JPH0710002B2 - LED stabilized light source - Google Patents

LED stabilized light source

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JPH0710002B2
JPH0710002B2 JP24916686A JP24916686A JPH0710002B2 JP H0710002 B2 JPH0710002 B2 JP H0710002B2 JP 24916686 A JP24916686 A JP 24916686A JP 24916686 A JP24916686 A JP 24916686A JP H0710002 B2 JPH0710002 B2 JP H0710002B2
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JP
Japan
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led
output
light
wavelength
wavelength filter
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義春 宇波
正夫 田中
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この発明は、光ファイバや光部品などを測定或は調整す
る際に用いるのに好適な、光出力が安定しており、且つ
波長特性も良好なLED安定化光源に関する。
The present invention relates to an LED stabilized light source suitable for use in measuring or adjusting an optical fiber or an optical component, which has a stable light output and a good wavelength characteristic.

【従来の技術】[Prior art]

LEDはその温度により光出力が変わることから、従来よ
り、サーミスタ等の素子で温度を測定してこれに応じて
駆動回路を制御し、光出力を安定化することが行われて
いる。 また、LEDの素子自体の温度を一定に保つ方式も行われ
ている。
Since the light output of an LED changes depending on its temperature, it has been conventionally practiced to measure the temperature with an element such as a thermistor and control the drive circuit accordingly to stabilize the light output. In addition, a method of keeping the temperature of the LED element itself constant is also used.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be Solved by the Invention]

しかし、前者では、光出力が安定するまで数10分という
時間がかかるし、また波長特性に関しては何等補償され
ることがない。 後者においては、たしかに、LED素子自体の温度を一定
に保てば、光出力及び波長特性とも安定する。しかし、
安定するまでに数10分という時間がかかるし、装置が複
雑でコストがかかる難点がある。 これらの2つの方式において、波長幅を狭くするために
外付の波長フィルタを使用することが多い。ところが、
前者の方式では波長については補償されないため、波長
フィルタの半値幅が変わると光出力の安定度が変化する
ことになる。そこで、この場合には使用する波長フィル
タの半値幅毎に調整が必要となる。また使用するLED毎
に温度特性が違うことからこれに応じて調整することも
必要となる。さらに、一般的に波長フィルタを内蔵する
と、補償範囲を大きくしなければならないという問題も
ある。 この発明は、簡単な構成で且つローコストに光出力と波
長特性の安定化を図ることのできるLED安定化光源を提
供することを目的とする。
However, in the former case, it takes several tens of minutes until the optical output stabilizes, and there is no compensation for the wavelength characteristic. In the latter case, if the temperature of the LED element itself is kept constant, the light output and the wavelength characteristic are stable. But,
It takes several tens of minutes to stabilize, and the device is complicated and costly. In these two methods, an external wavelength filter is often used to narrow the wavelength width. However,
In the former method, the wavelength is not compensated, so that the stability of the optical output changes when the half width of the wavelength filter changes. Therefore, in this case, adjustment is required for each half-value width of the wavelength filter used. Also, since the temperature characteristics differ for each LED used, it is necessary to adjust accordingly. Further, when a wavelength filter is built in, there is also a problem that the compensation range must be widened. It is an object of the present invention to provide an LED stabilized light source which has a simple structure and can stabilize the light output and wavelength characteristics at low cost.

【問題点を解決するための手段】[Means for solving problems]

この発明によるLED安定化光源は、LEDと、このLEDを駆
動するための駆動回路と、上記LEDの光が入射させられ
る波長フィルタと、この波長フィルタの出射光を分岐し
てその分岐光の一方を外部に出力する光分岐器と、該分
岐光の他方を受光する受光器と、該受光器の出力信号を
基準信号と比較し、それらの偏差に応じた出力を上記駆
動回路にフィードバックして上記LEDの光出力の大きさ
を変化させ上記受光器の出力信号が基準信号に一致する
ようなフィードバック制御を行なうフィードバックルー
プとを備えて構成される。
An LED stabilizing light source according to the present invention includes an LED, a drive circuit for driving the LED, a wavelength filter into which the light of the LED is incident, and an output light of the wavelength filter, which is one of the branched lights. Is output to the outside, a photoreceiver for receiving the other of the split lights, an output signal of the photoreceiver is compared with a reference signal, and an output according to a deviation between them is fed back to the drive circuit. And a feedback loop that performs feedback control so that the output signal of the photodetector matches the reference signal by changing the magnitude of the optical output of the LED.

【作用】[Action]

LED光は波長フィルタによって波長制限され、光分岐器
にはある波長域のLED光が入射することになり、この特
定の波長域の光が分岐される。そして、この分岐光が電
気信号に変換され、この信号と基準信号とが比較されて
LEDの駆動回路にフィードバックされる。つまり分岐光
に対応する信号が基準信号に一致するよう集束していく
ような制御が行われる。 このように、LED駆動回路の調整つまりLED駆動電流の調
整がフィードバック制御により行なわれるため、LEDか
らの光パワーに対する応答特性は良好で、速い応答を達
成できる。また、LED駆動電流の変化によってLED光パワ
ーを調整しているので、この調整によってはLED光の波
長特性は変化しない。LEDの発光スペクトルが変化した
ときは同じ発光パワーであっても波長フィルタを経た光
パワーは変化するので、上記のフィードバック制御によ
りLED駆動電流が変化して発光パワーが変わり、波長フ
ィルタを経た光パワーが一定になるような制御が行なわ
れる。そのため、このようにLEDの発光スペクトルが変
化したときは厳密な意味では波長フィルタを経た光の波
長特性を一定にすることはできないが、LEDの発光スペ
クトルに対して波長フィルタの特性を調整することなど
によって波長特性のずれを実質的に問題ない範囲に抑え
ることができるし、この点は、本来この発明の関心外の
ことであって別途温度コントロールすることなどにより
LEDの発光スペクトル自体を安定化させる他ないとも言
える。
The wavelength of the LED light is limited by the wavelength filter, and the LED light of a certain wavelength range enters the optical branching device, and the light of this specific wavelength range is branched. Then, this branched light is converted into an electric signal, and this signal and the reference signal are compared.
It is fed back to the LED drive circuit. That is, control is performed such that the signal corresponding to the branched light is focused so as to match the reference signal. In this way, since the adjustment of the LED drive circuit, that is, the adjustment of the LED drive current is performed by the feedback control, the response characteristics with respect to the optical power from the LED are good, and a quick response can be achieved. Further, since the LED light power is adjusted by changing the LED drive current, the wavelength characteristic of the LED light does not change due to this adjustment. When the emission spectrum of the LED changes, the light power that has passed through the wavelength filter changes even with the same light emission power, so the LED drive current changes due to the above feedback control, and the light emission power also changes. Is controlled to be constant. Therefore, when the emission spectrum of the LED changes in this way, it is not possible to keep the wavelength characteristics of the light that has passed through the wavelength filter constant in the strict sense, but it is necessary to adjust the characteristics of the wavelength filter with respect to the emission spectrum of the LED. By doing so, it is possible to suppress the deviation of the wavelength characteristics within a range where there is practically no problem, and this point is originally outside the scope of the present invention, and it is possible to control the temperature separately.
It can be said that there is no choice but to stabilize the LED emission spectrum itself.

【実 施 例】【Example】

第1図において、LEDは駆動回路2により駆動電流が与
えられて発光している。この光は波長フィルタ3を経て
光分岐器4に入射させられる。分岐された光の一方は外
部に出力され、他方はPD(フォトダイオード;受光素
子)5に入射し、その出力がプリアンプ6を経てコンパ
レータ7に送られる。このコンパレータ7では、プリア
ンプ6を経て送られたPD5の出力と基準電圧とを比較
し、その比較結果に応じた出力を駆動回路2にフィード
バックする。これにより、プリアンプ6を経て送られた
PD5の出力が基準電圧に一致するような制御、つまり、
波長フィルタ3により波長制限された後光分岐器4で分
岐された光が一定になるようなフィードバック制御がな
される。すなわち、プリアンプ6の出力電圧が基準電圧
に一致しているときはコンパレータ7からある出力が生
じて駆動回路2からLED1に対してある駆動電流が与えら
れ、LED1から所定の光出力が生じる。プリアンプ6の出
力電圧が基準電圧より大きければコンパレータ7の出力
は上記より小さくなってLED1の駆動電流が小さいものと
なりその光出力は小さくなり、上記のようにプリアンプ
6の出力電圧が基準電圧に一致した状態で安定する。プ
リアンプ6の出力電圧が基準電圧より小さい場合は、コ
ンパレータ7の出力が大きくなってLED1の駆動電流が大
きなものとなりその光出力は大きくなり、上記のように
プリアンプ6の出力電圧が基準電圧に一致した状態で安
定する。 このように、外部に出力される光とPD5に入射する光と
の比は波長フィルタ3の半値幅によらず一定になるた
め、外部に出力される光は、その出力、波長特性とも安
定なものとなる。すなわち、波長フィルタ3の通過波長
特性が第2図イの曲線Bのようであるとした場合、LED1
の発光波長特性が温度によって曲線A1からA2のように動
いたとする。すると、波長フィルタ3を経た光のスペク
トルは、曲線A1のときは同図ロのようになるが、曲線A2
のときは同図ハのようにロより小さくなる。このロやハ
のようなスペクトルの光の一定割合が光分岐器4により
PD5に導かれ、これがフィードバック制御に用いられる
ため、A2のように波長がずれた場合にはハのように小さ
い出力を大きくするためLED1の駆動電流を大きくして光
出力をA2′のように大きくして、結果的にハのような出
力がロと同じだけの大きさとされる。このようにLED1の
発光波長特性が変化しても、そのような変化がなかった
と同じ光出力、波長特性の光が外部に出される。そし
て、このような光出力、波長特性の安定化作用はフィー
ドバック制御によっているため、電源投入直後より直ち
に安定化する。 なお、波長の安定度は、波長フィルタ3に半値幅の狭い
ものを使用すればするほど向上する。たとえば、波長フ
ィルタ3の波長特性が第3図イの曲線Bのようになって
いて、LED1の発光スペクトルに対して半値幅があまり狭
いものでない場合には、発光波長が第3図イのA1からA2
のようにずれその結果フィードバック制御によりA2′の
ようになったとき、フィルタ3を通った光のスペクトル
はA1では第3図ロのようなものとなるのに対し、A2′で
は第3図ハのようになって中心波長が若干ずれる現象が
みられるが、波長フィルタ3の波長特性の半値幅の狭い
ものを用いれば、このような波長ずれを避けることがで
きるからである。 通常、LEDのスペクトルの半値幅は、長波長(1.3μm,1.
55μm帯)LEDに限れば100nm〜150nm程度である。ま
た、LEDの発光波長変化は、−10℃〜50℃の温度範囲
で、大きいもので50nm、小さいもので15nm程度である。
そこで、波長フィルタとして半値幅が20nm程度のものを
用いることにする。実際、上記の実施例においてLED1と
して1.3μm帯のLEDを用い、半値幅20nmのフィルタ3を
内蔵させてみたところ、−10℃〜50℃の温度範囲で波長
のずれは1nm以下であった。 このようにLED1の発光スペクトルに対する波長フィルタ
3の特性の調整により実際上は十分に対処可能である
が、本来、波長フィルタ3を経た光の波長特性のずれに
関しては、温度制御によってLED1の温度を安定化するこ
とにより対処することが望ましいとも言える。ここで
は、波長フィルタ3を経て外部に出力される光のパワー
をLED駆動電流に対するフィードバック制御により安定
化するというフィードバックループによっては、波長フ
ィルタ3を経て外部に出力される光の波長特性はなんら
変化させられない点について着目すべきものと思われ
る。すなわち、波長フィルタ3を経て外部に出力される
特定の波長域の光に関してそのパワーが安定化されると
ともに、その安定化のためのフィードバック制御によっ
てはその外部に出力される光の波長特性がことさらに変
化させられることはないのである。
In FIG. 1, the LED emits light by receiving a drive current from the drive circuit 2. This light is made incident on the optical branching device 4 through the wavelength filter 3. One of the branched lights is output to the outside, the other is incident on a PD (photodiode; light receiving element) 5, and its output is sent to a comparator 7 via a preamplifier 6. The comparator 7 compares the output of the PD 5 sent via the preamplifier 6 with the reference voltage, and feeds back an output according to the comparison result to the drive circuit 2. This sent it through the preamplifier 6.
The control that makes the output of PD5 match the reference voltage, that is,
Feedback control is performed so that the light branched by the optical branching device 4 after being wavelength-limited by the wavelength filter 3 becomes constant. That is, when the output voltage of the preamplifier 6 matches the reference voltage, a certain output is generated from the comparator 7 and a certain driving current is given from the driving circuit 2 to the LED1, and a predetermined light output is generated from the LED1. If the output voltage of the preamplifier 6 is larger than the reference voltage, the output of the comparator 7 becomes smaller than the above, the driving current of the LED 1 becomes small, and the light output becomes small. As described above, the output voltage of the preamplifier 6 matches the reference voltage. It stabilizes in the condition. When the output voltage of the preamplifier 6 is smaller than the reference voltage, the output of the comparator 7 becomes large, the driving current of the LED 1 becomes large, and the optical output thereof becomes large, and the output voltage of the preamplifier 6 matches the reference voltage as described above. It stabilizes in the condition. In this way, since the ratio of the light output to the outside and the light incident on the PD 5 is constant regardless of the half-width of the wavelength filter 3, the light output to the outside has stable output and wavelength characteristics. Will be things. That is, when the passing wavelength characteristic of the wavelength filter 3 is as shown by the curve B in FIG.
It is assumed that the emission wavelength characteristic of moves according to temperature as shown by curves A1 and A2. Then, the spectrum of the light that has passed through the wavelength filter 3 is as shown in FIG.
In case of, it becomes smaller than B as shown in Fig. By the optical branching device 4, a certain proportion of the light of the spectrum such as b and c is
Since it is guided to PD5 and used for feedback control, when the wavelength shifts like A2, the driving current of LED1 is increased to increase the light output like A2 'in order to increase the small output like C. As a result, the output like Ha is made as large as B. Even if the emission wavelength characteristic of the LED 1 changes in this way, light having the same light output and wavelength characteristic as when there is no such change is emitted to the outside. Since the stabilizing action of such optical output and wavelength characteristics is based on the feedback control, it is stabilized immediately after the power is turned on. The wavelength stability is improved as the wavelength filter 3 having a narrower half width is used. For example, if the wavelength characteristic of the wavelength filter 3 is as shown by the curve B in FIG. 3A and the half value width is not so narrow with respect to the emission spectrum of the LED 1, the emission wavelength is A1 in FIG. To A2
As a result, when the feedback control results in A2 ', the spectrum of the light passing through the filter 3 is as shown in Fig. 3B for A1, whereas it is shown in Fig. 3B for A2'. As described above, a phenomenon in which the center wavelength is slightly deviated is observed, but such wavelength shift can be avoided by using a wavelength filter 3 having a narrow half-width of the wavelength characteristic. Usually, the full width at half maximum of the LED spectrum is long wavelength (1.3 μm, 1.
If it is limited to 55 μm band LED, it is about 100 nm to 150 nm. Further, the emission wavelength change of the LED is about 50 nm for the large one and about 15 nm for the small one in the temperature range of −10 ° C. to 50 ° C.
Therefore, a wavelength filter with a half width of about 20 nm will be used. In fact, when a 1.3 μm band LED was used as the LED 1 in the above example and the filter 3 having a half width of 20 nm was incorporated, the wavelength shift was 1 nm or less in the temperature range of −10 ° C. to 50 ° C. In this way, adjustment of the characteristics of the wavelength filter 3 with respect to the emission spectrum of the LED 1 can be sufficiently dealt with in practice, but originally, regarding the deviation of the wavelength characteristics of the light that has passed through the wavelength filter 3, the temperature of the LED 1 is controlled by temperature control. It can be said that it is desirable to deal with it by stabilizing it. Here, depending on the feedback loop in which the power of the light output to the outside through the wavelength filter 3 is stabilized by the feedback control with respect to the LED drive current, the wavelength characteristics of the light output to the outside via the wavelength filter 3 will not change at all. It seems that we should pay attention to the points that cannot be done. That is, the power of light in a specific wavelength range that is output to the outside through the wavelength filter 3 is stabilized, and the wavelength characteristics of the light output to the outside may vary depending on the feedback control for stabilization. It cannot be changed further.

【発明の効果】【The invention's effect】

この発明によれば、LEDからの光を波長フィルタを通し
た後で光分岐器で分岐して電気信号に変換し、これを基
準信号と比較してLEDの駆動回路にフィードバック制御
するという構成で、出力パワーのみならず波長特性も安
定した光を出力することができる。しかも、フィードバ
ック制御によりLED駆動電流を可変しているため、応答
特性は良好で、電源投入直後から安定な光出力を得るこ
とができる。したがって、簡単な構成でローコストに、
周囲の温度変動や時間経過などに対して、LEDの光出力
を安定化することができる。
According to the present invention, after the light from the LED is passed through the wavelength filter, it is branched by the optical branching device and converted into an electric signal, which is compared with the reference signal and feedback-controlled to the LED drive circuit. It is possible to output light with stable wavelength characteristics as well as output power. Moreover, since the LED drive current is varied by feedback control, the response characteristics are good, and stable light output can be obtained immediately after power is turned on. Therefore, at a low cost with a simple configuration,
The light output of the LED can be stabilized against changes in ambient temperature and the passage of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例のブロック図、第2図イ、
ロ、ハ及び第3図イ、ロ、ハは波長スペクトルを表すグ
ラフである。 1……LED、2……駆動回路、3……波長フィルタ、4
……光分岐器、5……PD、6……プリアンプ、7……コ
ンパレータ。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG.
B and C and FIG. 3B, B and C are graphs showing wavelength spectra. 1 ... LED, 2 ... driving circuit, 3 ... wavelength filter, 4
...... Optical branching device, 5 ... PD, 6 ... Preamplifier, 7 ... Comparator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】LEDと、このLEDを駆動するための駆動回路
と、上記LEDの光が入射させられる波長フィルタと、こ
の波長フィルタの出射光を分岐してその分岐光の一方を
外部に出力する光分岐器と、該分岐光の他方を受光する
受光器と、該受光器の出力信号を基準信号と比較し、そ
れらの偏差に応じた出力を上記駆動回路にフィードバッ
クして上記LEDの光出力の大きさを変化させ上記受光器
の出力信号が基準信号に一致するようなフィードバック
制御を行なうフィードバックループとを有するLED安定
化光源。
1. An LED, a drive circuit for driving the LED, a wavelength filter into which the light of the LED is incident, an output light of the wavelength filter, and one of the branched lights is output to the outside. Optical branching device, a light receiving device for receiving the other of the branched light, an output signal of the light receiving device is compared with a reference signal, and an output corresponding to the deviation thereof is fed back to the drive circuit to output the light of the LED. An LED-stabilized light source having a feedback loop that performs feedback control such that the output signal of the photodetector matches the reference signal by changing the magnitude of the output.
JP24916686A 1986-10-20 1986-10-20 LED stabilized light source Expired - Lifetime JPH0710002B2 (en)

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JP24916686A JPH0710002B2 (en) 1986-10-20 1986-10-20 LED stabilized light source

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JPS63102381A JPS63102381A (en) 1988-05-07
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS49102663U (en) * 1972-12-26 1974-09-04
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JPS63102381A (en) 1988-05-07

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