JP2006165545A

JP2006165545A - 発光ダイオードの高速点滅回路

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Publication number: JP2006165545A
Application number: JP2005344287A
Authority: JP
Inventors: Kuo-Chen Tsai; 國振蔡
Original assignee: Dianjing Science & Technology; Dianjing Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Dianjing Science & Technology; Dianjing Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2006-06-22
Also published as: DE102005057756A1; US20060119289A1; TW200620683A; TWI242294B

Abstract

【課題】本発明は、発光ダイオードの高速点滅回路を提供することを目的とする。
【解決手段】発光ダイオード５０をオン・オフするための駆動信号により、発生した順方向・逆方向パルス電流を、前記発光ダイオード５０に供給し、前記発光ダイオード５０を高速で点滅させる高速点滅回路１０を提供し、高速点滅回路１０は、その入力端が前記駆動信号を受信し、タイミングの異なる第１のパルス信号と第２のパルス信号を出力するパルス発生器３０を含み、前記第１のパルス信号と第２のパルス信号のそれぞれは、直列接続された２つのスイッチングユニットをそれぞれ制御し、前記スイッチングユニットの両端に第１のバイアス電源２１及び第２のバイアス電源２２を設けることにより、スイッチングユニットがオン状態の時には、発生される順方向・逆方向パルス電流を、発光ダイオード５０に供給し、高速で点滅させる構成を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に発光ダイオードの駆動回路を変えずに、発光ダイオードのオン・オフ動作を制御する発光ダイオードの高速点滅回路に関するものである。

素子製造技術の進歩に伴い、高速発光ダイオードが広く、発信技術に応用されるようになり、例えば、光信号通信などがその例である。しかしながら、より高速な発信を必要とするＡＶ装置には、ＬＥＤ素子では依然として高速点滅の要求を満足させることができない。

図７は、従来の発光ダイオード（５０）の駆動回路の一例を示す回路図であると共に、図８は、前記駆動回路における波形を示す図であり、前記駆動回路は、一対の駆動用トランジスタ（５１）、（５２）を利用し、前記発光ダイオード（５０）のオン・オフ動作を制御するものである。又、一対の駆動用トランジスタ（５１）（５２）へ提供される駆動信号は、相補波形Ａ１、Ａ２であり、発光ダイオード（５０）に流れる順方向電流は、Ｉ_Fである。図８に示すように、駆動信号や電流の立ち上がり時間（ｒｉｓｉｎｇｔｉｍｅ）・立ち下がり時間（ｆａｌｌｉｎｇｔｉｍｅ）は極めて短いが、前記発光ダイオード（５０）の発光パワーＰ_O（ｏｐｔｉｃａｌｐｏｗｅｒ）を確認する際には、緩やかに立ち上がり・立ち下がり曲線となる。即ち、放射輝度が徐々に増強した後、再び徐々に低下する。この結果は、主に発光ダイオード（５０）自身の特性によって生じるものである。。

上述したように、前記従来技術において、前記駆動回路の提供する駆動信号は、高速作業の要求を満たすものであるも拘わらず、発光ダイオード自身の特性に制限され、前記素子を高速で点滅させることができないので、更に改善する余地がある。

本発明は、上記の課題を解決するものであり、発光ダイオードの駆動回路を変えずに、発光ダイオードのオン・オフ動作を制御する高速点滅回路を増設すると共に、駆動信号に応じて高速点滅動作を行い、同時に安定的に発光パワーを維持することができる。

本発明の請求項１は、発光ダイオードの駆動回路に接続され、２つの駆動用トランジスタから構成される前記駆動回路を制御する発光ダイオードの高速点滅回路において、
ノードが前記発光ダイオードの陰極端に接続され、両端に第１のバイアス電源及び第２のバイアス電源がそれぞれ供給される一対の直列接続スイッチングユニットと、
２つの入力端が１セットの駆動信号を受信し、その出力タイミングの異なるパルス信号により、該スイッチングユニットのオン・オフを制御するパルス発生器と、を含み、
スイッチングユニットがオン状態の時には、２つのバイアス電源が順方向・逆方向パルス電流を発生させ、該順方向・逆方向パルス電流を発光ダイオードに供給し、高速で点滅させることを特徴とする発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項２は、前記１セットの駆動信号を受信する２つの入力端と、前記２つの駆動用トランジスタが接続される２つの出力端とを有し、前記１セットの駆動信号を遅延させるバッファを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項３は、第１のバイアス電源が電圧電源又は電流電源であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項４は、第２のバイアス電源が電圧電源、電流電源又はアースであることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項５は、順方向パルス電流が、オン信号の立ち上がり又はオフ信号の立ち下がりにより発生すると共に、該逆方向パルス電流が、オン信号の立ち下がり又はオフ信号の立ち上がりにより発生することを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項６は、順方向パルス電流が、オン信号の立ち上がり又はオフ信号の立ち下がりにより発生すると共に、該逆方向パルス電流が、オン信号の立ち下がり又はオフ信号の立ち上がりにより発生することを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項７は、２つのスイッチングユニットが、Ｐ型ＭＯＳトランジスタとＮ型ＭＯＳトランジスタとを直列接続することにより構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項８は、２つのスイッチングユニットが、ＰＮＰ型トランジスタとＮＰＮ型トランジスタとを直列接続することにより構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項９は、発光ダイオードの駆動回路に接続され、２つの駆動用トランジスタへ入力される１セットの相補信号を提供する該駆動回路を制御する発光ダイオードの高速点滅回路において、
ノードが前記発光ダイオードの陰極端に接続されると共に、第１のバイアス電源及び第２のバイアス電源の間に接続される一対の直列接続スイッチングユニットを含み、
該各スイッチングユニットが同時に駆動回路から相補の駆動信号を受信することにより、２つのバイアス電源が順方向・逆方向パルス電流を発生させ、該順方向・逆方向パルス電流を発光ダイオードに供給し、高速で点滅させることを特徴とする発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項１０は、各スイッチングユニットが、２つのスイッチング素子を直列接続することにより構成されることを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項１１は、第１のバイアス電源が電圧電源又は電流電源であることを特徴とする請求項９または１０に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項１２は、第２のバイアス電源が電圧電源、電流電源又はアースであることを特徴とする請求項９または１０に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項１３は、第１のスイッチングユニットが、２つのＰ型ＭＯＳトランジスタが直列接続されることにより構成されると共に、第２のスイッチングユニットが、２つのＮ型ＭＯＳトランジスタが直列接続されることにより構成されることを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項１４は、第１のスイッチングユニットが、２つのＰＮＰ型トランジスタが直列接続されることにより構成されると共に、第２のスイッチングユニットが、２つのＮＰＮ型トランジスタが直列接続されることにより構成されることを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項１５は、順方向パルス電流が、オン信号の立ち上がり又はオフ信号の立ち下がりにより発生すると共に、該逆方向パルス電流が、オン信号の立ち下がり又はオフ信号の立ち上がりにより発生することを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項１６は、順方向パルス電流が、オン信号の立ち上がり又はオフ信号の立ち下がりにより発生すると共に、該逆方向パルス電流が、オン信号の立ち下がり又はオフ信号の立ち上がりにより発生することを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項１７は、順方向パルス電流が、オン信号の立ち上がり又はオフ信号の立ち下がりにより発生すると共に、該逆方向パルス電流が、オン信号の立ち下がり又はオフ信号の立ち上がりにより発生することを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明の請求項１８は、順方向パルス電流が、オン信号の立ち上がり又はオフ信号の立ち下がりにより発生すると共に、該逆方向パルス電流が、オン信号の立ち下がり又はオフ信号の立ち上がりにより発生することを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオードの高速点滅回路を提供する。

本発明によれば、発光ダイオードの駆動回路を変えずに、発光ダイオードのオン・オフ動作を制御する高速点滅回路を増設できると共に、駆動信号に応じて高速点滅動作を行い、同時に安定的に発光パワーを維持することができる。

又、本発明によれば、発光ダイオードにおいてより強い電流が流れた時、速やかにオン状態にすると共に、安定的な輝度特性を維持し、更に、前記発光ダイオードへパルス電流を提供することにより、速やかに高速点滅させることができる。

以下、添付図面を参照し本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１
図１は、本発明による発光ダイオードの高速点滅回路の第１の実施例を示す回路図であり、同図の左側は、発光ダイオード（５０）の駆動回路及びオン・オフ動作を制御する一対の駆動用トランジスタ（５１）（５２）を示すものであり、又、前記発光ダイオード（５０）は電源端子とその中の駆動用トランジスタ（５１）との間に直列接続される。

同図の右側における高速点滅回路（１０）は、本発明の主な技術である。以下、図２に示された波形図を参照して説明する。

前記高速点滅回路（１０）は、ノードが発光ダイオード（５０）の陰極端に接続され、両端に第１のバイアス電源（２１）及び第２のバイアス電源（２２）がそれぞれ供給される一対の直列接続スイッチングユニット（１１）（１２）と、
２つの入力端が１セットの相補の駆動信号Ａ１、Ａ２を受信し、２つの駆動信号Ａ１、Ａ２の立ち上がり・立ち下がりにより、パルス発生器（３０）の２つの出力端から異なるタイミングの第１のパルス信号Ａ３と第２のパルス信号Ａ４をそれぞれ出力し、前記スイッチングユニット（１１）（１２）のオン・オフを制御するパルス発生器（３０）と、
２つの駆動信号Ａ１、Ａ２を受信する２つの入力端と、２つの駆動用トランジスタ（５１）（５２）が接続される２つの出力端とを有し、２つの駆動信号Ａ１、Ａ２を遅延させるバッファ（４０）と、を備える。

しかしながら、前記バッファ（４０）は必ずしも設ける必要はなく、制御信号のタイミング差異の許容程度によって、設けるべきかどうかを判断する。尚、その設置条件は後で述べる。

前記第１のバイアス電源（２１）は、電圧電源、電流電源又はアースであると共に、前記第２のバイアス電源は、電圧電源、電流電源又はアースであり、両者は適切に組み合わせることができ、スイッチングユニット（１１）（１２）の何れかをオン状態とする際に、パルス電流Ｉ_BC1またはＩ_BC2を発生させる。

以下、図２を参照して、前記高速点滅回路（１０）の動作原理を説明する。

発光ダイオード（５０）をオン状態にした場合、前記パルス発生器（３０）は、駆動信号Ａ１の立ち上がり又は駆動信号Ａ２の立ち下がりにより、パルス信号Ａ３を発生させる。該パルス信号Ａ３によりスイッチングユニット（１２）をオンにすると、第２のバイアス電源（２２）が順方向パルス電流Ｉ_BC2を前記発光ダイオード（５０）に供給すると同時に、駆動用トランジスタ（５１）が遅れて送信される駆動信号Ｂ１にトリガされ、順方向電流Ｉ_Fを発生させる。特に、注意すべきところは、前記順方向電流Ｉ_F成分の先端にはパルス電流Ｉ_BC2成分を含むので、発光ダイオード（５０）が始めから高い電流に駆動され、その発光パワーＰ_Oは速やかに所定レベル（即ち、所定の輝度レベル）へ立ち上がる。更に、前記発光ダイオード（５０）がオン状態となった後は、順方向電流Ｉ_Fが正常値に戻り、安定的に発光パワーを維持する。

一方、前記発光ダイオード（５０）をオフ状態にした場合は、パルス発生器（３０）は、駆動信号Ａ２の立ち上がり又は駆動信号Ａ１の立ち下がりにより、負パルス信号Ａ４を発生させ、該負パルス信号Ａ４によりスイッチングユニット（１１）をオンにすると、第１のバイアス電源（２１）が逆方向パルス電流
Ｉ_BC1を前記発光ダイオード（５０）に供給すると同時に、駆動用トランジスタ（５１）をオフ状態とし、発光ダイオード（５０）がパルス電流Ｉ_BC1の影響を受けると、発光パワーＰ_Oが速やかにゼロに戻る（即ち、発光ダイオードが速やかにオフ状態になる）。

図１に示すように、駆動信号Ａ１、Ａ２はパルス発生器（３０）を介して、対応したパルス信号Ａ３、Ａ４を発生させ、このプロセスによりパルス信号Ａ３、Ａ４のタイミングが少し遅延するおそれがあるので、パルス信号Ａ３、Ａ４を駆動信号Ａ１、Ａ２と同期させるために、バッファ（４０）が駆動信号Ａ１、Ａ２を遅延させ、駆動信号Ｂ１、Ｂ２を出力するようにした。前記回路の動作は、バッファ（４０）が駆動信号Ａ１、Ａ２を遅延させることで、駆動信号Ｂ１、Ｂ２を得られるので、駆動信号Ｂ１により駆動用トランジスタ（５１）をオン・オフにする時、これとほぼ同期的に順方向電流Ｉ_Fがパルス電流Ｉ_BC2・Ｉ_BC1を得ることができる。また、バッファ（４０）について、ここで強調したいのは、同期タイミングを必要とする回路に対しては設けるが、同期タイミングを必要としない場合は省略できることである。

図３に示すように、２つのスイッチングユニット（１１）（１２）は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタとＮ型ＭＯＳトランジスタとから構成され、若しくは図４に示すように、ＰＮＰ型ＢＪＴトランジスタとＮＰＮ型ＢＪＴトランジスタとから構成される。但し、本発明では、他の形態のスイッチング素子も採用することができる。

図５は、本発明による発光ダイオードの高速点滅回路の他の実施例を示す回路図であり、同図の左側における発光ダイオード（５０）の駆動回路は、オン・オフ動作を制御する一対の駆動用トランジスタ（５１）（５２）と、駆動信号の位相を変換するインバータ（５３）とを含み、又、前記発光ダイオード（５０）は、電源端子とその中の駆動用トランジスタ（５１）との間に直列接続され、２つのトランジスタ（５１）（５２）の駆動信号は、図６のＢ及びＢ’に示された相補信号である。

同図の右側は、本発明の高速点滅回路（１０）であり、第１のバイアス電源（２１）及び第２のバイアス電源（２２）の間に２つのスイッチングユニット（４６）（４８）が直列接続され、該スイッチングユニット（４６）（４８）は、２つの直列接続スイッチング素子から構成され、該２つのスイッチング素子は、それぞれ相補信号Ｂ及びＢ’を受信するものである。又、本実施例の第１のスイッチングユニット（４６）は、２つのＰ型ＭＯＳトランジスタが直列接続されることにより構成されると共に、第２のスイッチングユニット（４８）は、２つのＮ型ＭＯＳトランジスタが直列接続されることにより構成される。

又、本実施例では、２つのスイッチングユニット（４６）（４８）を制御する駆動信号により、パルス電流Ｉ_BC1、Ｉ_BC2を発生させると共に、該パルス電流を発光ダイオード（５０）に印加するので、実施例１と同じ効果を得ることができ、更に図５の回路構成に示すように、図１より簡単で、素子数が少ないので、低コスト化を図ることができる。

以上の説明により、本発明の主な技術特徴は、発光ダイオードがより強い電流を受けた時、速やかにオン状態とすると共に、安定的な輝度特性を維持することであり、前記輝度を安定的に維持するために、駆動回路を変えずに、前記発光ダイオードへパルス電流を提供する高速点滅回路を増設するので、速やかにオン状態とすることができる。同じように、前記高速点滅回路では、オフ用の駆動信号に対応する他のパルス電流を発生させると、速やかにオフ状態とすることができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の実施形態は、単に一部の形態であり、本明細書に示す主張の範囲内であれば、如何なる形態に構成させてもよく、又、容易に想到し得る範囲内であれば、当然本発明の主張範囲に属することは、言うまでもない。

以上のように、従来の駆動回路と比較すると、本発明に係る発光ダイオードの高速点滅回路は、高速で発光ダイオードを利用することができるので、顕著な効果及び進歩性を有すると言える。

本発明に係る発光ダイオードの高速点滅回路の第１の実施例を示す回路図である。図１に示された回路の波形を示す図である。本発明に係るスイッチングユニットの一つの実施例を示す図である。本発明に係るスイッチングユニットの他の実施例を示す図である。本発明に係る発光ダイオードの高速点滅回路の他の実施例を示す回路図である。図５に示された回路の波形を示す図である。従来の発光ダイオードの駆動回路の一例を示す回路図である。図７に示された駆動回路の波形を示す図である。

符号の説明

１０高速点滅回路
１１スイッチングユニット
１２スイッチングユニット
２１第１のバイアス電源
２２第２のバイアス電源
３０パルス発生器
４０バッファ
４６スイッチングユニット
４８スイッチングユニット
５０発光ダイオード
５１駆動用トランジスタ
５２駆動用トランジスタ
５３インバータ

Claims

発光ダイオードの駆動回路に接続され、２つの駆動用トランジスタから構成される前記駆動回路を制御する発光ダイオードの高速点滅回路において、
ノードが前記発光ダイオードの陰極端に接続され、両端に第１のバイアス電源及び第２のバイアス電源がそれぞれ供給される一対の直列接続スイッチングユニットと、
２つの入力端が１セットの駆動信号を受信し、その出力タイミングの異なるパルス信号により、前記スイッチングユニットのオン・オフを制御するパルス発生器と、を含み、
前記スイッチングユニットがオン状態の時には、２つのバイアス電源が順方向・逆方向パルス電流を発生させ、前記順方向・逆方向パルス電流を発光ダイオードに供給し、高速で点滅させることを特徴とする発光ダイオードの高速点滅回路。
前記１セットの駆動信号を受信する２つの入力端と、前記２つの駆動用トランジスタが接続される２つの出力端とを有し、前記１セットの駆動信号を遅延させるバッファを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記第１のバイアス電源が電圧電源又は電流電源であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記第２のバイアス電源が電圧電源、電流電源又はアースであることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記順方向パルス電流は、オン信号の立ち上がり又はオフ信号の立ち下がりにより発生すると共に、前記逆方向パルス電流は、オン信号の立ち下がり又はオフ信号の立ち上がりにより発生することを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記順方向パルス電流は、オン信号の立ち上がり又はオフ信号の立ち下がりにより発生すると共に、前記逆方向パルス電流は、オン信号の立ち下がり又はオフ信号の立ち上がりにより発生することを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記２つのスイッチングユニットは、Ｐ型ＭＯＳトランジスタとＮ型ＭＯＳトランジスタとを直列接続することにより構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記２つのスイッチングユニットは、ＰＮＰ型トランジスタとＮＰＮ型トランジスタとを直列接続することにより構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
発光ダイオードの駆動回路に接続され、２つの駆動用トランジスタへ入力される１セットの相補信号を提供する前記駆動回路を制御する発光ダイオードの高速点滅回路において、
ノードが前記発光ダイオードの陰極端に接続されると共に、第１のバイアス電源及び第２のバイアス電源の間に接続される一対の直列接続スイッチングユニットを含み、
前記各スイッチングユニットが同時に駆動回路から相補の駆動信号を受信することにより、２つのバイアス電源が順方向・逆方向パルス電流を発生させ、前記順方向・逆方向パルス電流を発光ダイオードに供給し、高速で点滅させることを特徴とする発光ダイオードの高速点滅回路。
前記各スイッチングユニットは、２つのスイッチング素子を直列接続することにより構成されることを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記第１のバイアス電源が電圧電源又は電流電源であることを特徴とする請求項９または１０に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記第２のバイアス電源が電圧電源、電流電源又はアースであることを特徴とする請求項９または１０に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記第１のスイッチングユニットは、２つのＰ型ＭＯＳトランジスタが直列接続されることにより構成されると共に、第２のスイッチングユニットは、２つのＮ型ＭＯＳトランジスタが直列接続されることにより構成されることを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記第１のスイッチングユニットは、２つのＰＮＰ型トランジスタが直列接続されることにより構成されると共に、第２のスイッチングユニットは、２つのＮＰＮ型トランジスタが直列接続されることにより構成されることを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記順方向パルス電流は、オン信号の立ち上がり又はオフ信号の立ち下がりにより発生すると共に、前記逆方向パルス電流は、オン信号の立ち下がり又はオフ信号の立ち上がりにより発生することを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記順方向パルス電流は、オン信号の立ち上がり又はオフ信号の立ち下がりにより発生すると共に、前記逆方向パルス電流は、オン信号の立ち下がり又はオフ信号の立ち上がりにより発生することを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記順方向パルス電流は、オン信号の立ち上がり又はオフ信号の立ち下がりにより発生すると共に、前記逆方向パルス電流は、オン信号の立ち下がり又はオフ信号の立ち上がりにより発生することを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。
前記順方向パルス電流は、オン信号の立ち上がり又はオフ信号の立ち下がりにより発生すると共に、前記逆方向パルス電流は、オン信号の立ち下がり又はオフ信号の立ち上がりにより発生することを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオードの高速点滅回路。