特許 5738589 発光部品を制御する回路装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5738589

(24)【登録日】2015年5月1日

(45)【発行日】2015年6月24日

(54)【発明の名称】発光部品を制御する回路装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/00 20100101AFI20150604BHJP

   H05B 33/08 20060101ALI20150604BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20150604BHJP

   H05B 33/14 20060101ALI20150604BHJP

   H01S 5/062 20060101ALI20150604BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 J

   H05B33/08

   H05B33/14 A

   H05B33/14 Z

   H01S5/062

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2010-512687(P2010-512687)

(86)(22)【出願日】2008年6月19日

(65)【公表番号】特表2010-533965(P2010-533965A)

(43)【公表日】2010年10月28日

(86)【国際出願番号】EP2008057784

(87)【国際公開番号】WO2008155384

(87)【国際公開日】20081224

【審査請求日】2011年6月16日

(31)【優先権主張番号】102007028576.2

(32)【優先日】2007年6月19日

(33)【優先権主張国】DE

(31)【優先権主張番号】102007040151.7

(32)【優先日】2007年8月24日

(33)【優先権主張国】DE

(31)【優先権主張番号】102008001452.4

(32)【優先日】2008年4月29日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】509348867

【氏名又は名称】シリコン・ライン・ゲー・エム・ベー・ハー

(74)【代理人】

【識別番号】100107308

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 修一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100114959

【弁理士】

【氏名又は名称】山▲崎▼ 徹也

(74)【代理人】

【識別番号】100128901

【弁理士】

【氏名又は名称】東 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】グレープル，マルティン

【審査官】 小濱 健太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３３２６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８５１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４９８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１０６６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１８７１８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

Ｈ０５Ｂ ３７／００−３９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回路装置（１００）であり、少なくとも１個の発光部品（２０）を制御する回路装置であって、当該回路装置は、
当該回路装置（１００）に電圧を供給する少なくとも１個の供給素子（１０’）であって、出力側がデカップリングコンデンサに接続される少なくとも１個の電流源である当該供給素子と、
少なくとも第１のスイッチング位置と第２のスイッチング位置との間で切り換えることによって前記発光部品（２０）を制御する少なくとも１個のスイッチング素子（３０）であって、当該スイッチング素子が前記第２のスイッチング位置にあるとき、少なくとも１個の追加的な回路部品（４０；４０’）が、アクティブ又はオンに切り換えられるものである当該スイッチング素子と、を備え、
前記追加的な回路部品（４０；４０’）は、前記発光部品（２０）の動作電圧を変化させる少なくとも１個の電圧制限素子であり、
前記電圧制限素子（４０；４０’）は、出力側がデカップリングコンデンサに接続される少なくとも１個の電流源又は少なくとも１個の電圧源を有する少なくとも１個の供給素子（４２；４２’）を備え、
前記第２のスイッチング位置にあるとき、前記電圧制限素子（４０；４０’）は、前記発光部品（２０）と直列に配置され、
前記第１のスイッチング位置にあるとき、前記電圧制限素子（４０；４０’）は、前記スイッチング素子（３０）と並列に配置されることを特徴とする回路装置。

【請求項2】

前記第１のスイッチング位置にあるとき、前記供給素子（１０’）によって提供される電圧の全体又は略全体は、前記発光部品（２０）を通して降下することを特徴とする請求項１に記載の回路装置。

【請求項3】

前記電圧制限素子（４０；４０’）は、
順方向接続された少なくとも１個のダイオード、又は、
非線形特性（Ｄ）を有する少なくとも１個の電位依存性抵抗、又は、
少なくとも１個のバリスタ、として機能することを特徴とする請求項１または２に記載の回路装置。

【請求項4】

前記電圧制限素子（４０；４０’）は、少なくとも１個のトランジスタ（４４；４４’）を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路装置。

【請求項5】

前記トランジスタ（４４；４４’）は、
前記供給素子（４２；４２’）によって電圧が供給されるゲート接続（Ｇ）と、前記発光部品（２０）、前記スイッチング素子（３０）及び前記電圧制限素子（４０’）を接続する節点（Ｎ）に割り当てられたソース接続（Ｓ）とを備え、
ソース−ゲート電圧が前記トランジスタ（４４、４４’）のしきい値電圧より低いとき、高抵抗を特徴として遮断し、
ソース−ゲート電圧が前記トランジスタ（４４、４４’）のしきい値電圧より高いとき、低抵抗を特徴として導通する、ことを特徴とする請求項４に記載の回路装置。

【請求項6】

前記電圧制限素子（４０’）は、少なくとも１個の電圧制御素子及び演算処理素子の一方又は双方（４６’）を備えるものであり、
前記電圧制御素子及び演算処理素子の一方又は双方（４６’）は、
前記トランジスタ（４４’）の前記ソース接続（Ｓ）における電圧を特定し、
前記特定された電圧と前記供給素子（４２’）により提供される電圧とを比較し、
前記供給素子（４２’）により提供される電圧が前記トランジスタ（４４’）の前記ソース接続（Ｓ）における電圧より小さいとき、ソースフォロワとして接続される前記トランジスタ（４４’）をアクティブにしかつ導通する、ように構成されるものであること、を特徴とする請求項４又は５に記載の回路装置。

【請求項7】

前記スイッチング素子（３０）に割り当てられ、前記スイッチング素子（３０）の切り換えを制御する少なくとも１個の制御装置（５０）を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の回路装置。

【請求項8】

少なくとも１個のスイッチング素子（３０）を少なくとも第１のスイッチング位置と第２のスイッチング位置との間で切り換えることによって、少なくとも１個の発光部品（２０）を制御する方法であって、
当該スイッチング素子が前記第２のスイッチング位置にあるとき、少なくとも１個の追加的な回路部品（４０；４０’）が、アクティブ又はオンに切り換えられるものである、当該方法であって、
前記発光部品（２０）の動作電圧は、前記追加的な回路部品（４０；４０’）をアクティブ又はオンに切り換えることによって制限され、
前記追加的な回路部品（４０；４０’）である電圧制限素子は、出力側がデカップリングコンデンサに接続される少なくとも１個の電流源又は少なくとも１個の電圧源を有する少なくとも１個の供給素子（４２；４２’）を備え、
前記第２のスイッチング位置にあるとき、前記電圧制限素子（４０；４０’）は、前記発光部品（２０）と直列に配置され、
前記第１のスイッチング位置にあるとき、前記電圧制限素子（４０；４０’）は、前記スイッチング素子（３０）と並列に配置され、
前記第１のスイッチング位置にあるとき、出力側がデカップリングコンデンサに接続される少なくとも１個の供給素子（１０’）によって提供される電圧の全体又は略全体が、前記発光部品（２０）に供給される、ことを特徴とする方法。

【請求項9】

前記電圧制限素子（４０；４０’）は、
順方向接続された少なくとも１個のダイオード、又は、
非線形特性（Ｄ）を有する少なくとも１個の電位依存性抵抗、又は、
少なくとも１個のバリスタ、として機能することを特徴とする請求項８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は概して、発光部品制御の技術分野に関する。

【0002】

本発明はより具体的には回路装置、特に請求項１の前文部分による駆動回路に関し、また請求項１１の前文部分による少なくとも１個の発光部品を制御する方法に関する。

【0003】

本発明の範囲において、「光」又は「発光」の語は、可視電磁波域のみならず、約３８０ナノメートル〜約７８０ナノメートルの波長帯（約７８９テラヘルツ〜約３８５テラヘルツの周波数に相当）にわたるものとして理解される。

【0004】

より正確には、「光」又は「発光」の語は、不可視スペクトル、特に赤外（ＩＲ）領域（最高約２０００ナノメートルにいたる波長帯又は最低約１５０テラヘルツにいたる周波数範囲）、例えば約８５０ナノメートルの波長又は約３５０テラヘルツの周波数を含む、電磁波長又は波長スペクトルの全体として理解される。

【背景技術】

【0005】

発光部品Ｅ（＝いわゆるソース）から受光部品（＝いわゆるシンク）へのデータ伝送を目的として発光部品Ｅを制御する従来技術として知られる回路装置の例を、図５Ａ〜５Ｃに示す。

【0006】

通常、半導体レーザ又はエレクトロルミネセントダイオードが、発光部品Ｅとして、特に光伝送素子又は光源として、光学データの伝送に用いられる。

【0007】

従来技術によると、この半導体レーザ又はエレクトロルミネセントダイオードには、例えば電子駆動回路Ｓ１（図５Ａ参照）、Ｓ２（図５Ｂ参照）又はＳ３（図５Ｃ参照）によって、正常作動に必要とされる動作電圧、バイアス電流及び変調電流が供給される。

【0008】

駆動回路Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、集積回路（ＩＣ）として、又はプリント基板（ＰＣＢ）上の個々の部品としても、構成することができる。

【0009】

図５Ａに示す従来技術の例では、第１の電流路Ｉ_１を介して、また追加で第２の電流路Ｉ_２を介して、発光部品Ｅに電力供給することができる。このため、第１の電流路において電流Ｉ_１が、ＤＣ電圧源Ｑから発光部品Ｅを介してＩ_１に対する定電流源Ｋ１へ流れる。

【0010】

発光部品Ｅの電流レベルを制御するスイッチＵによって第２の電流路Ｉ_２をアクティブ又はオンに切り替えると全電流Ｉｇｅｓ＝Ｉ_１＋Ｉ_２が、そうでない場合には電流Ｉ_１が、発光部品Ｅを流れる。第２の電流路Ｉ_２に電力を供給するものとして、定電流源Ｋ２が提供されている。

【0011】

従って発光部品Ｅの変調は、電流調整又は電流変調の形態で、すなわち発光部品Ｅを流れる電流の強さを値Ｉ_１と値Ｉ_１＋Ｉ_２との間で経時的に変化させることによって行う。

【0012】

スイッチＵと擬似負荷Ｒとを配置することで、スイッチＵにおいて第２の電流路Ｉ_２に割り当てられた節点に、常に同じ電流が流れるという効果が得られる。第２の電流路Ｉ_２が発光部品Ｅに切り換えられない場合、擬似負荷Ｒにおける電流Ｉ_２は実質的に熱エネルギーに変換され、例えば発光部品の作動時間の最大約５０パーセントとなりうる。しかし不利なことに、電流Ｉ_２が必要なくなってからもこの電流Ｉ_２は存在している。

【0013】

その上更に、図５Ａに示す従来技術の例では、２個の定電流源Ｋ１及びＫ２は、寄生容量に必然的に関与する高周波経路（すなわち供給経路ではない）に配置されている。図５Ａに示す従来技術の例では更に、望ましくない大きな電圧降下又は高い飽和電圧が必然的に起こる。

【0014】

図５Ｂに示す従来技術による第２の代表的駆動回路Ｓ２において、電流レベルを制御するスイッチＵによって第２の電流路Ｉ_２をアクティブに又はオンに切り替えると電流Ｉ_１＋Ｉ_２が、そうでない場合には電流Ｉ_１が、発光部品Ｅを流れる。しかし不利なことに、電流Ｉ_２が必要なくなってからもこの電流Ｉ_２は存在している。

【0015】

発光部品Ｅの動作電圧は、電圧源Ｑにより供給される供給電圧（＝例えば約３ボルト）と、定電流源Ｋ１又は定電流源Ｋ１、Ｋ２とに依存する。

【0016】

図５Ｃに示す従来技術による第３の代表的駆動回路Ｓ３において、Ｉ_２の電流差となる電流Ｉ_１＋０．５Ｉ_２又は電流Ｉ_１−０．５Ｉ_２のいずれかが、電流レベルを制御するスイッチＵの位置に応じて、発光部品Ｅを流れる。

【0017】

例えば約０．５ボルトの電圧損失が起こるインダクタＬ（必須ではない）は、通常、高周波における定電流源Ｋ１のインピーダンスを増加させるのに用いられ、その結果、高周波における高出力インピーダンスを有さない定電流源Ｋ１を使用することが可能になる。

【0018】

上述した駆動回路Ｓ３に加えて、インダクタを備える駆動回路が先行技術文献米国特許第６，６６７，６６１Ｂ１号により知られている。

【0019】

図５Ｃに示す電子駆動回路Ｓ３において不利なことに、外部部品、すなわち集積回路の外側に配置される部品、例えばコンデンサＣを用いる必要がある。

【0020】

インダクタＬとコンデンサＣとを配置することで、電磁振動等の望ましくない電磁干渉効果が更に起こりうる。これに関連して、例えば先行技術文献米国特許第７，１３３，４２９Ｂ２号は、信号増幅したデータ伝送を行うレーザ駆動回路の電磁振動の回避に係るものである。

【0021】

従来の回路装置の不利な点として、発光部品と直列な部品を通した大きな電圧降下が更に挙げられる。特に、小さな供給電圧のみが利用可能な用途については、発光部品において可能な限り高い動作電圧を提供するという目的に相反する。

【0022】

電力ドレインの低い光学データ伝送用駆動回路を提供する技術的考案が、例えば先行技術文献米国特許第６，９６５，７２２Ｂ１号及び第７，１５４，９２３Ｂ２号により知られている。しかし、これら文献に記載の駆動回路の構造は、非常に複雑である。

【0023】

従来技術の回路装置には更に、高出力抵抗（＝出力インピーダンスの実部）を有するという不利な点がある。最大スイッチング周波数ｆは、制御回路又は駆動回路の出力において、全電気容量Ｃと全抵抗Ｒとの積に実質的に相互に比例するように作用する（動作する、振舞う）ので、上記の不利な点によって、特に回路装置の過渡的なリンギング又はセトリングに対する速度が制限される。ここで
− 全電気容量Ｃは、例えば、発光部品の寄生容量効果によって実質的に支配され、
− 全抵抗Ｒは、駆動回路の出力抵抗と発光部品の入力抵抗との並列回路によって実質的に与えられる。

【0024】

最後に、従来の回路装置の別の技術的問題として、発光部品における（超）低出力電圧が挙げられる。定電流源は、例えば約０．５ボルトの電圧（降下）を必要とするからである（供給電圧を提供する電圧源において、これが調整された電圧源である限り、例えば約０．２ボルトのオーダーの低電圧降下も起こる）。

【0025】

（超）低電圧が発光部品を通して起こり、従って（超）低電圧が発光部品において利用可能であるように、スイッチング素子Ｕにおいて、例えば約０．１ボルトのオーダーの別の低電圧降下が起こる。

【発明の概要】

【0026】

上記において概要を説明した不利な点や不適当な点を発端として、また概要を説明した従来技術を認めた上で、本発明の目的は、冒頭で特定したこの種の回路装置と、冒頭で特定したこの種の方法を、上記において概要を説明した不利な点と不適当な点とを避けるように、更に開発することにある。発光部品において可能な限り高い周波数又はスイッチング速度、並びに可能な限り高い出力電圧を実現することができるように、特に電流ドレイン及び出力抵抗は、可能な限り低くなければならない。

【0027】

この目的は、請求項１に記載の特徴を有する回路装置によって、及び請求項１１に記載の特徴を有する方法によって、特に少なくとも１個の電圧制限素子、例えば少なくとも１個の非線形抵抗を備える電圧駆動型の回路装置によって、達成される。

【0028】

電圧制限素子は、低電圧において特に下記のように作用する。
− 少なくとも１個のＰＮダイオード、少なくとも１個のショットキーダイオード等の、順方向接続された（順方向に偏向した）少なくとも１個のダイオード、
− 非線形特性を有する少なくとも１個の電位依存性抵抗、
− 少なくとも１個のバリスタ、
− ソースフォロワとして接続された少なくとも１個のトランジスタ、又は
− 少なくとも１個のツェナーダイオード。

【0029】

これは、電圧制限素子の好ましい実施形態が、
− 低電圧における、特に約１ボルト未満の電圧、例えば約０．２ボルト未満の電圧における、実質的な電流遮断効果を特徴とし、そして
− 電圧の特定の臨界値又はしきい値からの、特に約０．２ボルトの破壊電圧からの、大きな電流上昇を可能にする
ものであることを意味する。

【0030】

電圧制限素子は、少なくとも１個のスイッチング素子、特に少なくとも１個の閉鎖スイッチ、少なくとも１個の反転スイッチ又は少なくとも１個の切換スイッチによって、例えば少なくとも１個の金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等の少なくとも１個のスイッチングトランジスタによって、短絡させることができる。このように、それぞれ低インピーダンスである、特に更なる電流損失のない、回路装置の少なくとも２種の動作状態を実現することができる。

【0031】

有利なことに、スイッチング素子が第１のスイッチング位置にあるとき、供給素子によって提供される電圧の全体又はほぼ全体は、発光部品を通して降下する。例えば、スイッチング素子が第１のスイッチング位置にあるとき、供給素子によって提供される電圧の少なくとも約９０パーセント、例えば約９９パーセントが、発光部品を通して降下しうる。

【0032】

本発明における供給素子は、関連する動作周波数について低出力インピーダンスが作り出されるように、例えば少なくとも１個の電圧源として又は電流源とデカップリングコンデンサとの組み合わせとして、実現することができる。

【0033】

従って発光部品は、動作電圧、すなわち発光素子に作用する電圧、特に発光部品に入る電圧を変化させることによって制御することができ、例えば光学データ伝送に用いることができる。この目的のために発光部品は、光導波路、例えばガラス繊維又はプラスチック繊維に連結されており、電気信号を光信号に変換する。

【0034】

従って本発明において、発光部品は、スイッチング素子によって構成される、及び任意選択でスイッチング素子を制御する少なくとも１個の制御装置、特に信号源によって構成される、少なくとも２個の動作点において電圧駆動される。

【0035】

本発明による回路装置は、電力ドレインが低いため、特に有利である。従来技術と異なり電力ドレインが特に低いのは、発光部品以外に他の電流路がないためである。

【0036】

その上、更に本発明では、比較的高い出力電圧を発光部品において利用可能であることが、当業者には特に理解されよう。

【0037】

その上、更に本発明では、低出力インピーダンスという更なる利点が得られる。最大スイッチング周波数ｆは、制御回路又は駆動回路の出力において、全電気容量Ｃと全抵抗Ｒとの積に実質的に相互に比例するように作用するので、上記利点により、特に回路装置のセトリングに関して、高速を実現することができる。ここで
− 全電気容量Ｃは、例えば、発光部品の寄生容量効果によって実質的に支配され、
− 全抵抗Ｒは、駆動回路の出力抵抗と発光部品の入力抵抗との並列回路によって実質的に与えられる。

【0038】

発光部品は、特に電気光学変換器、例えばエレクトロルミネセントダイオード等の発光ダイオード（ＬＥＤ）、又は半導体レーザ等のレーザ（＝励起誘導放射による光増幅）であってもよい。

【0039】

発光部品の制御は、例えば少なくとも１個の発光部品（＝いわゆるソース）から少なくとも１個の受光部品（＝いわゆるシンク）へデータ伝送する目的で行われる。

【0040】

データ伝送は、例えばガラス繊維又はプラスチック繊維等の少なくとも１個のキャリア媒体を介して、あるいはキャリア媒体としての空気を介して、あるいは真空を介して、行うことができる。

【0041】

最後に、本発明は、
− 少なくとも１個の通信システム、特に移動式の通信システム、例えば少なくとも１個の携帯電話等の少なくとも１個の通信装置における、
− 少なくとも１個のデータ通信システム、特に移動式のデータ通信システム、あるいは少なくとも１個のデータ処理装置、特に移動式のデータ処理装置、例えば少なくとも１個のハンドヘルドパソコン、少なくとも１個のノートパソコン又は少なくとも１個の携帯情報端末（ＰＤＡ）における、
− 少なくとも１個のデータ記録及び／又は再生装置、特に移動式のデータ記録及び／又は再生装置、例えば少なくとも１個のビデオカメラ、少なくとも１個のデジタルカメラ又は少なくとも１個の高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）における、あるいは、
− 少なくとも１個の輸送手段、例えば自動車の少なくとも１個の運転者支援システム又は少なくとも１個のナビゲーションシステムにおける、
本明細書に記載する種類の少なくとも１個の回路装置、特に少なくとも１個の駆動回路の使用、及び／又は本明細書に記載する種類の方法の使用に関する。

【0042】

移動式の通信装置又は移動式のデータ処理装置の分野において、電池又は充電式電池ユニット、日常語で言う蓄電池（アキュムレータ）により提供される供給電圧は限られているので、本発明は特に有利に用いることができる。可能な限り長い充電式電池の作動時間という意味において、本発明によって可能になった供給電圧の効率的な処理と電力取り込みは、特に有用である。

【0043】

その結果、動作電圧を変化させて発光部品を制御することによって、すなわち本発明による電圧駆動の方式によって、超低出力インピーダンスと、これに伴う非常に高い周波数又はスイッチング速度を実現することができる。

【0044】

それとは別に、発光部品における超高出力電圧又は超低出力抵抗を本発明において実現することができる。

【0045】

従来の発光部品の動作電圧は少なくとも２個の電流源によって変化させていたのに対し、発光部品の動作電圧を電圧制限素子によって変化させているので、本発明による回路装置の電流ドレインは、従来技術の回路装置と比較して顕著に小さくなっている。

【0046】

電圧制限素子を通した電圧降下は、従来技術に用いられる電流源を通した電圧降下より顕著に低い。その上、本発明は従来技術と異なって、発光部品の動作電圧を変化させるのに第２の電流路を必要としない。実際のところ、本発明によると、発光部品の動作電圧は、少なくとも１個の電圧制限素子によって変化させることができる。

【0047】

発光部品を制御する技術分野の当業者は、本発明による回路装置と本発明による方法とが、低出力インピーダンスと低エネルギードレインとの両方を有することを特に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0048】

上記において説明したように、利点が得られるように本発明の教示を様々に構成し発展させることが可能である。このため、一方で請求項１及び請求項１１の従属項が参照されるが、他方でとりわけ図１〜４Ｃによって例示される代表的実施形態を参照して、さらなる実施形態、及び本発明の特徴と利点を以下詳細に説明する。

【0049】

【図1】本発明の方法により作動する本発明による回路装置の代表的実施形態を示す模式図である。

【図2】図１における回路装置の供給素子の第２の代表的実施形態を示す模式図である。

【図3A】図１における回路装置の電圧制限素子の第１の代表的実施形態を示す模式図である。

【図3B】図１における回路装置の電圧制限素子の第２の代表的実施形態を示す模式図である。

【図4】図３Ａ又は図３Ｂの電圧制限素子の非線形抵抗効果を示す図表である。

【図5A】従来技術による回路装置の第１の代表的実施形態を示す模式図である。

【図5B】従来技術による回路装置の第２の代表的実施形態を示す模式図である。

【図5C】従来技術による回路装置の第３の代表的実施形態を示す模式図である。

【0050】

図１〜５Ｃにおいて、同一又は類似の実施形態、素子又は特徴には、同一の参照符号を付した。

【発明を実施するための形態】

【0051】

不要な繰り返しを避けるために、本発明の実施形態、特徴及び利点についての以下の説明は（特に記載しない限りは）下記に関するものである。
− 供給素子１０の第１の代表的実施形態を含む図１に示す回路装置１００、
− 図２に示す供給素子１０’の第２の代表的実施形態、
− 図３Ａに示す電圧制限素子４０の第１の代表的実施形態、及び
− 図３Ｂに示す電圧制限素子４０’の第２の代表的実施形態。

【0052】

図１に例示される本発明の代表的実施形態において、回路装置１００を示す。すなわち発光部品２０、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）又はエレクトロルミネセントダイオード、あるいは半導体レーザ等のレーザを制御する制御回路又は駆動回路を示す。

【0053】

発光部品２０に加えて、回路１００は、基準電位Ｗ、特にグラウンド電位、接地電位又はゼロ電位に対して作動する、回路装置１００の電圧源用の、供給素子１０の第１の代表的実施形態、特に充電式電池ユニットを備える。

【0054】

第１の代表的実施形態の供給素子１０、特に図１に示す充電式電池ユニットの代わりに、図２に示すように、デカップリングコンデンサによって出力側でサポートされる電流源の形態の、第２の代表的実施形態の供給素子１０’を、場合によっては低周波での用途に最適化した電流源１２’とデカップリングコンデンサ１４’との組み合わせ又は相互接続として、提供することができる。供給電圧１６’を提供するために、供給素子１０’は電池を備える。

【0055】

この場合、図２による電流源１２’は、必要に応じて、電流をトラッキング（tracking：三点調整）するのに用いられ、低電圧降下を特徴とし、キャパシタンス１４’によってサポートされる「安定した」節点１８ａ’に対して作用する。

【0056】

具体的には、デカップリングコンデンサ１４’は、制御回路又は駆動回路１００のスイッチング周波数及び動作周波数の範囲について節点１８ａ’のインピーダンスを低下させるのに用いられる。節点１８ａ’における容量の増加はこの節点１８ａ’におけるデカップリング効果に有利に作用するので、電流源１２’の大きさを決める際に、その寄生出力容量の上限に注意を払う必要がない。

【0057】

従って、電圧源１６’（いわゆるテブナン電圧源）と節点１８ａ’における電圧との電圧差が非常に小さくても、規定通りに作動するように、電流源１２’の大きさを決めることができる。

【0058】

その上更に、図２に示す供給素子１０’の第２の代表的実施形態は、（従来技術、例えば図５Ａによるものとは異なって）高周波信号経路ではない場所に、しかし有利なことに信号経路において寄生容量が起きないように供給経路に、電流源１２’を配置することを特徴とする。その上、望ましくない大きな電圧降下又は大きな飽和電圧の何れも起こらない。

【0059】

図２による供給素子１０’は、図１による供給素子１０と同様に、発光部品２０を制御するように提供される制御回路又は駆動回路１００内に接続されている。

【0060】

具体的には、供給素子１０’の第１の接続又は第１の節点１８ａ’は、制御対象の発光部品２０に割り当てられており、特には接続されており、この第１の接続又は第１の節点１８ａ’は電流源１２’とデカップリングコンデンサ１４’との間に配置される。供給素子１０’の第２の接続又は第２の節点１８ｂ’は基準電位Ｗ、特にグラウンド電位、接地電位又はゼロ電位にあり、この第２の接続又は第２の節点１８ｂ’は、デカップリングコンデンサ１４’と電圧源１６’との間に配置される。

【0061】

図１に示すように、回路装置１００には更にスイッチング素子３０、特に閉鎖スイッチ、例えば金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等のスイッチングトランジスタが割り当てられている。

【0062】

スイッチング素子３０は、少なくとも第１のスイッチング位置と第２のスイッチング位置との間で切り換えることによって、発光部品２０を制御するように構成されている。ここで第１のスイッチング位置にあるとき（単に提示を明瞭化する目的から図１には示さず）、電圧源１０によって提供される電圧の全体又はほぼ全体、特に約９０パーセント、例えば約９９パーセントが、発光部品２０を通して降下する。

【0063】

他方で、スイッチング素子３０が第２のスイッチング位置にあるとき（図１に示す）、追加的な回路部品４０、すなわち電圧制限素子４０をアクティブに又はオンに切り換える。この電圧制限素子４０は、発光部品２０の動作電圧を変化させることを目的としている。

【0064】

定電圧源（―＞低出力インピーダンス）のように作用するこの電圧制限素子４０を提供することによって、駆動回路１００における出力抵抗を非常に低く保持することができ、その結果非常に高い動作周波数又はスイッチング速度を実現することができる。

【0065】

本発明の特定の場合において、非常に低い電圧降下のみがスイッチ３０を介して起こるので、発光部品２０における超高出力電圧を実現することができる。更に有利なことに、電流源１２’は、高周波信号経路ではなく供給経路に配置されている。

【0066】

電圧源１０によって提供される供給電圧が例えば約２．４ボルトの場合、第２のスイッチング位置にあるとき、すなわち閉鎖スイッチ３０が開放しているとき、電気光学変換器２０を通した、すなわち発光部品を通した電圧降下は、約２ボルトであり、電圧制限素子４０を通した電圧降下は約０．４ボルトである。

【0067】

閉鎖スイッチ３０が閉鎖している（＝第１のスイッチング位置）とき、電圧制限素子４０は短絡しており、発光部品２０を通した電圧降下は約２．４ボルトに跳ね上がる。これは、閉鎖スイッチ３０を閉鎖すると、電圧源１０の供給電圧のほぼ全体（すなわち例えば約２．４ボルト）が発光部品２０において利用可能であることを意味する。

【0068】

図１に示す代表的実施形態において、電圧制限素子４０は、
− 第１のスイッチング位置にあるとき、スイッチング素子３０と並列に、そして
− 第２のスイッチング位置にあるとき、発光部品２０と直列に、
連結される。

【0069】

スイッチング素子３０の切換えを制御するために、駆動回路１００は更に、スイッチング素子３０に割り当てられた制御装置５０を例えば信号源の形態で備えている。

【0070】

図１による電圧制限素子４０、４０’は、例えば
− 図３Ａに示す第１の代表的実施形態（−−＞参照番号４０）として、又は
− 図３Ｂに示す第２の代表的実施形態の回路装置（−−＞参照番号４０’）として実現されてもよい。

【0071】

電圧制限素子４０、４０’の基本的な特徴は、低電圧において、以下のような効力、
− 少なくとも１個のバリスタと同様の効力、
− 少なくとも１個のＰＮダイオード、少なくとも１個のショットキーダイオード等のような、順方向接続された少なくとも１個のダイオードと同様の効力、
− ソースフォロワとして接続された少なくとも１個のトランジスタと同様の効力、又は
− 少なくとも１個のツェナーダイオードと同様の効力、
を備えることにある。

【0072】

この場合、ツェナーダイオード又はＺダイオードは、特定の電圧、いわゆるツェナー電圧を超える際、アバランシェ効果又はツェナー効果に基づき、非常に大きな電流上昇を示す逆バイアス半導体ダイオードである。この大電流は、図４において順方向特性Ｚによって例示されている。

【0073】

ツェナーダイオードの抵抗値の跳ね上がり変化に基づくツェナー効果は、半導体物質（＝ほぼ実質的にシリコン）の十分に標的化したドーピングによって実現され、また数ボルト〜数百ボルトの電圧で起こりうる。図４に示す実施形態において、抵抗値の跳ね上がり変化Ｚは、約５〜約６ボルトにおいて起こる。

【0074】

それとは対照的に、電圧制限素子４０、４０’において、そうした跳ね上がり変化は１ボルトより小さい電圧、例えば約２００ミリボルトの電圧ですでに起こっている。電圧制限素子４０、４０’の順方向特性は、図４において参照符号Ｄを付してある。

【0075】

これは、電圧制限素子４０、４０’が、
− 低電圧における、特に約１ボルト未満の電圧、例えば約０．２ボルト未満の電圧における、実質的な電流遮断効果を特徴とし、そして
− 電圧の特定の臨界値又はしきい値からの、特に約０．２ボルトの破壊電圧からの大きな電流上昇を可能にすること、
を意味している。

【0076】

この目的を達成するために、電圧制限素子４０又は４０’は、
− 供給素子４２又は４２’、特にデカップリングコンデンサによって出力側でサポートされる電圧源又は電流源と、
− トランジスタ４４又は４４’、特にＰチャネルトランジスタ、例えばＰチャネル電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、
を備える。

【0077】

トランジスタ４４又は４４’は、
− 供給素子４２又は４２’によって電圧が供給されるゲート接続Ｇと、
− 発光部品２０とスイッチング素子３０と電圧制限素子４０又は４０’とを接続し、特に低抵抗の節点Ｎに割り当てられたソース接続Ｓと、
− 基準電位Ｗ、特に接地に割り当てられたドレイン接続Ｄと、
を備える。

【0078】

ソース−ゲート電圧（＝ソースからゲートまで測定された電圧）がトランジスタ４４、４４’のしきい値電圧より低いとき、特にゲート接続Ｇにおける電圧がソース接続Ｓにおける電圧より高いとき、トランジスタ４４、４４’は高抵抗となり、遮断する。

【0079】

これに対応し、ソース−ゲート電圧（＝ソースからゲートまで測定された電圧）がトランジスタ４４、４４’のしきい値電圧より高いとき、特にゲート接続Ｇにおける電圧がソース接続Ｓにおける電圧より低いとき、トランジスタ４４、４４’は導通し、低抵抗、特に微小抵抗となる。

【0080】

従来のＰチャネルトランジスタは、約４００ミリボルトのしきい値電圧を含む。図３Ａに示す代表的実施形態では、Ｐチャネルトランジスタ４４は、（従来のＰチャネルトランジスタとは異なり）接地されておらず、代わりに負電圧が供給されている。

【0081】

負電圧を供給した結果、図３ＡのＰチャネルトランジスタ４４は、しきい値電圧特性（図４において破壊特性Ｄとして例示される）を、従来のＰチャネルトランジスタより低い電圧で既に有している。例えばＰチャネルトランジスタ４４に約マイナス２００ミリボルトの電圧が供給されると、そのしきい値電圧は約２００ミリボルトである。

【0082】

図３Ｂに示す代表的実施形態では、トランジスタ４４’に、正電圧、例えば２００ミリボルトが供給される。電圧制限素子４０’は、電圧制御／演算処理素子４６’、すなわち増幅器及び／又はコンパレータを備える。

【0083】

増幅器及び／又はコンパレータは、以下のように構成される。
− トランジスタ４４’のソース接続Ｓにおける電圧を特定し、
− 特定された電圧と供給素子４２’により提供される電圧とを比較し、そして
− 供給素子４２’により提供される電圧がトランジスタ４４’のソース接続Ｓにおける電圧より小さいとき、ソースフォロワとして接続されるトランジスタ４４’をアクティブにし且つ導通する。

【0084】

増幅器及び／又はコンパレータ４６’によって、節点Ｎにおける電圧が、供給素子４２’により提供される補助電圧と比較される。節点Ｎにおける電圧がこの補助電圧の値を超えると、増幅器及び／又はコンパレータ４６’は、節点Ｎにおける電圧が更に上昇しない程度の幅で、トランジスタ４４’を導通する制御信号を発生する。

【0085】

原則として、本発明は多くの方法で構成することができる。特に信号及び調整経路に追加の部品又は追加の素子を加えることによって、特定の要件に本発明を適合させることができる。

【0086】

これに関連して、本発明の範囲における「接続」の語は、追加で挿入した部品又は素子による接続又は接続の種類も含む、ということが理解されよう。

【符号の説明】

【0087】

１００ 回路装置、特に制御回路又は駆動回路（＝本発明の代表的実施形態；図１参照）
１０ 回路装置１００に電圧、特に直流電圧を供給する供給素子、特に電圧源、例えば充電式電池ユニット（＝本発明の第１の代表的実施形態；図１参照）
１０’ 回路装置１００に電圧を供給する供給素子、特にデカップリングコンデンサによって出力側でサポートされる電流源、例えば電流源１２’とデカップリングコンデンサ１４’との組み合わせ（＝本発明の第２の代表的実施形態；図２参照）
１２’ 供給素子１０’の電流源（＝本発明の第２の代表的実施形態；図２参照）
１４’ 供給素子１０’のデカップリングコンデンサ、特に容量サポート（＝本発明の第２の代表的実施形態；図２参照）
１６’ 供給素子１０’の電圧源、特にテブナン電圧（源）、例えば電池（＝本発明の第２の代表的実施形態；図２参照）
１８ａ’ 供給素子１０’の第１の接続又は第１の節点（＝本発明の第２の代表的実施形態；図２参照）
１８ｂ’ 供給素子１０’の第２の接続又は第２の節点（＝本発明の第２の代表的実施形態；図２参照）
２０ 発光部品、特に電気光学変換器、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）又はエレクトロルミネセントダイオード、あるいは半導体レーザ等のレーザ（＝本発明の代表的実施形態；図１参照）
３０ スイッチング素子、特に閉鎖スイッチ、反転スイッチ又は切換スイッチ、例えば金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等のスイッチングトランジスタ（＝本発明の代表的実施形態；図１参照）
４０ 追加的な回路部品、特に電圧制限素子又は定電圧源、例えば非線形抵抗（＝本発明の第１の代表的実施形態；図１、図３Ａ参照）
４０’ 追加的な回路部品、特に電圧制限素子又は定電圧源、例えば非線形抵抗（＝本発明の第２の代表的実施形態；図１、図３Ｂ参照）
４２ 追加的な回路部品４０に電圧、特に負電圧、例えば約マイナス２００ミリボルトを供給する供給素子、特にデカップリングコンデンサによって出力側でサポートされる電圧源又は電流源（＝本発明の第１の代表的実施形態；図３Ａ参照）
４２’ 追加的な回路部品４０’に電圧、特に正電圧、例えば約２００ミリボルトを供給する供給素子、特にデカップリングコンデンサによって出力側でサポートされる電圧源又は電流源（＝本発明の第２の代表的実施形態；図３Ｂ参照）
４４ 追加的な回路部品４０のトランジスタ、特にＰチャネルトランジスタ（＝本発明の第１の代表的実施形態；図３Ａ参照）
４４’ 追加的な回路部品４０’のトランジスタ、特にＰチャネルトランジスタ（＝本発明の第２の代表的実施形態；図３Ｂ参照）
４６’ 追加的な回路部品４０’の調整及び／又は処理素子、特に増幅器及び／又はコンパレータ（＝本発明の第２の代表的実施形態；図３Ｂ参照）
５０ スイッチング素子３０を制御する（切り換える）、特に閉鎖スイッチ制御、反転スイッチ制御又は切換スイッチ制御を行う、制御装置、特に信号源（＝本発明の代表的実施形態；図１参照）
Ｃ コンデンサ（＝従来技術の第３の例；図５Ｃ参照）
Ｄ 追加的な回路部品４０、４０’の特性、特に順方向特性、例えば抵抗値の跳ね上がり変化（＝本発明の代表的実施形態；図４参照）
Ｅ 発光部品、特に電気光学変換器、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）又はエレクトロルミネセントダイオード、あるいは半導体レーザ等のレーザ（＝従来技術の例；図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ参照）
Ｋ１ 追加的な回路部品、すなわちＩ_１に対する定電流源（＝従来技術の例；図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ参照）
Ｋ２ 第２の追加的な回路部品、すなわちＩ_２に対する定電流源（＝従来技術の例；図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ参照）
Ｋ２’ 第３の追加的な回路部品、すなわちＩ_２/２に対する定電流源（＝従来技術の第３の例；図５Ｃ参照）
Ｌ インダクタ（＝従来技術の第３の例；図５Ｃ参照）
Ｎ 発光部品２０、スイッチング素子３０及び追加的な回路部品４０、４０’との間の節点、特に低抵抗節点（＝本発明の代表的実施形態；図１、図３Ａ、図３Ｂ参照）
Ｑ 電圧源、特に充電式電池ユニット又は蓄電池（＝従来技術の例；図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ参照）
Ｒ 擬似負荷（＝従来技術の第１の例；図５Ａ参照）
Ｓ１ 回路装置（＝従来技術の第１の例；図５Ａ参照）
Ｓ２ 回路装置（＝従来技術の第２の例；図５Ｂ参照）
Ｓ３ 回路装置（＝従来技術の第３の例；図５Ｃ参照）
Ｔ スイッチング素子Ｕを制御する（切り換える）、特に閉鎖スイッチ制御、反転スイッチ制御又は切換スイッチ制御を行う、制御装置、特に信号源（＝従来技術の例；図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ参照）
Ｕ スイッチング素子、特に閉鎖スイッチ、反転スイッチ又は切換スイッチ（＝従来技術の例；図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ参照）
Ｗ 基準電位、特にグラウンド電位、接地電位又はゼロ電位
Ｚ ツェナーダイオードの特性、特に順方向特性、例えば抵抗値の跳ね上がり変化（＝従来技術の例；図４参照）

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】