt jedoch die gesamte Versorgungsspannung am lichtemittierenden Bauelement beziehungsweise dem Bauteilanschluss an, wobei für die Anstiegszeit nur noch die Induktivitäten des zweiten Schalters und des lichtemittierenden Bauelements zu berücksichtigen sind.
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In einer Ausführungsform sind der erste elektrische Schalter und/oder der zweite elektrische Schalter Transistoren, insbesondere Feldeffekttransistoren. Transistoren beziehungsweise Feldeffekttransistoren eignen sich gut für eine Schaltung für ein lichtemittierendes Bauelement, mit dem kurze Anstiegszeiten verwirklicht werden können.
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In einer Ausführungsform ist ein lichtemittierendes Bauelement mit dem Bauteilanschluss verbunden. Das lichtemittierende Bauelement ist also Bestandteil der elektrischen Schaltung beziehungsweise die elektrische Schaltung Bestandteil des lichtemittierenden Bauelements. Dadurch kann eine kompakte Anordnung des lichtemittierenden Bauelements und der elektrischen Schaltung, beispielsweise auf einer Leiterplatte, verwirklicht werden. Ebenso kann es vorgesehen sein, dass die elektrische Schaltung und das lichtemittierende Bauelement in einer integrierten Schaltung realisiert sind.
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In einer Ausführungsform weist das lichtemittierende Bauelement einen Diodenlaser auf. In einer Ausführungsform weist der Diodenlaser wenigstens zwei in Reihe geschaltene pn-Übergänge auf. Der Diodenlaser kann insbesondere ein so genannter Triple-Junction-Laser mit drei pn-Übergängen sein. Ein solcher Triple-Junction-Diodenlaser benötigt eine Versorgungsspannung von ca. 20 Volt beziehungsweise einen Versorgungsstrom von ca. 30 Ampere. Aufgrund der großen auftretenden Spannungen und Ströme aufgrund der Versorgungsspannung beziehungsweise des Versorgungsstromes spielen induktive Effekte beim Ein- und Ausschalten des Triple-Junction-Lasers eine große Rolle. Durch die erfindungsgemäße Schaltung ist es möglich, einen Triple-Junction-Laser gepulst zu betreiben, wobei die Pulslänge im Bereich weniger Nanosekunden liegt. Mit einer konventionellen Schaltung, bestehend aus einem Schalter in Reihe geschaltet zum Triple-Junction-Laser wäre ein gepulster Betrieb mit solch kurzen Pulslängen nicht möglich.
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In einer Ausführungsform weist die Schaltung Leiterbahnen auf einer Leiterplatte auf. Auf der Leiterplatte sind eine erste Leiterbahn und eine zweite Leiterbahn angeordnet. Der erste Kontakt des Kondensators ist als erster Unterseitenkontakt ausgeführt und auf der ersten Leiterbahn angeordnet. Der zweite Kontakt des Kondensators ist als zweiter Unterseitenkontakt ausgeführt und auf der zweiten Leiterbahn angeordnet. Das lichtemittierende Bauelement weist einen dritten Unterseitenkontakt und einen ersten Oberseitenkontakt auf. Der dritte Unterseitenkontakt des lichtemittierenden Bauelements ist auf der ersten Leiterbahn angeordnet. Der erste elektrische Schalter weist einen vierten Unterseitenkontakt und einen zweiten Oberseitenkontakt auf. Der vierte Unterseitenkontakt des ersten elektrischen Schalters ist auf der zweiten Leiterbahn angeordnet. Der zweite elektrische Schalter weist einen fünften Unterseitenkontakt und einen dritten Oberseitenkontakt auf. Der fünfte Unterseitenkontakt des zweiten elektrischen Schalters ist auf der ersten Leiterbahn angeordnet. Der erste Oberseitenkontakt des lichtemittierenden Bauelements ist mit dem zweiten Oberseitenkontakt des ersten elektrischen Schalters mittels eines Bonddrahts verbunden. Dadurch kann eine kompakte Anordnung des lichtemittierenden Bauelements, des Kondensators sowie der elektrischen Schalter auf der Leiterplatte erreicht werden.
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In einer Ausführungsform ist der erste Oberseitenkontakt des lichtemittierenden Bauelements mit dem dritten Oberseitenkontakt des zweiten elektrischen Schalters mittels Bonddraht verbunden. In diesem Fall sind also das lichtemittierende Bauelement und der zweite elektrische Schalter parallel zueinander geschaltet, während der erste elektrische Schalter in Reihe zur Parallelschaltung aus lichtemittierendem Bauelement und zweitem elektrischen Schalter geschaltet ist.
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In einer Ausführungsform ist der zweite Oberseitenkontakt des ersten elektrischen Schalters mit dem dritten Oberseitenkontakt des zweiten elektrischen Schalters mittels Bonddraht verbunden. In diesem Fall sind also lichtemittierendes Bauelement und erster elektrischer Schalter in Reihe geschaltet, während die Reihenschaltung aus lichtemittierendem Bauelement und erstem elektrischen Schalter parallel zum zweiten elektrischen Schalter geschaltet ist.
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In einer Ausführungsform weist die elektrische Schaltung ferner einen Widerstand auf. Der Widerstand ist mit dem Schaltelement in Reihe geschaltet. Die elektrische Schaltung weist einen fünften Anschluss und einen sechsten Anschluss auf, wobei der fünfte Anschluss und der sechste Anschluss zum Abgreifen einer am Widerstand abfallenden Spannung eingerichtet sind. Dadurch, dass der Widerstand in Reihe zum Schaltelement geschaltet ist, fällt im Betrieb eines lichtemittierenden Bauelements an der elektrischen Schaltung eine Spannung am Widerstand ab, die mittels des fünften und des sechsten Anschlusses gemessen werden kann. Solange der elektrische Strom durch den zweiten elektrischen Schalter fließt, das lichtemittierende Bauelement also überbrückt wird, ist der Spannungsabfall am elektrischen Widerstand größer als in dem Betriebsmodus, in dem der zweite elektrische Schalter sperrend geschaltet ist und der elektrische Strom durch das lichtemittierende Bauelement fließt. Durch die Änderung des Spannungsabfalls am Widerstand kann also der vom lichtemittierenden Bauelement ausgesendete Lichtimpuls detektiert werden.
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In einer Ausführungsform weist die elektrische Schaltung einen Widerstand auf, wobei der Widerstand mit dem Schaltelement in Reihe geschaltet ist. Die elektrische Schaltung weist einen fünften Anschluss und einen sechsten Anschluss auf, die zum Abgreifen einer am Widerstand abfallenden Spannung eingerichtet sind. Die Schaltung weist Leiterbahnen auf einer Leiterplatte auf, wobei eine erste Leiterbahn, eine zweite Leiterbahn und eine dritte Leiterbahn auf der Leiterplatte angeordnet sind. Der erste Kontakt des Kondensators ist als erster Unterseitenkontakt ausgeführt und auf der ersten Leiterbahn angeordnet. Der zweite Kontakt des Kondensators ist als zweiter Unterseitenkontakt ausgeführt und auf der zweiten Leiterbahn angeordnet. Das lichtemittierende Bauelement weist einen dritten Unterseitenkontakt und einen Oberseitenkontakt auf, wobei der dritte Unterseitenkontakt auf der dritten Leiterbahn angeordnet ist. Der erste elektrische Schalter weist einen vierten Unterseitenkontakt und einen zweiten Oberseitenkontakt auf, wobei der vierte Unterseitenkontakt auf der zweiten Leiterbahn angeordnet ist. Der zweite elektrische Schalter weist einen fünften Unterseitenkontakt und einen dritten Oberseitenkontakt auf, wobei der fünfte Unterseitenkontakt auf der dritten Leiterbahn angeordnet ist. Der erste Oberseitenkontakt ist mit dem zweiten Oberseitenkontakt mittels Bonddraht verbunden. Der Widerstand weist einen sechsten Unterseitenkontakt und einen siebten Unterseitenkontakt auf, wobei der sechste Unterseitenkontakt auf der ersten Leiterbahn und der siebte Unterseitenkontakt auf der dritten Leiterbahn angeordnet ist, wobei der fünfte Anschluss auf der ersten Leiterbahn und der sechste Anschluss auf der dritten Leiterbahn angeordnet sind.
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In einer Ausführungsform ist der Widerstand als Verjüngung einer Leiterbahn ausgeführt. Dadurch ist die kostengünstige Herstellung eines Widerstands, der zum Detektieren eines Lichtpulses verwendet werden kann, möglich.
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In einem Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Schaltung wird zunächst der zweite elektrische Schalter anhand eines zweiten Schaltsignals am zweiten Eingang durchgängig für elektrischen Strom geschaltet, wobei anschließend der erste Schalter anhand eines ersten Schaltsignals am ersten Eingang durchgängig für elektrischen Strom geschaltet wird. Daran anschließend wird der zweite Schalter anhand des zweiten Schaltsignals am zweiten Eingang sperrend für elektrischen Strom geschaltet. Wiederum daran anschließend wird der erste Schalter anhand des ersten Schaltsignals am ersten Eingang sperrend für elektrischen Strom geschaltet. Durch das sperrend Schalten des zweiten Schalters wird der elektrische Strom auf den Bauteilanschluss und damit auf das lichtemittierende Bauelement gelenkt. Dadurch sendet das lichtemittierende Bauelement Licht aus. Durch das sperrend Schalten des ersten Schalters wird die Stromzufuhr des lichtemittierenden Bauelements unterbrochen.
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In einer Ausführungsform beträgt die Zeitspanne zwischen dem sperrend Schalten des zweiten Schalters und dem sperrend Schalten des ersten Schalters weniger als 10 Nanosekunden, insbesondere weniger als 5 Nanosekunden und insbesondere 2 Nanosekunden. Dadurch wird ein Lichtpuls des lichtemittierenden Bauelements kürzer als 10 Nanosekunden, insbesondere kürzer als 5 Nanosekunden, und insbesondere mit einer Pulslänge von 2 Nanosekunden erzeugt.
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In einer Ausführungsform wird die am Widerstand abfallende Spannung mittels des fünften und des sechsten Anschlusses gemessen. Durch den gemessenen Widerstand kann detektiert werden, ob das lichtemittierende Bauelement einen Lichtpuls ausgesendet hat.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
- 1 ein Schaltbild einer elektrischen Schaltung;
- 2 ein Schaltbild einer weiteren elektrischen Schaltung;
- 3 ein Schaltbild einer elektrischen Schaltung mit einem Widerstand;
- 4 ein Schaltbild einer elektrischen Schaltung mit lichtemittierendem Bauelement;
- 5 eine Draufsicht auf eine Leiterplatte mit einer elektrischen Schaltung;
- 6 eine Draufsicht auf eine weitere Leiterplatte mit einer elektrischen Schaltung;
- 7 eine Draufsicht auf eine weitere Leiterplatte mit einer elektrischen Schaltung; und
- 8 eine Draufsicht auf eine weitere Leiterplatte mit einer elektrischen Schaltung.
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1 zeigt eine elektrische Schaltung 100 zum Ansteuern eines lichtemittierenden Bauelements. Die elektrische Schaltung 100 weist eine Parallelschaltung eines Kondensators 120 und eines Schaltelements 130 auf. Ein erster Anschluss 101 für eine Spannungsversorgung ist mit meinem ersten Kontakt 121 des Kondensators 120 verbunden. Ein zweiter Anschluss 102 einer Spannungsversorgung ist mit einem zweiten Kontakt 122 des Kondensators 120 verbunden. Mittels des ersten Anschlusses 101 und des zweiten Anschlusses 102 kann also eine elektrische Versorgungsspannung an die Schaltung 100 angelegt werden. Das zum Kondensator 120 parallel geschaltete Schaltelement 130 weist einen ersten elektrischen Schalter 140 mit einem ersten Eingang 141 für ein erstes Schaltsignal, einen zweiten elektrischen Schalter 150 mit einem zweiten Eingang 151 für ein zweites Schaltsignal sowie einen dritten Anschluss 111 und einen vierten Anschluss 112 auf. Der dritte Anschluss 111 und der vierte Anschluss 112 bilden dabei einen Bauteilanschluss 111, 112, an den ein lichtemittierendes Bauelement angeschlossen werden kann. Der Bauteilanschluss 111, 112 und der zweite Schalter 150 sind dabei parallel zueinander geschaltet. Der erste Schalter 140 ist in Reihe zur Parallelschaltung aus Bauteilanschluss 111, 112 und zweitem Schalter 150 geschaltet. Mittels des ersten Schalters 140 kann ein erster Strompfad 131 leitend geschalten werden. Der erste Strompfad 131 enthält den Bauteilanschluss 111, 112 sowie den ersten elektrischen Schalter 140. Mittels des zweiten elektrischen Schalters 150 kann ein zweiter Strompfad 132 elektrisch leitend geschalten werden, wobei der zweite Strompfad 132 den ersten Schalter 140 sowie den zweiten Schalter 150 enthält. Der zweite Strompfad 132 ist also parallel zum Bauteilanschluss 111, 112.
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2 zeigt eine elektrische Schaltung 100, die ebenfalls zum Ansteuern eines lichtemittierenden Bauelements geeignet ist. Die elektrische Schaltung 100 weist wiederum eine Parallelschaltung aus einem Kondensator 120 und einem Schaltelement 130 auf. Der Kondensator 120 ist mit seinen Kontakten 121, 122 wieder mit einem ersten Anschluss 101 und einem zweiten Anschluss 102 für eine Spannungsversorgung verbunden, analog zu 1. Das Schaltelement 130 der 2 enthält wiederum einen ersten elektrischen Schalter 140, einen zweiten elektrischen Schalter 150 sowie einen Bauteilanschluss 111, 112, bestehend aus einem dritten Anschluss 111 und einem vierten Anschluss 112. Der Bauteilanschluss 111, 112 ist in Reihe zum ersten elektrischen Schalter 140 geschaltet. Der zweite elektrische Schalter 150 ist parallel zur Reihenschaltung aus erstem elektrischen Schalter 140 und Bauteilanschluss 111, 112 geschaltet. Der erste elektrische Schalter 140 weist wiederum einen ersten Eingang 141 für ein erstes Schaltsignal auf, während der zweite elektrische Schalter 150 einen zweiten Eingang 151 für ein zweites Schaltsignal aufweist. Ein erster Strompfad 131 umfasst den Bauteilanschluss 111, 112 sowie den ersten Schalter 140, wobei der erste Strompfad 131 mittels des ersten Schalters 140 elektrisch leitend geschaltet werden kann. Ein zweiter Strompfad 132 umfasst den zweiten Schalter 150, wobei der zweite Strompfad 132 mittels des zweiten Schalters 150 elektrisch leitend geschaltet werden kann.
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Das Schalten des ersten elektrischen Schalters 140 beziehungsweise des zweiten elektrischen Schalters 150 kann dabei in den 1 und 2 jeweils durch ein entsprechendes Schaltsignal am ersten Eingang 141 beziehungsweise am zweiten Eingang 151 ausgelöst werden. Die elektrische Schaltung 100 der 1 beziehungsweise 2 kann derart betrieben werden, dass zunächst der zweite elektrische Schalter 150 anhand des zweiten Schaltsignals am zweiten Eingang 151 durchgängig für elektrischen Strom geschaltet wird. Anschließend wird der erste Schalter 140 anhand eines Schaltsignals am ersten Eingang 141 leitend durchgängig für elektrischen Strom geschaltet. Dadurch fließt aufgrund einer am ersten Anschluss 101 und zweiten Anschluss 102 bereitgestellten Versorgungsspannung ein elektrischer Strom durch den zweiten Schalter 150. Ist am Bauteilanschluss 111, 112 ein lichtemittierendes Bauelement angeschlossen, so fließt aufgrund des höheren Innenwiderstands des lichtemittierenden Bauelements kein Strom über den ersten Strompfad 131, da der gesamte Strom durch den zweiten Schalter 150 und damit über den zweiten Strompfad 132 fließt. Wird nun anhand eines Schaltsignals am zweiten Eingang 151 der zweite Schalter 150 sperrend für elektrischen Strom geschaltet, so wird der vorhandene Strom über den ersten Strompfad 131 durch das lichtemittierende Bauelement gelenkt. Da der Strom nur vom zweiten Strompfad 132 auf den ersten Strompfad 131 wechselt, sind bei diesem Vorgang nur geringe Induktivitäten innerhalb der Leitungen vorhanden, so dass das am Bauteilanschluss 111, 112 angeschlossene lichtemittierende Bauelement mit einer kurzen Ansprechzeit mit der Versorgungsspannung versorgt wird. Wird daran anschließend der erste Schalter 140 anhand des ersten Schaltsignals am ersten Eingang 141 sperrend für elektrischen Strom geschaltet, fließt kein Strom mehr durch das am Bauteilanschluss 111, 112 angeschlossene lichtemittierende Bauelement, wodurch ein Lichtpuls des lichtemittierenden Bauelements wieder beendet wird.
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In einem Ausführungsbeispiel beträgt eine Zeitspanne zwischen dem sperrend Schalten des zweiten Schalters 150 und dem sperrend Schalten des ersten Schalters 140 weniger als 10 ns, insbesondere weniger als 5 ns, insbesondere 2 ns. Dadurch können kurze Pulse im Nanosekundenbereich erzeugt werden.
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In einem Ausführungsbeispiel ist der erste elektrische Schalter 140 ein Transistor, insbesondere ein Feldeffekttransistor. In einem Ausführungsbeispiel ist der zweite Schalter 150 ein Transistor, insbesondere ein Feldeffekttransistor.
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3 zeigt eine elektrische Schaltung 100, die analog zur elektrischen Schaltung 100 der 1 aufgebaut ist. In Reihe zum Schaltelement 130 ist ein elektrischer Widerstand 160 geschaltet. Auf einer Seite des Widerstands 160 ist ein fünfter Anschluss 161 vorgesehen, während auf der anderen Seite des Widerstands 160 ein sechster Anschluss 162 vorgesehen ist. Der fünfte Anschluss 161 und der sechste Anschluss 162 dienen also zum Abgreifen einer am Widerstand 160 abfallenden Spannung.
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Während der elektrische Strom durch den zweiten elektrischen Schalter 150 fließt, fällt am Widerstand 160 eine höhere Spannung ab, also zu den Zeitpunkten, zu denen der elektrische Strom durch ein am Bauteilanschluss 111, 112 angeschlossenes lichtemittierendes Bauteil fließt. Dadurch kann durch Messung des Spannungsabfalls mittels des fünften Anschlusses 161 und des sechsten Anschlusses 162 detektiert werden, wann ein Strom durch das lichtemittierende Bauelement fließt und somit wann das lichtemittierende Bauelement Licht aussendet.
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Die Anordnung des Widerstands 160 in Reihe zum Schaltelement 130 kann anders als in 3 dargestellt auch derart erfolgen, dass der Widerstand 160 zum Schaltelement 130 der 2 in Reihe geschaltet wird.
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4 zeigt eine elektrische Schaltung 100, die im Wesentlichen der elektrischen Schaltung 100 der 1 entspricht. Am Bauteilanschluss 111, 112 ist ein lichtemittierendes Bauelement 110 angeordnet. Das lichtemittierende Bauelement 110 ist also in die elektrische Schaltung 100 integriert. Das lichtemittierende Bauelement 110 kann ebenso in die Schaltbilder der elektrischen Schaltungen der 2 und 3 integriert werden.
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In einem Ausführungsbeispiel ist das lichtemittierende Bauelement 110 ein Diodenlaser. In einem Ausführungsbeispiel ist das lichtemittierende Bauelement ein Diodenlaser mit wenigstens zwei in Reihe geschaltenen pn-Übergängen, insbesondere ein so genannter Triple-Junction-Diodenlaser mit drei in Reihe geschaltenen pn-Übergängen. Ein solcher Triple-Junction-Diodenlaser benötigt eine Versorgungsspannung von ca. 20 Volt und weist einen Betriebsstrom von ca. 30 Ampere auf. Durch diese hohen Werte für die Versorgungsspannung und den Betriebsstrom ist die Reduzierung der Induktivitäten während des Schaltvorgangs, wie er mit der erfindungsgemäßen Schaltung 100 realisiert werden kann, insbesondere vorteilhaft. Mittels der erfindungsgemäßen Schaltung 100 kann ein Triple-Junction-Diodenlaser mit kurzen Schaltzeiten betrieben werden.
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5 zeigt eine Draufsicht auf eine Leiterplatte 103, auf der eine elektrische Schaltung 100 realisiert ist. Die Leiterplatte weist dabei eine erste Leiterbahn 104 und eine zweite Leiterbahn 105 auf. Auf der ersten Leiterbahn 104 ist der erste Anschluss 101 für die Stromversorgung angeordnet, während der zweite Anschluss 102 für die Stromversorgung auf der zweiten Leiterbahn 105 angeordnet ist. Der Kondensator 120 weist einen ersten Unterseitenkontakt auf, der auf der ersten Leiterbahn 104 angeordnet ist, und einen zweiten Unterseitenkontakt auf, der auf der zweiten Leiterbahn 105 angeordnet ist. Das lichtemittierende Bauelement 110 weist einen dritten Unterseitenkontakt auf, wobei das lichtemittierende Bauelement 110 mit dem dritten Unterseitenkontakt auf der ersten Leiterbahn 104 angeordnet ist. Ferner weist das lichtemittierende Bauelement 110 einen ersten Oberseitenkontakt 113 auf. Der erste Schalter 140 weist einen vierten Unterseitenkontakt auf und ist mit dem vierten Unterseitenkontakt auf der zweiten Leiterbahn 105 angeordnet. Ferner weist der erste Schalter 140 auf seiner Oberseite einen ersten Eingang 141 für ein erstes Schaltsignal sowie einen zweiten Oberseitenkontakt 142 auf. Der zweite Schalter 150 weist einen fünften Unterseitenkontakt auf und ist mit dem fünften Unterseitenkontakt auf der ersten Leiterbahn 104 angeordnet. Auf seiner Oberseite weist der zweite Schalter 150 einen zweiten Eingang 151 für ein zweites Schaltsignal sowie einen dritten Oberseitenkontakt 152 auf. Der erste Oberseitenkontakt 113 ist mit dem zweiten Oberseitenkontakt 142 mittels Bonddraht 170 verbunden. Der erste Oberseitenkontakt 113 ist mit dem dritten Oberseitenkontakt 152 ebenfalls mittels Bonddraht 170 verbunden. Damit ist die elektrische Schaltung 100 auf der Leiterplatte 103 analog zur 1 aufgebaut.
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6 zeigt eine Draufsicht auf eine Leiterplatte 103 einer elektrischen Schaltung 100, die im Wesentlichen dem Aufbau der Leiterplatte 103 der 5 entspricht. Lediglich der in 5 vorgesehene Bonddraht 170 zwischen dem ersten Oberseitenkontakt 113 und dem dritten Oberseitenkontakt 152 ist im Ausführungsbeispiel der 6 nicht vorgesehen. Dafür sieht das Ausführungsbeispiel der 6 einen Bonddraht 170 zwischen dem zweiten Oberseitenkontakt 142 und dem dritten Oberseitenkontakt 152 vor. Somit entspricht die elektrische Schaltung der 6 der elektrischen Schaltung der 2.
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7 zeigt eine weitere Leiterplatte 103 mit einer elektrischen Schaltung 100, wobei die Leiterplatte 103 eine erste Leiterbahn 104, eine zweite Leiterbahn 105 sowie eine dritte Leiterbahn 106 aufweist. Der Kondensator 120 ist wiederum zwischen der ersten Leiterbahn 104 und der zweiten Leiterbahn 105 angeordnet. Der erste elektrische Schalter 140 ist mit seinem Unterseitenkontakt auf der zweiten Leiterbahn 105 angeordnet. Das lichtemittierende Bauelement 110 ist mit seinem Unterseitenkontakt auf der dritten Leiterbahn 106 angeordnet, während der zweite Schalter 150 mit seinem Unterseitenkontakt ebenfalls auf der dritten Leiterbahn 106 angeordnet ist. Die erste Leiterbahn 104 weist wiederum einen ersten Anschluss 101 für eine Spannungsversorgung auf, während die zweite Leiterbahn 105 ebenfalls wiederum einen zweiten Anschluss für eine Spannungsversorgung 102 aufweist. Zwischen der ersten Leiterbahn 104 und der dritten Leiterbahn 106 ist ein elektrischer Widerstand 160 angeordnet, wobei der Widerstand 160 einen sechsten Unterseitenkontakt aufweist, der auf der ersten Leiterbahn 104 angeordnet ist, und einen siebten Unterseitenkontakt aufweist, der auf der dritten Leiterbahn 106 angeordnet ist. Ein fünfter Anschluss 161 ist auf der ersten Leiterbahn 104 angeordnet. Ein sechster Anschluss 162 ist auf der dritten Leiterbahn 106 angeordnet. Mittels des fünften Anschlusses 161 und des sechsten Anschlusses 162 kann ein Spannungsabfall am Widerstand 160 detektiert werden. Die Bonddrähte 170 der 7 sind analog zur 5 angeordnet.
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Ebenso können in diesem Ausführungsbeispiel die Bonddrähte 170 analog zur 6 angeordnet sein. Ferner kann es vorgesehen sein, dass der Widerstand 160 nicht zwischen der ersten Leiterbahn 104 und dem lichtemittierenden Bauelement 110, sondern zwischen dem Kondensator 120 und dem ersten elektrischen Schalter 140 angeordnet ist.
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8 zeigt eine Leiterplatte 103 mit einer elektrischen Schaltung 100 analog zur 6. An der ersten Leiterbahn 104 ist in einem Bereich 107 zwischen dem Kondensator 120 und dem ersten elektrischen Schalter 140 eine Verjüngung 108 vorgesehen. Die Verjüngung 108 der ersten Leiterbahn 104 im Bereich 107 bildet dabei den Widerstand 160. Auf beiden Seiten der Verjüngung 108 der ersten elektrischen Leiterbahn 104 im Bereich 107 sind dabei der fünfte Anschluss 161 und der sechste Anschluss 162 zum Abgreifen der am Widerstand 160 abfallenden Spannung angeordnet.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- elektrische Schaltung
- 101
- erster Anschluss
- 102
- zweiter Anschluss
- 103
- Leiterplatte
- 104
- erste Leiterbahn
- 105
- zweite Leiterbahn
- 106
- dritte Leiterbahn
- 107
- Bereich
- 108
- Verjüngung
- 110
- Bauelement
- 111
- dritter Anschluss
- 112
- vierter Anschluss
- 113
- erster Oberseitenkontakt
- 120
- Kondensator
- 121
- erster Kontakt
- 122
- zweiter Kontakt
- 130
- Schaltelement
- 131
- erster Strompfad
- 132
- zweiter Strompfad
- 140
- erster elektrischer Schalter
- 141
- erster Eingang
- 142
- zweiter Oberseitenkontakt
- 150
- zweiter elektrischer Schalter
- 151
- zweiter Eingang
- 152
- dritter Oberseitenkontakt
- 160
- Widerstand
- 161
- fünfter Anschluss
- 162
- sechster Anschluss
- 170
- Bonddraht
