JPS59139B2 - 発光ダイオ−ドの駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、光電スイッチなどに使用される発光ダイオ
ードの駆動回路に関するものである。

従来、たとえばパルス変調光型の光電スイッチでは、発
光ダイオードとフォトトランジスタやフォトダイオード
などの受光素子との間でパルス光の投光を行なつており
、このパルスを発生させるため、従来第９図に示すよう
に、コンデンサＣと゛抵抗器Ｒ？からなる充電回路を直
流電源Ｖｃに接続し、コンデンサＣと並列に双方向性−
スイッチング素子Ｓ、発光ダイオードＤおよび抵抗器Ｒ
８からなる放電回路を接続して発光ダイオードの駆動回
路を構成し、上記コンデンサＣの充放電のくり返し、す
なわち、コンデンサＣが充電され、この電圧が双方向性
スイッチング素子Ｓのブレークオーバ電圧に達すると放
電し、再ぎ充電を開始することによつて、第１０図に示
すようなし張発振を行なわせてパルスを得ている。とこ
ろが上記の従来回路では次の２つの欠点があつた。

その１つは、直流電源Ｖｃの電圧が下りすぎると、コン
デンサの充電電圧が、第１１図の特性図に示す双方向性
スイッチング素子Ｓのブレークオーバ電圧ＶＢＯまで上
昇せず、コンデンサＣは充放電を行なうことがなく、し
張発振を得ることができないし、また逆に、直流電源Ｖ
ｃの電圧が上りすぎると、コンデンサＣの放電電流が双
方向性スイッチング素子Ｓの保持電流ＩＨ以下にならず
通電状態を持続し、この場合も、し張発振を得ることが
できず、発光ダイオードＤを駆動することが・できない
ことである。

しかも、双方向性スイッチング素子Ｓは、第１１図の特
性図のように、上記ブレークオーバ電流よりＯと上記保
持電流ＩＨとの差ΔＩが非常に小さいため、し張発振を
得るための直流電源Ｖｃの発振可能電圧範囲は非常に狭
く、ある値以上変動するとし張発振が停止してしまう。
また、たとえ直流電源Ｖｃの電圧が発振可能電圧範囲内
にあるとしても、電源電圧の変動が生ずると発振周期は
▼ ｖ ▼ Ｄυ によつて、第１０図仮想線に示すように変化してしまい
、正常な発光ダイオードの駆動ができない。

他の１つは、光電子スイツチなどの受光素子に固有の応
答遅れがあるために起因するもので、発光ダイオードの
点燈に要する消費電力に無駄が生ずることである。すな
わち、抵抗器Ｒ８の抵抗値小さくして発光ダイオードＤ
に第１３図ａのような、し張発振による鋭いパルス発光
を行なわせた場合、受光素子（図示せず）はその応答遅
れのために第１３図ｂのような受光出力しか発生せず、
し張発振パルスによる発光出力ピーク値が高いにもかか
わらず、受光出力は小さなものとなる。そこで、受光素
子の応答遅れに合わせるため、第９図の回路において、
抵抗器Ｒ８の抵抗値を大きくするか、あるいは、コンデ
ンサＣの容量値を大きくするかして、上記し張発振のパ
ルス幅を長くし、発光ダイオードの発光時間を長くして
いたが、これらの方法は、第１２図の特性図に示すよう
に、発光ダイオードＤの発光電流の出力波形Ａには受光
素子の入力波形Ｂに寄与しない部分Ａｎが存在し、しか
も、この寄与しない部分Ａｎは電流値が最も高い部分で
あり、発光ダイオードＤの点燈に要する消費電力に無駄
がある。また、コンデンサＣの容量値を大きくすると、
発光ダイオードＤの発光周期が変化してしまう。この発
明は、これらの欠点を解消するためになされたもので、
発光ダイオードの駆動回路として、定電流回路を介して
コンデンサを直流電源に接続し、このコンデンサと並列
に所定の充電電位で導通するスイツチング素子と発光ダ
イオードとコイルとを直列接続して構成することにより
、電源電圧の変動があつても、一定周期のし張発振を得
て正常に発光ダイオードを１駆動させることができ、か
つ、発光ダイオードの点燈に要する消費電力の無１駄を
なくすことを目的とする。

以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図はこの発明に係る発光ダイオードの１駆動回路の
１例を示すもので、定電流回路ＣＩを介してコンデンサ
Ｃを直流電源Ｖｃに接続した時定数回路と、このコンデ
ンサＣに並列に所定の充電電位で導通するスイツチング
素子Ｓと接続してなるし張発振回路を備え、上記スイツ
チング素子に発光ダイオードＤとコイルＬの直列回路を
接続した放電回路とで構成される。

上記定電流回路ＣＩとしては、たとえば第１図に示すよ
うに、トランジスタＴＲのエミツタ・ベース間に抵抗器
Ｒ１と定電圧ダイオードＺＤを、コレクタ・ベース間に
抵抗器Ｒ２と抵抗器Ｒ３をそれぞれ介装して構成したも
のを用いる。

この定電流回路ＣＩは、トランジスタのコレクタ電流が
エミツタ・ベース間の電圧によつて決まることを利用し
たもので、たとえば電源電圧が上昇してトランジスタＴ
Ｒのベース電位があがり、コレクタ電流が増大しようと
しても、定電圧ダイオードＺＤによつてエミツタ・ベー
ス間の電圧は一定に保たれ、コレクタ電流も一定となる
。この定電流回路によれば、抵抗器Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３の
抵抗値を任意に選択することにより、直流電源ｃの大き
な電圧変動に対して電流が一定となるように設計ができ
る。このようにして得られた定電流によつてコンデンサ
Ｃが充電され、その電圧がスイツチング素子Ｓのブレー
クオーバ電圧３０に達するとスイツチング素子Ｓは導通
し、上記放電回路を通じて電流が流れ、これをくり返す
ことにより一定周期のし張発振が行なわれ、発光ダイオ
ードＤは正常にし張発振パルス出力にてパルス発振する
。

また、上記放電回路には発光ダイオードＤと直列にコイ
ルＬが介装されており、このイソタグタンスにより、第
２図ａの特性図に示すように、発光ダイオードＤに流れ
る電流１Ｌは、コイルが介装されていない場合の電流Ｒ
よりも発光時間を長くすることができ、受光素子の応答
特性に合わせることができる。

第３図は、上記定電流回路ＣＩとして、定電流ダイオー
ドＣＲＤを用いたものである。

定電流ダイオードＣＲＤは、第４図に示すような特性を
有しており、直流電源Ｖｃの電圧が変動しても、定電流
ダイオードＣＲＤにか＼る電圧が、最小動作電圧ＶＫと
最大動作電圧Ｖｐの間では、ピンチオフ電流１ｐが一定
なので、簡単な回路構成で定電流作用が得られる。なお
、定電流ダイオードＣＲＤと直列に介装した抵抗器Ｒ４
は、この抵抗器Ｒ４の電圧降下作用によつて、電源電圧
の発振可能範囲る調整するものである。第５図は、上記
コイルとして、インダクタンスの値を変えることができ
るように可変コイルＬを用いたもので、可変コイルＬの
インダクタンス値をかえることによつて、発光ダイオー
ドＤに流す電流値と時間を変化させて、受光素子の応答
特性に合わせて調整することが容易であり、また、スイ
ツチング素子Ｓのブレータオーバ一電圧にばらつきがあ
つても、それを補償するように適当なインダクタンス値
を選定することができる。

第６図はインダクタンス値を変化させる場合の発光ダイ
オードＤに流れる電流と時間の関係を示す特性図で、１
ａは可変コイルＬのインダクタンス値を小さくした場合
のものであり、Ｉｂは大きくした場合のものである。な
お、同図中仮想線で示す特性はし張発振パルス電流であ
る。第７図は、上記発光ダイオードとして、スイツチン
グ素子と一体の負性抵抗発光ダイオードＮＤを用いたも
のである。

これによると、負性抵抗発光ダイオードＮＤ自体にスイ
ツチング機能があるので、スイツチング素子が不要とな
り部品点数の減少がはかれる。第８図は、上記スイツチ
ング素子としてシリコン制御整流器ＳＣＲを用いたもの
で、その作動は、コンデンサＣの充電電圧が上昇し、こ
れがシリコン制御整流器ＳＣＲのゲートに印加されてシ
リコン制御整流器ＳＣＲは導通し、発光ダイオードＤお
よびコイルＬを通じて放電されて保持電流以下になると
遮断するものである。

以上詳述したように、この発明に係る発光ダイオードの
駆動回路は、定電流回路を介してコンデンサを直流電源
に接続し、このコンデンスと並列に所定の充電電位で導
通するスイツチング素子と発光ダイオードとコイルとを
直列接続して構成したもので、電源電圧の変動があつて
もコンデンサの充電電流は一定となり、し張発振が得ら
れ、しかもその発振周期も一定で、発光ダイオードを正
常に駆動させることができる。

さらに、上記コイルを通じて発光ダイオードに電流を流
すようにしたので、発光ダイオードの発光時間を受光素
子の応答遅れに合わせることができる。

しかも、この遅れは電流値がそのままで、発光時間のみ
を変化させるものであり、第９図で説明した、電流の最
大部分が有効に活用され、消費電力の無駄がない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る発光ダイオードの駆動回路図、
第２図Ａ，ｂはこの１駆動回路による発光と受光特性図
、第３図は別の実施例を示す発光ダイオードの駆動回路
図、第４図は定電流がダイオードの特性図、第５図は別
の実施例を示す発光ダイオードの駆動回路図、第６図は
コイルのインダクタンス値を変化させた場合の発光時間
と電流の特性図、第７図および第８図は別の実施例を示
す発光ダイオードの駆動回路図、第９図は従来の発光ダ
イオードの駆動回路図、第１０図はし張発振を示す波形
図、第１１図は双方向性スイツチング素子の特性図、第
１２図は第９図の回路において、発光ダイオードの出力
と受光素子の入力の関係を示した特性第１３図Ａ，ｂは
この駆動回路による発光と受光特性図である。 Ｃ・・・・・・コンデンサ、Ｄ・・・・・・発光ダイオ
ード、Ｌ・・・・・・コイル、ＣＩ・・・・・・定電流
回路、Ｓ・・・・・・スイツチング素子、Ｌｖ・・・・
・・可変コイル、ＣＲＤ・・・・・・定電流ダイオード
、ＮＤ・・・・・・負性抵抗発光ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コンデンサと抵抗器からなる時定数回路を直流電源
   に接続し、この時定数回路の放電回路に所定の充電電位
   で導通するスイッチング素子を接続してなるし張発振回
   路を備え、上記スイッチング素子に発光ダイオードとコ
   イルとを直列接続するとともに、上記コンデンサを定電
   流回路を介して直流電源に接続した発光ダイオードの駆
   動回路。 ２ 上記定電流回路は定電流ダイオードである特許請求
   の範囲第１項記載の発光ダイオードの駆動回路。 ３ 上記コイルは可変コイルである特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の発光ダイオードの駆動回路。 ４ 上記発光ダイオードはスイッチング素子と一体の負
   性抵抗発光ダイオードである特許請求の範囲第１項、第
   ２項または第３項記載の発光ダイオードの駆動回路。