WO2018041867A1 - Treiberschaltung für optoelektronische bauelemente - Google Patents

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WO2018041867A1
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    • H05B45/46—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs disposed in parallel lines

Definitions

  • the invention relates to a driver circuit for at least two light-emitting optoelectronic components according to claim 1 and a method for operating the driver circuit according to claim 11.
  • This patent application claims the priority of German Patent Application DE 10 2016 116 369.4, the disclosure of which is hereby incorporated by reference becomes.
  • the object of the invention is to provide a simpler driver circuit.
  • the object of the invention is achieved by the driver circuit according to claim 1 and by the method according to claim 11. Furthermore, the object of the invention is to provide a simplified method for controlling a driver circuit.
  • An advantage of the driver circuit described is that only one capacitor is needed to power multiple devices. This simplifies the structure. In addition, a more compact design of the driver circuit can be achieved since fewer capacitors, in particular discrete capacitors for forming the driver circuit are required. In addition, by eliminating the loading and unloading Charging times of the other capacitors a maximum pulse repetition rate of the driver circuit can be selected larger.
  • a capacitor for supplying the components is provided with electricity for at least two light emitting ⁇ optoelectronic devices.
  • the paths of the components of the first control circuit are merged between the respective component and the second terminal of the first control circuit.
  • a common second switch for the paths between the components and the second terminal of the first control circuit is provided.
  • the paths of the components of the first control circuit are merged between the component and the capacitor.
  • a common first switch for the paths between the components and the capacitor is provided. Even with this embodiment, the individual components can be operated with only a first switch of the first control circuit.
  • the second control circuit has a common third switch for all paths of the first control circuit, wherein the third switch is connected to each path of the first control circuit.
  • the third switch is connected between the capacitor and the first switch of the component at the path of the first control scarf ⁇ tion.
  • the third switch is also connected to the second terminal of the second control circuit.
  • the second control circuit for each path of the first control circuit has a third switch on.
  • the third switches are arranged in parallel between a path of the first control circuit and the second terminal of the second control circuit. In this way, each path can be connected separately and independently of the other paths to the fourth voltage connection.
  • the third switches between the at least first switch and the components are connected to the respective path.
  • the driver circuit is to provide fewer capacitors than components.
  • the at least first, the at least second and / or the at least third switch is designed as a field-effect transistor, in particular as a MOS-FET transistor.
  • the capacitor is designed as a ceramic capacitor. A discrete configuration of the ceramic capacitor enables fast and easy production of the driver circuit.
  • the components are designed as light-emitting diodes and / or as laser diodes. Light-emitting diodes and laser diodes can be operated by means of the at least one capacitor in a Pulsbe ⁇ drive with short switching times.
  • a compact construction of the components is an integration of the components tion into a single semiconductor device he ⁇ enough.
  • the laser diodes may be in the form of a laser bar.
  • the driver circuit with the components is integrated in a semiconductor device. As a result, a compact structure for the driver circuit and the components can be achieved overall.
  • FIG. 1 is a schematic electrical equivalent circuit diagram for the first embodiment of a driver circuit light-emitting components
  • Fig. 2 is an electrical equivalent circuit diagram for a second
  • Fig. 3 is an electrical equivalent circuit diagram for a third
  • Embodiment of a driver circuit for light emitting devices Embodiment of a driver circuit for light emitting devices
  • Fig. 4 is an electrical equivalent circuit diagram for a second
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an electrical equivalent circuit diagram of a driver circuit 1 with four light-emitting optoelectronic devices 2, 3, 4, 5, the gate via a first control circuit 6 with a capacitor 7 and a third voltage terminal 8 are connected lei ⁇ tend can.
  • a second control circuit 9 is provided which can electrically connect the capacitor 7 to a fourth voltage terminal 10.
  • the first control circuit 6 comprises four first switches 11, 12, 13, 14.
  • the first control circuit 6 comprises a second switch
  • the second control circuit 9 comprises four third switches
  • the second terminal 31 serves to connect a fourth voltage terminal 10.
  • the first control circuit 6 has a first terminal 20, which is connected to a first voltage terminal 21. To the first terminal 20 of the first control circuit 6, a first terminal 22 of the capacitor 7 is connected. The second terminal 23 of the capacitor 7 is connected to a second voltage terminal 24 in connection.
  • the first STEU ⁇ ersciens 6 has an electrical path for each optoelectronic rindemittie ⁇ Rende component 2, 3, 4; 5. An electrical path connects in each case the first terminal 20 of the first control circuit to a second terminal 25 of the first control circuit 6. The second terminal 25 of the first control circuit 6 is connected to the third voltage terminal 8. In each path, in each case a first switch 11, 12, 13, 14, an optoelectronic component 2, 3, 4, 5 and a second switch 15 are arranged.
  • a common two ⁇ th switch 15 is provided for the four paths.
  • a separate second switch 15 can also be provided for each path, and the four paths could only be combined in the second connection 25 of the first control circuit 6.
  • the light-emitting optoelectronic components 2 to 5 are formed for example as a laser diode or light-emitting diodes being ⁇ .
  • the optoelectronic components 2 to 5 can be designed as separate components.
  • the optoelectronic components 2 to 5 can also be designed in the form of a single semiconductor component.
  • the optoelectronic components 2 to 5 may be designed in the form of a laser bar.
  • the capacitor 7 can be designed, for example, in the form of a ceramic capacitor as a discrete component.
  • each path of the first control circuit 6 is connected via a third switch 16, 17, 18, 19 of the second control circuit 9 to the fourth voltage terminal 10.
  • the third switches 16, 17, 18, 19 are each connected to a connecting line 26, 27, 28, 29, each of the first switch 11, 12, 13, 14 with the optoelectronic component 2, 3, 4, 5 of the ent - connecting path.
  • the first, second and third switches 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 are formed for example as Feld bintransisto ⁇ ren, in particular as MOS-FET transistors.
  • the first voltage terminal 21 is connected to, for example, a positive supply voltage.
  • the second voltage terminal 24, the third voltage terminal 8 and the fourth voltage terminal 10 are connected to a voltage which is smaller in comparison with the voltage of the first voltage terminal 21.
  • the second, third and fourth voltage terminals 24, 8, 10 may be connected to ground.
  • the driver circuit 1 can be operated as follows: The capacitor 7 is charged via the first voltage terminal 21 with the supply voltage. The first switch 11 and the third switch 16 are turned on to provide an electrically conductive connection between the capacitor 7 and the fourth voltage terminal 10 via the first switch 11 and the third switch 16 produce. As a result, the inductance of the first control circuit 6 is reduced. Subsequently, the second switch 15 is turned on and at the same time or before the third switch 16 is turned off. In this way, the first light-emitting optoelectronic component 2 is supplied with power and an optical light pulse is emitted. Subsequently, the first switch 11 and the second switch 15 are turned off.
  • the further first switch 12 of the second component 3 and the further third switch 17, which is connected to the second connection line 27, are turned on.
  • the second switch 15 is turned on and at the same time or before the other third switch 17 is turned off.
  • the second light-emitting ⁇ optoelectronic component 3 is ver ⁇ provides power.
  • the second light-emitting optoelectronic component 3 emits a light pulse.
  • the further first switch 12 and the second switch 15 are turned off.
  • the third optoelectronic component 4 and the fourth opto ⁇ electronic component 5 are supplied with power in an analogous manner successively.
  • the driver circuit shown in Fig. 1 requires an area of the order of 9 mm 2 for the transistors, the transistors being designed as power MOS FETs. For the control logic alone about 2 mm 2 are needed.
  • Fig. 2 shows another embodiment of a driver scarf ⁇ tung, wherein the first control circuit 6 is formed in FIG. 1. Likewise, the paths to the capacitor 7 and the first, second, third and fourth light-emitting Optoelectronic component 2 to 5 connected according to the arrangement of FIG.
  • the second control circuit 9 in the illustrated embodiment only a third switch 16.
  • a first terminal 30 of the third switch 16 is connected to the first terminal 20 of the first control circuit 6.
  • a second terminal of the third switch 16 forms the second terminal 31 of the second control circuit and is connected to the fourth voltage terminal 10.
  • the driver circuit of Figure 2 can be operated as follows: To operate the driver circuit, the capacitor 7 is charged via the first voltage terminal 21 with a supply voltage. Subsequently, the third switch 16 is first turned on and thus a part of the first control circuit 6 is energized. As a result, inductances of the first control circuit are reduced. Subsequently, the first switch 11 and the second switch 15 are turned on, at the same time or beforehand the third switch 16 is turned off in order to supply the first component 2 with current. After the emission of the light pulse by the first component 2, the first switch 11 and the second switch 15 are turned off.
  • the capacitor 7 makes it possible to provide a high current in a short time and thus to be able to deliver a short light pulse with the aid of the optoelectronic components 2 to 5.
  • FIG. 2 requires, for example, only an area of 6 mm 2 due to the smaller number of switches.
  • the control logic also requires 2 mm 2 . Thus be a total of 8 mm 2 needed to form the power MOS FETs and the control logic.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a driver circuit 1, wherein a common first switch 11 is provided between first terminals of the optoelectronic light-emitting components 2, 3, 4, 5 and the first terminal 20 of the first control circuit 6. Second terminals of the optoelectronic light-emitting components 2, 3, 4, 5 are each connected to the third voltage terminal 8 via a second switch 15. In addition, a third switch 16, which connects the first terminal 20 to the fourth voltage terminal 10, is connected to the first terminal 20 of the first control circuit 6.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a driver circuit 1, wherein a common first switch 11 is provided between first terminals of the optoelectronic light-emitting components 2, 3, 4, 5 and the first terminal 20 of the first control circuit 6.
  • the first switch 11 is thus connected to all four light-emitting optoelectronic components 2, 3, 4, 5.
  • Second terminals of the optoelectronic ⁇ light emitting devices 2,3,4,5 are each connected via a second switch 15 with the third voltage terminal 8.
  • a third switch 16 which connects the first connection line 26 to the fourth voltage connection 10, is connected to the connection line 26 between the first switch 11 and the light-emitting optoelectronic components 2, 3, 4, 5.
  • a light-emitting optoelectronic component can be designed to generate electromagnetic radiation with different wavelengths, for example UV light, visible light and / or infrared light.
  • the optoelectronic components can be designed for example as laser diodes and with a voltage between 7 and 16 volts with a power of 14 watts to 25 watts. be driven.
  • the light pulses emitted by the components can be in the range of 30 nanoseconds and emitted at a frequency of 1 kilohertz.
  • the capacitance of the capacitor 7 can be, for example, in the range between 100 nanofarads and 250 nanofarads.
  • a control logic is required, which is not explicitly shown in the figures.

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Abstract

Treiberschaltung (1) für wenigstens zwei lichtemittierende optoelektronische Bauelemente (2, 3, 4, 5) mit einem ersten Spannungsanschluss (21), wobei der erste Spannungsanschluss (21) mit einem ersten elektrischen Anschluss (22) eines Kondensators (7) verbunden ist, wobei ein zweiter elektrischer Anschluss (23) des Kondensators (7) mit einem zweiten Spannungsanschluss (24) verbunden ist, wobei der erste Anschluss (22) des Kondensators (7) mit einem ersten Anschluss (20) einer ersten Steuerschaltung (6) verbunden ist, wobei die Steuerschaltung (6) einen zweiten Anschluss (25) für einen dritten Spannungsanschluss (8) aufweist, wobei die erste Steuerschaltung (6) für jedes Bauelement (2, 3, 4, 5) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (20, 25) einen elektrischen Pfad aufweist, wobei in jedem Pfad vor dem Bauelement (2, 3, 4, 5) ein erster Schalter (11,12,13,14) und nach dem Bauelement (2, 3, 4, 5) ein zweiter Schalter (15) vorgesehen sind, wobei eine zweite Steuerschaltung (9) vorgesehen ist, wobei die zweite Steuerschaltung (9) mit einem ersten Anschluss mit jedem Pfad verbunden ist, wobei die zweite Steuerschaltung (9) einen zweiten Anschluss (31) für einen vierten Spannungsanschluss (10) aufweist, wobei die zweite Steuerschaltung (9) wenigstens einen Schalter (16, 17, 18, 19) aufweist, um die elektrischen Pfade mit dem zweiten Anschluss (31) der zweiten Steuerschaltung (9) zu verbinden.

Description

TREIBERSCHALTUNG FÜR OPTOELEKTRONISCHE BAUELEMENTE BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung für wenigstens zwei lichtemittierende optoelektronische Bauelemente gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben der Treiberschaltung gemäß Patentanspruch 11. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 116 369.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Im Stand der Technik ist es bekannt, eine Treiberschaltung für lichtemittierende optoelektronische Bauelemente vorzuse¬ hen, wobei für jedes Bauelement ein Kondensator zum Versorgen des Bauelements mit Strom vorgesehen ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfacher auf- gebaute Treiberschaltung bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Treiberschaltung gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Weiterhin besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein vereinfachtes Verfahren zum Steuern einer Treiberschaltung bereitzustellen.
Abhängige Ansprüche der Treiberschaltung und des Verfahrens zum Betreiben der Treiberschaltung geben Weiterbildungen der Treiberschaltung beziehungsweise des Verfahrens an.
Ein Vorteil der beschriebenen Treiberschaltung besteht darin, dass nur ein Kondensator benötigt wird, um mehrere Bauelemente mit Strom zu versorgen. Damit wird der Aufbau vereinfacht. Zudem kann ein kompakterer Aufbau der Treiberschaltung erreicht werden, da weniger Kondensatoren, insbesondere diskrete Kondensatoren zur Ausbildung der Treiberschaltung erforderlich sind. Zudem kann durch den Wegfall der Lade- und Ent- ladezeiten der weiteren Kondensatoren eine maximale Pulswiederholrate der Treiberschaltung größer gewählt werden.
Dies wird dadurch erreicht, dass für wenigstens zwei licht¬ emittierende optoelektronische Bauelemente ein Kondensator zur Versorgung der Bauelemente mit Strom vorgesehen ist.
In einer Ausführungsform sind die Pfade der Bauelemente der ersten Steuerschaltung zwischen dem jeweiligen Bauelement und dem zweiten Anschluss der ersten Steuerschaltung zusammengeführt. Zudem ist ein gemeinsamer zweiter Schalter für die Pfade zwischen den Bauelementen und dem zweiten Anschluss der ersten Steuerschaltung vorgesehen. Somit kann mithilfe eines einzigen zweiten Schalters der ersten Steuerschaltung jedes der optoelektronischen Bauelemente betrieben werden. Damit wird ein einfacher Aufbau der Steuerschaltung erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Pfade der Bauelemente der ersten Steuerschaltung zwischen dem Bauelement und dem Kondensator zusammengeführt. Zudem ist ein gemeinsamer erster Schalter für die Pfade zwischen den Bauelementen und dem Kondensator vorgesehen. Auch mit dieser Ausführungsform können die einzelnen Bauelemente mit nur einem ersten Schalter der ersten Steuerschaltung betrieben werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Steuerschaltung einen gemeinsamen dritten Schalter für alle Pfade der ersten Steuerschaltung auf, wobei der dritte Schalter mit jedem Pfad der ersten Steuerschaltung verbunden ist. Der dritte Schalter ist zwischen dem Kondensator und dem ersten Schalter des Bauelements an dem Pfad der ersten Steuerschal¬ tung angeschlossen. Der dritte Schalter ist zudem mit dem zweiten Anschluss der zweiten Steuerschaltung verbunden. Auf diese Weise kann eine einfache Ausbildung der zweiten Steuer- Schaltung erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Steuerschaltung für jeden Pfad der ersten Steuerschaltung einen dritten Schalter auf. Die dritten Schalter sind parallel zwischen einem Pfad der ersten Steuerschaltung und dem zweiten Anschluss der zweiten Steuerschaltung angeordnet. Auf diese Weise kann jeder Pfad separat und unabhängig von den anderen Pfaden mit dem vierten Spannungsanschluss verbunden werden.
In einer Ausführungsform sind die dritten Schalter zwischen dem wenigstens ersten Schalter und den Bauelementen an den jeweiligen Pfad angeschlossen.
In einer Ausführungsform sind vier Bauelemente vorgesehen, wobei die erste Steuerschaltung vier Pfade aufweist, und wo¬ bei nur ein Kondensator zur Versorgung der vier Bauelemente mit Strom vorgesehen ist. Abhängig von der gewählten Ausfüh- rungsform können auch mehr oder weniger Bauelemente und mehr oder weniger Kondensatoren vorgesehen sein. Ein Vorteil der Treiberschaltung besteht jedoch darin, weniger Kondensatoren als Bauelemente vorzusehen. In einer weiteren Ausführungsform ist der wenigstens erste, der wenigstens zweite und/oder der wenigstens dritte Schalter als Feldeffekttransistor, insbesondere als MOS-FET-Transistor ausgebildet . In einer weiteren Ausführungsform ist der Kondensator als Keramikkondensator ausgebildet. Eine diskrete Ausbildung des Keramikkondensators ermöglicht eine schnelle und einfache Herstellung der Treiberschaltung. In einer weiteren Ausführungsform sind die Bauelemente als Leuchtdioden und/oder als Laserdioden ausgebildet. Leuchtdioden und Laserdioden können mithilfe des wenigstens einen Kondensators in einem Pulsbe¬ trieb mit kurzen Schaltzeiten betrieben werden.
Ein kompakter Aufbau der Bauelemente wird durch eine Integra- tion der Bauelemente in ein einziges Halbleiterbauteil er¬ reicht. Beispielsweise können die Laserdioden in Form eines Laserbarrens ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform ist die Treiberschaltung mit den Bauelementen in ein Halbleiterbauteil integriert. Dadurch kann insgesamt ein kompakter Aufbau für die Treiberschaltung und die Bauelemente erreicht werden.
Eine schnelle Taktung der Treiberschaltung wird dadurch erreicht, dass mithilfe der zweiten Steuerschaltung ein Teil der ersten Schaltung bestromt wird, um die Induktivität der ersten Steuerschaltung zu reduzieren. Anschließend wird die zweite Steuerschaltung sperrend geschaltet und mithilfe der ersten Steuerschaltung wird eines der Bauelemente mit Strom versorgt. Dadurch können kurze Pulszeiten zum Betrieb der Bauelemente erreicht werden. 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 Zeichnungen näher erläu- tert werden. Es zeigen
Fig. 1 ein schematisches elektrisches Ersatzschaltbild für erste Ausführungsform einer Treiberschaltung lichtemittierende Bauelemente,
Fig. 2 ein elektrisches Ersatzschaltbild für eine zweite
Ausführungsform einer Treiberschaltung für lichtemittierende Bauelemente,
Fig. 3 ein elektrisches Ersatzschaltbild für eine dritte
Ausführungsform einer Treiberschaltung für lichtemittierende Bauelemente, und
Fig. 4 ein elektrisches Ersatzschaltbild für eine zweite
Ausführungsform einer Treiberschaltung für lichtemittierende Bauelemente. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein elektrisches Ersatzschaltbild einer Treiberschaltung 1 mit vier lichtemittierenden optoelektronischen Bauelementen 2, 3, 4, 5, die über eine erste Steuerschaltung 6 mit einem Kondensa- tor 7 und einem dritten Spannungsanschluss 8 elektrisch lei¬ tend verbunden werden können. Zudem ist eine zweite Steuerschaltung 9 vorgesehen, die den Kondensator 7 mit einem vierten Spannungsanschluss 10 elektrisch leitend verbinden kann. Die erste Steuerschaltung 6 umfasst in dem dargestellten Aus- führungsbeispiel vier erste Schalter 11, 12, 13, 14. Zudem umfasst die erste Steuerschaltung 6 einen zweiten Schalter
15. Die zweite Steuerschaltung 9 umfasst vier dritte Schalter
16, 17, 18, 19, die mit einem zweiten Anschluss 31 der zwei¬ ten Steuerschaltung 9 verbunden sind. Der zweite Anschluss 31 dient zum Anschluss eines vierten Spannungsanschlusses 10.
Die erste Steuerschaltung 6 weist einen ersten Anschluss 20 auf, der mit einem ersten Spannungsanschluss 21 verbunden ist. An den ersten Anschluss 20 der ersten Steuerschaltung 6 ist ein erster Anschluss 22 des Kondensators 7 angeschlossen. Der zweite Anschluss 23 des Kondensators 7 steht mit einem zweiten Spannungsanschluss 24 in Verbindung. Die erste Steu¬ erschaltung 6 weist für jedes optoelektronische lichtemittie¬ rende Bauelement 2, 3, 4, 5 einen elektrischen Pfad auf. Ein elektrischer Pfad verbindet jeweils den ersten Anschluss 20 der ersten Steuerschaltung mit einem zweiten Anschluss 25 der ersten Steuerschaltung 6. Der zweite Anschluss 25 der ersten Steuerschaltung 6 ist mit dem dritten Spannungsanschluss 8 verbunden. In jedem Pfad ist jeweils ein erster Schalter 11, 12, 13, 14, ein optoelektronisches Bauelement 2, 3, 4, 5 und ein zweiter Schalter 15 angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist für die vier Pfade ein gemeinsamer zwei¬ ter Schalter 15 vorgesehen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auch für jeden Pfad ein separater zweiter Schalter 15 vorgesehen sein und die vier Pfade könnten erst im zweiten Anschluss 25 der ersten Steuerschaltung 6 zusammengeführt sein. Die lichtemittierenden optoelektronischen Bauelemente 2 bis 5 sind beispielsweise als Laserdioden oder Leuchtdioden ausge¬ bildet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die optoelektronischen Bauelemente 2 bis 5 als separate Bauele- mente ausgeführt sein. Zudem können die optoelektronischen Bauelemente 2 bis 5 auch in Form eines einzigen Halbleiterbauelementes ausgebildet sein. Beispielsweise können die optoelektronischen Bauelemente 2 bis 5 in Form eines Laserbarrens ausgebildet sein. Der Kondensator 7 kann beispiels- weise in Form eines Keramikkondensators als diskretes Bauteil ausgebildet sein.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder Pfad der ersten Steuerschaltung 6 über einen dritten Schalter 16, 17, 18, 19 der zweiten Steuerschaltung 9 mit dem vierten Span- nungsanschluss 10 verbunden. Dabei sind die dritten Schalter 16, 17, 18, 19 jeweils an eine Verbindungsleitung 26, 27, 28, 29 angeschlossen, die jeweils den ersten Schalter 11, 12, 13, 14 mit dem optoelektronischen Bauelement 2, 3, 4, 5 des ent- sprechenden Pfades verbindet.
Die ersten, zweiten und dritten Schalter 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 sind beispielsweise als Feldeffekttransisto¬ ren, insbesondere als MOS-FET-Transistoren ausgebildet. Der erste Spannungsanschluss 21 steht beispielsweise mit einer positiven Versorgungsspannung in Verbindung. Der zweite Spannungsanschluss 24, der dritte Spannungsanschluss 8 und der vierte Spannungsanschluss 10 stehen mit einer Spannung in Verbindung, die im Vergleich zur Spannung des ersten Span- nungsanschlusses 21 kleiner ist. Beispielsweise können der zweite, der dritte und der vierte Spannungsanschluss 24, 8, 10 mit Masse verbunden sein.
Die Treiberschaltung 1 kann folgendermaßen betrieben werden: Der Kondensator 7 wird über den ersten Spannungsanschluss 21 mit der Versorgungsspannung aufgeladen. Der erste Schalter 11 und der dritte Schalter 16 werden leitend geschaltet, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kondensator 7 und dem vierten Spannungsanschluss 10 über den ersten Schalter 11 und den dritten Schalter 16 herzustellen. Dadurch wird die Induktivität der ersten Steuerschaltung 6 reduziert. Anschließend wird der zweite Schalter 15 leitend geschaltet und gleichzeitig oder davor wird der dritte Schalter 16 sperrend geschaltet. Auf diese Weise wird das erste lichtemittierende optoelektronische Bauelement 2 mit Strom versorgt und es wird ein optischer Lichtpuls abgegeben. Anschließend werden der erste Schalter 11 und der zweite Schalter 15 sperrend ge- schaltet.
Dann werden der weitere erste Schalter 12 des zweiten Bauelementes 3 und der weitere dritte Schalter 17, der mit der zweiten Verbindungsleitung 27 verbunden ist, leitend geschal- tet. Dann wird der zweite Schalter 15 leitend geschaltet und gleichzeitig oder vorher wird der weitere dritte Schalter 17 sperrend geschaltet. Auf diese Weise wird das zweite licht¬ emittierende optoelektronische Bauelement 3 mit Strom ver¬ sorgt. Somit gibt das zweite lichtemittierende optoelektroni- sehe Bauelement 3 einen Lichtpuls ab. Anschließend werden der weitere erste Schalter 12 und der zweite Schalter 15 sperrend geschaltet .
Anschließend werden in analoger Weise nacheinander auch das dritte optoelektronische Bauelement 4 und das vierte opto¬ elektronische Bauelement 5 mit Strom versorgt. Abhängig von der gewählten Ausführung kann auch eine andere Reihenfolge für die Bestromung der Bauelemente festgelegt werden. Die in Fig. 1 dargestellte Treiberschaltung benötigt für die Transistoren eine Fläche in der Größenordnung von 9 mm2, wobei die Transistoren als Leistungs-MOS-FETs ausgebildet sind. Für die Steuerlogik alleine werden ungefähr 2 mm2 benötigt. Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Treiberschal¬ tung, bei der die erste Steuerschaltung 6 gemäß Fig. 1 ausgebildet ist. Ebenso sind die Pfade mit dem Kondensator 7 und dem ersten, zweiten, dritten und vierten lichtemittierenden optoelektronischen Bauelement 2 bis 5 gemäß der Anordnung der Fig. 1 geschaltet. Im Gegensatz zur Anordnung der Fig. 1 weist die zweite Steuerschaltung 9 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nur einen dritten Schalter 16 auf. Ein ers- ter Anschluss 30 des dritten Schalters 16 ist mit dem ersten Anschluss 20 der ersten Steuerschaltung 6 verbunden. Ein zweiter Anschluss des dritten Schalters 16 bildet den zweiten Anschluss 31 der zweiten Steuerschaltung und ist mit dem vierten Spannungsanschluss 10 verbunden.
Die Treiberschaltung der Figur 2 kann folgendermaßen betrieben werden: Zum Betreiben der Treiberschaltung wird der Kondensator 7 über den ersten Spannungsanschluss 21 mit einer Versorgungsspannung aufgeladen. Anschließend wird zuerst der dritte Schalter 16 leitend geschaltet und damit ein Teil der ersten Steuerschaltung 6 bestromt. Dadurch werden Induktivitäten der ersten Steuerschaltung reduziert. Anschließend werden der erste Schalter 11 und der zweite Schalter 15 leitend geschaltet, wobei gleichzeitig oder vorher der dritte Schal- ter 16 sperrend geschaltet wird, um das erste Bauelement 2 mit Strom zu versorgen. Nach der Abgabe des Lichtpulses durch das erste Bauelement 2 werden der erste Schalter 11 und der zweite Schalter 15 sperrend geschaltet. In analoger Weise können anschließend das zweite, das dritte und das vierte Bauelement 3, 4, 5 durch eine Leitendschaltung des entsprechenden weiteren ersten Schalters 12, 13, 14 und des zweiten Schalters 15 mit dem Kondensator 7 und dem drit¬ ten Spannungsanschluss 8 elektrisch leitend verbunden werden.
Der Kondensator 7 ermöglicht es, in kurzer Zeit einen hohen Strom bereitzustellen und damit einen kurzen Lichtpuls mit- hilfe der optoelektronischen Bauelemente 2 bis 5 abgeben zu können .
Die Ausführung der Fig. 2 benötigt aufgrund der geringeren Anzahl der Schalter beispielsweise nur eine Fläche von 6 mm2. Die Steuerlogik benötigt hierbei auch 2 mm2. Somit werden insgesamt 8 mm2 zur Ausbildung der Leistungs-MOS-FETs und der Steuerlogik benötigt.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführung einer Treiberschaltung 1, wobei zwischen ersten Anschlüssen der optoelektronischen lichtemittierenden Bauelemente 2,3,4,5 und dem ersten An- schluss 20 der ersten Steuerschaltung 6 ein gemeinsamer erster Schalter 11 vorgesehen ist. Zweite Anschlüsse der optoelektronischen lichtemittierenden Bauelemente 2,3,4,5 sind jeweils über einen zweiten Schalter 15 mit dem dritten Span- nungsanschluss 8 verbunden. Zudem ist an den ersten Anschluss 20 der ersten Steuerschaltung 6 ein dritter Schalter 16 angeschlossen, der den ersten Anschluss 20 mit dem vierten Span- nungsanschluss 10 verbindet.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführung einer Treiberschaltung 1, wobei zwischen ersten Anschlüssen der optoelektronischen lichtemittierenden Bauelemente 2,3,4,5 und dem ersten Anschluss 20 der ersten Steuerschaltung 6 ein gemeinsamer ers- ter Schalter 11 vorgesehen ist. Der erste Schalter 11 ist somit mit allen vier lichtemittierenden optoelektronischen Bauelementen 2,3,4,5 verbunden. Zweite Anschlüsse der optoelekt¬ ronischen lichtemittierenden Bauelemente 2,3,4,5 sind jeweils über einen zweiten Schalter 15 mit dem dritten Spannungsan- schluss 8 verbunden. Zudem ist an die Verbindungsleitung 26 zwischen dem ersten Schalter 11 und den lichtemittierenden optoelektronischen Bauelementen 2,3,4,5 ein dritter Schalter 16 angeschlossen, der die erste Verbindungsleitung 26 mit dem vierten Spannungsanschluss 10 verbindet.
Ein lichtemittierendes optoelektronisches Bauelement kann ausgebildet sein, um elektromagnetische Strahlung mit ver¬ schiedenen Wellenlängen zu erzeugen, beispielsweise UV-Licht, sichtbares Licht und/oder infrarotes Licht.
Die optoelektronischen Bauelemente können beispielsweise als Laserdioden ausgebildet sein und mit einer Spannung zwischen 7 und 16 Volt mit einer Leistung von 14 Watt bis 25 Watt be- trieben werden. Die von den Bauelementen abgegebenen Lichtpulse können im Bereich von 30 Nanosekunden liegen und mit einer Frequenz von 1 Kilohertz abgegeben werden. Die Kapazität des Kondensators 7 kann beispielsweise im Bereich zwi- sehen 100 Nanofarad und 250 Nanofarad liegen. Zum Ansteuern der Treiberschaltung ist eine Steuerlogik erforderlich, die in den Figuren nicht explizit dargestellt ist.
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 .
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Treiberschaltung
2 erstes optoelektronisches Bauelement 3 zweites optoelektronisches Bauelement
4 drittes optoelektronisches Bauelement
5 viertes optoelektronisches Bauelement
6 erste Steuerschaltung
7 Kondensator
8 dritter Spannungsanschluss
9 zweite Steuerschaltung
10 vierter Spannungsanschluss
11 erster Schalter
12 weiterer erster Schalter
13 weiterer erster Schalter
14 weiterer erster Schalter
15 zweiter Schalter
16 dritter Schalter
17 weiterer dritter Schalter
18 weiterer dritter Schalter
19 weiterer dritter Schalter
20 erster Anschluss erste Steuerschaltung
21 erster Spannungsanschluss
22 erster Anschluss Kondensator
23 zweiter Anschluss Kondensator
24 zweiter Spannungsanschluss
25 zweiter Anschluss erste Steuerschaltung
26 erste Verbindungsleitung
27 zweite Verbindungsleitung
28 dritte Verbindungsleitung
29 vierte Verbindungsleitung
30 erster Anschluss dritter Schalter
31 zweiter Anschluss zweite Steuerschaltung

Claims

PATENTA S PRÜCHE
Treiberschaltung (1) für wenigstens zwei lichtemittie¬ rende optoelektronische Bauelemente (2, 3, 4, 5) mit ei¬ nem ersten Spannungsanschluss (21), wobei der erste Spannungsanschluss (21) mit einem ersten elektrischen Anschluss (22) eines Kondensators (7) verbunden ist, wo¬ bei ein zweiter elektrischer Anschluss (23) des Kondensators (7) mit einem zweiten Spannungsanschluss (24) verbunden ist, wobei der erste Anschluss (22) des Kon¬ densators (7) mit einem ersten Anschluss (20) einer ers¬ ten Steuerschaltung (6) verbunden ist, wobei die erste Steuerschaltung (6) einen zweiten Anschluss (25) für einen dritten Spannungsanschluss (8) aufweist, wobei die erste Steuerschaltung (6) für jedes Bauelement (2, 3, 4, 5) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (20, 25) einen elektrischen Pfad aufweist, wobei in jedem Pfad vor dem Bauelement (2, 3, 4, 5) ein erster Schalter (11,12,13,14) und nach dem Bauelement (2, 3, 4, 5) ein zweiter Schalter (15) vorgesehen sind, wobei eine zweite Steuerschaltung (9) vorgesehen ist, wobei die zweite Steuerschaltung (9) mit einem ersten Anschluss mit jedem Pfad verbunden ist, wobei die zweite Steuerschaltung (9) einen zweiten Anschluss (31) für einen vierten Spannungsanschluss (10) aufweist, wobei die zweite Steuer¬ schaltung (9) wenigstens einen Schalter (16, 17, 18, 19) aufweist, um die elektrischen Pfade mit dem zweiten Anschluss (31) der zweiten Steuerschaltung (9) zu verbinden .
Treiberschaltung nach Anspruch 1, wobei die Pfade der Bauelemente (2, 3, 4, 5) der ersten Steuerschaltung (6) zwischen den Bauelementen (2, 3, 4, 5) und dem zweiten Anschluss (25) der ersten Steuerschaltung (6) zusammengeführt sind, und wobei ein gemeinsamer zweiter Schalter (15) für alle Bauelemente (2, 3, 4, 5) zwischen den Bau¬ elementen (2, 3, 4, 5) und dem zweiten Anschluss (25) der ersten Steuerschaltung (6) vorgesehen ist. Treiberschaltung (1) nach Anspruch 1, wobei die Pfade der Bauelemente (2, 3, 4, 5) der ersten Steuerschaltung (6) zwischen dem Bauelement (2, 3, 4, 5) und dem Kondensator (7) zusammengeführt sind, und wobei ein gemeinsa¬ mer erster Schalter (11) zwischen den Bauelementen (2, 3, 4, 5) und dem Kondensator (7) vorgesehen ist.
Treiberschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Steuerschaltung (9) einen dritten
Schalter (16) aufweist, wobei der dritte Schalter (16) mit dem ersten Anschluss (20) der ersten Steuerschaltung (6) verbunden ist, und wobei der dritte Schalter (16) mit dem zweiten Anschluss (31) der zweiten Steuerschal¬ tung (9) verbunden ist.
Treiberschaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Steuerschaltung (9) für jeden Pfad ei¬ nen dritten Schalter (16, 17, 18, 19) aufweist, wobei die dritten Schalter (16, 17, 18, 19) jeweils parallel zwischen einem Pfad der ersten Steuerschaltung (6) und dem zweiten Anschluss (31) der zweiten Steuerschaltung (9) angeordnet sind, wobei die dritten Schalter (16, 17, 18, 19) zwischen dem ersten Schalter ( 11, 12, 13, 14) und dem Bauelement (2, 3, 4, 5) an den Pfad angeschlos¬ sen sind.
Treiberschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens erste Schalter (11) und/oder der wenigstens zweite Schalter (15) und/oder der wenigstens dritte Schalter (16) als Feldeffekttransistor, insbesondere als MOS-FET ausgebildet sind.
7. Treiberschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kondensator (7) als Keramikkondensa¬ tor ausgebildet ist. Treiberschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bauelemente (2, 3, 4, 5) als Leucht¬ dioden und/oder als Laserdioden ausgebildet sind.
Treiberschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bauelemente (2, 3, 4, 5) in einem Halbleiterbauteil integriert sind.
Treiberschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Treiberschaltung (1) mit den Bauele¬ menten (2, 3, 4, 5) in einem Halbleiterbauteil inte¬ griert ist.
Verfahren zum Betreiben einer Treiberschaltung (1) für wenigstens zwei lichtemittierende optoelektronische Bau¬ elemente (2, 3, 4, 5), wobei ein erster Spannungsan- schluss (21) zum Anschließen einer ersten Spannung vorgesehen ist, wobei der erste Spannungsanschluss (21) mit einem ersten elektrischen Anschluss (22) des Kondensators (7) verbunden ist, wobei ein zweiter elektrischer Anschluss (23) des Kondensators (7) mit einem zweiten Spannungsanschluss (24) verbunden ist, wobei der erste Anschluss (22) des Kondensators (7) mit einem ersten An¬ schluss (20) einer ersten Steuerschaltung (6) verbunden ist, wobei die erste Steuerschaltung (6) einen zweiten Anschluss (25) aufweist, der mit einem dritten Span¬ nungsanschluss (8) verbunden ist, wobei die erste Steu¬ erschaltung (6) für jedes Bauelement (2, 3, 4, 5) zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (20, 25) einen elektrischen Pfad aufweist, wobei in jedem Pfad vor dem Bauelement (2, 3, 4, 5) ein erster Schalter (11, 12, 13, 14) und nach dem Bauelement (2, 3, 4, 5) ein zweiter Schalter (15) vorgesehen sind, wobei eine zweite Steuerschaltung (9) vorgesehen ist, wobei die zweite Steuerschaltung (9) mit wenigstens einem ersten Anschluss mit jedem Pfad verbunden ist, wobei die zweite Steuerschal¬ tung (9) einen zweiten Anschluss (31) für einen vierten Spannungsanschluss (10) aufweist, wobei die zweite Steu- erschaltung (9) wenigstens einen Schalter (16, 17, 18, 19) aufweist, um die elektrischen Pfade mit dem zweiten Anschluss (31) der zweiten Steuerschaltung (9) zu verbinden, wobei der erste und der dritte Schalter (11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19) eines vorgegebenen Pfades lei¬ tend geschalten werden, um den ersten Anschluss (22) des Kondensators (7) mit dem vierten Spannungsanschluss (10) leitend zu verbinden, wobei anschließend der dritte Schalter (16, 17, 18, 19) sperrend geschaltet wird, und wobei der zweite Schalter (15) leitend geschaltet wird, um das Bauelement (2, 3, 4, 5) des vorgegebenen Pfades elektrisch leitend mit dem Kondensator (7) und dem dritten Spannungsanschluss (8) zu verbinden.
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