DE19815491A1

DE19815491A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Halbleiterdiode

Info

Publication number: DE19815491A1
Application number: DE1998115491
Authority: DE
Inventors: Joerg Angerstein; Hosein Geshnizjani
Original assignee: Vishay Semiconductor GmbH
Current assignee: Vishay Semiconductor GmbH
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2018-04-08
Also published as: DE19815491C2

Abstract

Nachteil bisheriger Verfahren und Schaltungsanordnungen war die hohe Stromaufnahme, die zur Gewährleistung der vorgegebenen Impulsverzögerung und Impulsdauer erforderlich war. DOLLAR A Durch Versorgung der lichtemittierenden Halbleiterdiode mit einem Ruhestrom in Flußrichtung wird die Diffussionskapazität dieser im geladenen Zustand gehalten und deren Einfluß auf das Frequenzverhalten minimiert. Der dazu erforderliche Ruhestrom ist deutlich kleiner als der Signalstrom, so daß durch den Ruhestrom keine oder vernachlässigbare Leuchtwirkung hervorgerufen wird. Der Signalstrom kann ohne negative Einflüsse herabgesetzt oder die Signalfrequenz erhöht werden. DOLLAR A Verwendung insbesondere für Anlagen zur Infrarot-Datenübertragung.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Ansteuern einer lichtemittierenden Halbleiterdiode gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Schaltungsanordnung dazu gemäß Anspruch 3.

Derartige Verfahren und Schaltungsanordnungen werden insbesondere zur Datenübertragung mittels Lichtimpulsen im infraroten Wellenlängenbereich eingesetzt. Die Daten sind dabei in Form von Lichtimpulsen codiert und deren Erkennbarkeit bzw. die Wahl einer geeigneten Signalfrequenz somit entscheidend von der Lichtimpulsdauer und -verzögerung abhängig. Zur Gewährleistung einer schnellen Datenübertragung erforderten bisherige Verfahren und Schaltungsanordnungen zur Einhaltung der geforderten maximalen Impulsverzögerung und Mindestimpulsdauer eine Ansteuerung mit relativ hohen Strömen, meist über 50 mA. Eine weitere Herabsetzung des Signalstromes führt zu einer Impulsverzögerung und einer kürzeren Im pulsdauer, wodurch sich die maximale Übertragungsrate herabsetzt.

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren sowie eine Schaltungs anordnung anzugeben, welche bei geringer Stromaufnahme eine schnelle Datenübertragung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst.

Durch die Ansteuerung der lichtemittierenden Halbleiterdiode mit einem Ruhestrom in Flußrichtung wird die Diffusionskapazität der Halbleiterdiode permanent aufgeladen gehalten und somit für den Signalstrom vernach lässigbar, da diese nicht mehr zu Beginn des Signalstromimpulses auf geladen werden muß.

Der Ruhestrom ist dabei so gewählt, daß er deutlich kleiner als der Signal strom ist, so daß keine beziehungsweise eine vernachlässigbare Leucht leistung aufgrund des Ruhestroms an der Halbleiterdiode umgesetzt wird.

Der Signalstrom kann entscheidend herabgesetzt werden, wodurch sich die Leistungsaufnahme der Anordnung verbessert. Die Verwendung bietet sich daher insbesondere für Infrarot-Datenübertragungsmodule (IrDa) an, bei denen der Signalstrom zusätzlich programmiert oder gesteuert werden kann, bspw. in Abhängigkeit von der empfangenen Leistung.

Vorteilhaft kann ein Mittel zum Erzeugen eines solchen Ruhestroms durch eine hochohmige Überbrückung des steuerbaren Schaltmittels erreicht werden, welches den Signalstromkreis steuert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Figuren:

Fig. 1 Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer lichtemittierenden Halbleiterdiode,

Fig. 2 Zeitverlauf von Signalspannung und Lichtleistung im Vergleich zum Stand der Technik,

Fig. 3 IrDA-Modul mit erfindungsgemäßer Schaltungsanordnung.

Fig. 1 zeigt die Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer licht emittierenden Halbleiterdiode LED in einem Signalstromkreis, der von der Versorgungsspannungsquelle V_cc über die Stromquellenschaltung l die LED über das steuerbare Schaltmittel S mit Masse verbindet. Das Schaltmittel S wird von der Signalspannung Us angesteuert und schließt entsprechend den Signalstromkreis, so daß es zu einem Stromfluß durch die LED kommt. Das Schaltmittel S ist durch den hochohmigen Widerstand R überbrückt, so daß über R permanent ein Ruhestrom auf Masse abfließen kann und die Diffusionskapazität der LED somit immer geladen bleibt. Die Stromquellen schaltung kann zur Reduzierung der Leistungsaufnahme verändert werden.

Die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte einfache hochohmige Über brückung mittels R kann naheliegender Weise auch durch andere gleich wirkende schaltungstechnische Maßnahmen ersetzt werden. Ebenso sind Variationen des Schaltmittels S denkbar.

Fig. 2 zeigt in zeitlich er Relation zu der Signalspannung Us den Verlauf der Lichtleistung. Die Kurve 1 zeigt die Lichtleistung für einen Signalstrom von ca. 50 mA ohne Ruhestromversorgung im Vergleich zur Kurve 2 für einen Signalstrom von bspw. 1 mA, wobei die Darstellung der Kurve 2 deutlich vergrößert werden mußte, um diese noch akzeptabel darstellen zu können.

Die Kurve 2 weist eine deutliche Verzögerung ΔT und damit einen späteren Anstiegspunkt sowie eine deutlich verkürzte Impulsdauer auf. Während ΔT muß zunächst die Flußrichtungskapazität des pn-Übergangs der LED geladen werden. Demgegenüber zeigt Kurve 3 den Verlauf bei einem Signalstrom von ebenfalls 1 mA jedoch verbunden mit einem permanenten Ruhestrom von unter 100 µA, bspw. 10 µA. Eine deutliche Verbesserung der Impulsdauer und -verzögerung ist nachweisbar. Eine solche Schaltungsanordnung kann bevorzugt in Anlagen zur Infrarot-Datenübertragung eingesetzt und in IrDA- Module integriert werden.

Ein solches IrDA-Modul zeigt die Fig. 3. Es weist eine Sende-LED 1 und eine Empfangs-Fotodiode 2 auf. Die externen Anschlüsse des IrDA-Moduls sind der Anodenanschluß 11 und der Kathodenanschluß 12 der LED 1, der Dateneingang 13, der Datenausgang 14, die Spannungsversorgung 16, der Sensitivity control Ein-/Ausgang 17 sowie der Masseanschluß 18. In die Schaltung integriert sind ausgehend von der Fotodiode 2 ein Verstärker 3, ein Vergleicher 4 zur Digitalisierung bzw. Auskopplung von Sendeimpulsen aus dem Empfangssignal und ein Driver 5 für den Datenausgang 14. Außerdem ist ein Automatic Gain Control-Baustein 6 vorgesehen, der mit dem Sensitivity control Ein-/Ausgang 17 sowie dem Verstärker 3 und dem Driver 5 verbunden ist. Der Dateneingang 13 ist über einen Open Collector Driver 7 mit der LED 1 verbunden.

Zwischen dem Masseanschluß 18 und dem Kathodenanschluß 12 der LED 1 ist eine steuerbare Ruhestromschaltung 20 geschaltet. Entsprechend des verwendeten Signalstroms wird entschieden, ob eine Ruhestromversorgung erforderlich ist. Die Auswahl des verwendeten Signalstroms kann dabei im IrDa-Modul programmiert werden oder aber aus der Empfangsleistung an der Fotodiode 2 abgeleitet werden. Diese Empfangsleistung ist nämlich stark vom Abstand zwischen Sender und Empfänger abhängig, so daß durch eine entsprechende Steuerung eine Anpassung der Sendeleistung möglich wird, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Signalstrom in einen zu niedrigen Wert geregelt wird, da in einem solchen Fall durch die Ruhestromsteuerung 20 eine entsprechende Kompensation erfolgt. Analog zu einer Herabsetzung des Signalstroms kann auch anstelle dessen die Signalfrequenz erhöht werden.

Claims

1. Verfahren zum Ansteuern einer lichtemittierenden Halbleiterdiode (LED) mit einem Signalstrom, insbesondere zur Infrarot-Datenübertragung (IrDa), dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittierende Halbleiter diode (LED) in Flußrichtung mit einem permanenten Ruhestrom (I₀) versorgt wird, der deutlich kleiner ist als der Signalstrom (I).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nunmehr ein kleinerer als der bisherig übliche Signalstrom (I) gewählt werden kann.

3. Schaltungsanordnung zum Ansteuern einer lichtemittierenden Halbleiter diode mit einem Signalstrom (I) mittels eines steuerbaren Schaltmittels (S) im Signalstromkreis, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (R) vorgesehen sind, welche die lichtemittierende Halbleiterdiode (LED) in

Flußrichtung mit einem permanenten Ruhestrom (I₀) versorgen, der deutlich kleiner ist als der Signalstrom (I).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine hochohmige Überbrückung (R) des Schaltmittels (S) vorgesehen ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hochohmige Überbrückung (R) so bemessen ist, daß sich eine Ruhestrom (I₀) von unter 100 µA einstellt.

6. Verwendung des Verfahrens sowie der Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche in einem Modul zur Infrarot-Datenüber tragung (IrDa), bei dem der verwendete Signalstrom (I) veränderbar ist.