JPS60180232A

JPS60180232A - 発光素子駆動回路

Info

Publication number: JPS60180232A
Application number: JP59034443A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Nishie; 光昭西江
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1984-02-27
Filing date: 1984-02-27
Publication date: 1985-09-14

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】技術分野本発明は、光通信システムにおいて、電気信号を光信号
に変換する発光素子の駆動回路に関するものである。

従来技術半導体レーザあるいは発光ダイオードのような発光素子
をパルス駆動する方法として、第１図（ａ）に示すよう
にトランジスタ１のコレクタ負荷として発光素子２を接
続してそのトランジスタ１のベースに人力パルス信号３
を供給する方法や、第１図（ｂ）に示すようにトランジ
スタ１のエミッタ負荷として発光素子２を接続して同様
にそのトランジスタ１のベースに入力パルス信号３を供
給する方法が広く知られている。

更に、高速パルス駆動の場合には、第２図に示すように
、互いにエミッタを共通結合された２つのトランジスタ
ＴＲＩ及びＴＲ２からなる電流切換え型スイッチ回路が
一般的に用いられている。

第２図の電流切換え型スイッチ回路において、一方のト
ランジスタＴＲＩのコレクタは発光ダイオードのような
発光素子２を介して電圧源に接続し、他方のトランジス
タＴＲ２のコレクタは抵抗Ｒ１を介して同一の電圧源に
接続し、共通接続されたエミッタは、等偏向な電流源４
と抵抗Ｒ２を介して接地されている。そして、２つのト
ランジスタのペースには、互いに反転した関係にある人
力パルス信号３及び５が供給されて、発光素子２が駆動
される。

しかしながら、半導体レーザあるいは発光ダイオードの
ような半導体発光素子は、それ自体に並列に寄生容量を
有している。このため、電流切換え型スイッチ回路を用
いて高速駆動をしようとしても、第４図に示すような入
力パルス信号が印加された場合、その人力パルス信号の
立上り時には、第３図（ａ）に示すように、半導体発光
素子の寄生容量Ｃｄを充電する間は、発光素子に流れる
電流は減ぜられ、第４図の光出力波形図に示すように光
出力の立上りが（時間Ｔｒ）遅れる。一方、人力パルス
信号の立下り時には、トランジスタＴ、Ｒ１はオフ状態
になっているにもかかわらず、第３図（ｂ）に示すよう
に、寄生容量Ｃｄに蓄えられた電荷が発光素子を流れる
ために、光出力が速やかに消えずに、第４図の光出力波
形図に示すように時間Ｔｆにわたってすそ引き現象を呈
することになる。

そこで、第５図に示すように、駆動回路６に接続された
発光素子２と並列に抵抗Ｒを接続することが提案されて
いる。

このように発光素子と並列に抵抗を接続することにより
、発光素子の消光時に、発光素子の寄生容量Ｃｄに蓄え
られた電荷の放電路を確保することができる。従って、
消光時速やかに寄生容量Ｃ’ｄの電荷が解放され、光出
力のすそ引き現象は実質的に抑制され、発光素子の光出
力の立下り特性を著しく改善することができる。

しかしながら、このように並列に抵抗を接続した場合、
光出力の立下りを改善し、高速化を実現できるが、反面
、消光状態から発光状態への遷移における遅延時間が増
大する。

その理由は以下の如くである。　゛発光素子として発光ダイオードを例にとるならば、発光
ダイオードの順方向電圧−電流特性は、第６図の如くで
あり、最低発光電圧即ち消光電圧■１と標準発光電圧■
２との電圧差は小さい。従って、並列抵抗がない場合の
発光ダイオードの両端間の電圧変化は、第７図に示す如
くとなり、立上りは高速で動作するものの、立下りのと
きは電圧■２から■１へ変化するのに時間Ｔｆを要し、
すそ引き現象を呈し、光出力波形もすそ引き現象を呈す
る。

他方、発光ダイオードに並列に抵抗した場合は、発光ダ
イオードの両端間の電圧は、第８図に示すように、消光
時０■に漸近し、その結果、電圧■２から■１へ低下す
るに要する時間Ｔｆ”即ち発光状態から消光状態に変化
する時間は、並列抵抗がない場合に比べて短縮している
。即ち、すそ引き現象は抑えられる。

反面、消光時０■に近い電圧まで降下しているので、立
上り時には、そのＯ■に近い電圧から電圧■２まで電圧
を引き上げなければならない。しかし、その０■に近い
電圧から電圧■１までの電圧域■ｒでは、発光ダイオー
ドは発光しないので、光出力の立上りに遅延が起きる。

この現象は、半導体レーザにおいても同様である。

そのため、すそ引き現象を抑えて高速化を実現するべく
発光素子に並列抵抗を設けても、すそ引き抑制に相応す
るだけ高速化を実現できなかった。

発明の目的そこで、本発明は、すそ引き現象を抑え且つ光出力の立
上りに遅れのない発光素子駆動回路を提供せんとするも
のである。

発明の構成すなわち、本発明によるならば、パルス信号を受けて発
光素子を駆動する発光素子駆動回路において、前記発光
素子に並列に、該発光素子に対して同方向となるように
向けられた等価電圧源と抵抗とからなる直列回路を接続
したことを特徴とする発光素子駆動回路が提供される。

以上の如き発光素子駆動回路においては、発光素子の消
光時は、その寄生容量に蓄積された電荷が等価電圧源と
抵抗を介して放電されて速やかに消光電圧■１以下とな
り、光出力のすそ引き現象はほとんど生じない。しかし
、発光素子の両端間の電圧は、等価電圧源の電圧以下に
は下がらないので、最低発光電圧まで上昇しなければな
らない電位差が小さく、発光素子の発光時には、最低発
光電圧まで速やかに達し、光出力の立上りの遅れも−は
とんど生じない。

実施例以下添付図面を参照して本発明による発光素子駆動回路
の実施例を説明する。

第９図は、本発明による発光素子駆動回路の一実施例を
示す回路図である。

入力パルス信号３は、駆動回路６に供給され、その駆動
回路６の出力に接続された発光ダイオードあるいは半導
体レーザのような半導体発光素子２には、半導体ダイオ
ード７及び抵抗Ｒとの直列回路が並列に接続されている
。そして、そのダイオード７は、発光素子２と同方向に
接続されている。

かくして、駆動回路６への人力パルス信号３がハイレベ
ルに変化すると、発光素子２の順方向に電流が流れ、発
光素子２が発光する。そして、入力パルス信号３がロー
レベルとなると、発光素子２は遮断され、消光する。

以上の発光・消光の繰返しにおいて、消光時は、発光素
子２の寄生容量に蓄積された電荷が、ダイオード７と抵
抗Ｒとを通って流れ迅速に消散し、その両端間の電圧は
第１０図に示すように、標準発光電圧■２から最低発生
電圧■１以下に速やかに低下し、光出力のすそ引き現象
はほとんど生じない。

しかし、ダイオード７の両端の電圧が、その順方向導通
最低電圧Ｖｍｉｎ以下になると、ダイオード７は非導通
状態になる。その結果、発光素子２の寄生容量に蓄積さ
れた電荷は、それ以上消散されず、発光素子２の両端間
の電圧の降下は、第１０図に示すように、ダイオード７
の順方向導通最低電圧Ｖｍｉｎに止まる。

それ故、発光素子２の発光時、発光素子２の両端間電圧
が、そのＶｍｉｎから上昇して最低発光電圧■１に達す
れば、発光を開始するので、光出力の立上り遅れＴｒ”
は、並列抵抗Ｒしかない場合のＴｒ’より短くなる。

かくして、上記した回路によれば、光出力のすそ引き現
象がほとんどなく且つ立上り遅れも極めて短くなり、発
光素子の駆動を高速化することができる。

ＧａＡｓ赤外発光ダイオードの場合を例に挙げて具体例
を考えるならば、ＧａＡｓ赤外発光ダイオードの最低発
光電圧■１は約１．０■であり、標準発光電圧■２は約
１．２５　Ｖである。そのような発光ダイオードに対し
て、普通のシリコンダイオードをダイ　゛オード７とし
て使用する。普通のシリコンダイオードの順方向導通最
低電圧Ｖｍｉｎは約０．７■である。

この場合は、ＧａＡｓ赤外発光ダイオードの両端間電圧
は、０．７■から１．２■の間を変化し、０．７■から
１．０■に上昇したときに発光する。これに対して、ダ
イオードを並列に接続しないときは、約０■と１，２■
との間を変化し、約０■から１．０■に上昇したときに
発光する。すなわち、本発明の回路においては、発光の
際必要な電圧上昇幅が、従来の約３分の１になり、光出
力の立上りの遅れが顕著に小さくなっていることがわか
ろう。

上述した説明から明らかなように、ダイオード７は、発
光素子２に対して等測的に電圧源として機能している。

そこで、ダイオード７の代わりに、第１１図に示すよう
に発光素子２の最低発光電圧■１より電圧が低く且つ内
部抵抗が小さい電池８のような電源を使用してもよい。

この場合も、電池８の電圧より発光素子２の両端間電圧
が高い間は、発光素子の電荷が電池８と抵抗Ｒを介して
流れ、電池８と同電位になったときその放電が停止する
。

従って、発光・消光の繰返しにおいて、消光時は、発光
素子２の寄生容量に蓄積された電荷が、電池８と抵抗Ｒ
とを通って流れ迅速に消散し、その両端間の電圧は、標
準発光電圧■２から最低発生電圧■１以下に速やかに低
下し、光出力のすそ引き現象はほとんど生じない。

しかし、電池８の両端の電圧はその発生電圧以下にはな
らないので、発光素子２の寄生容量に蓄積された電荷は
、電池８の電圧以下には消散されず、発光素子２の両端
間の電圧の降下は、電池８の電圧に止まる。

それ故、発光素子２の発光時、発光素子２の両端間電圧
が、電池８の電圧から上昇して最低発光電圧■１に達す
れば、発光を開始するので、光出力の立上り遅れは、並
列抵抗Ｒしがない場合より短くなる。

なお、光出力の立上りの遅れを効果的に短縮するために
は、ダイオード、７の順方向導通最低電圧並びに電池８
の電圧は、発光素子の最低発光電圧より低く且つＡより
大きい電圧であることが好ましい。

発明の効果以上から明らかなように、本発明による発光素子駆動回
路によるならば、光出力のすそ引き現象を抑え且つ光出
力の立上り遅れをほとんどなくすることができ、発光素
子を高速駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）並びに第２図は、従来の発光
素子駆動回路の回路図、第３図（ａ）および（ｂ）は、
第２図の発光素子駆動回路の動作説明図、第４図は、従
来の発光素子駆動回路における入力パルス信号と実際の
光出力とを示す波形図、第５図は、更に別の従来の発光
素子駆動回路の回路図、第６図は、発光ダイオードの電
圧−電流特性を示すグラフ、第７図及び第８図は、従来
の発光素子駆動回路における発光素子両端間電圧変化を
示す波形図、第９図は、本発明による発光素子駆動回路
の一実施例の回路図、第１０図は、第９図の回路におけ
る発光素子両端間電圧変化を示す波形図、そして、第１
１図は、本発明による発光素子駆動回路のもう１つの実
施例の回路図である。（主な参照番号） ■・・・トランジスタ、２・・・発光素子、３．５・・
・人力パルス信号、４・・・電流源、　６・・・駆動回路、７・・・ダイオ
ード、８・・・電池、特許出願人　住友電気工業株式会社代　理　人　弁理士　新居　正彦１硬、ｔと第１図第２図曳和し　電＃電五第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）パルス信号を受けて発光素子を駆動する発光素子
駆動回路において、前記発光素子に並列に、該発光素子
に対して同方向にとるように向けされた等値電圧源と抵
抗とからなる直列回路が接続されて、発光素子の発光・
消光時の光出力の立上り、立下りを迅速したことを特徴
とする発光素子駆動回路。
（２）前記等価電圧源の電圧は、前記発光素子の最低発
光電圧より低く且つ各より大きい電圧であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の発光素子駆動回路。
（３）前記等価電圧源は、電源又は半導体ダイオードで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
記載の発光素子駆動回路。
（４）前記発光素子は、半導体レー、ザ又は発光ダイオ
ードであることを特徴とする特許請求の範囲第１項から
第３項までのいずれかに記載の発光素子駆動回路。