JPH04233776A - Ｌｅｄ駆動回路 - Google Patents

Ｌｅｄ駆動回路

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JPH04233776A
JPH04233776A JP3219266A JP21926691A JPH04233776A JP H04233776 A JPH04233776 A JP H04233776A JP 3219266 A JP3219266 A JP 3219266A JP 21926691 A JP21926691 A JP 21926691A JP H04233776 A JPH04233776 A JP H04233776A
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led
current
resistor
circuit
switch
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JP3219266A
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Stefan A Siegel
ステファン　アレン　シーゲル
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AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオード（以下
ＬＥＤ）の駆動回路に関し、特にＬＥＤの発光立ち上が
り時間及び立ち下がり時間の両者を改善可能な可変スイ
ッチ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）
、コンピュータネットワーク、３ｋｍ以内のオフィス間
通信等の有望な光源として、ＬＥＤの利用が広まってい
る。レーザ光源等の利用に比べて、ＬＥＤは安価である
ことが主要な関心事となっている。例えば、高出力ＬＥ
Ｄを光源として用いることで、光ファイバへ結合させる
光部品の光軸合わせの精度に対する要求を、大幅に下げ
ることができる。しかしながら、特に長波長帯の高出力
ＬＥＤは、高速通信の応用（１００Ｍｂ／ｓ以上）には
不向きで、その原因として立ち上がり、立ち下がり時間
が比較的長いことが挙げられる（典型値は３ｎｓ以上）
。
【０００３】Ｊ．Ｐ．Ｄｉｒｋｓｅｎによる米国特許４
１６６９４７（１９７９年９月４日付与）に、ＬＥＤの
発光立ち下がり時間を改善する手法が示されている。こ
れは、電流遮断時の、少数キャリアを消去するための低
インピーダンスのバイパスを用いる方法である。他の手
法が、Ｌ．Ｃ．Ｄｏｍｂｒｏｗｓｋｉよる米国特許４２
９５２２６（１９８１年１０月１３日付与）に示されて
いる。この駆動回路では、ＬＥＤのＯＮあるいはＯＦＦ
状態のどちらかの時に、バイアス電流を流すように構成
されている。この構成によれば、逆あるいは負の極性で
、ＬＥＤを効果的に過駆動することができる。このＬＥ
Ｄの過駆動によって、接合領域の少数キャリアを消去し
て、発光立ち下がり時間を改善できる。しかし、ＯＮ及
びＯＦＦ状態の両方でＬＥＤにバイアス電流を流すと、
各状態の光強度が異なってしまうため、その状態を決定
するための閾値検出回路が必要となってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来例
の制限を克服して、ＬＥＤの発光立ち上がり及び立ち下
がり時間の両方を改善可能なパルス整形回路が必要とな
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明は、ＬＥＤパルス整形回路に関し、特に、
電流のピーキング及び電荷の吸収の両方が可能である、
スイッチ回路に関する。
【０００６】本発明の実施例では、従来のＬＥＤ差動電
流スイッチ駆動回路を修正し、パルス整形回路として、
パルスの立ち上がり時（発光立ち上がり時間を短縮する
ため）に、設定された値に電流を増加させて駆動する第
１の手段と、パルスの立ち下がり時（発光立ち下がり時
間を短縮するため）に、逆電流を流す第２の手段を有す
る。本発明のパルス整形回路では、トランジスタと抵抗
のペアを用いて構成している。トランジスタのＯＮ及び
ＯＦＦの制御と、差動電流スイッチ駆動回路の動作によ
って、パルス整形が行われる。
【０００７】本発明の利点は、可変抵抗あるいはパルス
整形トランジスタに印加されるパルス対間の遅延量を調
節することで、簡単にパルス整形の程度を制御できるこ
とである。さらには、可変抵抗によって、パルス整形回
路に接続されるＬＥＤ固有の特性に合わせて、電流ピー
キング及び電荷の吸収量を調節できることである。
【０００８】
【実施例】図１に、本発明のパルス整形回路１０の実施
例を示す。パルス整形回路１０は、第１のトランジスタ
対１２、１４及び電流源１６からなり、図のようにＬＥ
Ｄ１８に接続され、従来の差動電流スイッチ１９を構成
している。抵抗対２０、２２は、ＬＥＤ１８を流れる電
流を制限するために用いられる。第２のトランジスタ対
２４、２６は、詳細を以下に述べるように、ＬＥＤ１８
の駆動電流の電流のピーキングあるいは電荷の吸収を行
う。トランジスタ２４、２６の組合せと、可変抵抗２０
、２２は、パルス整形回路１０中のパルス整形部２９と
なる。
【０００９】パルス整形回路１０の動作を、図２に示さ
れる、時間に対するＬＥＤ駆動電流の変化によって説明
する。トランジスタ２４及び１４がＯＮ状態となり、ト
ランジスタ２６及び１２がＯＦＦ状態となると、電流経
路が形成され、ＬＥＤ１８（図１）は図２のＡに示され
るように、時刻ｔ０でＯＮ状態となる。この時、ＬＥＤ
を駆動する電流値ＩＬＥＤは、図２に示されるように、
最初は増加されたピーク電流値Ｉ１となる。設定遅延時
間後τ（τ＝ｔ１−ｔ０）、トランジスタ２６がＯＮと
なり、トランジスタ１４は飽和状態となり、駆動電流Ｉ
ＬＥＤは図２のＢに示されるように、電流値Ｉ２に減少
する。 電流値Ｉ２は、図１のパルス整形回路１０中の、抵抗２
０の値で決定される。ビットの立ち下がり時には（時刻
ｔ２）、トランジスタ２４及び１４はＯＦＦ状態となり
、トランジスタ１２はＯＮ状態となる。この時、トラン
ジスタ２６はＯＮ状態のままなので、トランジスタ２６
からトランジスタ１２への逆向きの電流経路が形成され
、駆動電流ＩＬＥＤは図２のＣに示されるように逆方向
の電流値Ｉ３となる。この電流値Ｉ３は、抵抗２２の値
によって決められる。最後に、時刻ｔ３でトランジスタ
２６がＯＦＦ状態に変わり、駆動電流は０（あるいは適
切な値）となる。
【００１０】図２中で、駆動電流がＡの領域は電流ピー
キング部となり、領域Ｃは電荷吸収部となる。既に述べ
たように、電流ピーキング及び電荷吸収に関する電流値
Ｉ１及びＩ３は、抵抗２０、２２をそれぞれ調節するこ
とで制御できる。電流値Ｉ１及びＩ２の典型値は、それ
ぞれ、１００から１２０ｍＡ、６０から８０ｍＡの範囲
となる。逆電流Ｉ３の値は、Ｉ２と同程度となる。さら
に、遅延時間τを変化させることで、パルス整形回路の
性能を修正することができる。従って、本方式の回路構
成によって、特定の応用（例えば、電流ピーキングのみ
、電荷の吸収のみ、両者の程度を変化させる）に合わせ
て構成したり、あるいは少しずつ異なった特性を示す、
個々のＬＥＤデバイスの性能に合わせて調節することが
できる。遅延時間τを極短く（１ｎｓ以下）すると、パ
ルスの整形効果が無くなってしまい、遅延時間が長すぎ
る（３ｎｓ以上）と、ついには逆バイアス状態となって
、デバイスの信頼性を劣化させる可能性がある。さらに
、遅延時間はシステムのビットレートによって制限され
る。２００Ｍｂ／ｓのシステムでは、各パルスの周期は
５ｎｓとなる。従って、パルス整形回路が次のデータパ
ルスに対応できるように、遅延時間は５ｎｓ以下でなく
てはならない。また、抵抗２０、２２は使用する電圧範
囲によって制限されることがある。すなわち、駆動電流
値Ｉ１及びＩ３の上限が、システムの最大電圧によって
制限されることがある。しかし、多くの場合には、抵抗
２０、２２及び駆動電流値は比較的小さいために、電流
ピーキング及び電荷の吸収に必要な電圧を供給できる。
【００１１】図３に、長波長帯ＬＥＤの光出力パルスの
例を示す。ＩｎＧａＡｓＰＬＥＤを、従来の差動ＬＥＤ
駆動回路（図１の差動電流スイッチのような）を用いて
、８０ｍＡで駆動した場合の結果である。データレート
が１２５Ｍｂ／ｓの場合、立ち上がり時間が約２．７ｎ
ｓ、立ち下がり時間が約３．８ｎｓである。それに対し
、図４に、本方式のパルス整形回路を用いて同様のＬＥ
Ｄを駆動した場合の、光出力パルスの例を示す。同じデ
ータレート、駆動電流で駆動した場合、立ち上がり時間
が２．１ｎｓ、立ち下がり時間が２．０ｎｓに減少した
。この例では、トランジスタ２４、１４とトランジスタ
２６をＯＮ状態にスイッチする間の遅延時間を、２ｎｓ
としている。
【００１２】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明により、立
ち上がり時間及び立ち下がり時間の両者が改善された、
ＬＥＤ駆動回路を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、パルス整形回路の実施例。
【図２】図１の回路によって発生される、ＬＥＤ駆動電
流波形の説明図。
【図３】パルス整形を用いない場合の、長波長ＬＥＤの
光出力波形。
【図４】本発明のパルス整形回路を用いた場合の、長波
長ＬＥＤの光出力波形。
【符号の説明】
１０　　パルス整形回路 １２　　トランジスタ １４　　トランジスタ １６　　電流源 １８　　発光ダイオード（ＬＥＤ） １９　　差動電流スイッチ ２０　　抵抗 ２２　　抵抗 ２４　　トランジスタ ２６　　トランジスタ ２９　　パルス整形部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　ＬＥＤに設定駆動電流Ｉ２のパルスを
    発生する差動電流スイッチ（１２、１４、１６）と、前
    記ＬＥＤの立ち上がり、立ち下がり時間を変更するパル
    ス整形手段とを有するＬＥＤ駆動回路において、前記パ
    ルス整形手段は、立ち上がり時に、増加駆動電流Ｉ１を
    ＬＥＤに印加し、設定駆動電流より大きな振幅の前記駆
    動電流によって電流のピーキングを行い、それによりＬ
    ＥＤの発光立ち上がり時間を短くする、第１の手段（２
    ０、２４）と、パルスの立ち下がり時には、逆の駆動電
    流Ｉ３を与えて、電荷を吸収して、ＬＥＤの発光立ち下
    がり時間を短くする、第２の手段とを有することを特徴
    とするＬＥＤ駆動回路。
  2. 【請求項２】　　前記第１手段は、ＬＥＤに接続される
    第１のスイッチと抵抗からなり、前記第２手段は、ＬＥ
    Ｄに接続される第２のスイッチと抵抗からなることを特
    徴とする請求項１の回路。
  3. 【請求項３】　　第１の手段が、第１のトランジスタと
    抵抗からなり、第２の手段が、第２のトランジスタと抵
    抗からなることを特徴とする請求項２の回路。
  4. 【請求項４】　　第１及び第２のトランジスタが、コレ
    クタ、ベース、エミッタを有するバイポーラトランジス
    タからなり、第１のトランジスタの、エミッタがＬＥＤ
    の第１の端子に接続され、ベースが第１の電源に接続さ
    れ、コレクタに第１のパルスが印加され、第２のトラン
    ジスタの、ベースが前記第１の電源に接続され、コレク
    タに遅延を受けた第２のパルスが印加され、第１の抵抗
    が第２のトランジスタのコレクタと第２の残りのＬＥＤ
    端子間に接続され、第２の抵抗が第１のＬＥＤ端子と差
    動電流スイッチ手段間に接続される、ことを特徴とする
    請求項３の回路。
  5. 【請求項５】　　第１及び第２の手段が可変手段からな
    る、ことを特徴とする請求項１の回路。
  6. 【請求項６】　　前記第１の可変手段が、第１のスイッ
    チ手段と可変抵抗からなり、前記第２の可変手段が、第
    ２のスイッチ手段と可変抵抗からなる、ことを特徴とす
    る請求項５の回路。
JP3219266A 1990-08-06 1991-08-06 Ｌｅｄ駆動回路 Pending JPH04233776A (ja)

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