(57)【要約】  本発明は、発光ダイオードを駆動制御する増幅回路に関する。この増幅回路は、約３オームの小さい出力インピーダンスと、２００ＫＨｚの下方境界周波数と例えば５ＭＨｚの上方境界周波数とを備えた広い帯域幅と、例えば数１００ｍＡの出力電流振幅とを有する。この増幅回路は、直流電流供給部（６）によって発光ダイオードを駆動制御するドライバー回路（２）を駆動制御する入力段を有している、という特徴を有している。
2013512604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードを駆動制御する増幅回路であって、
当該増幅回路は、ドライバー回路（２）を駆動制御する入力段を有しており、
当該ドライバー回路は、直流電流供給部（６）によって前記発光ダイオードを駆動制御する、増幅回路において、
前記ドライバー回路（２）は、第１のトランジスタ（３）と第２のトランジスタ（３）を有しており、当該２つのトランジスタは相補関係にあり、
当該２つのトランジスタのエミッタは相互に電気的に接続されており、前記第１のトランジスタ（３）のベースとコレクタとの間に第１の電流源（４）が電気的に接続されており、前記第２のトランジスタ（３）のベースとコレクタとの間に第２の電流源（４）が電気的に接続されており、前記２つのトランジスタ（３）のベースの間に、電圧調整回路（５）が電気的に接続されている、
ことを特徴とする増幅回路。
【請求項２】
前記電圧調整回路（５）は、前記２つのトランジスタ（３）のベース端子の間の電圧を、前記２つのトランジスタ（３）の温度に依存して調整し、前記第１のトランジスタ（３）と第２のトランジスタ（３）のコレクタ電流は一定に保たれる、請求項１記載の増幅回路。
【請求項３】
前記直流電流供給部（６）は、前記２つのトランジスタ（３）のエミッタに第１の電気端子によって電気的に接続されている結合コンデンサ（Ｃｄｓ）を有しており、当該結合コンデンサの第２の電気端子は電気コイル（Ｌｓ）と第３の電流源とを介してアースと電気的に接続されており、
前記発光ダイオードは順方向で、コイル（Ｌｓ）に対して、および、前記発光ダイオードに閉回路電流を供給する前記第３の電流源に対して、電気的に並列に接続されている、請求項１または２記載の増幅回路。
【請求項４】
前記入力段は、入力信号の電圧を増幅する増幅器（１）、殊に演算増幅器であり、当該演算増幅器はインピーダンスマッチングに用いられ、当該演算増幅器の出力側は、前記電圧調整回路（５）に電気的に接続されている、請求項１〜３いずれか１項記載の増幅回路。
【請求項５】
前記入力段は、集積回路として形成された増幅器（１）であり、当該増幅器は、前記ドライバー回路（２）よりも広い帯域幅を有している、請求項４記載の増幅回路。
【請求項６】
供給電圧を供給するために、前記第１のトランジスタ（３）のコレクタとアースとの間に第１の電圧源（７）が電気的に接続されており、前記第２のトランジスタ（３）のコレクタとアースとの間に第２の電圧源（７）が電気的に接続されている、請求項１〜５いずれか１項記載の増幅回路。
【請求項７】
前記第１のトランジスタ（３）はｎｐｎトランジスタであり、前記第１の電流源（４）の正極は電気的に、前記第１のトランジスタ（３）のベースに接続されている、請求項１記載の増幅回路。
【請求項８】
前記第２のトランジスタ（３）はｐｎｐトランジスタであり、前記第２の電流源（４）の負極は電気的に、前記第２のトランジスタ（３）のベースに接続されている、請求項１または７記載の増幅回路。
【請求項９】
前記第３の電流源（４）の負極は電気的にアースに接続されている、請求項３記載の増幅回路。
【請求項１０】
前記第１の電圧源（７）の負極は電気的にアースに接続されており、前記第１の電圧源（７）の正極は、前記第１のトランジスタ（３）のコレクタに電気的に接続されている、請求項６記載の増幅回路。
【請求項１１】
前記第２の電圧源（７）の正極は電気的にアースに接続されており、前記第２の電圧源（７）の負極は、前記第２のトランジスタ（３）のコレクタに電気的に接続されている、請求項６または１０記載の増幅回路。
【請求項１２】
前記２つのトランジスタは相補関係にある電界効果トランジスタであり、ソースはエミッタであり、ゲートはベースであり、ドレインはコレクタである、請求項２から１１までのいずれか１項記載の増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを駆動制御する増幅回路に関する。
【０００２】
室内照明は、変調によって、高いデータレートを伝送するために使用されるべきである。実験では、ＬＥＤ-モジュール-Ｏｓｒａｍ  ＯＳＴＡＲ  Ｅ３Ｂ等の高性能発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システムが適切であることが判明している。
【０００３】
ＬＥＤモジュール  ＯＳＴＡＲ  Ｅ３Ｂ用に、ＬＥＤモジュールの低い入力インピーダンスにもかかわらず、出力性能、帯域幅および線形性に対する非常に高い要求を満たす、高性能の増幅器が開発される必要があった。この他に、増幅器を含んだＬＥＤモジュールを室内照明内に組み込むことを可能にするために、小型の構造も重要な役割を担う。
【０００４】
発光ダイオードのインピーダンスは、数１００ＫＨｚ〜数１０ＭＨｚの全周波数領域にわたって、非常に小さい。５０オームの出力インピーダンスを有する従来の高周波増幅器がＬＥＤの駆動制御に使用される場合には、その出力インピーダンスは全周波数領域にわたって、インピーダンス変換器によって、ＬＥＤの非常に小さい入力インピーダンスに整合されなければならない。トランス形式のインピーダンス変換器は高価、狭帯域であり、かつ非常に大きい構造サイズを有する。二桁のＭＨｚ領域用の特別に入手される演算増幅器は、約５オームの比較的低い出力インピーダンスを有する。その代わり、周波数領域と線形性は十分なものではない。
【０００５】
本発明の課題は、約３オームの小さい出力インピーダンスと、２００ＫＨｚの下方境界周波数と５０ＭＨｚの上方境界周波数とを備えた広い帯域幅と数１００ｍＡの出力電流振幅とを有する、発光ダイオードを駆動制御する増幅回路を提供することである。さらに、増幅回路と発光ダイオードの小型の構造が実現されるべきである。増幅回路の入力インピーダンスはデジタルスイッチング回路に整合されるべきである。
【０００６】
この課題は、独立請求項に記載されている増幅回路によって解決される。
【０００７】
第１のアスペクトでは、発光ダイオードを駆動制御する増幅回路が提供される。ここでこの増幅回路は、ドライバー回路を駆動制御する入力段を有している。このドライバー回路は、直流電流供給部を用いて発光ダイオードを駆動制御する。ドライバー回路は、第１のトランジスタと第２のトランジスタを有する。これらのトランジスタは互いに相補関係にある。ここでこれらのトランジスタのエミッタは電気的に相互に接続されており、第１のトランジスタのベースとコレクタとの間に第１の電流源が電気的に接続されており、第２のトランジスタのベースとコレクタとの間に第２の電流源が電気的に接続されており、これらの２つのトランジスタのベースの間には、電圧調整回路が電気的に接続されている。
【０００８】
ＬＥＤを駆動制御するために、増幅回路は以下の特徴を有している：
１.この増幅器は小さい出力インピーダンスを有している。既存のＯＳＴＡＲ発光ダイオードに必要な出力インピーダンスは約３オームである。
２.この増幅器は広い帯域幅を有している。発光ダイオードを駆動制御するために、２００ＫＨｚの下方境界周波数と５０ＭＨｚの上方境界周波数とが必要である。
３.この増幅回路は十分に高い出力性能を供給する。既存の発光ダイオードを変調することが可能であるために、出力電流の振幅は数１００ｍＡでなければならない。
４.この増幅回路の入力インピーダンスは大きいので、この増幅回路は、従来設計のデジタルスイッチング回路によって直接的に駆動制御可能である。
５.この増幅回路のサイズは小さい。増幅回路とＬＥＤとが適切に分離している場合には、変調信号はケーブルによって伝送されなければならない。しかしケーブルは、ＬＥＤの入力インピーダンスよりも格段に大きいインピーダンスを有しているので、これによって、ＬＥＤと増幅回路との間にマッチングエラーが生じる恐れがある。これによって、システムの周波数特性が平坦ではなくなってしまう。従って、増幅回路とＬＥＤとがきちんと１つのユニットで構成されることが望ましい。天井覆いの上などの、光源取り付け位置を考慮する場合、このシステムが小さくなくてはならないことを意味する。
【０００９】
本発明の増幅回路の特徴として、優れた広帯域性、線形性、出力性能および大きさを兼ね備えている。
【００１０】
別の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１１】
有利な構成では、電圧調整回路が、２つのトランジスタのベース端子の間の電圧を、２つのトランジスタの温度に依存して調整し、第１のトランジスタと第２のトランジスタのコレクタ電流が一定に保たれる。従って電圧調整回路は、２つのトランジスタの温度に依存するコレクタ電流を一定に調整する。温度は例えば、温度に依存する抵抗またはダイオードによって検出される。
【００１２】
別の有利な構成では、直流電流供給部は、第１の電気端子を使って２つのトランジスタのエミッタに電気的に接続されている結合コンデンサを有している。この結合コンデンサの第２の電気端子は、電気的なコイルおよび第３の電流源を介して、アースと電気的に接続される。ここで発光ダイオードは順方向で、コイルに対して、および、発光ダイオードに閉回路電流を供給する第３の電流源に対して並列に、電気的に接続されている。
【００１３】
別の有利な構成では、入力段は、入力信号の電圧を増幅する増幅器、殊に演算増幅器である。この演算増幅器はインピーダンスマッチングに用いられ、その出力側は電気的に、電圧調整回路に接続される。
【００１４】
別の有利な構成では、入力段は、集積回路として構成された増幅器である。これは、ドライバー回路よりも広い帯域幅を有している。
【００１５】
別の有利な構成では、第１のトランジスタのコレクタとアースとの間に第１の電圧源が電気的に接続されており、第２のトランジスタのコレクタとアースの間に第２の電圧源が電気的に接続されており、それぞれ供給電圧を供給する。
【００１６】
別の有利な構成では第１のトランジスタはｎｐｎトランジスタであり、第１の電流源の正極は電気的に、第１のトランジスタのベースに接続されている。
【００１７】
別の有利な構成では、第１のトランジスタはｐｎｐトランジスタであり、第２の電流源の負極は電気的に、第２のトランジスタのベースに接続されている。
【００１８】
別の有利な構成では、第３の電流源の負極は電気的にアースに接続されている。
【００１９】
別の有利な構成では、第１の電圧源の−極は電気的にアースに接続されており、第１の電圧源の負極は、第１のトランジスタのコレクタに電気的に接続されている。
【００２０】
別の有利な構成では、第２の電圧源の−極は電気的にアースに接続されており、第２の電圧源の−極は、第２のトランジスタのコレクタに電気的に接続されている。
【００２１】
別の有利な構成では、２つのトランジスタは相補的な電界効果トランジスタであり、ここでソースはエミッタであり、ゲートはベースであり、ドレインはコレクタであり得る。
【００２２】
本発明を、図面に関連した実施例に基づきより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による増幅回路の実施例
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明による増幅回路の実施例を示している。本発明の課題に即した特徴は以下のように実現される。入力段は、高抵抗入力側を備えた増幅器１であり、入力信号の電圧を増幅する。この増幅器１は、後続のドライバー回路２を駆動制御することができる。ドライバー回路２は、入力段と、直流電流供給部を備えた発光ダイオードとの間に位置する。ドライバー回路２は、比較的大きい入力抵抗を有している。従って入力段として同じように、組み込まれた増幅器１を使用することができる。これは必然的に、ドライバー回路２よりも若干広い帯域幅を有している。ドライバー回路２は、２つの相補的なトランジスタ３、２つの電流源４および電圧調整回路５から成る。この電圧調整回路５は、２つのトランジスタ３の間の２つのベース端子の間の電圧を、トランジスタ温度に依存して調整する。発光ダイオード用の直流電流供給部６は、結合コンデンサＣｄｓとコイルＬｓとから成る。発光ダイオードＬＥＤは、この直流電流供給部の直後に位置し、これによって、ドライバー回路２とＬＥＤとの間の総インダクタンスが可及的に小さくなる。このインダクタンスが大きければ、周波数とともに増大する電圧降下がこれを介して生じるであろう。これは、上方の境界周波数の低減を意味するであろう。直流電流供給部６によって、ドライバー回路（２）の増幅器出力側からの交流電流に、コイルＬｓを通る直流電流が加えられる。
【００２５】
本発明の増幅回路は同様に相補関係にある電界効果トランジスタによっても構成される。
【図１】
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【国際調査報告】
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