JPH01164136A - Ｌｅｄの駆動方法 - Google Patents
Ｌｅｄの駆動方法Info
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- JPH01164136A JPH01164136A JP62322497A JP32249787A JPH01164136A JP H01164136 A JPH01164136 A JP H01164136A JP 62322497 A JP62322497 A JP 62322497A JP 32249787 A JP32249787 A JP 32249787A JP H01164136 A JPH01164136 A JP H01164136A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
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- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
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Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、自由空間或いは光ファイバ等の光伝送路を用
いてデータ伝送を行う光送信機等に使用されるＬＥＤの
駆動方法に関する。
いてデータ伝送を行う光送信機等に使用されるＬＥＤの
駆動方法に関する。
自由空間を用いた光通信として、テレビリモコンに代表
される各種リモコン、光コードレス電話機等がある。こ
こでは光源としてＬＥＤが使用されるが、このＬＥＤは
メーカ指定の動作速度の範囲内で使用される関係から、
その伝送速度は速くはない。このようにその速度が低い
場合、光強度変調のデユーティ比（２０〜３０％前後）
が十分に得られるので、特に問題はない。
される各種リモコン、光コードレス電話機等がある。こ
こでは光源としてＬＥＤが使用されるが、このＬＥＤは
メーカ指定の動作速度の範囲内で使用される関係から、
その伝送速度は速くはない。このようにその速度が低い
場合、光強度変調のデユーティ比（２０〜３０％前後）
が十分に得られるので、特に問題はない。
例えば、テレビリモコンでは３８ＫＨｚ〜５０に１１ｚ
のサブキャリア信号を使用するサブキャリア方式でデユ
ーティ比が約３３％であり、印加電力とパルスのデユー
ティ比のみでＬＥＤの許容ジャンクション温度内で使用
できる。
のサブキャリア信号を使用するサブキャリア方式でデユ
ーティ比が約３３％であり、印加電力とパルスのデユー
ティ比のみでＬＥＤの許容ジャンクション温度内で使用
できる。
また、光コードレス電話機（特開昭５６−２７５４４号
、特開昭５６−１２２２４８号等）では、音声信号の伝
送のためにデータ信号速度が６４ Ｋｂｐｓと速く、従
ってサブキャリア伝送を行うにはＬＥＤの速度が追随で
きないので、ＲＺのベースバンド信号で伝送を行ってい
る。 ゛ 一方、光フアイバケーブルを用いた光通信では、ＬＥＤ
の速度補償を行ったものはあるが、外来雑音については
殆ど考慮の必要がないので、サブキャリア変調を行うこ
とは必要なく、また長距離を除けば空間伝送に用いるも
のほどには高輝度も必要としない。従って、ＲＺベース
バンド信号の速度の高速化（例えばＭｂｐｓ 、 Ｇｂ
ｐｓ単位）の方向に向かっている。
、特開昭５６−１２２２４８号等）では、音声信号の伝
送のためにデータ信号速度が６４ Ｋｂｐｓと速く、従
ってサブキャリア伝送を行うにはＬＥＤの速度が追随で
きないので、ＲＺのベースバンド信号で伝送を行ってい
る。 ゛ 一方、光フアイバケーブルを用いた光通信では、ＬＥＤ
の速度補償を行ったものはあるが、外来雑音については
殆ど考慮の必要がないので、サブキャリア変調を行うこ
とは必要なく、また長距離を除けば空間伝送に用いるも
のほどには高輝度も必要としない。従って、ＲＺベース
バンド信号の速度の高速化（例えばＭｂｐｓ 、 Ｇｂ
ｐｓ単位）の方向に向かっている。
ところで、ＬＥＤをパルス駆動する場合、パルス許容電
流はパルス幅、デユーティ比を含めた印加される電力及
びＬＥＤの許容ジャンクション温度によって制限を受け
る。従って、従来では印加する電力とパルスのデユーテ
ィ比のみでＬＥＤの許容ジャンクション温度を守るよう
にしていた。
流はパルス幅、デユーティ比を含めた印加される電力及
びＬＥＤの許容ジャンクション温度によって制限を受け
る。従って、従来では印加する電力とパルスのデユーテ
ィ比のみでＬＥＤの許容ジャンクション温度を守るよう
にしていた。
しかしながら、段々と動作速度を上げていくと、ＬＥＤ
のもつ立上り、立下り時間の制約から、発光／消光の上
記したデユーティ比を得ることが困難となり、デユーテ
ィ比を上げ（例えは最大５０％まで）ざるを得なくなる
。
のもつ立上り、立下り時間の制約から、発光／消光の上
記したデユーティ比を得ることが困難となり、デユーテ
ィ比を上げ（例えは最大５０％まで）ざるを得なくなる
。
ところが、デユーティ比が増すと、ＬＥＤに印加される
電力が増大するので、当然ジャンクション温度が上がる
。そこで、許容ジャンクション温度にすべく印加電力を
下げると、ＬＥＤからの光出力波の輝度が下がり、光到
達距離も短くなる。
電力が増大するので、当然ジャンクション温度が上がる
。そこで、許容ジャンクション温度にすべく印加電力を
下げると、ＬＥＤからの光出力波の輝度が下がり、光到
達距離も短くなる。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的はＬＥＤの光強度変調信号の光強度を増大し、同
時にその動作速度も向上させることである。
の目的はＬＥＤの光強度変調信号の光強度を増大し、同
時にその動作速度も向上させることである。
このために本発明は、サブキャリア信号にて変調された
キャリア信号を光強度変調するＬＥＤにおいて、 上記サブキャリア信号を少なくともデユーティ比５０％
としてキャリア信号のデユーティ比を低減するようにし
た。
キャリア信号を光強度変調するＬＥＤにおいて、 上記サブキャリア信号を少なくともデユーティ比５０％
としてキャリア信号のデユーティ比を低減するようにし
た。
ＬＥＤは、デユーティ比が５０％のとき、その速度が最
高となる。そこで、ＰＰＭ−ＡＭ又はＰＤＭ−ＡＭの如
く、サブキャリア信号を断続するＬＥＤにおいて、その
許容ジャンクション温度を守り、かつ光出力を向上（増
大）すれば、到達距離が増大する。
高となる。そこで、ＰＰＭ−ＡＭ又はＰＤＭ−ＡＭの如
く、サブキャリア信号を断続するＬＥＤにおいて、その
許容ジャンクション温度を守り、かつ光出力を向上（増
大）すれば、到達距離が増大する。
いま、ＬＥＤをパルス駆動する場合、ＰＷをパルス幅、
Ｔをその周期、Ｐ、を印加電力とし、パルス列・・・、
（ｎ−１）、（ｎ）、（ｎ＋１）、・・・におるけ平均
電力Ｐ ｍＶＬ＆は、 ’Ｆ となる。ＰＷ／Ｔはパルスのデユーティ比りである。
Ｔをその周期、Ｐ、を印加電力とし、パルス列・・・、
（ｎ−１）、（ｎ）、（ｎ＋１）、・・・におるけ平均
電力Ｐ ｍＶＬ＆は、 ’Ｆ となる。ＰＷ／Ｔはパルスのデユーティ比りである。
ここで、ＲＴを飽和熱抵抗、ｒ（ＰＷ）をパルス幅ＰＷ
における過度熱抵抗、Ｔａを周囲温度とすると、パルス
列ｎ番目終了時のジャンクション温度Ｔ ｊ ｎは、 Ｔ ｊ、、＝ Ｐ ｍｖ。ｘＲｔ ＋ （ＰＤ−Ｐａｖ
ｅ ）ｘ ｒ （ＰＷ）＋Ｔａ
・・・（２）で表され、Ｄ＝ＰＷ／Ｔであるので、 ＴＪ１％＝ＰＤ ×（ＤｘＲ，” （Ｉ Ｄ）Ｘｒ
（ＰＷ））＋７’３ ・・
・（３）と書き直すことができる。ＬＥＤＯ順方向電流
及び順方向電圧を各々Ｉ□、ＶＦＰとすると、Ｐ ｏ
＝Ｉ ＦＰＸ ＶＦＰ −（４
）となる。この（４）式、（３）式から、印加電力Ｐ、
が、となる。これから、ＩＦＦの上限値が得られる。
における過度熱抵抗、Ｔａを周囲温度とすると、パルス
列ｎ番目終了時のジャンクション温度Ｔ ｊ ｎは、 Ｔ ｊ、、＝ Ｐ ｍｖ。ｘＲｔ ＋ （ＰＤ−Ｐａｖ
ｅ ）ｘ ｒ （ＰＷ）＋Ｔａ
・・・（２）で表され、Ｄ＝ＰＷ／Ｔであるので、 ＴＪ１％＝ＰＤ ×（ＤｘＲ，” （Ｉ Ｄ）Ｘｒ
（ＰＷ））＋７’３ ・・
・（３）と書き直すことができる。ＬＥＤＯ順方向電流
及び順方向電圧を各々Ｉ□、ＶＦＰとすると、Ｐ ｏ
＝Ｉ ＦＰＸ ＶＦＰ −（４
）となる。この（４）式、（３）式から、印加電力Ｐ、
が、となる。これから、ＩＦＦの上限値が得られる。
この式からジャンクション温度Ｔ 、を一定とすると、
デユーティ比りを小さくするとパルス順方向電流ＩＦＦ
が増加することがわかる。従って従来では、専らこの関
係を利用していた。
デユーティ比りを小さくするとパルス順方向電流ＩＦＦ
が増加することがわかる。従って従来では、専らこの関
係を利用していた。
ここで、ｒ（ＰＷ）はｔ＝ｏ−ｐｗまでの過度熱抵抗で
あるので、パルス幅ＰＷによって変化する。
あるので、パルス幅ＰＷによって変化する。
いま、（５）式でＬＥＤが駆動されており、キャリア周
波数ｆｃとサブキャリア周波数ｆｓがｆｃ＝２ｎｆｓ の関係（但し、ｎは整数）を持ち、デユーティ比Ｄ＝０
．５ （５０％）のサブキャリアで更にオン／オフを
した場合を考えると、（１１式から、Ｐｏ。ｔｓｕｂ＋
＝ＤｘＰｏ ／ ２＝０．５ ｘｌ）ｘｐＤ・・・（６
） となり、（２）式と（６）式とから、次式が得られる。
波数ｆｃとサブキャリア周波数ｆｓがｆｃ＝２ｎｆｓ の関係（但し、ｎは整数）を持ち、デユーティ比Ｄ＝０
．５ （５０％）のサブキャリアで更にオン／オフを
した場合を考えると、（１１式から、Ｐｏ。ｔｓｕｂ＋
＝ＤｘＰｏ ／ ２＝０．５ ｘｌ）ｘｐＤ・・・（６
） となり、（２）式と（６）式とから、次式が得られる。
ＰＤ ＝ ＩＦＦｘＶＦＰ
ＴＪ＋ｌ Ｔａ
Ｏ，５ＤｘＲｔ ＋ （１０，５Ｄ） Ｘｒ
（ＰＷ）・・・（７） これは、デユーティ比りが０．５Ｄに改善されたことを
示している。
（ＰＷ）・・・（７） これは、デユーティ比りが０．５Ｄに改善されたことを
示している。
ここで、（５）式でデユーティ比Ｄ＝０．５とすると、
（７）式では、 Ｄ＝０，５ Ｘｏ、５ ＝０．２５ 即ち、２５％改善され、これに比例してパルス順方向電
流ＩＦＦを増加できるので、ＬＥＤからの光出力が増大
する。サブキャリア信号のデユーティ比が５０％のとき
に最大変調速度が得られることはいうまでもない。
（７）式では、 Ｄ＝０，５ Ｘｏ、５ ＝０．２５ 即ち、２５％改善され、これに比例してパルス順方向電
流ＩＦＦを増加できるので、ＬＥＤからの光出力が増大
する。サブキャリア信号のデユーティ比が５０％のとき
に最大変調速度が得られることはいうまでもない。
以下、本発明の実施例について説明する。第１図はその
一実施例のＬＥＤ駆動回路を示す図であり、入力端子１
に印加する駆動パルスはトランジスタＱ１、抵抗Ｒ１、
Ｒ２、ゲートダイオードＤＩでなる緩衝増幅器で反転増
幅される。トランジスタＱ２はＬＥＤ２を駆動するため
の素子であり、トランジスタＱ１の出力を受けてオン／
オフする。
一実施例のＬＥＤ駆動回路を示す図であり、入力端子１
に印加する駆動パルスはトランジスタＱ１、抵抗Ｒ１、
Ｒ２、ゲートダイオードＤＩでなる緩衝増幅器で反転増
幅される。トランジスタＱ２はＬＥＤ２を駆動するため
の素子であり、トランジスタＱ１の出力を受けてオン／
オフする。
Ｒ３は電流制限用の抵抗である。
この入力端子１に印加する信号は、第２図（ａ）に示す
パルス幅ＰＷのＲＺ倍信号、第２２山）に示すデユーテ
ィ比５０％のサブキャリアでパルス振幅変調（以下、Ｐ
ＡＭという。）した第２図（Ｃ）に示す波形の信号であ
る。このように、少なくともデユーティ比が５０％のサ
ブキャリアを使用したＰＡＭ波によって光送信機等のＬ
ＥＤのパルス順方向電流を増加することにより、光強度
変調波の輝度を上げ光出力を増大させることができる。
パルス幅ＰＷのＲＺ倍信号、第２２山）に示すデユーテ
ィ比５０％のサブキャリアでパルス振幅変調（以下、Ｐ
ＡＭという。）した第２図（Ｃ）に示す波形の信号であ
る。このように、少なくともデユーティ比が５０％のサ
ブキャリアを使用したＰＡＭ波によって光送信機等のＬ
ＥＤのパルス順方向電流を増加することにより、光強度
変調波の輝度を上げ光出力を増大させることができる。
このとき、同時にＰＡＭ波が伝送信号なる。従来では、
専ら個々のＬＥＤで決められた動作速度以内で使用され
ており、光強度変調波のデユーティ比（２０〜３０％前
後）が十分得られるので、特にこのような発想はとられ
ていなかった。
専ら個々のＬＥＤで決められた動作速度以内で使用され
ており、光強度変調波のデユーティ比（２０〜３０％前
後）が十分得られるので、特にこのような発想はとられ
ていなかった。
ここで、ＬＥＤを周波数６４ＫＨｚのキャリア信号、周
波数６４０ＫＨｚ（デユーティ比５０％）のサブキャリ
ア信号によるＰＡＭで駆動したとき、ＬＥＤの最大消費
電力ＰＤについて考えてみる。
波数６４０ＫＨｚ（デユーティ比５０％）のサブキャリ
ア信号によるＰＡＭで駆動したとき、ＬＥＤの最大消費
電力ＰＤについて考えてみる。
パルス列５４ＫＨｚ、そのデユーティ比が５０％のとき
の消費電力ＰＤは、周囲温度Ｔａ＝２５℃、ジャンクシ
ジン温度Ｔ、ｎ＝８０℃、過度熱抵抗ｒ（ＰＷ）＃ ０
．０９℃／Ｗ、及び飽和熱抵抗Ｒｔ＝３００℃／―とす
ると、（５）式から、 ０．５ ｘ３００ ＋（１−０，５）ｘＯ，０９＝０．
３６６ （Ｗ） となる。これは理論的最大値であり、マージンを含んで
いない。
の消費電力ＰＤは、周囲温度Ｔａ＝２５℃、ジャンクシ
ジン温度Ｔ、ｎ＝８０℃、過度熱抵抗ｒ（ＰＷ）＃ ０
．０９℃／Ｗ、及び飽和熱抵抗Ｒｔ＝３００℃／―とす
ると、（５）式から、 ０．５ ｘ３００ ＋（１−０，５）ｘＯ，０９＝０．
３６６ （Ｗ） となる。これは理論的最大値であり、マージンを含んで
いない。
次に、更にデユーティ比５０％のサブキャリア６４０
ＫＨｚでオン／オフすると、（７）式から、 ＃０．７３３ （Ｗ） となる。
ＫＨｚでオン／オフすると、（７）式から、 ＃０．７３３ （Ｗ） となる。
従って、パルス列６４０ ＫＨｚ、デユーティ比５０％
のサブキャリアにてキャリア（６４ＫＨｚ）のデユーテ
ィ比を２５％に縮小できるので、サブキャリアを用いる
と、理論的に２倍に消費電力Ｐ、が向上する。ここで、
ＶＰＦはほぼ一定であるので、ＬＥＤ駆動電流ＩＦＦも
約２倍となり、ＬＥＤの光／電流特性が直線的ならば、
光出力の強度も２倍となる。
のサブキャリアにてキャリア（６４ＫＨｚ）のデユーテ
ィ比を２５％に縮小できるので、サブキャリアを用いる
と、理論的に２倍に消費電力Ｐ、が向上する。ここで、
ＶＰＦはほぼ一定であるので、ＬＥＤ駆動電流ＩＦＦも
約２倍となり、ＬＥＤの光／電流特性が直線的ならば、
光出力の強度も２倍となる。
以上はサブキャリア周波数ｆｓがキャリア周波数ｆｃの
偶数倍の関係にあるとき、キャリア周波数ｆｃのデユー
ティ比の改善について述べたが、奇数倍のときは（６）
式、（７）式のデューイ比りの係数が２７３．３１５．
４／７ 、・・・、０．５となるので、次数の低いとこ
ろでは偶数倍のときよりも改善率は下がるが、改善効果
は十分にある。
偶数倍の関係にあるとき、キャリア周波数ｆｃのデユー
ティ比の改善について述べたが、奇数倍のときは（６）
式、（７）式のデューイ比りの係数が２７３．３１５．
４／７ 、・・・、０．５となるので、次数の低いとこ
ろでは偶数倍のときよりも改善率は下がるが、改善効果
は十分にある。
本発明では、前述のようにキャリア周波数ｆｃとサブキ
ャリア周波数ｆｓがｆｓ＝２ｎｆｃの関係にあり、しか
もｆｓのデユーティ比が５０％のとき、ＬＥＤに最大の
電流を供給することができる。と同時に最大の動作速度
を実現することもできる。
ャリア周波数ｆｓがｆｓ＝２ｎｆｃの関係にあり、しか
もｆｓのデユーティ比が５０％のとき、ＬＥＤに最大の
電流を供給することができる。と同時に最大の動作速度
を実現することもできる。
以上のように本発明によれば、サブキャリア信号にて変
調されたキャリア信号を光強度変調するＬＥＤにおいて
、サブキャリア信号を少なくともデユーティ比５０％と
してキャリア信号のデユーティ比を低減するようにした
ので、ＬＥＤを高速で駆動しても、低速時と同様の発光
強度が得られ、長距離到達を実現することができる。更
に、ＬＥＤの低速度動作領域内ではサブキャリア信号と
キャリア波信号が上記したように偶数関係にあり、しか
もそれらのデユーティ比が５０％程度のとき、サブキャ
リア信号の周波数に無関係にＬＥＤの発光強度を一定に
できる。従って、サブキャリア信号によってＬＥＤの発
光強度が変化することはない。
調されたキャリア信号を光強度変調するＬＥＤにおいて
、サブキャリア信号を少なくともデユーティ比５０％と
してキャリア信号のデユーティ比を低減するようにした
ので、ＬＥＤを高速で駆動しても、低速時と同様の発光
強度が得られ、長距離到達を実現することができる。更
に、ＬＥＤの低速度動作領域内ではサブキャリア信号と
キャリア波信号が上記したように偶数関係にあり、しか
もそれらのデユーティ比が５０％程度のとき、サブキャ
リア信号の周波数に無関係にＬＥＤの発光強度を一定に
できる。従って、サブキャリア信号によってＬＥＤの発
光強度が変化することはない。
第１図は本発明を適用したＬＥＤ駆動回路の回路図、第
２図（ａ）はＲＺ倍信号波形図、（ｂ）はサブキャリア
の波形図、（Ｃ）はＲＺ倍信号サブキャリアによって変
調して得た波形図である。 代理人 弁理士 長 尾 常 明
２図（ａ）はＲＺ倍信号波形図、（ｂ）はサブキャリア
の波形図、（Ｃ）はＲＺ倍信号サブキャリアによって変
調して得た波形図である。 代理人 弁理士 長 尾 常 明
Claims (2)
- （１）、サブキャリア信号にて変調されたキャリア信号
を光強度変調するＬＥＤにおいて、 上記サブキャリア信号を少なくともデューティ比５０％
としてキャリア信号のデューティ比を低減することを特
徴とするＬＥＤの駆動方法。 - （２）、上記サブキャリア信号の周波数を上記キャリア
信号の周波数の偶数倍としたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のＬＥＤの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322497A JPH01164136A (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | Ｌｅｄの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322497A JPH01164136A (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | Ｌｅｄの駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01164136A true JPH01164136A (ja) | 1989-06-28 |
Family
ID=18144305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62322497A Pending JPH01164136A (ja) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | Ｌｅｄの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01164136A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007042699A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光電変換装置 |
| EP1777820A3 (en) * | 2005-10-18 | 2008-04-16 | Honeywell International Inc. | Low Power Switching for Antenna Reconfiguration |
-
1987
- 1987-12-19 JP JP62322497A patent/JPH01164136A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007042699A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光電変換装置 |
| EP1777820A3 (en) * | 2005-10-18 | 2008-04-16 | Honeywell International Inc. | Low Power Switching for Antenna Reconfiguration |
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