DE10303450B4

DE10303450B4 - Infrarot-LED-Treiberschaltung für Geräte mit Infrarot-Kommunikation

Info

Publication number: DE10303450B4
Application number: DE10303450A
Authority: DE
Inventors: Yasutaka Kataoka
Original assignee: SMK Corp
Current assignee: SMK Corp
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2023-01-30
Also published as: GB0301134D0; DE10303450A1; JP3639818B2; JP2003243711A; GB2385732B; GB2385732A

Abstract

Infrarot-LED-Treiberschaltung für Geräte mit Infrarot-Kommunikation, die folgendes aufweist:
– eine Spannungsquelle (2);
– einen Satz von Betätigungstasten (8), um Impulssignale zu erzeugen;
– einen Impulssignal-Ausgangsanschluß (9), um Impulssignale abzugeben;
– eine Infrarot-LED (4), die mit der Spannungsquelle (2) in Durchlaßrichtung verbunden ist;
– einen ersten Transistor (5), der mit der Infrarot-LED (4) in Reihe geschaltet ist; und
– einen zweiten Transistor (7), der mit der Infrarot-LED (4) parallelgeschaltet ist;
wobei die Basis bzw. das Gate des ersten Transistors (5) mit dem Impulssignal-Ausgangsanschluß (9) verbunden ist und wobei die Basis bzw. das Gate des zweiten Transistors (7) mit dem Satz von Betätigungstasten (8) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Infrarot-LED-Treiberschaltung für Geräte mit Infrarot-Kommunikation, beispielsweise eine Treiberschaltung für eine Diode, die Infrarotlicht aussendet und die bei einem Fernsteuerungssender verwendet werden kann, um mit einer Fernsteuerung verschiedene elektrische Geräte zu steuern, wie z.B. einen Fernsehempfänger, eine Klimaanlage oder Audiogeräte.
Die Benutzer von Fernsteuerungssendern für die oben erwähnten elektrischen Geräte drücken auf Tastenfelder, um Impulssignale zu erzeugen, die mit Sendedaten moduliert werden, welche den gedrückten Tasten entsprechen, und treiben auf diese Weise eine Infrarotlicht emittierende Diode, kurz als Infrarot-LED bezeichnet. Das jeweilige elektrische Gerät empfängt das Infrarot-Lichtsignal unter Verwendung eines Sensors, beispielsweise einer Fotodiode.

Eine herkömmliche Treiberschaltung für eine Infrarot-LED, die in einem Fernsteuerungssensor verwendet wird, ist in 2 dargestellt. Die Kathode einer Batterie 102 ist bei 101 geerdet, während die Anode der Batterie 102 mit einem Widerstand 103 verbunden ist, der mit der Anode einer Infrarot-LED 104 in Reihe geschaltet ist.

Die Kathode der Infrarot-LED 104 ist ihrerseits mit dem Kollektor eines Transistors 105 verbunden, dessen Emitter bei 101 geerdet ist. Die Basis des Transistors 105 ist mit einem Impulssignal-Ausgangsanschluß 109 verbunden, wobei ein Widerstand 106 dazwischengeschaltet sein kann, wenn dies erforderlich ist.

Die Infrarot-LED 104 emittiert Infrarotlicht in Abhängigkeit von dem Impulssignal. Weiterhin sind in 2 Betätigungstasten 108 dargestellt.

Die oben beschriebene herkömmliche Infrarot-LED-Treiberschaltung weist jedoch insofern Nachteile auf, als intensives Infrarotlicht kontinuierlich von einem kontinuierlichen Strom in der Infrarot-LED 104 ausgestrahlt wird, wenn Störungen in der Treiberschaltung auftreten. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn beim Transistor 105 eine Störung vorliegt, beispielsweise ein Kurzschluß zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Transistors 105, oder wenn ein Ausgangsanschluß (CARR) 109 für das Sendeimpulssignal aufgrund einer Störung kontinuierlich auf einem hohen Pegel ist.

Des weiteren ist es neuerdings ein Sicherheitsthema geworden, dafür zu sorgen, daß das menschliche Auge nicht zufällig einer intensiven Infrarotlichtstrahlung ausgesetzt werden soll.

Aus diesem Grunde ist eine Schutzschaltung gemäß 3 konzipiert worden, um diese Nachteile zu beseitigen.

Bei der Schaltung gemäß 3 ist ein Transistor 120 mit einem Transistor 110 in Reihe geschaltet, und zwar in der Weise, daß die Infrarot-LED 104 kein Licht emittiert, wenn der Transistor 110 einen Fehler aufweist oder einer Störung unterliegt. Ferner sind Gleichstrom-Trennkondensatoren 111 und 121 sowie Schutzdioden 112 und 122 vorgesehen, die eine entgegengesetzte elektromotorische Kraft erzeugen, um Basisströme der Transistoren 110 bzw. 120 zu unterdrücken, auch wenn der Ausgangsanschluß (CARR) 109 für das Sendeimpulssignal aufgrund irgendeiner Störung kontinuierlich einen hohen Pegel hat.

Die vorstehend erläuterte Schutzschaltung hat jedoch den Nachteil, daß zusätzliche elektrische Teile erforderlich sind, daß der Strom in der Infrarot-LED 104 verringert wird durch eine erhöhte Kollektor-Emitter-Spannung wegen des zusätzlichen in Reihe geschalteten Transistors, und daß die Wellenform des Impulssignals, das durch die Gleichstrom-Trennkondensatoren 111 und 121 hindurchgeht, durch das Laden und Entladen der Kondensatoren verzerrt wird, wenn die Fernsteuerung betätigt wird.

Aus der WO 97/22958 A1 ist eine Infrarot-LED-Treiberschaltung für Geräte mit Infrarot-Kommunikation bekannt, die sowohl einen mit einer Infrarot-LED in Reihe geschalteten ersten Transistor, als auch einen mit der Infrarot-LED parallelgeschalteten zweiten Transistor aufweist.

Bei der herkömmlichen Infrarot-LED-Treiberschaltung ist jedoch die Basis des zweiten Transistors nicht mit einem Satz von Betätigungstasten verbunden, vielmehr ist sie an eine Fotozelle angeschlossen, um die von der Infrarot-LED abgestrahlte Leistung an die Helligkeit des Umgebungslichtes anzupassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und stabile Infrarot-LED-Treiberschaltung anzugeben, um zu verhindern, daß die Licht emittierende Diode (LED) kontinuierlich intensives Infrarotlicht emittiert, wenn irgendeine Störung in einem der aktiven Elemente in der Infrarot-LED-Treiberschaltung in dem Fernsteuerungssender auftritt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in zufriedenstellender Weise gelöst durch eine Infrarot-LED-Treiberschaltung gemäß dem Hauptanspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Treiberschaltung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Infrarot-LED-Treiberschaltung folgendes auf: einen ersten Transistor, z.B. einen NPN-Transistor, der mit einer Infrarot-LED verbunden ist, die in Durchlaßrichtung an eine Spannungsversorgung angeschlossen ist; und einen zweiten Transistor, z.B. einen NPN-Transistor, dessen Kollektor mit der Anode der LED verbunden ist und dessen Emitter mit der Kathode der LED verbunden ist. Der zweite Transistor, z.B. der NPN-Transistor ist dabei parallel zu der LED geschaltet. Dabei ist die Basis des ersten Transistors mit dem Impulssignal-Ausgangsanschluß verbunden.

Der zweite Transistor, z.B. der NPN-Transistor überbrückt den Strom, der sonst durch die LED fließen könnte, wenn der erste Transistor, z.B. der NPN-Transistor einen Fehler oder eine Störung aufweist. Damit ist es für die LED nicht möglich, Infrarotlicht zu emittieren.

Der erste und/oder der zweite Transistor können vom NPN-Typ oder auch vom PNP-Typ sein, damit die Basis auf niedrigem Pegel arbeiten kann. Ferner können der erste und/oder der zweite Transistor ein P-Kanal oder ein N-Kanal-MOSFET sein. Ferner kann der erste Transistor ein NPN-Transistor sein, während der zweite Transistor ein P-Kanal-FET sein kann, usw.. Es besteht keinerlei Einschränkung hinsichtlich der Wahl der Transistoren für den ersten und den zweiten Transistor, solange die Transistoren eingeschaltet und ausgeschaltet werden können.

Weiterhin ist gemäß der Erfindung der zweite Transistor in seinem aktiven Zustand durch eine Aktivierung seiner Basis, beispielsweise dadurch, daß die Basis des NPN-Transistors auf hohen Pegel hochgezogen wird, wenn die Fernsteuerung kein Impulsausgangssignal aussendet oder wenn die Fernsteuerung in ihrem Bereitschaftszustand (Standby-Zustand) ist.

Gemäß der Erfindung kann die Infrarot-LED während der Zeit, in der die Fernsteuerung kein Impulssignal aussendet, kein Infrarotlicht emittieren durch die Aktivierung des zweiten Transistors, der parallel zu der Infrarot-LED geschaltet ist. Aus diesem Grunde emittiert die Infrarot-LED kein Infrarotlicht, auch wenn der erste Transistor einer Störung unterliegt, beispielsweise einen Kurzschluß aufweist.

Weiterhin emittiert die Infrarot-LED auch in den nachstehend geschilderten Störungssituationen kein Infrarotlicht: wenn der erste Transistor im abgeschalteten Zustand einer Störung unterliegt; wenn der zweite Transistor in einem abgeschalteten Zustand oder einem Kurzschluß-Zustand einer Störung unterliegt; wenn der Impulssignal-Ausgangsanschluß (CARR) im abgeschalteten Zustand einer Störung unterliegt; oder wenn die Infrarot-LED in einem abgeschalteten oder Kurzschluß-Zustand einer Störung unterliegt.

Die erfindungsgemäße Infrarot-LED-Treiberschaltung stellt eine einfache und stabile Treiberschaltung dar, die eine geringere Anzahl von elektronischen Bauteilen aufweist, wenn man es mit einer herkömmlichen Treiberschaltung vergleicht. Des weiteren erfolgt bei der erfindungsgemäßen Infrarot-LED-Treiberschaltung keinerlei Verzerrung der Impulswellenform.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
1 eine schematische Darstellung einer Schaltung der erfindungsgemäßen Infrarot-LED-Treiberschaltung;
2 ein Schaltbild einer herkömmlichen Infrarot-LED-Treiberschaltung; und in
3 ein Schaltbild einer anderen herkömmlichen Infrarot-LED-Treiberschaltung mit Elementen einer Schutzschaltung.
Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 erläutert. Die Kathode einer Stromversorgung oder Batterie 2 ist bei 1 geerdet, während die Anode der Stromversorgung 2 über einen Widerstand 3 mit einer Infrarot-LED 4 in Durchlaßrichtung verbunden ist.
Die Kathode der Infrarot-LED 4 ist mit dem Kollektor eines ersten Transistors 5 verbunden, dessen Emitter bei 1 geerdet ist. Die Basis des Transistors 5 ist über einen Widerstand 6 mit einem Impulssignal-Ausgangsanschluß (CARR) 9 einer integrierten Schaltung verbunden.
Die Infrarot-LED 4 ist parallel zu einem zweiten Transistor 7 geschaltet, und zwar in der Weise, daß der Kollektor des Transistors 7 mit der Anode der Infrarot-LED 4 verbunden ist und der Emitter des Transistors 7 mit der Kathode der Infrarot-LED 4 verbunden ist. Weiterhin ist die Basis des Transistors 7 mit dem Anschluß D0 einer integrierten Schaltung verbunden, die in 1 mit IC1 bezeichnet ist, und zwar über Betätigungstasten, die in 1 mit dem Bezugszeichen 8 angedeutet sind.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform sind beide Transistoren 5 und 7 als NPN-Transistoren dargestellt. Es können jedoch statt dieser NPN-Transistoren auch PNP-Transistoren, P-Kanal-MOSFETs oder N-Kanal-MOSFETs für mindestens einen der beiden Transistoren 5 und 7 verwendet werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform gemäß 1 wird der Transistor 7 eingeschaltet bzw. die Basis des Transistors 7 auf hohen Pegel gelegt, wenn kein Impulssignal abgegeben wird, mit anderen Worten, wenn keine der Betätigungstasten 8 in irgendeiner Reihe betätigt wird.
Wenn es sich beim zweiten Transistor 7 stattdessen um einen PNP-Transistor handelt, so wird die Basis dieses PNP-Transistors dementsprechend auf niedrigen Pegel gelegt, um diesen Effekt zu erzielen.
Wenn bei der erfindungsgemäßen Schaltung der Emitter und der Kollektor des ersten Transistors 5 durch irgendeine Störung kurzgeschlossen werden, so fließt der Strom der Stromversorgung durch den zweiten Transistor 7. Damit wird die Infrarot-LED 4 daran gehindert, Infrarotlicht zu emittieren, da die Spannung zwischen Anode und Kathode geringer wird als die Schwellwertspannung in Durchlaßrichtung, um Infrarotlicht zu emittieren.
Der zweite Transistor 7 wird aktiv gehalten, ausgenommen in den Fällen, in denen das Impulssignal abgegeben wird. Damit umgeht die Spannung der Batterie oder der Stromversorgung 2 den zweiten Transistor 7. Dementsprechend emittiert die Infrarot-LED 4 kein Infrarotlicht in einem Störungszustand, in welchem der Impulssignal-Ausgangsanschluß (CARR) 9 auf einem normalen hohen Pegel ist, was zu einem normalen Einschaltzustand des ersten Transistors 5 führt.
Wenn andererseits eine Betätigungstaste 8 für eine Signalabgabe oder Signalaussendung der Fernsteuerung gedrückt wird, so wird die Basisspannung des zweiten Transistors 7 auf niedrigen Pegel gebracht. Dies führt dazu, daß der zweite Transistor 7 abgeschaltet wird, um es zu ermöglichen, daß die Infrarot-LED 4 Infrarotlicht emittiert, und zwar in Abhängigkeit von dem Impulssignal, das an die Basis des ersten Transistors 5 angelegt wird.
In diesem Falle ist die Spannung zwischen Anode und Kathode der Infrarot-LED 4 größer als eine Schwellwertspannung in Durchlaßrichtung, um Infrarotlicht zu emittieren, wenn der zweite Transistor 7 abgeschaltet ist, wenn irgendeine Betätigungstaste in irgendeiner Reihe des Betätigungstastenfeldes gedrückt ist.
Die Infrarot-LED-Treiberschaltung gemäß der Erfindung kann bei beliebigen Geräten zur Anwendung gelangen, die mit einer Infrarot-Kommunikation arbeiten, wobei das Infrarotlicht von einem Impulssignal emittiert wird, beispielsweise einem elektronischen Taschen-Notebook, einem tragbaren Digitalassistenten, einem schnurlosen Kopfhörer oder einer Infrarot-Kommunikation zwischen Audio-Video-Systemen.

Claims

Infrarot-LED-Treiberschaltung für Geräte mit Infrarot-Kommunikation, die folgendes aufweist: – eine Spannungsquelle (2); – einen Satz von Betätigungstasten (8), um Impulssignale zu erzeugen; – einen Impulssignal-Ausgangsanschluß (9), um Impulssignale abzugeben; – eine Infrarot-LED (4), die mit der Spannungsquelle (2) in Durchlaßrichtung verbunden ist; – einen ersten Transistor (5), der mit der Infrarot-LED (4) in Reihe geschaltet ist; und – einen zweiten Transistor (7), der mit der Infrarot-LED (4) parallelgeschaltet ist; wobei die Basis bzw. das Gate des ersten Transistors (5) mit dem Impulssignal-Ausgangsanschluß (9) verbunden ist und wobei die Basis bzw. das Gate des zweiten Transistors (7) mit dem Satz von Betätigungstasten (8) verbunden ist.
Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Transistor (7) eingeschaltet ist, wenn der Impulssignal-Ausgangsanschluß (9) kein Impulssignal abgibt, während der zweite Transistor (7) ausgeschaltet ist, wenn der Impulssignal-Ausgangsanschluß (9) ein Impulssignal abgibt.
Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (5) ein PNP-Transistor oder ein NPN-Transistor ist, während der zweite Transistor (7) ein PNP-Transistor oder ein NPN-Transistor ist.
Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (5) ein P-Kanal-MOSFET oder ein N-Kanal-MOSFET ist, während der zweite Transistor (7) ein P-Kanal-MOSFET oder ein N-Kanal-MOSFET ist.
Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der erste Transistor (5) oder der zweite Transistor (7) ein NPN-Transistor oder ein PNP-Transistor ist, während der andere der ersten oder zweiten Transistoren (5, 7) ein P-Kanal-MOSFET oder N-Kanal-MOSFET ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung zwischen Anode und Kathode der Infrarot-LED (4) niedriger ist als eine Schwellwertspannung in Durchlaßrichtung zum Emittieren von Infrarotlicht, wenn der zweite Transistor (7) eingeschaltet ist, wenn keine Betätigungstaste (8) in dem Satz von Betätigungstasten (8) in irgendeiner Reihe gedrückt ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung zwischen Anode und Kathode der Infrarot-LED (4) größer ist als eine Schwellwertspannung in Durchlaßrichtung zum Emittieren von Infrarotlicht, wenn der zweite Transistor (7) ausgeschaltet ist, wenn irgendeine Betätigungstaste (8) aus dem Satz von Betätigungstasten (8) in irgendeiner Reihe gedrückt ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät mit Infrarot-Kommunikation, bei dem die Schaltung zum Einsatz gelangt, ein Fernsteuerungssender, ein elektronisches Taschen-Notebook, ein persönlicher Digitalassistent, ein schnurloser Kopfhörer oder ein Audio-Video-Gerät zur Kommunikation mit einem anderen Audio-Video-Gerät ist.