WO2015059204A2 - Schaltungsanordnung, leuchtdioden-anordnung und verfahren zum ansteuern eines optoelektronischen bauelements - Google Patents

Schaltungsanordnung, leuchtdioden-anordnung und verfahren zum ansteuern eines optoelektronischen bauelements Download PDF

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WO2015059204A2
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/502—LED transmitters

Definitions

  • Circuit arrangement for driving an optoelectronic component
  • the present invention relates to a circuit arrangement according to claim 1, a light-emitting diode arrangement according to claim 7 and a method for driving an optoelectronic component by means of a circuit arrangement according to claim 10.
  • Circuit arrangements for driving optoelectronic components such as light-emitting diodes and semiconductor lasers are known from the prior art. For pulsed opto ⁇ electronic components short switching times are desirable in many applications. In the prior art erge ⁇ ben up when driving LEDs often switching times that are much longer than can be achieved with laser diode switching times. This applies in particular to high-performance light-emitting diodes and to light-emitting diodes which are provided for the emission of electromagnetic radiation from the infrared spectral range. This results in limitations in the possible fields of application of light-emitting diodes.
  • a circuit arrangement for driving an optoelectronic component has a first node, a second node, a third node and a fourth node.
  • a supply voltage can be applied between the first node and the fourth node.
  • the first node is connected to the second node.
  • an optoelectronic device can be arranged at ⁇ .
  • a first transistor for switching a channel is arranged between the third node and the fourth node.
  • a series circuit having a first resistor and a coil is arranged between the first node and the third node. This circuit arrangement can be used to Ansteu ⁇ a ren arranged between the second node and the third node optoelectronic component.
  • the optoelectronic component can, for example, a
  • the first transistor of the circuit arrangement can be used for switching the optoelectronic component.
  • a current flow is maintained by the coil of the series connection between the first node and the third node for a short period of time, which flows counter to the current direction during operation of the optoelectronic component in the optoelectronic component and there causes a degradation of charge carriers in an active zone.
  • the series connection arranged between the first node and the third node comprises a second transistor.
  • the second transistor can be switched off while the first tran- sistor conductive and arranged between the second and the third node of the circuit arrangement optoelectronic component is thus turned on.
  • the second transistor in the series circuit of the circuit arrangement can be turned on only shortly before the switching off of the optoelectronic component in order to enable a serving for emptying of the optoelectronic component current flow through the series circuit ⁇ tion.
  • a current flow through the series circuit of the circuit arrangement takes place in this case only during a short period of time, whereby a power consumption of the circuit arrangement is reduced.
  • the second transistor is designed as a self-blocking p-channel field-effect transistor.
  • no control signal has to be applied to the second transistor in order to keep the second transistor in a blocking state.
  • the first transistor is a self-blocking n-channel transistor.
  • the first node through a parallel circuit of a second resistor and a capacitor to said second node is verbun ⁇ .
  • the parallel circuit of the second resistor and the capacitor effects an increase in a current that flows according to switching of the first transistor in the conductive state in a valve disposed between the second node and the third node of the circuit arrangement optoelectronic Bauele ⁇ ment.
  • the optoelectronic component becomes conductive after switching of the first transistor
  • this has a driver circuit for driving the first transistor.
  • the driver circuit can be designed, for example, as an FET driver circuit.
  • a light-emitting diode arrangement comprises a circuit arrangement of the aforementioned type and a light-emitting diode, which is arranged between the second node and the third node of the circuit arrangement.
  • the light-emitting diode, the ⁇ these light-emitting diode arrangement can be switched by means of the circuit arrangement of the light-emitting diode array. In this case, advantageously short optical rise and fall times of the light emitting diode can be achieved.
  • the light-emitting diode is designed to emit light in the infrared spectral range.
  • the light-emitting diode can be designed for example as a high-performance light-emitting diode and be provided for a current flow of more than 1 A.
  • the light-emitting diode arrangement is thereby suitable for use in application areas which are otherwise reserved for semiconductor lasers.
  • the light-emitting diode arrangement offers the advantages of lower costs, lower risks of injury to persons and simplified light shaping.
  • a protection diode is disposed in anti-parallel to the light emitting diode between the second node and the third node.
  • the protection diode can protect the light emitting diode of the Leuchtdio ⁇ the assembly from being damaged by electrostatic discharge.
  • the protection diode can also protect the light-emitting diode of the light-emitting diode arrangement against damage by a discharge current flowing in the light-emitting diode in the event of a disconnection from the coil of the series connection of the circuit arrangement.
  • a method for driving an optoelectronic component by means of a circuit arrangement can be used when using a circuit arrangement of the aforementioned type, wherein the arranged between the first node and the third node series circuit comprises a second transistor.
  • the method has steps to turn on the first transistor at a first time, to turn on the second transistor at a second time after the first time, and to turn off the first transistor at a third time after the second time.
  • a current flow through the series circuit comprising the first resistor and the coil of the circuit arrangement is established. This current flow is maintained even after the turning off of the first transistor at the third time by the coil for some time.
  • the maintained electrical current then flows into the optoelectronic component counter to the direction of the current flowing through the optoelectronic component during operation, where it causes a breakdown of charge carriers in an active zone of the optoelectronic component.
  • an optical switch-off time of the opto ⁇ electronic device is advantageously shortened.
  • the process is between the second time and the third time, a time period which is at least three times as large as a predetermined value of the first resistor by a Quo ⁇ tienten from the inductance of the coil and the resistance time constant.
  • Vor ⁇ geous enough after the switching off of the second transistor at the second time in the series circuit adjusting current flow at the third time then already reaches a maximum value, whereby after switching off the first transistor at the third time a particularly effective ⁇ same emptying of the active zone optoelectronic component is achieved.
  • this comprises a further step for switching off the second transistor at a fourth time after the third time. ⁇ advantage adhesive enough, is reduced by switching off the second transistor to the fourth time, a power consumption of the circuit arrangement.
  • FIG. 1 shows a circuit arrangement for driving an optoelectronic component
  • Figure 2 shows a parallel connection of a light emitting diode and a
  • FIG. 3 shows a pulse course diagram
  • Figure 4 is a switching speed diagram
  • FIG. 5 shows a part of a further circuit arrangement
  • FIG. 6 is a circuit diagram.
  • FIG. 1 shows a partially schematized representation of a circuit arrangement 100 for driving an optoelectronic component.
  • the circuit arrangement 100 is suitable, for example, for driving light-emitting diodes.
  • the circuit arrangement 100 is particularly suitable for a gepuls ⁇ th operation of a to be driven optoelectronic Bauele- management.
  • the circuit arrangement 100 is suitable, for example, for use in a device for electronic data transmission and for use in a 3D camera.
  • the circuit arrangement 100 comprises a first node 101, a second node 102, a third node 103, a fourth node 104, a fifth node 105 and a sixth node 106.
  • the nodes 101, 102, 103, 104, 105, 106 of the circuit arrangement 100 are circuit nodes of the circuit arrangement 100.
  • a to be driven by the Wegungsan- assembly 100 optoelectronic component can be arranged at ⁇ , for example a light emitting diode 110.
  • the light emitting diode 110 may be formed, for example, to emit light in the infrared spectral range.
  • the light-emitting diode 110 can be designed as a high-performance light-emitting diode and designed for a current flow of more than 1 A. In ⁇ example, the light-emitting diode 110 may be formed for a current flow of 2 A.
  • the light-emitting diode 110 may be arranged between the second node 102 and the third node 103 such that an anode 111 of the light-emitting diode 110 is connected to the second node 102 of the circuit arrangement 100 and a cathode 112 of the light-emitting diode 110 is connected to the third node 103 of the circuit arrangement 100 ,
  • a supply voltage 140 may be applied between the first node 101 and the fourth node 104 of the circuit 100.
  • the fourth node 104 of the circuit arrangement 100 may be connected to a ground contact 130.
  • the supply voltage 140 is a positive electrical DC voltage and serves to supply the LED 110.
  • a first transistor 120 for switching the light-emitting diode 110 is arranged.
  • the first transistor 120 may be formed, for example, as a self-blocking n-channel field effect transistor.
  • the first transistor 120 is a transistor with short switching times. 0
  • a drain contact 121 (outflow contact) of the first transis ⁇ sector 120 is connected to the third node 103 of the Heidelbergungsanord ⁇ tion 100.
  • a source contact 122 (source contact) of the first transistor 120 is connected to the fourth node 104 of the circuit 100.
  • a gate contact 123 (gate contact) of the first transistor 120 is connected to the sixth node 106 of the circuit 100.
  • an electrically conductive channel 124 between the drain contact 121 and source contact 122 of the first transistor 120 and so ⁇ with an electrically conductive connection between the third node 103 and the fourth node 104 of the circuit 100 are switched. If the first transistor 120 is connected in an electrically conductive state, then a current flow through the light-emitting diode 110 is possible and the light-emitting diode 110 is switched on. If the first transistor 120 is switched to the electrically blocking state, no current can flow through the light-emitting diode 110 and the light-emitting diode 110 is switched off. If the first Transistor 120 is configured asssper ⁇ render transistor, so there is the first transistor 120 without signal applied to the gate contact 123 ⁇ control signal in locking condition.
  • the circuit arrangement 100 comprises a driver circuit 400.
  • the driver circuit 400 has an input 401 and an output 402.
  • the output 402 of the driver circuit 400 is connected to the sixth node 106 of the circuit arrangement 100.
  • a drive voltage 410 may be applied to the driver circuit 400.
  • the driver circuit 400 may be formed, for example, as a FET driver circuit.
  • the circuit arrangement 100 comprises a pulse generator 500.
  • the pulse generator 500 is connected to the input 401 of the driver circuit 400.
  • the pulse generator 500 is configured to generate short voltage pulses. By the pulse generator 500 generated and applied to the input 401 of the driver circuit 400 voltage pulses are amplified by the driver circuit 400 and applied via the output 402 of the driver circuit 400 as a control signal to the gate contact 123 of the first transistor 120 of the circuit 100.
  • the voltage pulses generated by the pulse generator 500 may have, for example, a pulse duration in the range of a few 10 ns. If the first transistor 120 of the circuitry 100 switched from the blocking state into the conductive state, so it takes a rise time until the light-emitting diode 110 elekt ⁇ romagnetician radiation with full intensity optical emit ⁇ advantage.
  • the first transistor 120 of the circuitry 100 switched from the conducting state to the blocking state, so it takes a decay time until the emission elekt ⁇ romagnetischer radiation is completely subsided by the light emitting diode 110th
  • the rise time could be 10 ns for an intended current of 2 A flowing through the light-emitting diode 110, for example.
  • the off ⁇ fall time could be in this case, for example, 15 ns.
  • the circuit arrangement 100 has an emptying circuit 200.
  • the emptying circuit 200 is provided, after switching the first transistor 120 from the conducting state to the blocking state, to accelerate the removal of free charge carriers in an active zone of the light emitting diode 110 in order to accelerate the switching off of the light emitting diode 110.
  • the emptying circuit 200 comprises a series connection of a first resistor 210 and a coil 220.
  • the state 210 is arranged between the first node 101 of the circuit arrangement 100 and the fifth node 105 of the circuit arrangement 100.
  • the coil 220 is arranged between the fifth node 105 and the third node 103 of the circuit arrangement 100.
  • the first resistor 210 can have for example a reflection ⁇ reading value of 2.2 ohms.
  • the coil 220 may, for example, have an inductance of 10 nH.
  • the first transistor 120 of the circuit arrangement 100 If the first transistor 120 of the circuit arrangement 100 is in a conducting state, then an electric current flows through the emptying circuit 200 between the first node 101 and the third node 103 of the circuit arrangement 100 through the first resistor 210 and the coil 220 Transistor 120 is switched from the electrically conductive state in the blocking state, the coil 220 initially causes a maintenance of the electrical current flowing through the coil 220. Since this electric current can no longer flow via the now blocking channel 124 of the first transistor 120, the current maintained by the coil 220 of the emptying circuit 200 flows in reverse direction into the light emitting diode 110 and causes in the light emitting diode 110 egg ⁇ nen degradation of free charge carriers in the active zone.
  • the emptying circuit 200 may cause, for example, a reduction of the decay time of the light-emitting diode 110 to a value of less than 5 ns, in particular to a value of less than 4 ns.
  • the circuit arrangement 100 has a current boosting circuit 300.
  • the current delay circuit 300 comprises a parallel circuit of a second resistor 310 and a con ⁇ densators 320. the current delay circuit 300 constituting parallel circuit of the second resistor 310 and the capacitor 320 between the first node 101 of the formwork arrangement 100 and the second node 102 of the circuit arrangement 100.
  • the second resistor 310 may play, have a resistance value of 2.7 Ohm at ⁇ .
  • the capacitor 320 may have a capacitance of 2.2 nF.
  • the capacitor 320 of the current boosting circuit 300 is discharged. If the transistor 120 of the circuit arrangement 100 is switched from the blocking state into the conducting state, then an electric current flow via the current boost circuit 300, the light-emitting diode 110 and the channel 124 of the first transistor 120 is made possible. In the current booster circuit 300, a current flow is possible both via the second resistor 310 and via the not yet fully charged capacitor 320.
  • the increased current flow made possible in the first period after the switching of the transistor 120 from the blocking state into the conducting state by the current boosting circuit 300 causes an accelerated accumulation of free charge carriers in the active zone of the light emitting diode 110 and thereby an accelerated start of an emission. shear radiation through the light-emitting diode 110.
  • the Stro ⁇ müberhöhungsscrien 300 a shortening of the rise time of the light emitting diode 110 to a value of less than 5 ns he ⁇ possible, in particular to a value less than 4 ns.
  • the light-emitting diode 110 arranged between the second node 102 and the third node 103 of the circuit arrangement 100 may be connected in parallel with a protective diode 115. This is shown in FIG.
  • the protection diode 115 has an anode 116 and a cathode 117.
  • the protective diode 115 is arranged antipa ⁇ parallel to the light emitting diode 110.
  • the anode 111 of the light-emitting diode 110 is connected to the cathode 117 of the protection diode 115 and to the second node 102 of the circuit arrangement 100.
  • the cathode 112 of the light-emitting diode 110 is connected to the anode 116 of the protective diode 115 and to the third node 103 of the circuit arrangement 100.
  • the protection diode 115 serves to protect the light-emitting diode 110.
  • the protection diode 115 can protect the light-emitting diode 110 from damage due to electrostatic discharges.
  • the protection diode 115 can also protect the light-emitting diode 110 against damage by the discharge current flowing into the light-emitting diode 110 in the shutdown case from the discharge circuit 200.
  • the light emitting diode 110 and the protective diode 115 may be formed as inte ⁇ grated electrical component.
  • FIG. 3 shows a schematic pulse progression diagram 600.
  • a time 610 in ns is plotted on a horizontal axis of the pulse progression diagram.
  • an optical intensity 620 is plotted in arbitrary units.
  • the pulse duration diagram 600 shows a temporal intensity profile 630 of an intensity of an electromagnetic radiation emitted by the light-emitting diode 110 during a short pulse.
  • the light-emitting diode 110 is driven by means of the circuit arrangement 100 of FIG.
  • the pulse generator 500 and the dri ⁇ berscrien 400 of the circuit 100 generate a control signal to the first transistor of the circuit arrangement 100 at the beginning of the pulse from the blocking state into the conductive state and the end of the pulse from the direct ⁇ the state in the to switch off the blocking state.
  • the intensity of the electromagnetic radiation emitted by the light emitting diode 110 increases steeply at the beginning of the pulse on a rising edge 631 of the intensity profile 630.
  • the intensity of the electromagnetic radiation emitted by the light-emitting diode 110 drops steeply at a falling edge 632 of the intensity profile 630.
  • the duration of the rising edge 631 ent ⁇ says the rise time of the light emitting diode 110 and may be shorter than 5 ns, preferably even less than 4 ns.
  • the duration of the falling edge 632 of the intensity curve 630 represents the fall time of the light emitting diode 110 and may be shorter than 5 ns, preferably even shorter than 4 ns.
  • FIG. 4 shows a schematic switching speed diagram 700 for illustrating the dependence of the switching times of the light-emitting diode 110 on the current of the current flowing through the light-emitting diode 110 when the light-emitting diode 110 is activated with the circuit arrangement 100.
  • the current intensity is shown on a horizontal axis of the switching speed diagram 700 710 of the current flowing in the on state by the light emitting diode 110 current applied in mA.
  • the edge duration 720 of the rising edge 631 and the falling edge 632 so the rise time and the Ab ⁇ fall time of the light emitting diode 110, applied.
  • An increase over time 730 is the dependence of An ⁇ rise time of the current 710 again.
  • a fall time history 740 gives the dependence of the fall time of the light emitting diode 110 of the current 710 on.
  • the rise time of the light emitting diode 110 ⁇ decreases with increasing current level 710.
  • the waste ⁇ time the light emitting diode 110 increases with increasing current 710 easily.
  • both the rise time and the fall time of the light-emitting diode 110 are less than 5 ns.
  • Figure 5 shows a schematic representation of a portion ei ⁇ ner circuitry 800 for driving an optoelectronic device.
  • the circuit arrangement 800 has great similarities with the circuit arrangement 100 of FIG. Matching components are given the same reference numerals in Figs. 1 and 5 and will not be described again in detail below. In the following, only the differences between the circuit arrangement 800 of FIG. 5 and the circuit arrangement 100 of FIG. 1 are explained.
  • the circuit arrangement 800 differs from circuitry arrangement 100 in that the between the first node 101 and the third node 103 are arranged, and the Ent ⁇ empty circuit additionally comprises 200 forming series connection adjacent to the first resistor 210 and the coil 220 a second transistor 230th
  • the second transistor 230 may be formed, for example, as a self-blocking p-channel field effect transistor.
  • the second transistor 230 has a
  • a voltage applied to the gate contact 233 ⁇ control signal a channel between the drain contact 231 and the source contact 232 can be switched between a blocking and an electrically conductive state.
  • the source contact 232 of the second transistor 230 is connected to the first node 101 of the circuit arrangement 800.
  • the drain contact 231 of the second transistor 230 is connected to a seventh node 107 of the circuit arrangement 800.
  • the first resistor 210 of 200 of the scarf Entleerscen ⁇ processing arrangement 800 is angeord- between the seventh node 107, and the fifth node 105, the circuitry 800 , n
  • the coil 220 is arranged between the fifth node 105 and the third node 103 of the circuit arrangement 800.
  • the order of the first resistor 210, the coil 220 and the second transistor 230 in the series circuit forming the emptying circuit 200 of the circuit arrangement 800 could also be chosen differently.
  • Circuit arrangement 100 to reduce.
  • the second transistor 230 of the discharge circuit 200 of the circuit arrangement 800 may be switched to a blocking state. While ⁇ ses period can thus no electric current on the whereby the power consumption of the circuit arrangement is reduced 800, the Entleerscnies 200 forming series circuit of the first resistor 210, coil 220 and second transistor 230 to flow.
  • first the second transistor 230 of the discharge circuit 200 of the circuit arrangement 800 is switched from the blocking state into the conducting state.
  • a current flow can form via the series circuit forming the emptying circuit 200.
  • this current flow is initially maintained by the coil 220 and flows as purge ⁇ current in the LED 110 to accelerate in the already described manner, a disconnection of the light emitting diode 110th
  • the second transistor 230 of the discharge circuit 200 can be switched again from the conductive state to the blocking state.
  • FIG. 6 shows a schematic circuit diagram 900 for illustrating the described switching signal sequence.
  • a time 910 is plotted.
  • On vertical axes of the shifting diagram 900 are a signal applied to the gate contact 123 of the first transistor 120 of the circuitry 800 drive signal 920, signal applied to the gate contact 233 of the second transistor 230, the purge ⁇ circuit 200 of the circuit assembly 800 decision-empty signal 930 and in applied to the coil 220 of the discharge circuit 200 of the circuit 800 flowing emptying 940 in each arbitrary units.
  • the first transistor 120 of the circuit arrangement 800 is switched from the blocking state into the conducting state by means of the drive signal 920.
  • the light-emitting diode 110 is switched on and emits ⁇ electromagnetic radiation.
  • the first transistor is to be turned 120 by means of the drive signal 920 again from the conducting to a blocking state to turn off and the LED 110 to stop the emission of electromagnetic ⁇ shear radiation through the light-emitting diode 110 .
  • the second transistor 230 of the Entleerschal ⁇ processing 200 of the circuit assembly 800 by means of the Entleersig- is already at a second time 912, which lies between the first point in time 911 and third time 913, Nals 930 switched from the blocking to the conductive state.
  • Characterized a anefficiencyder Entleerstrom is 940 by 230 gebil ⁇ an end of the first resistor 210 of
  • Discharge current 940 increases with a time constant that is determined by the quotient of the inductance of coil 220 and the resistance value of the first resistor 210 is set.
  • the emptying current 940 flowing through the coil 220 of the emptying circuit 200 of the circuit arrangement 800 flows into the light-emitting diode 110, where it causes a rapid degradation of the charge carriers in the active zone the light-emitting diode 110 and thus a rapid termination of the emission of electromagnetic radiation.
  • the exhaust stream 940 flowing in the spool 220 of the purge circuit 200 decays over time 910.
  • the second transistor 230 of the emptying circuit 200 of the circuit arrangement 800 can be returned from the conducting state to the blocking state by means of the emptying signal 930. Subsequently, the basis of the
  • Circuit diagram 900 explained switching signal sequence run again.

Abstract

Eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines optoelektronischen Bauelements umfasst einen ersten Knoten, einen zweiten Knoten, einen dritten Knotenund einen vierten Knoten. Zwischen dem ersten Knotenund dem vierten Knotenist eine Versorgungsspannung anlegbar. Der erste Knotenist mit dem zweiten Knotenverbunden. Zwischen dem zweiten Knotenund dem dritten Knotenkann ein optoelektronisches Bauelement angeordnet werden. Zwischen dem dritten Knotenund dem vierten Knotenistein erster Transistor zum Schalten eines Kanals zwischen dem dritten Knotenund dem vierten Knotenangeordnet. Zwischen dem ersten Knotenund dem dritten Knotenist eine Reihenschaltung mit einem ersten Widerstandund einer Spule angeordnet.

Description

Beschreibung
Schaltungsanordnung, Leuchtdioden-Anordnung und Verfahren zum Ansteuern eines optoelektronischen Bauelements
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 1, eine Leuchtdioden-Anordnung gemäß Patentanspruch 7 sowie ein Verfahren zum Ansteuern eines optoelektronischen Bauelements mittels einer Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 10.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2013 221 753.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Schaltungsanordnungen zum Ansteuern von optoelektronischen Bauelementen wie Leuchtdioden und Halbleiterlasern sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei gepulst betriebenen opto¬ elektronischen Bauelementen sind in vielen Anwendungsfällen kurze Schaltzeiten wünschenswert. Im Stand der Technik erge¬ ben sich bei der Ansteuerung von Leuchtdioden häufig Schaltzeiten, die wesentlich länger als mit Laserdioden erzielbare Schaltzeiten sind. Dies gilt insbesondere für Hochleistungs- Leuchtdioden und für Leuchtdioden, die zur Emission von elektromagnetischer Strahlung aus dem infraroten Spektralbereich vorgesehen sind. Daraus ergeben sich Beschränkungen bei den möglichen Anwendungsfeldern von Leuchtdioden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines optoelektronischen Bauelements bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht da¬ rin, eine Leuchtdioden-Anordnung bereitzustellen. Diese Auf- gäbe wird durch eine Leuchtdioden-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Ansteuern eines optoelektronischen Bauelements mittels einer Schaltungsanord- nung anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben. Eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines optoelektronischen Bauelements weist einen ersten Knoten, einen zweiten Knoten, einen dritten Knoten und einen vierten Knoten auf. Zwischen dem ersten Knoten und dem vierten Knoten kann eine Versorgungsspannung angelegt werden. Der erste Knoten ist mit dem zweiten Knoten verbunden. Zwischen dem zweiten Knoten und dem dritten Knoten kann ein optoelektronisches Bauelement an¬ geordnet werden. Zwischen dem dritten Knoten und dem vierten Knoten ist ein erster Transistor zum Schalten eines Kanals zwischen dem dritten Knoten und dem vierten Knoten angeord- net. Zwischen dem ersten Knoten und dem dritten Knoten ist eine Reihenschaltung mit einem ersten Widerstand und einer Spule angeordnet. Diese Schaltungsanordnung kann zum Ansteu¬ ern eines zwischen dem zweiten Knoten und dem dritten Knoten angeordneten optoelektronischen Bauelements genutzt werden. Das optoelektronische Bauelement kann beispielsweise eine
Leuchtdiode sein. Der erste Transistor der Schaltungsanord¬ nung kann zum Schalten des optoelektronischen Bauelements genutzt werden. Beim Abschalten des optoelektronischen Bauelements mittels des ersten Transistors der Schaltungsanordnung wird durch die Spule der Reihenschaltung zwischen dem ersten Knoten und dem dritten Knoten während eines kurzen Zeitraums ein Stromfluss aufrechterhalten, der entgegen der Stromrichtung im Betrieb des optoelektronischen Bauelements in das optoelektronische Bauelement hinein fließt und dort einen Ab- bau von Ladungsträgern in einer aktiven Zone bewirkt. Dadurch wird vorteilhafterweise eine deutliche Verkürzung der opti¬ schen Abschaltzeit des optoelektronischen Bauelements er¬ reicht . In einer Ausführungsform der Schaltungsanordnung umfasst die zwischen dem ersten Knoten und dem dritten Knoten angeordnete Reihenschaltung einen zweiten Transistor. Der zweite Transistor kann sperrend geschaltet werden, während der erste Tran- sistor leitend und das zwischen dem zweiten und dem dritten Knoten der Schaltungsanordnung angeordnete optoelektronische Bauelement somit eingeschaltet ist. Der zweite Transistor in der Reihenschaltung der Schaltungsanordnung kann erst kurz vor dem Abschalten des optoelektronischen Bauelements leitend geschaltet werden, um einen zur Entleerung des optoelektronischen Bauelements dienenden Stromfluss durch die Reihenschal¬ tung zu ermöglichen. Vorteilhafterweise findet ein Stromfluss über die Reihenschaltung der Schaltungsanordnung in diesem Fall nur während eines kurzen Zeitraums statt, wodurch sich ein Energieverbrauch der Schaltungsanordnung reduziert.
In einer Ausführungsform der Schaltungsanordnung ist der zweite Transistor als selbstsperrender p-Kanal- Feldeffekttransistor ausgebildet. Vorteilhafterweise muss in diesem Fall kein Steuersignal an den zweiten Transistor angelegt werden, um den zweiten Transistor in sperrendem Zustand zu halten. In einer Ausführungsform der Schaltungsanordnung ist der erste Transistor als selbstsperrender n-Kanal-
Feldeffekttransistor ausgebildet. Vorteilhafterweise muss in diesem Fall auch an den ersten Transistor kein Steuersignal angelegt werden, um den ersten Transistor sperrend zu halten.
In einer Ausführungsform der Schaltungsanordnung ist der erste Knoten über eine Parallelschaltung eines zweiten Widerstands und eines Kondensators mit dem zweiten Knoten verbun¬ den. Die Parallelschaltung aus dem zweiten Widerstand und dem Kondensator bewirkt eine Überhöhung eines Stroms, der nach einem Schalten des ersten Transistors in leitenden Zustand in ein zwischen dem zweiten Knoten und dem dritten Knoten der Schaltungsanordnung angeordnetes optoelektronisches Bauele¬ ment hineinfließt. Dadurch wird das optoelektronische Bauele- ment nach dem Schalten des ersten Transistors in leitenden
Zustand schneller eingeschaltet, wodurch sich vorteilhafterweise eine optische Anstiegszeit des mittels der Schaltungs- anordnung angesteuerten optoelektronischen Bauelements verkürzt .
In einer Ausführungsform der Schaltungsanordnung weist diese eine Treiberschaltung zum Ansteuern des ersten Transistors auf. Die Treiberschaltung kann beispielsweise als FET- Treiberschaltung ausgebildet sein.
Eine Leuchtdioden-Anordnung umfasst eine Schaltungsanordnung der vorgenannten Art sowie eine Leuchtdiode, die zwischen dem zweiten Knoten und dem dritten Knoten der Schaltungsanordnung angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann die Leuchtdiode die¬ ser Leuchtdioden-Anordnung mittels der Schaltungsanordnung der Leuchtdioden-Anordnung geschaltet werden. Dabei können vorteilhafterweise kurze optische Anstiegs- und Abfallzeiten der Leuchtdiode erreicht werden.
In einer Ausführungsform der Leuchtdioden-Anordnung ist die Leuchtdiode ausgebildet, Licht im infraroten Spektralbereich zu emittieren. Die Leuchtdiode kann beispielsweise als Hoch- leistungs-Leuchtdiode ausgebildet und für einen Stromfluss von mehr als 1 A vorgesehen sein. Vorteilhafterweise eignet sich die Leuchtdioden-Anordnung dadurch für eine Verwendung in ansonsten Halbleiterlasern vorbehaltenen Anwendungsberei- chen. Dabei bietet die Leuchtdioden-Anordnung die Vorteile geringerer Kosten, geringerer Risiken einer Schädigung von Personen und vereinfachter Lichtformung.
In einer Ausführungsform der Leuchtdioden-Anordnung ist eine Schutzdiode antiparallel zu der Leuchtdiode zwischen dem zweiten Knoten und dem dritten Knoten angeordnet. Vorteilhafterweise kann die Schutzdiode die Leuchtdiode der Leuchtdio¬ den-Anordnung vor einer Beschädigung durch elektrostatische Entladungen schützen. Die Schutzdiode kann die Leuchtdiode der Leuchtdioden-Anordnung auch vor einer Beschädigung durch einen im Abschaltfall aus der Spule der Reihenschaltung der Schaltungsanordnung in die Leuchtdiode fließenden Entleerstrom schützen. Ein Verfahren zum Ansteuern eines optoelektronischen Bauelements mittels einer Schaltungsanordnung ist bei Verwendung einer Schaltungsanordnung der vorgenannten Art nutzbar, bei der die zwischen dem ersten Knoten und dem dritten Knoten angeordnete Reihenschaltung einen zweiten Transistor umfasst. Das Verfahren weist dabei Schritte auf zum Einschalten des ersten Transistors zu einem ersten Zeitpunkt, zum Einschalten des zweiten Transistors zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt, und zum Abschalten des ersten Transistors zu einem dritten Zeitpunkt nach dem zweiten Zeitpunkt. Nach dem Einschalten des zweiten Transistors zu dem zweiten Zeitpunkt stellt sich ein Stromfluss durch die den ersten Widerstand und die Spule umfassende Reihenschaltung der Schal- tungsanordnung ein. Dieser Stromfluss wird auch nach dem Abschalten des ersten Transistors zu dem dritten Zeitpunkt durch die Spule noch für eine gewisse Zeit aufrechterhalten. Der aufrechterhaltene elektrische Strom fließt dann entgegen der Richtung des im Betrieb durch das optoelektronische Bau- element fließenden Stroms in das optoelektronische Bauelement hinein und bewirkt dort einen Abbau von Ladungsträgern in einer aktiven Zone des optoelektronischen Bauelements. Dadurch wird vorteilhafterweise eine optische Abschaltzeit des opto¬ elektronischen Bauelements verkürzt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens liegt zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem dritten Zeitpunkt eine Zeitspanne, die mindestens dreimal so groß ist wie eine durch einen Quo¬ tienten aus der Induktivität der Spule und dem Widerstands- wert des ersten Widerstands festgelegte Zeitkonstante. Vor¬ teilhafterweise hat ein nach dem Abschalten des zweiten Transistors zu dem zweiten Zeitpunkt sich in der Reihenschaltung einstellender Stromfluss zum dritten Zeitpunkt dann bereits einen Maximalwert erreicht, wodurch nach dem Abschalten des ersten Transistors zum dritten Zeitpunkt eine besonders wirk¬ same Entleerung der aktiven Zone des optoelektronischen Bauelements erreicht wird. In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Abschalten des zweiten Transistors zu einem vierten Zeitpunkt nach dem dritten Zeitpunkt. Vorteil¬ hafterweise wird durch das Abschalten des zweiten Transistors zu dem vierten Zeitpunkt ein Energieverbrauch der Schaltungsanordnung reduziert.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung Figur 1 eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines optoelektronischen Bauelements;
Figur 2 eine Parallelschaltung einer Leuchtdiode und einer
Schutzdiode ;
Figur 3 ein Pulsverlaufsdiagramm; Figur 4 ein Schaltgeschwindigkeitsdiagramm; Figur 5 einen Teil einer weiteren Schaltungsanordnung; und Figur 6 ein Schaltdiagramm.
Figur 1 zeigt eine teilweise schematisierte Darstellung einer Schaltungsanordnung 100 zum Ansteuern eines optoelektronischen Bauelements. Die Schaltungsanordnung 100 eignet sich beispielsweise zum Ansteuern von Leuchtdioden. Die Schaltungsanordnung 100 eignet sich insbesondere für einen gepuls¬ ten Betrieb eines anzusteuernden optoelektronischen Bauele- ments. Die Schaltungsanordnung 100 eignet sich beispielsweise für eine Verwendung in einer Vorrichtung zur elektronischen Datenübertragung und zur Verwendung in einer 3D-Kamera. Die Schaltungsanordnung 100 umfasst einen ersten Knoten 101, einen zweiten Knoten 102, einen dritten Knoten 103, einen vierten Knoten 104, einen fünften Knoten 105 und einen sechsten Knoten 106. Die Knoten 101, 102, 103, 104, 105, 106 der Schaltungsanordnung 100 sind Schaltungsknoten der Schaltungsanordnung 100.
Zwischen dem zweiten Knoten 102 und dem dritten Knoten 103 der Schaltungsanordnung 100 kann ein durch die Schaltungsan- Ordnung 100 anzusteuerndes optoelektronisches Bauelement an¬ geordnet werden, beispielsweise eine Leuchtdiode 110. Die Leuchtdiode 110 kann beispielsweise ausgebildet sein, Licht im infraroten Spektralbereich zu emittieren. Die Leuchtdiode 110 kann als Hochleistungs-Leuchtdiode ausgebildet und für einen Stromfluss von mehr als 1 A ausgebildet sein. Bei¬ spielsweise kann die Leuchtdiode 110 für einen Stromfluss von 2 A ausgebildet sein.
Die Leuchtdiode 110 kann derart zwischen dem zweiten Knoten 102 und dem dritten Knoten 103 angeordnet werden, dass eine Anode 111 der Leuchtdiode 110 mit dem zweiten Knoten 102 der Schaltungsanordnung 100 und eine Kathode 112 der Leuchtdiode 110 mit dem dritten Knoten 103 der Schaltungsanordnung 100 verbunden ist.
Zwischen dem ersten Knoten 101 und dem vierten Knoten 104 der Schaltungsanordnung 100 kann eine Versorgungsspannung 140 angelegt werden. Der vierte Knoten 104 der Schaltungsanordnung 100 kann mit einem Massekontakt 130 verbunden sein. Die Ver- sorgungsspannung 140 ist eine positive elektrische Gleich¬ spannung und dient zur Versorgung der Leuchtdiode 110.
Zwischen dem dritten Knoten 103 und dem vierten Knoten 104 der Schaltungsanordnung 100 ist ein erster Transistor 120 zum Schalten der Leuchtdiode 110 angeordnet. Der erste Transistor 120 kann beispielsweise als selbstsperrender n-Kanal- Feldeffekttransistor ausgebildet sein. Bevorzugt ist der erste Transistor 120 ein Transistor mit kurzen Schaltzeiten . 0
Ein Drain-Kontakt 121 (Abfluss-Kontakt ) des ersten Transis¬ tors 120 ist mit dem dritten Knoten 103 der Schaltungsanord¬ nung 100 verbunden. Ein Source-Kontakt 122 (Quell-Kontakt) des ersten Transistors 120 ist mit dem vierten Knoten 104 der Schaltungsanordnung 100 verbunden. Ein Gate-Kontakt 123 (Gatter-Kontakt) des ersten Transistors 120 ist mit dem sechsten Knoten 106 der Schaltungsanordnung 100 verbunden.
Mittels eines am sechsten Knoten 106 an den Gate-Kontakt 123 des ersten Transistors 120 angelegten Steuersignals kann ein elektrisch leitender Kanal 124 zwischen dem Drain-Kontakt 121 und dem Source-Kontakt 122 des ersten Transistors 120 und so¬ mit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem dritten Knoten 103 und dem vierten Knoten 104 der Schaltungsanordnung 100 geschaltet werden. Ist der erste Transistor 120 in elektrisch leitenden Zustand geschaltet, so ist ein Strom- fluss durch die Leuchtdiode 110 möglich und die Leuchtdiode 110 ist eingeschaltet. Ist der erste Transistor 120 in elektrisch sperrenden Zustand geschaltet, so kann kein Strom durch die Leuchtdiode 110 fließen und die Leuchtdiode 110 ist abgeschaltet. Falls der erste Transistor 120 als selbstsper¬ render Transistor ausgebildet ist, so befindet sich der erste Transistor 120 ohne am Gate-Kontakt 123 anliegendes Steuer¬ signal in sperrendem Zustand.
Die Schaltungsanordnung 100 umfasst eine Treiberschaltung 400. Die Treiberschaltung 400 weist einen Eingang 401 und einen Ausgang 402 auf. Der Ausgang 402 der Treiberschaltung 400 ist mit dem sechsten Knoten 106 der Schaltungsanordnung 100 verbunden. An die Treiberschaltung 400 kann eine Treiberspannung 410 angelegt werden. Die Treiberschaltung 400 kann beispielsweise als FET-Treiberschaltung ausgebildet sein. Ferner umfasst die Schaltungsanordnung 100 einen Pulsgenerator 500. Der Pulsgenerator 500 ist mit dem Eingang 401 der Treiberschaltung 400 verbunden. Der Pulsgenerator 500 ist dazu ausgebildet, kurze Spannungspulse zu erzeugen. Die durch den Pulsgenerator 500 erzeugte und am Eingang 401 der Treiberschaltung 400 anliegenden Spannungspulse werden durch die Treiberschaltung 400 verstärkt und über den Ausgang 402 der Treiberschaltung 400 als Steuersignal an den Gate-Kontakt 123 des ersten Transistors 120 der Schaltungsanordnung 100 angelegt. Die durch den Pulsgenerator 500 erzeugten Spannungspulse können beispielsweise eine Pulsdauer im Bereich einiger 10 ns aufweisen. Wird der erste Transistor 120 der Schaltungsanordnung 100 aus dem sperrenden Zustand in den leitenden Zustand geschaltet, so vergeht eine Anstiegszeit, bis die Leuchtdiode 110 elekt¬ romagnetische Strahlung mit voller optischer Intensität emit¬ tiert. Wird der erste Transistor 120 der Schaltungsanordnung 100 aus dem leitenden Zustand in den sperrenden Zustand geschaltet, so vergeht eine Abfallzeit, bis die Emission elekt¬ romagnetischer Strahlung durch die Leuchtdiode 110 vollständig abgeebbt ist. Wäre die Versorgungsspannung 140 über einen Vorwiderstand ohne weitere Schaltungsteile mit der Anode 111 der Leuchtdiode 110 verbunden, so könnte die Anstiegszeit bei einer vorgesehenen, durch die Leuchtdiode 110 fließenden, Stromstärke von 2 A beispielsweise 10 ns betragen. Die Ab¬ fallzeit könnte in diesem Fall beispielsweise 15 ns betragen. Diese Schaltzeiten sind größer als bei Halbleiter-Laserdioden mögliche Schaltzeiten . Für verschiedene Anwendungsfälle sind kürzere Schaltzeiten der Leuchtdiode 110 wünschenswert.
Zur Verkürzung der Abfallzeit der Leuchtdiode 110 weist die Schaltungsanordnung 100 eine Entleerschaltung 200 auf. Die Entleerschaltung 200 ist dazu vorgesehen, nach einem Umschalten des ersten Transistors 120 aus dem leitenden Zustand in den sperrenden Zustand einen beschleunigten Abbau freier Ladungsträger in einer aktiven Zone der Leuchtdiode 110 zu bewirken, um das Abschalten der Leuchtdiode 110 zu beschleuni- gen.
Die Entleerschaltung 200 umfasst eine Reihenschaltung eines ersten Widerstands 210 und einer Spule 220. Der erste Wider- 1
stand 210 ist zwischen dem ersten Knoten 101 der Schaltungsanordnung 100 und dem fünften Knoten 105 der Schaltungsanordnung 100 angeordnet. Die Spule 220 ist zwischen dem fünften Knoten 105 und dem dritten Knoten 103 der Schaltungsanordnung 100 angeordnet. Selbstverständlich könnte die Reihenfolge des ersten Widerstands 210 und der Spule 220 in der die Entleer¬ schaltung 200 bildenden Reihenschaltung vertauscht werden. Der erste Widerstand 210 kann beispielsweise einen Wider¬ standswert von 2,2 Ohm aufweisen. Die Spule 220 kann bei- spielsweise eine Induktivität von 10 nH aufweisen.
Befindet sich der erste Transistor 120 der Schaltungsanord¬ nung 100 in leitendem Zustand, so fließt über die Entleerschaltung 200 ein elektrischer Strom zwischen dem ersten Knoten 101 und dem dritten Knoten 103 der Schaltungsanordnung 100 durch den ersten Widerstand 210 und die Spule 220. Wird der erste Transistor 120 aus dem elektrisch leitenden Zustand in den sperrenden Zustand umgeschaltet, so bewirkt die Spule 220 zunächst eine Aufrechterhaltung des durch die Spule 220 fließenden elektrischen Stroms. Da dieser elektrische Strom nicht mehr über den nun sperrenden Kanal 124 des ersten Transistors 120 fließen kann, fließt der durch die Spule 220 der Entleerschaltung 200 aufrechterhaltene Strom in Sperrrichtung in die Leuchtdiode 110 und bewirkt in der Leuchtdiode 110 ei¬ nen Abbau freier Ladungsträger in der aktiven Zone. Dadurch wird eine Emission elektromagnetischer Strahlung durch die Leuchtdiode 110 sehr schnell beendet. Die Entleerschaltung 200 kann beispielsweise eine Reduzierung der Abfallzeit der Leuchtdiode 110 auf einen Wert von weniger als 5 ns bewirken, insbesondere auf einen Wert von weniger als 4 ns .
Zur Reduzierung der Anstiegszeit der Leuchtdiode 110 weist die Schaltungsanordnung 100 eine Stromüberhöhungsschaltung 300 auf. Die Stromüberhöhungsschaltung 300 umfasst eine Pa- rallelschaltung eines zweiten Widerstands 310 und eines Kon¬ densators 320. Die die Stromüberhöhungsschaltung 300 bildende Parallelschaltung aus dem zweiten Widerstand 310 und dem Kondensator 320 ist zwischen dem ersten Knoten 101 der Schal- tungsanordnung 100 und dem zweiten Knoten 102 der Schaltungsanordnung 100 angeordnet. Der zweite Widerstand 310 kann bei¬ spielsweise einen Widerstandswert von 2,7 Ohm aufweisen. Der Kondensator 320 kann beispielsweise eine Kapazität von 2,2 nF aufweisen.
Befindet sich der erste Transistor 120 der Schaltungsanord¬ nung 100 in elektrisch sperrendem Zustand, so ist der Kondensator 320 der Stromüberhöhungsschaltung 300 entladen. Wird der Transistor 120 der Schaltungsanordnung 100 aus dem sperrenden Zustand in den leitenden Zustand umgeschaltet, so wird ein elektrischer Stromfluss über die Stromüberhöhungsschal¬ tung 300, die Leuchtdiode 110 und den Kanal 124 des ersten Transistors 120 ermöglicht. In der Stromüberhöhungsschaltung 300 ist ein Stromfluss dabei sowohl über den zweiten Widerstand 310 als auch über den noch nicht vollständig geladenen Kondensator 320 möglich. Dadurch ist während eines ersten Zeitraums unmittelbar nach dem Umschalten des ersten Transistors 120 aus dem sperrenden Zustand in den leitenden Zustand über die die Stromüberhöhungsschaltung 300 bildende Parallelschaltung aus dem zweiten Widerstand 310 und dem Kondensator 320 ein höherer Stromfluss möglich, als bei einem Vorhandensein lediglich des zweiten Widerstands 310 möglich wäre. Sobald der Kondensator 320 vollständig geladen ist, ist ein Stromfluss im Wesentlichen nur noch über den zweiten Widerstand 310 der Stromüberhöhungsschaltung 300 möglich. Die Größe des durch die Stromüberhöhungsschaltung 300 und durch die Leuchtdiode 110 fließenden elektrischen Stroms ist dann durch Widerstandswert des zweiten Widerstands 310 der Stromüberhö¬ hungsschaltung 300 bestimmt.
Der im ersten Zeitraum nach dem Umschalten des Transistors 120 aus dem sperrenden Zustand in den leitenden Zustand durch die Stromüberhöhungsschaltung 300 ermöglichte erhöhte Stromfluss bewirkt eine beschleunigte Anreicherung freier Ladungs¬ träger in der aktiven Zone der Leuchtdiode 110 und dadurch einen beschleunigten Beginn einer Emission elektromagneti- scher Strahlung durch die Leuchtdiode 110. Dadurch ermöglicht die Stromüberhöhungsschaltung 300 eine Verkürzung der Anstiegszeit der Leuchtdiode 110. Beispielsweise kann die Stro¬ müberhöhungsschaltung 300 eine Verkürzung der Anstiegszeit der Leuchtdiode 110 auf einen Wert von weniger als 5 ns er¬ möglichen, insbesondere auf einen Wert von weniger als 4 ns .
Der zwischen dem zweiten Knoten 102 und dem dritten Knoten 103 der Schaltungsanordnung 100 angeordneten Leuchtdiode 110 kann eine Schutzdiode 115 parallelgeschaltet werden. Dies ist in Figur 2 dargestellt. Die Schutzdiode 115 weist eine Anode 116 und eine Kathode 117 auf. Die Schutzdiode 115 ist antipa¬ rallel zur Leuchtdiode 110 angeordnet. Somit ist die Anode 111 der Leuchtdiode 110 mit der Kathode 117 der Schutzdiode 115 und mit dem zweiten Knoten 102 der Schaltungsanordnung 100 verbunden. Die Kathode 112 der Leuchtdiode 110 ist mit der Anode 116 der Schutzdiode 115 und mit dem dritten Knoten 103 der Schaltungsanordnung 100 verbunden. Die Schutzdiode 115 dient einem Schutz der Leuchtdiode 110. Beispielsweise kann die Schutzdiode 115 die Leuchtdiode 110 vor einer Beschädigung durch elektrostatische Entladungen schützen. Die Schutzdiode 115 kann die Leuchtdiode 110 auch vor einer Beschädigung durch den im Abschaltfall aus der Ent- leerschaltung 200 in die Leuchtdiode 110 fließenden Entleerstrom schützen.
Die Leuchtdiode 110 und die Schutzdiode 115 können als inte¬ griertes elektrisches Bauelement ausgebildet sei.
Figur 3 zeigt ein schematisiertes Pulsverlaufsdiagramm 600. Auf einer horizontalen Achse des Pulsverlaufsdiagramms ist eine Zeit 610 in ns aufgetragen. Auf einer vertikalen Achse des Pulsverlaufsdiagramms 600 ist eine optische Intensität 620 in willkürlichen Einheiten aufgetragen. Das Pulsverlaufsdiagramm 600 zeigt einen zeitlichen Intensitätsverlauf 630 einer Intensität einer durch die Leuchtdiode 110 emittierten elektromagnetischen Strahlung während eines kurzen Pulses. Die Leuchtdiode 110 wird mittels der Schaltungsanordnung 100 der Figur 1 angesteuert. Der Pulsgenerator 500 und die Trei¬ berschaltung 400 der Schaltungsanordnung 100 erzeugen ein Steuersignal, um den ersten Transistor der Schaltungsanord¬ nung 100 zu Beginn des Pulses aus dem sperrenden Zustand in den leitenden Zustand und zum Ende des Pulses aus dem leiten¬ den Zustand in den sperrenden Zustand zu schalten. Die Intensität der durch die Leuchtdiode 110 emittierten elektromagnetischen Strahlung wächst zu Beginn des Pulses an einer ansteigenden Flanke 631 des Intensitätsverlaufs 630 steil an. Zum Ende des Pulses fällt die Intensität der durch die Leuchtdiode 110 emittierten elektromagnetischen Strahlung an einer abfallenden Flanke 632 des Intensitätsverlaufs 630 steil ab. Die Zeitdauer der ansteigenden Flanke 631 ent¬ spricht der Anstiegszeit der Leuchtdiode 110 und kann kürzer als 5 ns, bevorzugt sogar kürzer als 4 ns sein. Die Dauer der abfallenden Flanke 632 des Intensitätsverlaufs 630 stellt die Abfallzeit der Leuchtdiode 110 dar und kann kürzer als 5 ns sein, bevorzugt sogar kürzer als 4 ns .
Figur 4 zeigt ein schematisiertes Schaltgeschwindigkeitsdia- gramm 700 zur Illustration der Abhängigkeit der Schaltzeiten der Leuchtdiode 110 von der Stromstärke des im Betrieb durch die Leuchtdiode 110 fließenden Stroms bei Ansteuerung der Leuchtdiode 110 mit der Schaltungsanordnung 100. Auf einer horizontalen Achse des Schaltgeschwindigkeitsdiagramms 700 ist die Stromstärke 710 des im eingeschalteten Zustand durch die Leuchtdiode 110 fließenden Stroms in mA aufgetragen. Auf einer vertikalen Achse des Schaltgeschwindigkeitsdiagramms 700 sind die Flankendauer 720 der ansteigenden Flanke 631 und der abfallenden Flanke 632, also die Anstiegszeit und die Ab¬ fallzeit der Leuchtdiode 110, aufgetragen.
Ein Anstiegszeitverlauf 730 gibt die Abhängigkeit der An¬ stiegszeit von der Stromstärke 710 wieder. Ein Abfallzeitverlauf 740 gibt die Abhängigkeit der Abfallzeit der Leuchtdiode 110 von der Stromstärke 710 an. Die Anstiegszeit der Leucht¬ diode 110 fällt mit steigender Stromstärke 710. Die Abfall¬ zeit der Leuchtdiode 110 wächst mit steigender Stromstärke 710 leicht. Bei einer Stromstärke 710 von 2 A liegen sowohl die Anstiegszeit als auch die Abfallzeit der Leuchtdiode 110 bei weniger als 5 ns .
Figur 5 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Teils ei¬ ner Schaltungsanordnung 800 zum Ansteuern eines optoelektro- nischen Bauelements. Die Schaltungsanordnung 800 weist große Übereinstimmungen mit der Schaltungsanordnung 100 der Figur 1 auf. Übereinstimmende Komponenten sind in Figuren 1 und 5 mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zwischen der Schaltungsanordnung 800 der Figur 5 und der Schaltungsanordnung 100 der Figur 1 erläutert.
Die Schaltungsanordnung 800 unterscheidet sich von der Schaltungsanordnung 100 dadurch, dass die zwischen dem ersten Kno- ten 101 und dem dritten Knoten 103 angeordnete und die Ent¬ leerschaltung 200 bildende Reihenschaltung neben dem ersten Widerstand 210 und der Spule 220 zusätzlich einen zweiten Transistor 230 umfasst. Der zweite Transistor 230 kann beispielsweise als selbstsperrender p-Kanal-Feldeffekttransistor ausgebildet sein. Der zweite Transistor 230 weist einen
Drain-Kontakt 231, einen Source-Kontakt 232 und einen Gate- Kontakt 233 auf. Mittels eines am Gate-Kontakt 233 anliegen¬ den Steuersignals kann ein Kanal zwischen dem Drain-Kontakt 231 und dem Source-Kontakt 232 zwischen einem sperrenden und einem elektrisch leitenden Zustand umgeschaltet werden.
Der Source-Kontakt 232 des zweiten Transistors 230 ist mit dem ersten Knoten 101 der Schaltungsanordnung 800 verbunden. Der Drain-Kontakt 231 des zweiten Transistors 230 ist mit ei- nem siebten Knoten 107 der Schaltungsanordnung 800 verbunden. Der erste Widerstand 210 der Entleerschaltung 200 der Schal¬ tungsanordnung 800 ist zwischen dem siebten Knoten 107 und dem fünften Knoten 105 der Schaltungsanordnung 800 angeord- , n
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net. Die Spule 220 ist zwischen dem fünften Knoten 105 und dem dritten Knoten 103 der Schaltungsanordnung 800 angeordnet. Selbstverständlich könnte die Reihenfolge des ersten Wi¬ derstands 210, der Spule 220 und des zweiten Transistors 230 in der die Entleerschaltung 200 der Schaltungsanordnung 800 bildenden Reihenschaltung auch anders gewählt sein.
Der gegenüber der Schaltungsanordnung 100 der Figur 1 zusätzliche zweite Transistor 230 der Entleerschaltung 200 der Schaltungsanordnung 800 der Figur 5 dient dazu, den Energieverbrauch der Schaltungsanordnung 800 gegenüber dem der
Schaltungsanordnung 100 zu reduzieren. Zumindest während eines Teils einer Zeit, während der der erste Transistor 120 der Schaltungsanordnung 800 in leitenden Zustand geschaltet und die Leuchtdiode 110 eingeschaltet ist, kann der zweite Transistor 230 der Entleerschaltung 200 der Schaltungsanordnung 800 in sperrenden Zustand geschaltet sein. Während die¬ ses Zeitraum kann somit kein elektrischer Strom über die die Entleerschaltung 200 bildende Reihenschaltung aus erstem Widerstand 210, Spule 220 und zweitem Transistor 230 fließen, wodurch der Energieverbrauch der Schaltungsanordnung 800 reduziert wird.
Bevor der erste Transistor 120 aus dem leitenden Zustand in den sperrenden Zustand umgeschaltet wird, um die Leuchtdiode 110 abzuschalten, wird zunächst der zweite Transistor 230 der Entleerschaltung 200 der Schaltungsanordnung 800 aus dem sperrenden Zustand in den leitenden Zustand umgeschaltet. Dadurch kann sich ein Stromfluss über die die Entleerschal- tung 200 bildende Reihenschaltung ausbilden. Nach dem Umschalten des ersten Transistors 120 aus dem leitenden Zustand in den sperrenden Zustand wird dieser Stromfluss durch die Spule 220 zunächst aufrechterhalten und fließt als Entleer¬ strom in die Leuchtdiode 110, um auf die bereits beschriebene Weise eine Abschaltung der Leuchtdiode 110 zu beschleunigen. Anschließend kann auch der zweite Transistor 230 der Entleerschaltung 200 wieder aus dem leitenden Zustand in den sperrenden Zustand umgeschaltet werden. Figur 6 zeigt ein schematisches Schaltdiagramm 900 zur Illustration der beschriebenen Schaltsignalabfolge. Auf einer horizontalen Achse des Schaltdiagramms 900 ist eine Zeit 910 aufgetragen. Auf vertikalen Achsen des Schaltdiagramms 900 sind ein am Gate-Kontakt 123 des ersten Transistors 120 der Schaltungsanordnung 800 anliegendes Treibersignal 920, ein am Gate-Kontakt 233 des zweiten Transistors 230 der Entleer¬ schaltung 200 der Schaltungsanordnung 800 anliegendes Ent- leersignal 930 und ein in der Spule 220 der Entleerschaltung 200 der Schaltungsanordnung 800 fließender Entleerstrom 940 in jeweils willkürlichen Einheiten aufgetragen.
Zu einem ersten Zeitpunkt 911 wird der erste Transistor 120 der Schaltungsanordnung 800 mittels des Treibersignals 920 aus dem sperrenden Zustand in den leitenden Zustand geschaltet. Dadurch wird die Leuchtdiode 110 eingeschaltet und emit¬ tiert elektromagnetische Strahlung. Zu einem dem ersten Zeit¬ punkt 911 nachfolgenden dritten Zeitpunkt 913 soll der erste Transistor 120 mittels des Treibersignals 920 wieder aus dem leitenden in den sperrenden Zustand geschaltet werden, um die Leuchtdiode 110 abzuschalten und die Emission elektromagneti¬ scher Strahlung durch die Leuchtdiode 110 zu beenden. Um das Abschalten der Leuchtdiode 110 mit kurzer Abfallzeit zu gestalten, wird bereits zu einem zweiten Zeitpunkt 912, der zwischen dem ersten Zeitpunkt 911 und dem dritten Zeitpunkt 913 liegt, der zweite Transistor 230 der Entleerschal¬ tung 200 der Schaltungsanordnung 800 mittels des Entleersig- nals 930 aus dem sperrenden in den leitenden Zustand umgeschaltet. Dadurch wird ab dem zweiten Zeitpunkt 912 ein anwachsender Entleerstrom 940 durch die aus dem ersten Widerstand 210 der Spule 220 und dem zweiten Transistor 230 gebil¬ dete Reihenschaltung der Entleerschaltung 200 der Schaltungs- anordnung 800 ermöglicht.
Der Entleerstrom 940 wächst mit einer Zeitkonstante an, die durch den Quotienten aus der Induktivität der Spule 220 und dem Widerstandswert des ersten Widerstands 210 festgelegt ist. Wird eine zwischen dem zweiten Zeitpunkt 912 und dem dritten Zeitpunkt 913 verstreichende Zeitspanne 915 mindes¬ tens dreimal so groß wie diese Zeitkonstante gewählt, so hat der durch die Spule 220 der Entleerschaltung 200 der Schaltungsanordnung 800 fließende Entleerstrom 940 zum dritten Zeitpunkt 913 einen im Wesentlichen konstanten Maximalwert erreicht . Nach dem Schalten des ersten Transistors 120 aus dem leitenden Zustand in den sperrenden Zustand zum dritten Zeitpunkt 913 fließt der durch die Spule 220 der Entleerschaltung 200 der Schaltungsanordnung 800 fließende Entleerstrom 940 in die Leuchtdiode 110 und bewirkt dort einen schnellen Abbau der Ladungsträger in der aktiven Zone der Leuchtdiode 110 und damit ein schnelles Beenden der Emission elektromagnetischer Strahlung .
Der in der Spule 220 der Entleerschaltung 200 fließende Ent- leerstrom 940 klingt im Verlauf der Zeit 910 ab. Zu einem dem dritten Zeitpunkt 913 zeitlich nachfolgenden vierten Zeitpunkt 914 kann der zweite Transistor 230 der Entleerschaltung 200 der Schaltungsanordnung 800 mittels des Entleersignals 930 aus dem leitenden Zustand wieder in den sperrenden Zu- stand versetzt werden. Anschließend kann die anhand des
Schaltdiagramms 900 erläuterte Schaltsignalfolge ein weiteres Mal ablaufen.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei- spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Er¬ findung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . , n
Bezugs zeichenliste
100 Schaltungsanordnung
101 erster Knoten
102 zweiter Knoten
103 dritter Knoten
104 vierter Knoten
105 fünfter Knoten
106 sechster Knoten
107 siebter Knoten
110 Leuchtdiode
111 Anode
112 Kathode
115 Schutzdiode
116 Anode
117 Kathode
120 erster Transistor
121 Drain-Kontakt
122 Source-Kontakt
123 Gate-Kontakt
124 Kanal 130 Massekontakt
140 Versorgungsspannung
200 Entleerschaltung
210 erster Widerstand
220 Spule
230 zweiter Transistor
231 Drain-Kontakt
232 Source-Kontakt
233 Gate-Kontakt
300 Stromüberhöhungsschaltung 310 zweiter Widerstand
320 Kondensator . a
400 Treiberschaltung
401 Eingang
402 Ausgang
410 Treiberspannung
500 Pulsgenerator
600 Pulsverlaufsdiagramm
610 Zeit
620 Optische Intensität
630 Intensitätsverlauf
631 ansteigende Flanke
632 abfallende Flanke
700 Schaltgeschwindigkeitsdiagramm
710 Stromstärke
720 Flankendauer
730 Anstiegszeitverlauf
740 Abfallzeitverlauf
800 Schaltungsanordnung
900 Schaltdiagramm
910 Zeit
911 erster Zeitpunkt
912 zweiter Zeitpunkt
913 dritter Zeitpunkt
914 vierter Zeitpunkt
915 Zeitspanne
920 Treibersignal
930 Entleersignal
940 Entleerstrom

Claims

Patentansprüche
Schaltungsanordnung (100, 800) zum Ansteuern eines optoelektronischen Bauelements (110)
mit einem ersten Knoten (101), einem zweiten Knoten
(102), einem dritten Knoten (103) und einem vierten Knoten (104),
wobei zwischen dem ersten Knoten (101) und dem vierten Knoten (104) eine Versorgungsspannung (140) anlegbar ist, wobei der erste Knoten (101) mit dem zweiten Knoten (102) verbunden ist,
wobei zwischen dem zweiten Knoten (102) und dem dritten Knoten (103) ein optoelektronisches Bauelement (110) an¬ geordnet werden kann,
wobei zwischen dem dritten Knoten (103) und dem vierten Knoten (104) ein erster Transistor (120) zum Schalten eines Kanals (124) zwischen dem dritten Knoten (103) und dem vierten Knoten (104) angeordnet ist,
wobei zwischen dem ersten Knoten (101) und dem dritten Knoten (103) eine Reihenschaltung (200) mit einem ersten Widerstand (210) und einer Spule (220) angeordnet ist.
Schaltungsanordnung (800) gemäß Anspruch 1,
wobei die zwischen dem ersten Knoten (101) und dem dritten Knoten (103) angeordnete Reihenschaltung (200) einen zweiten Transistor (230) umfasst.
Schaltungsanordnung (800) gemäß Anspruch 2,
wobei der zweite Transistor (230) als selbstsperrender p-
Kanal-Feldeffekttransistor ausgebildet ist.
Schaltungsanordnung (100, 800) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der erste Transistor (120) als selbstsperrender n- Kanal-Feldeffekttransistor ausgebildet ist.
5. Schaltungsanordnung (100, 800) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Knoten (101) über eine Parallelschaltung (300) eines zweiten Widerstands (310) und eines Kondensa tors (320) mit dem zweiten Knoten (102) verbunden ist.
Schaltungsanordnung (100, 800) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Schaltungsanordnung (100, 800) eine Treiberschaltung (400) zum Ansteuern des ersten Transistors (120) aufweist.
Leuchtdioden-Anordnung
mit einer Schaltungsanordnung (100, 800) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche
und einer Leuchtdiode (110), die zwischen dem zweiten Knoten (102) und dem dritten Knoten (103) der Schaltungs anordnung (100, 800) angeordnet ist.
Leuchtdioden-Anordnung gemäß Anspruch 7,
wobei die Leuchtdiode (110) ausgebildet ist, Licht im infraroten Spektralbereich zu emittieren.
Leuchtdioden-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 7 und 8 wobei eine Schutzdiode (115) antiparallel zu der Leucht¬ diode (110) zwischen dem zweiten Knoten (102) und dem dritten Knoten (103) angeordnet ist.
Verfahren zum Ansteuern eines optoelektronischen Bauelements mittels einer Schaltungsanordnung (800) gemäß Anspruch 2,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Einschalten des ersten Transistors (120) zu einem ers¬ ten Zeitpunkt (911);
- Einschalten des zweiten Transistors (230) zu einem zweiten Zeitpunkt (912) nach dem ersten Zeitpunkt (911);
- Abschalten des ersten Transistors (120) zu einem drit¬ ten Zeitpunkt (913) nach dem zweiten Zeitpunkt (912) .
11. Verfahren gemäß Anspruch 10,
wobei zwischen dem zweiten Zeitpunkt (912) und dem dritten Zeitpunkt (913) eine Zeitspanne (915) liegt, die min¬ destens dreimal so groß wie eine durch den Quotienten aus der Induktivität der Spule (220) und dem Widerstandswert des ersten Widerstands (210) festgelegte Zeitkonstante ist .
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 und 11,
wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt um- fasst :
- Abschalten des zweiten Transistors (230) zu einem vierten Zeitpunkt (914) nach dem dritten Zeitpunkt (913) .
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