JPS5922713Y2 - 発光ダイオ−ド定輝度駆動回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は発光ダイオードを定輝度で駆動する発光ダイオ
ード定輝度駆動回路に関する。

一般に、発光ダイオードに通電して発光させた場合、上
記通電による自己加熱のため、発光ダイオードの輝度は
徐々に低下した後に所定の値に落ち着くが、この値は周
囲温度によって変化する。

このため、発光ダイオードを一定の輝度で発光させるた
めの種々の回路が提案されているが、いずれもブリッジ
回路等を使用する電気的フィードバックを主とした回路
構成を使用するものであるため、回路が複雑となる欠点
を有していた。

本考案は、従来の発光ダイオード定輝度駆動回路におけ
る上記欠点を解消すべくなされたものであって、フォト
ダイオードの短絡電流を電圧に変換する増巾器を設け、
該増巾器によって発光ダイオードを駆動するとともにそ
の光束の一部を上記フォトダイオードに投射して上記増
巾器に光電的なネガティブフィードバックをがけること
により、フォトダイオードの短絡電流の温度係数が小さ
いことを利用して、発光ダイオードの輝度の変動を小さ
なものとするとともに、フォトダイオードの短絡電流を
増巾する上記増巾器を発光ダイオードの駆動用の増巾器
と共用して回路構成の簡単化を図るようにした発光ダイ
オード定輝度駆動回路を提供することを目的としている
。

以下、本考案の一実施例を示す図面を参照して詳細に説
明する。

第１図において、Ａは演算増巾器、ＬＥＤは発光ダイオ
ード、ＰＤはフォトダイオード、Ｇは直流電圧もしくは
パルスを発生する電源、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、Ｃはコンテ
゛ンサである。

上記演算増巾器Ａの非反転入力端子は、フォトダイオー
ドＰＤのカソードおよび抵抗Ｒ１の一端に夫々接続する
とともに、該非反転入力端子とアースとの間に、上記演
算増巾器Ａのフィードバック安定用のコンデンサＣを接
続している。

なお、上記抵抗Ｒ１の他端は、電源Ｇから直流電圧もし
くはパルスが出力する該電源Ｇの出力端子に接続される
信号入力端子１となっている。

また、上記演算増巾器Ａは、その反転入力端子と出力端
子とを互いに接続する一方、該出力端子を、カソード側
が電流制限抵抗Ｒ２を介してアースに接続された発光ダ
イオードＬＥＤのアノードと、上記フ第１・ダイオード
ＰＤのアノードとに夫々接続している。

上記フォトダイオードＰＤは、発光ダイオードＬＥＤの
近傍に配置し、該発光ダイオードＬＥＤが発する光の一
部が入射するようにして、これら発光ダイオードＬＥＤ
およびフォトダイオードＰＤを介して、上記演算増巾器
Ａの出力の一部を充電的に演算増巾器Ａの非反転入力端
子にフィードバックしている。

次に、以上の回路構成を有する発光ダイオード定輝度駆
動回路の動作を説明する。

先ず、第１図に示す回路は、（ａ）演算増巾器Ａの出力
端子と反転入力端子とは互いに接続されている、（ｂ）
電源Ｇの出力は抵抗Ｒ１を介して上記演算増巾器Ａの非
反転入力端子に入力している、ことがら第２図に示すよ
うなボルテージフォロアとして動作し、発光ダイオード
ＬＥＤは該ボルテージフォロアの出力によって駆動され
ている。

また、第１図に示す回路は、上記（ａ）、 （ｂ）のよ
うに接続されていること、および（Ｃ）常に同電位とな
っている、即ち、イマジナリショートの状態にある演算
増巾器Ａの反転入力端子と非反転入力端子との間にフォ
トダイオードＰＤが接続されて、該フォトダイオードＰ
Ｄは短絡電流ｉ５を発生することから、該短絡電流ｉ５
を電圧（−Ｒ１）×ｉ５に変換する、第３図に示すよう
な電流／電圧変換増巾器として動作している。

即ち、第１図の回路はボルテージホロワの機能と光電流
／電圧変換増巾器の機能とを併せ持っている。

今、第１図の回路において、入力電源Ｇにより入力電圧
ｅｉが端子１に印加されると、演算増巾器Ａのボルテー
ジホロワによるほはｅｉに等しい出力電圧ｅｏにより、
発光ダイオードＬＥＤが点灯され発光する。

この発光光束の一部がフォトダイオードＰＤに照射され
ると、演算増巾器Ａの光電流／電圧変換増巾器の機能に
より、充電変換出力がｅｏに重畳される。

この光電変検出力はｅｏを減じる極性で重畳されて、演
算増巾器Ａには光量負帰還かががったことになる。

従って発光ダイオードの発光光量が何等かの原因で変動
すると、その量は負帰還により減小され、安定した光量
が得られる。

以上が動作の概略であるが、以下、第１図、第２図、第
３図につきブロック線図を用いて詳細の説明をする。

先ず、第２図のボルテージホロワの機能を第４図ａのよ
うにブロック線図で表わす。

次に第３図の光電流／電圧変換増巾器の機能を第４図す
のようにブロック線図で表わす。

第１図の回路の演算増巾器Ａは、ボルテージホロワ機能
（以下Ｇ１と記す）と光電流／電圧変換増巾器の機能（
以下Ｇ２と記す）とを併せ持っていて、各機能の出力の
差が合成出力となるので第４図Ｃのように表わされる。

一方、第２図の回路は、第５図ａのようにボルテージホ
ロワ部Ｇ１と電圧／発光変換部Ｇａ （以下Ｇ３と記
す）よりなると考える。

ここで、入力電圧ｅｉがＧ１．Ｇ３により伝達され、出
力として光量Ｌｏが得られるとする（第５図す参照。

）結局、第１図の回路は第４図、第５図のブロック線図
を整理して、第６図のブロック線図で表わされる。

第６図においてｅｉは入力電圧、ｅｏはＧ１の出力電圧
、ＬｏはＧ３の出力光量、Ｇ２ＬｏはＬｏが光電変換さ
れて後の帰還電圧である。

第６図の伝達関数は次式で与えられる。

今、Ｇ１．Ｇ２が電圧変動、温度変化等の影響を受けな
い安定な要素と仮定すれば（１）式は通常のフィードバ
ック系を表わす。

前述のように６２は反転増巾器の要素を有するので、（
１）式のＧ２の符号はマイナスである。

第６図のブロック線図中、温度その他による変動を生じ
るのはＧ３である。

Ｇ３の変動は出力光量Ｌｏの変動となって表われる。

しかし、この変動は負帰還により軽減される。

（１）式より、Ｇの変動を求めると、 で与えられる。

即ち、出力光ＬＯの変動となって現われるＧ３の変動率
ｄＧ３／Ｇ３が負帰還により（１−Ｇ２Ｇ３）−１倍さ
れてＬｏの変動が小さくなることが判る。

一方、Ｇ２に含まれるフォトダイオードＰＤの短絡型”
流の変動、特に温度依存性がＬｏの変動を小さくする上
で、大きく影響するが、短絡電流の温度係数は一般に小
さいので、Ｌｏの変動は結局フォトダイオードの短絡電
流の変動と同程度に小さくなる。

従って、フォトダイオードの短絡電流の温度係数がさら
に小さなものを用いればＬｏの変動は極めて小さくなる
。

本考案は上記実施例に限定されるものではなく、例えば
第７図に示すように、抵抗Ｒ１は演算増巾器Ａの反転入
力端子と出力端子との間に挿入しても、第１図に示すも
のと同一の作用および効果を得ることができる。

また、第１図の回路は、信号入力端子１を有しているた
め、発光ダイオードＬＥＤの発光の輝度の変調が可能な
光送信機の機能をも有している。

この場合、光送信信号は、光電的なネガティブフィード
バックにより、光振巾変調の場合等、低歪率の送信が光
ケーブル（図示せず。

）等を介して行える。さらに、演算増巾器Ａが安定かつ
広帯域のものであれば、第１図のコンデンサＣは省略す
ることができ、極めて広帯域の光送信機となる。

以上、詳細に説明したことからも明らかなように、本考
案は、フォトダイオードの短絡電流を電圧に変換する増
巾器によって駆動される発光ダイオードの光束の一部を
上記フォトダイオードに投射して充電的なネガティブフ
ィードバックをかけるようにしたから、発光ダイオード
の輝度の変動率は上記ネガティブフィードバックによっ
て大巾に抑圧されるばかりでなく、上記変動率は一般に
温度変動率の小さいフォトダイオードの短絡電流の変動
率程度とすることができるため、発光ダイオードを、直
流もしくはパルス等によって、非常に安定した定輝度で
駆動することができ、本考案は各種計測器やパルス変調
器等の安定な光源として使用することがで゛きる。

また、本考案においては、短絡電流の電圧への変換と発
光ダイオードの駆動を一つの増巾器によって行っている
ため、回路構成を極めて簡単なものとすることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る発光ダイオード定輝度駆動回路の
回路図、第２図はボルテージフォロアの回路図、第３図
は短絡電流を電圧に変換する回路の回路図、第４図ａ、
ｌ）およびＣは夫々ボルテージフォロア、光電流／
電圧変換項中器および第１図の回路のブロック線図、第
５図ａおよびｂは夫々ボルテージフォロア部と電圧／発
光変換部からなる回路の回路図および゛旅回路のブロッ
ク線図、第６図は第１図のブロック線図、第７図は第１
図の変形例の回路図である。 Ａ・・・・・・演算増巾器、ＬＥＤ・・・・・・発光ダ
イオード、ＰＤ・・・・・・フォトダイオード、Ｒ１，
Ｒ２・・・・・・抵抗、Ｃ・・・・・・コンテ゛ンサ、
Ｇ・・・・・・電源。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入力電流を電圧に変換するように接続した演算増巾器の
   非反転入力端子と反転入力端子との間にフォトダイオー
   ドのカソードとアノードとを夫々接続するとともに、該
   フォトダイオードを上記演算増巾器の出力によってドラ
   イブされる発光ダイオードの近傍に配置してその光束の
   一部を受光するようにし、上記発光ダイオードの光量の
   変化を上記フォトダイオードによって検出してはパ一定
   の輝度となるように補償したことを特徴とする発光ダイ
   オード定輝度駆動回路。