TWI381767B - Light emitting diode drive circuit - Google Patents

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TWI381767B
TWI381767B TW094125060A TW94125060A TWI381767B TW I381767 B TWI381767 B TW I381767B TW 094125060 A TW094125060 A TW 094125060A TW 94125060 A TW94125060 A TW 94125060A TW I381767 B TWI381767 B TW I381767B
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Takayuki Suzuki
Shintaro Meguri
Takashi Asahara
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Hamamatsu Photonics Kk
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Description

發光二極體驅動電路
本發明係有關LED(發光二極體)驅動電路。
針對在採用POF(壓克力光纖)的通信，需要具有高速且寬動作範圍之裝置。
要求使用在如此用途之LED驅動電路，以往之LED驅動電路係例如記載於下記申請專利文獻1，而在申請專利文獻1之中係由使用尖峰電流產生電路之情況而改善對應性。
[申請專利文獻1]日本特開平11-74567號公報
但，LED驅動電路係因使用於車載用之光通信(光音頻關連)等，故將強烈受到從車外環境或車的驅動機構本身產生之熱等的溫度影響，而其特性係為不充分。
本發明係為有鑑於上述課題所作為之構成，而其目的係提供可改善特性之LED驅動電路情況。
為了解決上述課題，有關第1發明之LED驅動電路之特徵係具備有接續在LED之第1電流源與，控制流動在第1電流源與LED之間的驅動電流之電晶體與，產生傳達於電晶體之控制端子的驅動信號之時間產生電路與，傳達溫度補償電流於第1電流源之溫度補償電流產生電路，而其中溫度補償電流產生電路係具備有溫度檢測電路與，輸入溫度檢測電路之輸出的第1比較器與，從第1比較器之輸出切換時，慢慢使溫度補償電流增加之第1電流增加電路之情況。
而如根據此LED驅動電路，根據從時間產生電路傳達驅動信號於電晶體之控制端子的情況而控制第1電流源與LED之間的驅動電流，另根據驅動電流，LED係進行發光，而對於第1電流源係傳達溫度補償電流，並由此而補償依據驅動電流之發光輸出之溫度變動，即，根據溫度補償電流之重疊來補償伴隨溫度上昇而驅動電流及發光輸出下降之情況。
溫度補償電流產生電路係為提供溫度補償電流之構成，而當輸入溫度檢測電路之輸出於第1比較器時，針對在設定溫度，第1比較器之輸出係進行切換，而第1電流增加電路係從第1比較器之輸出切換時，即，當成為設定溫度時，慢慢使溫度補償電流增加而控制發光輸出之下降，在此，溫度補償電流係由利用電容器之充電/放電機能等來緩慢使其增加之情況，即，加上比LED的光進行射入之光檢測元件之可應答的脈衝幅度還長時間，使溫度補償電流增加而可控制脈衝幅度偏移或不穩定性，另外，可根據由緩慢使溫度補償電流減少之情況持續控制脈衝幅度偏移或不穩定性，且溫度下降之情況，防止驅動電流即發光輸出成為過大之情況。
針對在有關第2發明之LED驅動電路之特徵係第1電流增加電路係具備從第1比較器之輸出切換時，進行電壓變化之第1電容器與，輸入第1電容器之電壓於控制端子而傳達溫度補償電流之至少一部分的第1電流控制用電晶體之情況。
即，理想係由直接或間接地傳達第1比較器之輸出於第1電容器之情況來慢慢進行增加，生成對於電晶體之控制端子之輸入電壓，並可將此作為溫度補償電流之情況。
針對在有關第3發明之LED驅動電路之特徵係溫度補償電流產生電路係具備有輸入溫度檢測電路之輸出之第2比較器與，從第2比較器之輸出切換時，慢慢使溫度補償電流增加之第2電流增加電路，其中第1及第2電流增加電路係重疊，並構成溫度補償電流之一部分之情況。
此情況，由因應不同之設定溫度來設定第1及第2比較器之基準電位情況，可溫度補償電流之控制目標值作為2階段，然而如使比較器的數量增加，將可對於溫度補償電流之控制目標值設定更多的階段。
針對在有關第4發明之LED驅動電路之特徵係第2電流增加電路係具備從第2比較器之輸出切換時，進行電壓變化之第2電容器與，輸入第2電容器之電壓於控制端子而傳達溫度補償電流之至少一部分的第2電流控制用電晶體之情況。
即，理想係由直接或間接地傳達第2比較器之輸出於第2電容器之情況來慢慢進行增加，與第1電流增加電路同時生成對於電晶體之控制端子之輸入電壓，並可將此作為溫度補償電流之情況。
針對在有關第5發明之LED驅動電路之特徵係具備接續在LED之第2電流源，其中時間產生電路係如從第2電流源供給尖峰電流於LED地驅動第2電流源之情況。
此情況，因重疊從根據時間產生電路所控制之第2電流源之尖峰電流於從對於LED之第1電流源之驅動電流，故可修正伴隨驅動電流之LED發光輸出之鈍化情況。
針對在有關第6發明之LED驅動電路之特徵係具備有具有接續在時間產生電路之輸入端子之輸出端子與，輸入差動信號之2個輸入端子之LVDS接收用比較器之情況。
而在LVDS(Low Voltage Differential Signaling)之中係可以以數百~數千Mbps之速度進行在單一通道之差動信號資料傳送，並因由電流模式之驅動電路來輸出小振幅信號，故可由不易產生激振或切換.尖峰脈衝，且跨越寬頻率區域低消耗電力來進行低雜波之信號傳送情況，而因根據輸入差動信號於LVDS接收用比較器，再從LVDS接收用比較器之輸出端子所輸出之信號，由時間產生電路生成LED驅動用之時間，故更可控制最終的LED之發光輸出之激振或切換.尖峰脈衝之情況。
如根據本發明之LED驅動電路，將可改善特性情況。
 [為了實施發明之最佳型態]
圖1係為有關實施型態之LED驅動電路的電路圖。
此LED驅動電路10係具有從LVDS(Low Voltage Differential Signaling)驅動器輸入差動信號(Q，Qbar)之LVDS接收用比較器10a，而對於比較器10a之前段係亦可作為設置適當之LVDS接收器(無圖示)之情況，而所傳達到之LVDS輸入信號係在LVDS接收器進行波形整形，而對於LVDS接收器之前段係設置ESD(Electro Static Discharge：靜電放電)保護元件之情況則為理想)，而LVDS接收用比較器係具備有接續在後段之時間產生電路10b之輸入端子的輸出端子與，輸入差動信號之2個輸入端子。
由LVDS接收器所波形整形之信號係由比較器10a生成為了使LED11進行發光及非發光之ON，OFF信號(脈衝信號)，而此脈衝信號係由電流驅動電路及尖峰電流驅動電路，決定LED發光時之主電流及為了使LED高速動作之上昇尖峰電流(過度上升)與，下降降低電流之時間。
而在LVDS之中係可以以數百~數千Mbps之速度進行在單一通道之差動信號資料傳送，並因由電流模式之驅動電路來輸出小振幅信號，故可由不易產生激振或切換.尖峰脈衝，且跨越寬頻率區域低消耗電力來進行低雜波之信號傳送情況，而根據輸入差動信號於LVDS接收用比較器10a，再從LVDS接收用比較器10a之輸出端子所輸出之信號，由時間產生電路10b生成LED驅動用之時間，而LVDS係傳達影響於最終的LED之發光輸出，並由採用有關的方式情況，將可控制激振或切換.尖峰脈衝之情況。
此LED驅動電路10係具備有接續在LED11之主電流產生電路(第1電流源)10d與，控制流動在主電流產生電路10d與LED11之間的驅動電流(主要為定常順電流)之電晶體10c(在同圖之中係由1個方塊來表示複數之電晶體：除了MOS電晶體之外可採用雙極性電晶體)。
時間產生電路10b產生之驅動信號T1係被傳達至電晶體10c之控制端子，而當從時間產生電路10b傳達驅動信號T1於電晶體10c之控制端子時，將可控制流動在主電流產生電路10d與LED11之間的驅動電流情況，而驅動電流係從電源電位Vcc流動在LED11，電晶體10c，主電流產生電路10d而至接地電位，並根據此驅動電流而LED11係進行發光。
對於LED11係亦流動有一定等級之偏壓電流，而偏壓電流係從電源電位Vcc，藉由LED11，偏壓電流產生電路10h至接地電位，而偏壓電流係為了使LED11進行高速動作，故亦傳達於LED11之非發光時。
對於驅動電流係重疊有幾個補正用之電流。
即，LED驅動電路10係具備有接續在LED11之第1尖峰電流產生電路10e(第2電流源)，並時間產生電路10b係如從第1尖峰電流產生電路10e供給第1尖峰電流於LED11地傳達驅動信號T2於電晶體10c，再驅動第1尖峰電流產生電路10e，而此情況，於從對於LED11之電流產生電路之驅動電流，因重疊有從根據時間產生電路10b所控制之第1尖峰電流產生電路10e之第1尖峰電流，故驅動電流之上昇則變為急峻，將可補正伴隨驅動電流之LED發光輸出之鈍化情況。
更加地，LED驅動電路10係具備有接續在LED11之第2尖峰電流產生電路10f(第3電流源)，並時間產生電路10b係如從第2尖峰電流產生電路10f供給第2尖峰電流於LED11地傳達驅動信號T3於電晶體10c，再驅動第2尖峰電流產生電路10f，而此情況，於從對於LED11之電流產生電路10d之驅動電流，因重疊有從根據時間產生電路10b所控制之第2尖峰電流產生電路10f之第2尖峰電流，故由第1尖峰電流急峻，上昇之驅動電流則下降至主電流之定常等級，但對於欲作為意圖進行波形補正之電流波形，只有第1尖峰電流，補正則為不足，而伴隨驅動電流之LED發光輸出則可更可補正凹陷之情況。
而為了得到第1尖峰電流之驅動信號T2係同步於驅動信號T1之上昇(開始)時間而作為上昇(開始)，並具有比驅動信號T1還短之脈衝幅度，而為了得到第2尖峰電流之驅動信號T3係比起驅動信號T1之上昇(開始)時間還慢作為上昇(開始)，並具有比驅動信號T1還短之脈衝幅度，然而，驅動信號T2之脈衝與驅動信號T3之脈衝係被設定為時間上不會重疊之情況則為理想，即，在驅動信號T2之下降(結束)時間之後，設定驅動信號T3之上昇(開始)時間之情況則為理想。
更加地，LED驅動電路10係具備有接續在LED11之結束下降電流產生電路10g(第4電流源)，並時間產生電路10b係如從結束下降電流產生電路10g供給結束下降電流於LED11地傳達驅動信號T4於電晶體10c，再驅動結束下降電流產生電路10g，而此情況，於從對於LED11之電流產生電路10d之驅動電流，因亦重疊有從根據時間產生電路10b所控制之結束下降電流產生電路10g之結束下降電流，故驅動電流之下降則變為急峻，將更可補正伴隨驅動電流之LED發光輸出之鈍化情況。
而為了得到結束下降電流之驅動信號T4係幾乎與驅動信號T1之結束(下降)時間同步，而根據相互驅動信號T1，T4之驅動電流則如成為相反方向地上昇，並針對在比驅動信號T1之結束(下降)時間之後的時間，根據相互驅動信號T1，T4之驅動電流則如成為相反方向地下降。
各電流產生電路係構成有電流鏡電路，但對於其一方的線路係從溫度補償電流產生電路10i供給溫度補償電流。
即，溫度補償電流產生電路10i係傳達溫度補償電流IT 1 於主電流產生電路10d，而由此補償依據驅動電流之發光輸出的溫度變動，即，根據對於溫度補償電流IT 1 之驅動電流的重疊來補償伴隨溫度上昇而驅動電流及發光輸出下降之情況。
溫度補償電流產生電路10i係傳達溫度補償電流IT 2 於第1尖峰電流產生電路10e，並傳達IT 3 於第2尖峰電流產生電路10f，並與主電流產生電路10d共通第傳達溫度補償電流IT 1 於偏壓電流產生電路10h，而由此，亦補償依據第1及第2尖峰電流，偏壓電流之發光輸出之溫度變動份，即，根據對於溫度補償電流之第1尖峰電流，第2尖峰電流及偏壓電流之重疊來補償伴隨溫度上昇而這些電流產生變動之情況。
溫度補償電流產生電路10i係進行LED之光能量的控制，而溫度補償電流產生電路10i係進行利用由BGR(參考電流器)電路所得到之熱電壓的溫度檢測，而此係對於由設計說明規定之溫度範圍的全溫度，設定分割幾個溫度範圍，而判定元件的溫度狀態，在本例之中係以2分割為例進行說明，但亦可作為3以上的分割。
當由色調檢測電路10j檢測出LVDS信號(Q，Qbar)無輸入時(雙方零輸入)，則使供給偏壓電壓於各電路之偏壓電路10k停止來實現低消耗電力模式，而休眠電路10m係接收CMOS等級之電器輸入信號，而使色調檢測電路10j，溫度補償電流產生電路10i，偏壓電路10k之動作停止，實現消耗電力幾乎為零之狀態，然而，本驅動電路10係亦可作為內藏有可決定LVDS輸入信號之DC等級情況的DC等級決定電路。
圖2係為作為一例之LVDS驅動器之電路圖。
對於藉由接續在家庭用數位錄影機之LAN(Local Area Network)，電話線路，以及衛星線路，從攝像機傳送錄影影像或3－D圖形或畫像資料於PC或列表機之技術，則有LVDS，而LVDS係為經由1條之平衡線纜，或由PCB(列表機電路基板)形成之2調配線圖案，以超小幅之差動信號來進行資料通信之方式之1，而此差動資料傳送方式係具有相同不易受到雜波影響之特性，而在LVDS之中係可以以數百~數千Mbps之速度進行在單一通道之差動信號資料傳送，並因由電流模式之驅動電路來輸出小振幅信號，故可由不易產生激振或切換.尖峰脈衝，且跨越寬頻率區域低消耗電力來進行低雜波之信號傳送情況。
而在同圖之中係圖示有作為代表之LVDS驅動器，並當將為至於從電流源分歧之2個線路之右上極左下之電晶體作為ON時，電流則沿著箭頭方向流動，並電流則流向於LVDS接收器之輸入側負荷，另外，當將位置在左上及右下之電晶體作為ON時，對於輸入側負荷係電流則流向於相反方向，而根據這些電晶體之切換，將可進行0及1之邏輯反轉。
圖3係為時間產生電路10b之電路圖。
LVDS輸入信號則從未於本驅動IC之前段之PHY(物理層)晶片所傳達，而此LVDS輸入信號係為差動形式而在本規格之中係DC1.8V中心的振幅為Vpp(最高點~最高點)，且為±200mV~±800mV，另根據比較器10a將LVDS差動輸入信號變換為單一信號，然後昇成成為驅動信號基準之脈衝。
對於比較器10a之後段係3個NOT電路作為連續來構成前段放大器10b1，並其輸出係與電源電位Vdd同時輸入於NAND電路10b2，並對於NAND電路10b2之後段係設置有由作為連續之5段的NOT電路而成之後段放大器10b3。
前段放大器10b1之輸出係輸入至調整電路10b7，並調整電路10b7之輸出與前段放大器10b1之輸出係輸入至NAND電路10b8，並NAND電路10b8之輸出係輸入至後段放大器10b4。
調整電路10b7之最終輸出反轉前之信號係輸入至調整電路10b9，並調整電路10b9之初期反轉後之輸出係與調整電路10b9同時輸入至NAND電路10b10，而NAND電路10b10之輸出係輸入至後段放大器10b5。
前段放大器10b1之輸出係被反轉而輸入至調整電路10b11，並與調整電路10b11之輸出同時輸入至NOR電路10b12，而NOR電路10b12之輸出係輸入至後段放大器10b6。
上述之5段NOR電路10b3，10b4，10b5，10b6係進行為了得到理想波形之信號放大，並其輸出係各自構成驅動信號T1，T2，T3，T4，然而，結束下降電流之驅動信號T4係輸入至p－MOS電晶體之控制端子(閘道)，而對於驅動信號T4為[L等級]之情況，則供給結束下降電流，而在本例之中係輸入驅動信號T4於閘道之電晶體係作為p－MOS電晶體，而輸入驅動信號T1，T2，T3於閘道之電晶體係作為n－MOS電晶體。
圖4係為各驅動信號之時間圖。
表示驅動信號(時間脈衝)T1，T2，T3，T4，作為時間順序產生之情況，而驅動信號T2之脈衝與，驅動信號T3之脈衝係時間順序連續性地產生，另外為無重疊地構成，而這些無重疊地來構成之情況係從確保通信之安定觀點來看，並非為特別要求嚴密性之構成而亦可為多少重疊，然而，傳達結束下降電流之驅動信號T4的相反方向上昇時間係位置在驅動信號T1之下降時間的近旁，而驅動信號的大小係以驅動電流之大小作比例。
圖5係為針對在時間產生電路之各種電壓的時間圖。
關於上述之調整電路的機能來進行說明，從前段放大器10b1輸出成為基準之電壓波形Vp1，而在調整電路之中係利用反相器，NOT閘道延遲與容量來生成從電壓波形Vp1所使其延遲之電壓波形Vp2，而電壓波形Vp3係為使電壓波形Vp2反轉之波形，而對於取得電壓波形Vp4係取得電壓波形Vp3之波形的NAND而更加地使其反轉即可。
如此，對於為了從電壓波形Vp1之基本脈衝形成單一脈衝之電壓波形Vp4係使基本脈衝延遲，然後使其反轉，而根據與原本的基本脈衝之NAND(或NOR)等之邏輯電路來生成，而將此作為基本方式。
使其期望之脈衝實現之組合係有幾種，而作為使脈衝延遲之方法係除了閘道延遲與容量的組合之外，還可舉出調整閘道的段數或容量之方法，並亦可採用計數器之情況。
而在本例之中係從上述之基本方式昇成驅動信號T2，T3，T4，而對於驅動信號T2之昇成所需要之規定延遲量△t1係利用閘道延遲所作成，而閘道延遲係由釋出NOT電路等之反轉輸出之邏輯電路所實現，而反轉動作係並不只輸入反轉而可以利用在波形延遲之情況，而根據閘道延遲與容量的適當組合，可根據情況不使用容量而產生期望之延遲量△t1，並生成驅動信號T2之電壓波形Vp2情況。
從驅動信號T1，由藉由針對在調整電路10b7之NOT電路及電容器之情況來形成△t1之延遲波形，再由取得與原來波形之NAND情況，將可生成驅動信號T2，而針對在圖3係可由以符號1，2，3所圍住之部分來進行△t1，△t2，△t3之延遲情況，即，驅動信號T3之時間脈衝係由在NAND電路10b10數位處理傳達有△t1之延遲量的脈衝與，更加傳達△t2之延遲量於傳達有△t1之延遲量的脈衝之脈衝而得到之，而驅動信號T4之時間脈衝係由在NOR電路數位處理沒有傳達有任何延遲量的基準脈衝與，傳達△t3之延遲量於沒有傳達有任何延遲量的基準脈衝之脈衝而得到之。
圖6係為電流產生電路之電路圖。
對於接續在LED11之陰極之切換用電晶體TR1，TR2，TR3，TR4之控制端子(閘道)係輸入驅動信號T1，T2，T3，T4，而理想驅動信號係為如從Vcc振動至接地電位之大振福的數位信號情況。
對於LED11之陰極側與接地電位之間係設置有主電流產生電路10d，第1尖峰電流產生電路10e，第2尖峰電流產生電路10f，偏壓電流產生電路10h。
而主電流產生電路10d係具備由一對之電晶體10d1，10d2而成之電流鏡電路，並於其輸出側(透鏡側)線路上具備有切換用電晶體(在本例係為MOS型)TR1(10c)，而對於此電流鏡電路之輸入側(基準側)線路上係從電流源Iref1供給電流之同時，供給有溫度補償電流IT 1 。
電流鏡電路之中係流動有對於輸入側線路與輸出側線路有比例關係之電流，即，加算溫度補償電流IT 1 於基準電流之電流則流向於電晶體10d2並根據由電晶體TR1之驅動信號T1的驅動，被溫度補償之驅動電流則成為流向於LED11之情況。
第1尖峰電流產生電路10e係具備由一對之電晶體10e1，10e2而成之電流鏡電路，並於其輸出側線路上具備有切換用電晶體(在本例係為MOS型)TR2(10c)，而對於此電流鏡電路之輸入側線路上係從電流源Iref2供給電流之同時，供給有溫度補償電流IT 2 。
即，加算溫度補償電流IT 2 於基準電流之電流則流向於電晶體10e2並根據由電晶體TR2之驅動信號T2的驅動，被溫度補償之第1尖峰電流則成為流向於LED11之情況。
第2尖峰電流產生電路10f係具備由一對之電晶體10f1，10f2而成之電流鏡電路，並於其輸出側線路上具備有切換用電晶體(在本例係為MOS型)TR3(10c)，而對於此電流鏡電路之輸入側線路上係從電流源Iref3供給電流之同時，供給有溫度補償電流IT 3 。
即，加算溫度補償電流IT 3 於基準電流之電流則流向於電晶體10f2並根據由電晶體TR3之驅動信號T3的驅動，被溫度補償之第2尖峰電流則成為流向於LED11之情況。
偏壓電流產生電路10h係具備電晶體TRB(10c)，並將主要之電晶體10d2與閘道作為共通，再與電晶體10d1同時構成電流鏡，而偏壓電流產生電路10h係為了提升LED11之應答性，則供給偏壓電流Ibisa，另，偏壓電流產生電路10h係因構成有電流鏡電路，故供給溫度補償電流IT 1 ，並被溫度補償之偏壓電流則流動在電晶體TRB。
然而，結束下降電流產生電路10g係由接續電源電位Vcc與LED11之陰極之電晶體TR4及電阻R而成，並傳達電晶體TR4於此驅動信號T4之控制端子，而根據電晶體TR4之驅動供給結束下降電流於LED11。
在本例之中係有關主電流，尖峰電流係先設定供給流動在電流鏡電路之輸入側之電晶體的電流之電流源Iref1，Iref2，Iref3，並將此在輸出側(透鏡側)進行電流放大，再由電晶體TR1，TR2，TR3使被透鏡增倍之電流作為ON.OFF，然而，針對在結束下降電流產生電路10g亦可進行與尖峰電流產生電路同樣的控制。
對於電流源Iref1，Iref2，Iref3側之線路上係流入溫度補償電流IT 1 ，IT 2 ，IT 3 .並對於電流鏡電路之輸入側線路上係利用調整BGR電壓與溫度特性之電阻來進行不易受到根據溫度與電源電壓的變動之影響的定電流供給。圖7係為驅動電流之時間圖。
供給至LED11之總合LED電流係如(a)所示，另外，因應驅動信號T1而供給至LED11之主電流係如(b)，為方形波，並只將此作為驅動但流時，發光輸出波形係成為鈍化情況，而因應驅動信號T2而供給至LED11之第1尖峰電流(c)係成為存在於主電流電流之上昇時刻附近之單一脈衝。
而因應驅動信號T3而供給至LED之第2尖峰電流(d)係比第1尖峰電流還延遲，並在同圖之中係脈衝幅度寬，而因應驅動信號T4而供給至LED11之結束下降電流(e)係電流的方向係與其他相反，但，右比起第2尖峰電流更延遲，並在主電流之下降附近(結束)下降，然而，驅動電流之大小係以驅動信號之大小作比例，另外，第1尖峰電流之波高值係比第2尖峰電流之波高值還高，並可配合波形來補正光輸出之偏移與低下之情況。
無論LED11之發光的有無而供給至LED11之偏壓電流(f)係依據LED11之消光比所決定，但此值係可作為適宜設計調整之情況。
圖8係為表示從LED所輸出之光強度波形的圖表。
(a)係表示對於只傳達主電流情況所得到之光波形，(b)係表示傳達主電流及第1尖峰電流時所得到之光波形，(c)係表示傳達總合LED11電流於LED11時所得到之光波形。
對於LED11之特性係有著不均，特別是為了及早作為LED11之應答性而加上尖峰而使用時，則產生如(b)所示之光形波的凹陷。
然而，無傳達第2尖峰電流於LED11而只施加第1尖峰電流於LED之情況，在使主電流與第1尖峰電流重疊之驅動電流之中係無法控制其凹陷，另外，光輸出之調整則變為不易，隨之，如(c)，由更加地使第2尖峰電流重疊在第1尖峰電流之情況來得到可控制凹陷之情況的效果。
圖9係為表示LED之V－I特性的圖表，而橫軸係為電壓Vf，縱軸係為電流If。
供給偏壓電流(Ibias)於LED11之情況係為為了確實作為切換動作之高速性，而如同圖所示，為了取得LED11之發光時的電壓Vf2，並非從電壓基準值(例如0V)使其變化之情況，而預先傳達規定之電壓Vf1於LED11，並對於電壓Vf2，如傳達因應驅動信號(二值之光傳送信號)之驅動信號電流於LED11，將可在極短時間取得對於通信需要之光輸出情況，並可實現高速之切換情況。
圖10係為溫度補償電流產生電路之電路圖。
溫度補償電流產生電路10i係具備有溫度檢測電路10i1 與，輸入溫度檢測電路10i1 之輸出的第1比較器10i2 與，從第1比較器10i2 之輸出切換時，慢慢使溫度補償電流茲加之第1電流增加電路10i4 ，而溫度補償電流產生電路10i之比較器10i2 ，10i3 之部分係將由溫度檢測電路10i1 所檢測出之溫度資訊為基礎而預先設定之電流值，進行供給至各電流產生裝置之AD變換。
溫度檢測電路10i1 係由BGR電路而成，並具備各自接續於放大器A之2個輸入端子之二極體D1，D2，而放大器A之一方的輸入端子係藉由電阻R1來接續於輸出端子，而接續輸出端子與一方的二極體D2之R2，R3之接續電位係作為檢測溫度電壓(熱電壓)Vt來輸入於後段之放大器10i5 ，另外，對於二極體D2與放大器A之輸入端子之間係介在有電阻R4。
對於放大器A之輸出端子與接地電位之間係介在有電阻R5，R6，R7，R8，並電阻R5，R6之接續電位則成為基準電位Va，而電阻R7與電阻R8之接續電位則成為基準電位Vb，然而，電阻R6與電阻R7之接續電位係藉由電阻R9輸入至放大器10i5 之另一方的輸入端子，並對於此輸入端子與放大器10i5 之輸入端子之間係介在有電阻R10。
當溫度檢測電路10i1 之輸出(檢測溫度電壓Vt)輸入於第1比較器(在本例係為滯後比較放大器)10i2 時，針對在溫度設定，第1比較器10i2 係進行切換，而檢測溫度電壓Vt係以溫度作比例，而對於第1比較器10i1 係輸入由放大器10i5 作為k倍之檢測溫度電壓(＝k*Vt)，而對於比較器10i2 係與檢測溫度電壓同時輸入從溫度檢測電路10i1 所作成之基準電位Va，而當檢測溫度電壓k*Vt超過基準電位Va時，第1比較器10i2 之輸出電壓Vc係輸入至進行輸入電壓之濾波的第1緩慢控制部10i4 1 。
第1電流增加電路10i4 係由第1緩慢控制部10i4 1 與後段之第1供給電路10i4 3 而成，並從第1比較器10i2 之輸出切換時，即，成為超過基準電位Va之設定溫度時，慢慢使溫度補償電流IT 1 (△I1)增加，並控制發光輸出之下降，而在此，溫度補償電流IT 1 係由利用電容器之充電/放電來慢慢使其增加之情況，即，由比起LED11的光進行射入之光檢測元件之可應答的脈衝幅度還花上長時間來使溫度補償電流IT 1 增加之情況，控制脈衝幅度偏移與不穩定性，另外，根據由慢慢使溫度補償電流減少之情況來持續控制脈衝幅度偏移與不穩定性，且溫度下降之情況，將可防止驅動電流及發光輸出變為過大之情況。
第1電流增加電路10i4 係具備有從第1比較器10i2 之輸出切換時進行電壓變化之第1電容器C1與，輸入第1電容器C1之電壓Ve於控制端子而傳達溫度補償電流IT 1 之至少一部分之第1電流控制用電晶體TRI 1 。
而由傳達第1比較器10i2 之輸出Vc於電晶體TRV e 之控制端子之情況，從電流源xI儲存電荷於第1電容器C1，或由藉由電流源I將儲存在第1電容器C1之電荷進行放電之情況，電晶體TRl 1 則進行動作地設定電壓Ve，而作為電晶體係可採用p型之MOS電晶體之情況。
比較器10i2 之輸出電壓Vc係間接地傳達至電容器C1，但此係亦可作為如為慢慢增加電壓Ve，直接來進行傳達之情況也可以，即，亦可直接地將輸出電壓Vc傳達至電容器C1，並由配置適當之電路於後段側之情況，生成對於電晶體TRI 1 之控制端子之輸入電壓Ve，並使流動在電晶體TRI 1 之電流△I1產生之情況。
溫度補償電流產生電路10i係具備有輸入溫度檢測電路10i之第2比較器(在本例係為滯後比較放大器)10i3 與，從第1比較器10i3 輸出切換時，慢慢使溫度補償電流IT 1 (△I2)增加之第2電流增加電路10i6 。
當溫度檢測電路10i1 之輸出(檢測溫度電壓Vt)輸入於第2比較器10i3 時，針對在溫度設定，第2比較器10i3 之輸出係進行切換，而對於第2比較器10i3 係輸入由放大器10i5 作為k倍之檢測溫度電壓(＝k*Vt)，而對於第2比較器10i3 係與檢測溫度電壓同時輸入從溫度檢測電路10i1 所作成之基準電位Vb，而當檢測溫度電壓k*Vt超過基準電位Vb時，第2比較器10i3 之輸出電壓Vd係輸入至進行輸入電壓之濾波的第1緩慢控制部10i4 2 。
第2電流增加電路10i6 係由第1緩慢控制部10i4 2 與後段之第2供給電路10i4 4 而成，並從第2比較器10i3 之輸出切換時，即，當成為超過基準電位Vb之設定溫度時，慢慢使溫度補償電流IT 1 (△I2)增加，並控制發光輸出之下降，在此，溫度補償電流IT 1 (△I2)係由利用電容器之充電/放電機能等來慢慢使其增加之情況，即，可由花上比LED的光進行射入之光檢測元件之可應答的脈衝幅度還長時間，使溫度補償電流IT 1 (△I2)增加來可控制脈衝幅度偏移或不穩定性情況。
第2電流增加電路10i6 係具備有從第2比較器10i3 之輸出切換時進行電壓變化之第2電容器C2與，輸入第1電容器C2之電壓Vf於控制端子而傳達溫度補償電流IT 1 之至少一部分之第2電流控制用電晶體TRI 2 。
而由傳達第2比較器10i3 之輸出Vd於電晶體TRV f 之控制端子之情況，從電流源xI儲存電荷於第2電容器C2，或由藉由電流源I將儲存在第1電容器C2之電荷進行放電之情況，電晶體TRI 2 則進行動作地設定電壓Vf。
比較器10i2 之輸出電壓Vd係間接地傳達至電容器C2，但此係亦可作為如為慢慢增加電壓Vf，直接來進行傳達之情況也可以，即，亦可直接地將輸出電壓Vd傳達至電容器C2，並由配置適當之電路於後段側之情況，生成對於電晶體TRI 2 之控制端子之輸入電壓Vf，並使流動在電晶體TRI 2 之電流△I2產生之情況。
第1電流增加電路10i4 及第2電流增加電路10i6 之輸出電流△I1，△I2係由作為重疊來構成溫度補償電流IT 1 ，然而，溫度補償電流IT 1 係亦可含有其他的成分，另外，第1比較器10i2 及第2比較器10i3 之基準電位Va，Vb係使其因應不同之設定溫度而作設定，並可將溫度補償電流IT 1 之控制目標值作為2階段之情況，然而，如增加比較器之數量，將可對於溫度補償電流之控制目標值設定更多之階段情況。
然而，溫度補償電流IT 2 ，IT 3 係各自由電流△I3＋△I4，電流△I5＋△I6而成。
電流△I3係可根據輸入電壓Ve於電晶體TRI 3 之控制端子，並將電晶體TRI 3 作為ON之情況而生成。
電流△I4係可根據輸入電壓Vf於電晶體TRI 3 之控制端子，並將電晶體TRI 4 作為ON之情況而生成。
電流△I5係可根據輸入電壓Ve於電晶體TRI 5 之控制端子，並將電晶體TRI 5 作為ON之情況而生成。
電流△I6係可根據輸入電壓Vf於電晶體TRI 6 之控制端子，並將電晶體TRI 6 作為ON之情況而生成。
電壓Ve，Vf之生成方法係為上述所述。
因應溫度補償切換而進行多少程度之溫度補償係根據△I1，△I2(△I3，△I4，△I5，△I6)的大小所決定之，而其值係為固定值，但由再設計光罩之情況，將可容易進行調整，而在本例之中係有鑑於對於LED之特性有不均之情況，則因應LED之特性而採用可適宜調整之電路構成。
如根據上述構成，則因分別有為了進行LED光輸出之溫度補償之切換溫度(檢測溫度偏壓Vt成為與基準電位Va，Vb相等之溫度)與在各溫度範圍(由切換溫度所切割之溫度範圍)之LED的驅動電流之控制，並可容易進行根據為了因應特性不同之LED的光罩改定之調整，而可作為電路構成之單純化及最小化，故對於溫度補償切換係採用數位化，另外，LED之驅動電流則為了去除與根據無圖示之判定電路而急劇產生增減變化時之接收元件的信息錯誤(通信錯誤)，則緩慢地操作LED電流之增減。
然而，電流源xI係產生電流源I之x倍的電流，而並連接續在定電流源之電容器C1，C2係因應電流量來進行電荷之儲存放電，例如，電容器C1之定電流源係作為x＝2倍，而流動在2倍之定電流，並電晶體TRv e 如關閉(ON)，1倍係朝定電流源I，而剩下的1倍係儲存於電容器C1，並且，電晶體TRv e 如開啟(OFF)，儲存在電容器C1之電荷係由吸收1倍之定電流，並重複此電荷之儲存放電情況，只有充放電份之時間，Ve，之電壓係對於時間軸可進行持有傾斜之電壓變化情況，而電容器C2及電壓Vf之變化亦與此相同，然而，電壓傾斜之頻率數係為接收元件之最小應答頻率數以下，即，在有關之頻率數成分之中係作為接收元件無法應答之程度，電壓Ve，Vf之電壓傾斜調整係可由電容器之容量或定電流源之調整來進行。
然而，電壓Ve，Vf係成為決定偏壓電流，主電流，尖峰電流之切換MOS電晶體TRI 1 ~電晶體TRI 6 之同時閘道輸入，但，根據切換MOS電晶體尺寸，接收元件之應答頻率數以下的調整係亦受到影響。
圖11係為表示溫度(℃)與光纖結合輸出(dBm)之關係的圖表。
輸出範圍REGION係為了不發生錯誤地來進行光通信，表示必要之光纖結合光輸出之範圍(對於從由規格規定範圍所要求之IC設計所要求之溫度變化的光纖結合光輸出範圍)。
資料L1係表示上述無溫度補償情況之光纖結合光輸出特性，而虛線箭頭係表示由在規定溫度進行LED電流之切換情況，而光纖結合光輸出上昇之情況，而資料L2~L5係表示虛線箭頭所示之被溫度補償後之光纖結合光輸出溫度特性。
如資料L1所示，LED係具有規定之溫度特性，而針對在使用於光通信時係因有必要再如無切斷通信之範圍來維持光纖結合光輸出，故如虛線箭頭所示，對於光纖結合光輸出加上溫度補償。
LED光輸出之溫度補償係經由溫度檢測，AD變換，緩慢操作，而傳達於LED電流輸出斷電路之電流源選擇部，而上述之多階段比較器輸出之切換係如伴隨溫度上昇而發光輸出則增加地，即，如成為同圖所示之L2~L5地進行結合光輸出，而對於可容許之輸出範圍REGION變窄之情況係如因應此來增加限制電平Va，Vb...及輸入這些之比較器及可，例如，對於使用在車載用之光連接之情況係因外部環境的溫度在－40℃~＋l05℃程度的範圍產生變動，故如因應此地構成限制電平的數量，同樣地構成比較器的數量。
圖12係為表示時間(μs)與信號施加時之驅動電流(mA)之關係的圖表，而同圖係為再根據溫度之LED電流切換時，顯示(模擬)從主電流產生電路產生之電流的圖，從圖表左端置右端看到LED之主電流(驅動電流)緩慢上昇之情況，而由意圖使如此之動作進行之情況，將可控制接收側之脈衝幅度偏移或不穩定性情況，進而可有效防止通信錯誤情況。
而具體來說係在此使用在光通信之接收側最小應答脈衝幅度係以實力值想定2μs，並使其緩慢上升的時間係作為10μs程度，然而，尖峰電流產生電路及偏壓電路亦作為與主電流產生電路同樣之溫度控制，而在本實施例之中係將從LED電流切換開始(k*Vt為超過Va時刻)至規定之LED電流增減結束之時間，例如由接收元件之最小應答頻率數100kHz算出，並設定為10μs。
圖13係為表示溫度(℃)與DC等級之驅動電流(mA)之關係的圖表。
對於溫度變化，為了補償LED之光輸出，表示LED驅動電流階段狀地進行變化之狀態，而如此之變化情況，當無緩慢地使溫度補償電流變化之本發明的電流增加電路時，因會產生上述接收側之脈衝幅度偏移或不穩定性之發生等特性劣化問題，故並不希望。
圖14係為表示眼形圖案之波形圖。
在接收側係為將由規格所決定之輸出波形之眼形圖案放入規格內，或為了使接收元件之規格的脈衝幅度偏移極不穩定性降低，則作為LED光纖結合光輸出之變化欲成為接收元件之最小應答以下，例如，當LED光纖結合光輸出突然增加時，而此如為接收元件之應答範圍內，眼形圖案之縱軸方向之振幅亦配合此而增加，而此係振幅突然變化之情況，成為接收側之脈衝幅度偏移或不穩定性而發生，但在上述之構成之中係可極力控制有關之現象情況，然而，波形圖之橫軸係將1ns作為一刻度，而縱軸係將500mV作為一刻度。
圖15係為溫度補償電流產生電路之部分電路圖。
對於進行LED驅動電流之切換的電晶體(MOS電晶體)TRv e ，由傳達對於儲存在電容器C1之電荷的放電所耗費之時間情況，緩慢地使驅動電流增加，而通常，電晶體TRv e 係為關閉，並電流X1則如圖示流動，而電位Ve係成為[H等級]之狀態，而當作為切換信號之比較器輸出Vc傳達至電晶體TRv e 之閘道時，此係作為OFF，然後將電容器C1之電荷進行放電，而成為[L等級]，而此情況，後段之電晶體係可以L等級成為ON地進行設定。
圖16係為表示伴隨電容器放電之電壓的時間變化之圖表。
當開始電容器C1之放電時，電位Ve係與時間經過之同時慢慢地下降，而由調整電容器C1之放電情況，可更加地調整緩慢之電壓變化，另外，根據電晶體TRv e 之種類，並由改變電組纖大小來調整電流量之情況，亦可作為緩慢之電壓變化，然而，在此係作為一例，關於在電晶體TRv e 與電容器C1進行表示，但此係關於在電晶體TRv f 與電容器C1亦為相同，然而，電流源xI之一例係如圖接續複數之電晶體，但此係可採用各種構成之情況。
以上，如說明，針對在上述LED驅動電路係採用以溫度變化作比例而產生之電壓值，然後經由從一個(或複數)之比較器所構成之A/D變換器來使因應溫度之數位輸出產生，並依據此來選擇LED驅動電流量，並依據溫度變化，將使LED驅動電流量變化時之條件，作為傳收線對之光通信系統來考量，並由比接收元件作為應答之脈衝幅度還長時間緩慢使其變化之情況，將可降低接受側之脈衝幅度偏移或不穩定性之情況。
然而，脈衝幅度偏移.不穩定性係根據各規格，必須滿足訂定各自時之要求，而在本例之中係慢慢使溫度補償電流變化，另外，對於作為目標之帶域，為了使帶域狹窄之LED高速動作，對LED加上高頻提升，而當對於此帶域狹窄之LED加上高頻提升時，發光輸出係高速上昇，但相反，將多少產生凹陷，而為了控制其凹陷，至少具備2個尖峰電流產生電路，並為了作為快速(修正)LED之應答，而實施由2階段而成之時間分割的定量高頻提升。
對於採用一個尖峰修正電路之情況係於脈衝波形在高頻提升後產生凹陷，但當進行2個以上之尖峰修正時，凹陷係顯著降低，而由此，得到對於實現安定之光通信必要不可缺之脈衝波形，而根據上述構成，將可無錯誤地進行光通信情況。
然而，上述裝置係可廣泛使用在海底電纜用光通信機器，回轉儀，資訊紀錄媒體寫入裝置等情況。
[產業上之利用可能性]
本發明係可利用在LED驅動電路之情況。
10g．．．下滑電流產生電路
10g5 ．．．放大器
10m．．．休眠電路(時間電路)
10b．．．時間產生電路
10j．．．色調檢測電路
10k．．．偏壓電路
10h．．．偏壓電流產生電路
10e．．．第1尖峰電流產生電路
10f．．．第2尖峰電流產生電路
10d．．．主電流產生電路
10a．．．接收用比較器
10b3．．．後段放大器
10b4．．．後段放大器
10b5．．．後段放大器
10b6．．．後段放大器
10．．．LED驅動電路
10i2 ．．．比較器
10i1 ．．．溫度檢測電路
10i．．．溫度補償電流產生電路
10i4 1 ．．．緩慢控制部
10i4 2 ．．．緩慢控制部
10b7．．．調整電路
10b9．．．調整電路
10b11．．．調整電路
10i4 ．．．電流增加電路
10i6 ．．．電流增加電路
A．．．放大器
C1．．．電容器
C2．．．電容器
D1，D2．．．二極體
IT 1 ．．．溫度補償電流
IT 2 ．．．溫度補償電流
[圖1]係為有關實施型態之LED驅動電路的電路圖。
[圖2]係為LVDS驅動器之電路圖。
[圖3]係為時間產生電路之電路圖圖。
[圖4]係為各種驅動信號之時間圖。
[圖5]係為各種電壓之時間圖。
[圖6]係為電流產生電路之電路圖。
[圖7]係為驅動電流之電路圖。
[圖8]係為表示光強度波形之圖表。
[圖9]係為表示LED之V－I特性的圖表。
[圖10]係為溫度補償電流產生電路之電路圖。
[圖11]係為表示溫度(℃)與光纖結合輸出(dBm)之關係的圖表。
[圖12]係為表示時間(μs)與信號施加時之驅動電流(mA)之關係的圖表。
[圖13]係為表示溫度(℃)與DC等級之驅動電流(mA)之關係的圖表。
[圖14]係為表示眼形圖案之波形圖。
[圖15]係為溫度補償電流產生電路之部分電路圖。
[圖16]係為表示伴隨電容器放電之電壓的時間變化之圖表。
10．．．LED驅動電路
10a．．．接收用比較器
10b．．．時間產生電路
10c．．．電晶體
10d．．．主電流產生電路
10e．．．第1尖峰電流產生電路
10f．．．第2尖峰電流產生電路
10g．．．下滑電流產生電路
10h．．．偏壓電流產生電路
10i．．．溫度補償電流產生電路
10j．．．色調檢測電路
10k．．．偏壓電路
10m．．．休眠電路(時間電路)
IT 1 ~IT 3 ．．．溫度補償電流
T1~T4．．．驅動信號
Vcc．．．電源電位

Claims (6)

  1. 一種發光二極體驅動電路，其特徵為針對在LED驅動電路具備有接續在LED之第1電流源與，控制流動在前述第1電流源與前述LED之間的驅動電流之電晶體與，產生傳達於前述電晶體之控制端子的驅動信號之時間產生電路與，傳達溫度補償電流於前述第1電流源之溫度補償電流產生電路，而其中前述溫度補償電流產生電路係具備有溫度檢測電路與，輸入前述溫度檢測電路之輸出的第1比較器與，從前述第1比較器之輸出切換時，慢慢使前述溫度補償電流增加之第1電流增加電路。
  2. 如申請專利範圍第1項之發光二極體驅動電路，其中，前述電流增加電路係具備從前述第1比較器之輸出切換時，進行電壓變化之第1電容器與，輸入前述第1電容器之電壓於控制端子而傳達前述溫度補償電流之至少一部分的第1電流控制用電晶體。
  3. 如申請專利範圍第2項之發光二極體驅動電路，其中，前述溫度補償電流產生電路係具備有輸入前述溫度檢測電路之輸出之第2比較器與，從前述第2比較器之輸出切換時，慢慢使前述溫度補償電流增加之第2電流增加電路，其中前述第1及第2電流增加電路係重疊，並構成前述溫度補償電流之一部分。
  4. 如申請專利範圍第3項之發光二極體驅動電路， 其中，前述第2電流增加電路係具備從前述第2比較器之輸出切換時，進行電壓變化之第2電容器與，輸入前述第2電容器之電壓於控制端子而傳達前述溫度補償電流之至少一部分的第2電流控制用電晶體。
  5. 如申請專利範圍第1項之發光二極體驅動電路，其中，具備接續在LED之第2電流源，其中前述時間產生電路係如從前述第2電流源供給尖峰電流於前述LED地驅動前述第2電流源。
  6. 如申請專利範圍第1項之發光二極體驅動電路，其中，具備有具有接續在前述時間產生電路之輸入端子之輸出端子與，輸入差動信號之2個輸入端子之LVDS接收用比較器。
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