(57)【要約】【課題】  低消費電流化およびＬＥＤの発光の高速化を容易に実現できるＬＥＤ駆動回路およびそれを用いた光ファイバリンク用光送信機を提供する。【解決手段】  ＬＥＤ駆動回路１０は、互いのゲートが接続されたＮチャネルＭＯＳトランジスタ４・５からなるカレントミラー回路６と、ＬＥＤ１７を駆動する駆動電流をＮチャネルＭＯＳトランジスタ４に供給するための定電流源１２と、ＬＥＤ１７を接続するための、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５に接続されたＬＥＤ接続端子１６とに加えて、ＬＥＤ１７の点灯／消灯を制御するためのＯＮ／ＯＦＦ信号ＶｄをＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のソースに入力するための入力端子１４およびインバータ１〜３と、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のドレインとソースとの間に接続され、ＬＥＤ１７に流れる電流をピーキングするためのピーキング電流Ｉｐｅａｋを発生させるピーキング回路７とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いのゲートが接続された第１および第２のＭＯＳトランジスタからなるカレントミラー回路と、
発光ダイオードを駆動するための電流を第１のＭＯＳトランジスタに供給する電流供給部と、
発光ダイオードを接続するためのものであって、第２のＭＯＳトランジスタに接続された発光ダイオード接続端子とを備える発光ダイオード駆動回路において、
発光ダイオードの点灯／消灯を制御するためのＯＮ／ＯＦＦ信号を第２のＭＯＳトランジスタのソースに入力するためのＯＮ／ＯＦＦ信号入力部と、
第２のＭＯＳトランジスタのドレインとソースとの間に接続され、発光ダイオードに流れる電流をピーキングするためのピーキング電流を発生させるピーキング回路とをさらに備えることを特徴とする発光ダイオード駆動回路。
【請求項２】
上記ＯＮ／ＯＦＦ信号入力部に設けられた、ＯＮ／ＯＦＦ信号を反転するためのインバータと、
第１のＭＯＳトランジスタに接続された、上記インバータのＯＮ抵抗による第２のＭＯＳトランジスタのドレイン−ソース間電流のずれを補償するための第３のＭＯＳトランジスタとをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項３】
互いのベースが接続された第１および第２のバイポーラトランジスタからなるカレントミラー回路と、
発光ダイオードを駆動する駆動電流を第１のバイポーラトランジスタに供給するための駆動電流供給部と、
発光ダイオードを接続するための、第２のバイポーラトランジスタに接続された発光ダイオード接続端子とを備える発光ダイオード駆動回路において、
発光ダイオードの点灯／消灯を制御するためのＯＮ／ＯＦＦ信号を第２のバイポーラトランジスタのエミッタに入力するためのＯＮ／ＯＦＦ信号入力部と、
第２のバイポーラトランジスタのコレクタとエミッタとの間に接続され、発光ダイオードに流れる電流をピーキングするためのピーキング電流を発生させるピーキング回路とをさらに備えることを特徴とする発光ダイオード駆動回路。
【請求項４】
上記ＯＮ／ＯＦＦ信号入力部に設けられた、ＯＮ／ＯＦＦ信号を反転するためのインバータと、
第１のバイポーラトランジスタに接続された、上記インバータのＯＮ抵抗による第２のＭＯＳトランジスタのドレイン−ソース間電流のずれを補償するための第３のＭＯＳトランジスタとをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項５】
電圧を、その電圧値が温度の上昇にしたがって上昇するように供給する温度補償型電圧源をさらに備え、
上記温度補償型電圧源が、第３のＭＯＳトランジスタのゲートに直接的または間接的に接続されていることを特徴とする請求項２または４に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項６】
駆動電流供給部からカレントミラー回路に流れる電流を、その電流値が温度の上昇にしたがって大きくなるように制御する電流制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項７】
上記ＯＮ／ＯＦＦ信号入力部は、上記ＯＮ／ＯＦＦ信号を反転させた信号である反転ＯＮ／ＯＦＦ信号を反転して上記ＯＮ／ＯＦＦ信号を発生させるインバータとを含み、
上記インバータの出力電圧の振幅を温度が上昇するにしたがって増大させる出力電圧調整手段とを備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項８】
上記ＯＮ／ＯＦＦ信号入力部が、
上記ＯＮ／ＯＦＦ信号を反転させた信号である反転ＯＮ／ＯＦＦ信号を上記インバータに供給する反転ＯＮ／ＯＦＦ信号供給部を含み、
上記出力電圧調整手段が、
電圧を、その電圧値が温度の上昇にしたがって上昇するように供給する温度補償型電圧源と、
上記反転ＯＮ／ＯＦＦ信号供給部と上記インバータの入力端との間に挿入され、その制御端子が上記温度補償型電圧源に接続された第１の調整用トランジスタと、
上記インバータに電源電圧を供給する電源と上記インバータの電源電圧入力端との間に介在し、その制御端子が上記温度補償型電圧源に接続された第２の調整用トランジスタとを含むことを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項９】
上記ピーキング回路に対して並列に接続され、発光ダイオードに流れる電流をピーキングするための温度補償用ピーキング電流を、その電流値が温度の上昇にしたがって大きくなるように発生させる温度補償用ピーキング回路をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項１０】
発光ダイオードと、
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発光ダイオード駆動回路とを備えることを特徴とする光ファイバリンク用光送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と略記する）を用いた光ファイバリンク用光送信機（デジタルオーディオ用光送信機、車載ファイバ用光送信機、高速フォトカプラ用光送信機など）、およびそれに好適に用いられるＬＥＤ駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバリンク（光ファイバを介したリンク）は、特に、音楽用として広く一般家庭に普及しており、ＣＤ(Compact Disc)プレーヤー、ＭＤ(Mini Disc)プレーヤー、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)プレーヤー、デジタル入力端子を備えるアンプなどのデジタルオーディオ機器間で光デジタル信号を伝送するのに利用されている。上述した各種のデジタルオーディオ機器には、光デジタル信号を入出力する光ファイバリンク用受発光デバイス、すなわち、光デジタル信号を出力する光ファイバリンク用発光デバイス（光ファイバリンク用光送信機）や、光デジタル信号を入力する光ファイバリンク用受光デバイスが用いられている。
【０００３】
光ファイバリンクは、近年、ノート型パソコン、携帯電話、ＭＰ３（MPEG(Motion Picture Experts Group)-1 Audio Layer 3）プレーヤーなどの携帯機器に音楽信号を伝送する用途としても普及してきている。そのため、携帯機器のバッテリーの長寿命化のため、光ファイバリンク用の受発光デバイスにも低消費電力化が求められている。
【０００４】
さらに、光ファイバは、軽量性および耐ノイズ性に優れた信号伝送媒体であるため、光ファイバリンクは、車載機器間の信号伝送にも適している。現在、ＭＯＳＴ(Media Oriented Systems Transport)やＩＤＢ(ITS Data Bus)１３９４といった車載向けの光ファイバリンクが実用段階である。車のバッテリーの長寿命化のため、車載向けの光ファイバリンク用の受発光デバイスにも低消費電流化が求められている。
【０００５】
光ファイバリンク用発光デバイス（光ファイバリンク用光送信機）は、典型的には、ＬＥＤと、これを駆動するＬＥＤ駆動回路とを備えている。
【０００６】
従来技術の光ファイバリンク用のＬＥＤ駆動回路としては、差動駆動型のＬＥＤ駆動回路（特許文献１参照）と、シングル駆動型のＬＥＤ駆動回路（特許文献２参照）とが知られている。図１０および図１１に、典型的な従来技術の光ファイバリンク用のＬＥＤ駆動回路を示す。
【０００７】
図１０に示す回路は、差動駆動型のＬＥＤ駆動回路であり、ＬＥＤの高速駆動に適している。入力電気信号ＩＮ（電圧Ｖａ）は、ＮチャネルＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタとＰチャネルＭＯＳトランジスタとで構成されるインバータＩＮＶ１に入力される。インバータＩＮＶ１の出力信号は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ１・ＭＮ２と、一定の駆動電流Ｉｍｏｄを供給する定電流源とで構成される差動増幅回路に入力される。具体的には、インバータＩＮＶ１の出力信号は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ１のゲートに入力される。また、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ２のゲートには、インバータＩＮＶ１の出力信号が、インバータＩＮＶ２で反転されて入力される。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＮＭ２のドレインと電源線（電源電圧Ｖｃｃ）との間にＬＥＤが接続されている。インバータＩＮＶ１の出力信号の電圧Ｖｂがローレベル、インバータＩＮＶ２の出力信号の電圧Ｖｃがハイレベルのとき（入力電気信号ＩＮがハイレベルのとき）に、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ１はＯＦＦし、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ２はＯＮすることにより、ＬＥＤに駆動電流Ｉｍｏｄが流れ、ＬＥＤが発光する。反対に、インバータＩＮＶ１の出力信号の電圧Ｖｂがハイレベル、インバータＩＮＶ２の出力信号の電圧Ｖｃがローレベルのとき（入力電気信号ＩＮがローレベルのとき）に、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ１はＯＮし、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ２はＯＦＦすることにより、ＬＥＤに駆動電流が流れなくなり、ＬＥＤが消灯する。また、ＬＥＤの消灯時に、ＬＥＤに流れる電流Ｉｌｅｄを完全にゼロにしてしまうと、ＬＥＤに駆動電流Ｉｍｏｄが流れ始めてから、発光するまでに時間がかかる現象、すなわち発光遅延が発生する。よって、消灯時に、消光比（ＬＥＤの点灯時と消灯時との光強度の比）が所定の比率以上を満たす範囲で、ＬＥＤにバイアス電流Ｉｂｉａｓを流すことにより、発光遅延を小さくする方法が良く使われている。また、ＬＥＤ駆動電流Ｉｍｏｄの立上り時および立下り時に、図１２に示すように、駆動電流をピーキング（波形を立上りおよび立下りにピークを有する波形に整形すること）するためのピーキング電流ＩｐｅａｋをＬＥＤに流すことにより、ＬＥＤを高速駆動する手法が良く使われる。図１０に示すように、インバータＩＮＶ１の出力信号（電圧Ｖｂ）をインバータＩＮＶ３で反転し、反転した信号からキャパシタＣｐおよび抵抗Ｒｐによりピーキング電流Ｉｐｅａｋを発生させている。なお、図１２は、入力電気信号ＩＮの電圧Ｖａ、インバータＩＮＶ１の出力信号の電圧Ｖｂ、インバータＩＮＶ２の出力信号の電圧Ｖｃ、インバータＩＮＶ３の出力信号の電圧Ｖｄ、駆動電流Ｉｍｏｄ、ピーキング電流Ｉｐｅａｋ、ＬＥＤに流れる電流Ｉｌｅｄ、および光出力（光強度）の波形（時間変化）を示す。
【０００８】
図１０の差動駆動型のＬＥＤ駆動回路では、差動回路（ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ１およびＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ２）に常に駆動電流Ｉｍｏｄが流れるため、低消費電流化が難しい。また、ピーキング電流がインバータＩＮＶ３の遅延により駆動電流に対して遅延するため、駆動電流の立上りタイミングとピーキング電流の立上りタイミングとがずれてしまう。この立上りタイミングのずれは、ＬＥＤに流れる電流のピークが立ち上がりから離れた位置にずれる事態を招くので、立上り、立下り時間が遅くなることにより、パルス幅歪みが発生し、ＬＥＤの発光の高速化の障害になることがある。
【０００９】
図１１に示す回路は、シングル駆動型のＬＥＤ駆動回路の従来例である。入力信号ＩＮは、インバータＩＮＶ１に入力され、さらにインバータＩＮＶ２で反転され、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ３のゲートに入力される。定電流源Ｉｏからの電流Ｉｏは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ１とＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ２とで構成されるカレントミラー回路に入力される。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ１とＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ２とのゲート長が同じ場合、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ１およびＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ２に流れる電流は、それぞれのゲート幅に比例する。通常、電流Ｉｏは駆動電流Ｉｍｏｄの１／Ｎ（Ｎは、一般に２以上）にしておき、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ１とＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ２とのゲート幅の比（ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ２のゲート幅／ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ１のゲート幅）をＮにすることにより、ＭＮ２のドレインに流れる電流が駆動電流Ｉｍｏｄになる。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ２のドレインにはＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ３のソースが接続され、ＭＮ３のドレインと電源端子Ｖｃｃとの間にＬＥＤが接続されている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ３のゲートがハイレベルのときには、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ３がＯＮしてＬＥＤに駆動電流Ｉｍｏｄが流れ、ＬＥＤが発光する。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ３のゲートがローレベルのときは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ３がＯＦＦして、ＬＥＤが消灯する。ここで、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ３がＯＦＦのときには、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ２には電流が流れず、図１０の差動駆動型のように常に駆動電流Ｉｍｏｄが流れることはないので、低消費電流化が可能である。
【００１０】
しかし、図１１に示すシングル駆動型のＬＥＤ駆動回路では、ピーキング電流がスイッチング用のＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ３の大きさによって決まるため、ピーキング量（立上りピークの高さ）の制御が難しいという欠点がある。これは、ＬＥＤの発光の高速化の障害になることがある。
【特許文献１】特開平１０−２４２５２２号公報（１９９８年９月１１日公開）
【特許文献２】特開２０００−４２０２公報（２０００年１月７日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、図１０の差動駆動型のＬＥＤ駆動回路は駆動電流の高速駆動には適しているが、常に差動回路に駆動電流が流れるため低消費電流化が難しく、駆動電流のＯＮ／ＯＦＦタイミングとピーキング電流のＯＮ／ＯＦＦタイミングとを揃えるのが困難である。そのため、ＬＥＤの高速化が難しい。
【００１２】
また、図１１のシングル駆動型のＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤがＯＦＦ時には駆動電流が流れないため低消費電流化には有利であるが、スイッチング用のＭＯＳトランジスタ（ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ３）の大きさによりピーキング電流の値がきまることから、ピーキング量を任意に制御することが困難である。また、図１３に示すようにＬＥＤの点灯時には駆動電流にピーキングがかかるが、ＬＥＤの消灯時には駆動電流にピーキングがかからないため、ＬＥＤの光の立下り時間が長くなり、ＬＥＤの発光の高速化の障害になる。
【００１３】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、低消費電流化およびＬＥＤの発光の高速化を容易に実現できるＬＥＤ駆動回路およびそれを用いた光ファイバリンク用光送信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のＬＥＤ駆動回路は、上記の課題を解決するために、互いのゲートが接続された第１および第２のＭＯＳトランジスタからなるカレントミラー回路と、ＬＥＤを駆動するための電流を第１のＭＯＳトランジスタに供給する電流供給部と、ＬＥＤを接続するためのものであって、第２のＭＯＳトランジスタに接続されたＬＥＤ接続端子とを備えるＬＥＤ駆動回路において、ＬＥＤの点灯／消灯を制御するためのＯＮ／ＯＦＦ信号を第２のＭＯＳトランジスタのソースに入力するためのＯＮ／ＯＦＦ信号入力部と、第２のＭＯＳトランジスタのドレインとソースとの間に接続され、ＬＥＤに流れる電流をピーキングするためのピーキング電流を発生させるピーキング回路とをさらに備えることを特徴としている。また、本発明のＬＥＤ駆動回路は、上記の課題を解決するために、互いのベースが接続された第１および第２のバイポーラトランジスタからなるカレントミラー回路と、ＬＥＤを駆動する駆動電流を第１のバイポーラトランジスタに供給するための駆動電流供給部と、ＬＥＤを接続するための、第２のバイポーラトランジスタに接続されたＬＥＤ接続端子とを備えるＬＥＤ駆動回路において、ＬＥＤの点灯／消灯を制御するためのＯＮ／ＯＦＦ信号を第２のバイポーラトランジスタのエミッタに入力するためのＯＮ／ＯＦＦ信号入力部と、第２のバイポーラトランジスタのコレクタとエミッタとの間に接続され、ＬＥＤに流れる電流をピーキングするためのピーキング電流を発生させるピーキング回路とをさらに備えることを特徴としている。
【００１５】
上記各構成によれば、ＯＮ／ＯＦＦ信号がＬＥＤを点灯させる電圧レベル（例えば接地電位）であるときには、第１のＭＯＳまたはバイポーラのトランジスタに供給された駆動電流を所定の比率で折り返した電流が、第２のＭＯＳまたはバイポーラのトランジスタに流れると共にＬＥＤに流れる。また、これと同時に、ピーキング回路からピーキング電流がＬＥＤに流れる。これらにより、ＬＥＤに流れる電流は、第２のＭＯＳまたはバイポーラのトランジスタに流れる電流と、ピーキング電流とを合わせたものとなり、ピーキングされた電流（立上りおよび立下りにピークを有する波形の電流）となり、ＬＥＤの発光開始や発光停止が高速化される。
【００１６】
そして、ＯＮ／ＯＦＦ信号によって、ＬＥＤへの駆動電流を供給するカレントミラー回路のスイッチング（第２のＭＯＳまたはバイポーラのトランジスタからＬＥＤへの駆動電流供給のスイッチング）と、ピーキング電流を発生させるためのピーキング回路のスイッチング（ＬＥＤへのピーキング電流供給のスイッチング）とが同時に行われる。これにより、駆動電流の立上りおよび立下りのタイミングと、ピーキング電流の立上りおよび立下りのタイミングとを揃えることができる。そのため、ＬＥＤに流れる電流の波形の立ち上がりを正確にピーキングできるので、ＬＥＤの発光の高速化を容易に実現できる。
【００１７】
また、上記構成によれば、ピーキング回路を構成する素子の特性（例えば、ピーキング回路が、キャパシタおよび抵抗を直列に接続したものであれば、キャパシタのキャパシタンスおよび抵抗の抵抗値）を適宜設定することにより、ピーキング電流の電流値を任意に設定することができる。そのため、ＬＥＤ駆動回路とＬＥＤとの組み合わせに応じて最適なピーキング量を設定することができるので、ＬＥＤの発光の高速化を容易に実現できる。
【００１８】
また、上記構成によれば、駆動電流源からの駆動電流の供給をカレントミラー回路でスイッチングするため、ＬＥＤの消灯時には駆動電流源からカレントミラー回路に駆動電流が流れない。それゆえ、低消費電流化が図れる。
【００１９】
また、上記構成によれば、駆動電流源からの駆動電流の供給をカレントミラー回路でスイッチングするため、駆動電流の電流値を正確に規定することができ、駆動電流の電流値のばらつきを小さくすることができる。
【００２０】
上記ＯＮ／ＯＦＦ信号入力部に設けられた、ＯＮ／ＯＦＦ信号を反転するためのインバータと、
第１のＭＯＳトランジスタに接続された、上記インバータのＯＮ抵抗による第２のＭＯＳトランジスタのドレイン−ソース間電流のずれを補償するための第３のＭＯＳトランジスタとをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【００２１】
また、本発明のＬＥＤ駆動回路は、上記第１および第２のＭＯＳトランジスタを備える構成において、上記ＯＮ／ＯＦＦ信号入力部に設けられた、ＯＮ／ＯＦＦ信号を反転するためのインバータと、第１のＭＯＳトランジスタに接続された、上記インバータのＯＮ抵抗による第２のＭＯＳトランジスタのドレイン−ソース間電流のずれを補償するための第３のＭＯＳトランジスタとをさらに備える構成であってもよい。また、本発明のＬＥＤ駆動回路は、上記第１および第２のバイポーラトランジスタを備える構成において、上記ＯＮ／ＯＦＦ信号入力部に設けられた、ＯＮ／ＯＦＦ信号を反転するためのインバータと、第１のバイポーラトランジスタに接続された、上記インバータのＯＮ抵抗による第２のバイポーラトランジスタのドレイン−ソース間電流のずれを補償するための第３のＭＯＳトランジスタとをさらに備える構成であってもよい。
【００２２】
これにより、上記インバータのＯＮ抵抗による第２のＭＯＳトランジスタのドレイン−ソース間電流のずれを補償することができるので、第２のＭＯＳトランジスタのドレイン−ソース間電流の電流値を正確に調整することができる。その結果、ＬＥＤの駆動電流を正確に調整できる。
【００２３】
また、本発明のＬＥＤ駆動回路は、第３のＭＯＳトランジスタを備える構成において、電圧を、その電圧値が温度の上昇にしたがって上昇するように供給する温度補償型電圧源をさらに備え、上記温度補償型電圧源が、第３のＭＯＳトランジスタのゲートに直接的または間接的に接続されている構成であってもよい。
【００２４】
また、本発明のＬＥＤ駆動回路は、上記第１および第２のＭＯＳまたはバイポーラのトランジスタを備える構成において、駆動電流供給部からカレントミラー回路に流れる電流を、その電流値が温度の上昇にしたがって大きくなるように制御する電流制御手段をさらに備える構成であってもよい。
【００２５】
また、本発明のＬＥＤ駆動回路は、上記第１および第２のＭＯＳまたはバイポーラのトランジスタを備える構成において、上記ＯＮ／ＯＦＦ信号入力部は、上記ＯＮ／ＯＦＦ信号を反転させた信号である反転ＯＮ／ＯＦＦ信号を反転して上記ＯＮ／ＯＦＦ信号を発生させるインバータとを含み、上記インバータの出力電圧の振幅を温度が上昇するにしたがって増大させる出力電圧調整手段とを備える構成であってもよい。
【００２６】
上記インバータおよび出力電圧調整手段を備えるＬＥＤ駆動回路の好ましい一形態は、上記ＯＮ／ＯＦＦ信号入力部が、上記ＯＮ／ＯＦＦ信号を反転した信号である反転ＯＮ／ＯＦＦ信号を上記インバータに供給する反転ＯＮ／ＯＦＦ信号供給部（例えば、複数段のインバータが設けられている場合、前段インバータ）を含み、上記出力電圧調整手段が、正の温度係数を持つ電圧を供給する温度補償型電圧源と、上記反転ＯＮ／ＯＦＦ信号供給部と上記インバータの入力端との間に挿入され、その制御端子（ゲートまたはベース）が上記温度補償型電圧源に接続された第１の調整用トランジスタとを含む構成である。この構成は、上記インバータに電源電圧を供給する電源と上記インバータにおける電源電圧入力端との間に介在し、その制御端子（ゲートまたはベース）が上記温度補償型電圧源に接続された第２の調整用トランジスタをさらに含むことがより好ましい。
【００２７】
また、上記インバータおよび出力電圧調整手段を備えるＬＥＤ駆動回路の他の好ましい形態は、上記出力電圧調整手段が、正の温度係数を持つ電圧を供給する温度補償型電圧源と、上記インバータに電源電圧を供給する電源と上記インバータにおける電源電圧入力端との間に介在し、その制御端子（ゲートまたはベース）が上記温度補償型電圧源に接続された第２の温度補償用トランジスタとを含む構成である。
【００２８】
なお、第１の温度補償用トランジスタは、そのゲートが温度補償型電圧源に接続され、そのドレイン−ソースを介して上記反転ＯＮ／ＯＦＦ信号供給部（例えば、複数段のインバータが設けられている場合、前段インバータ）からの入力をインバータに入力させるＮチャネルＭＯＳトランジスタであることが好ましい。また、第２の温度補償用トランジスタは、そのベースが温度補償型電圧源に接続され、そのエミッタが上記インバータの電源電圧入力端に接続された温度補償用バイポーラＮＰＮトランジスタであることが好ましい。
【００２９】
また、本発明のＬＥＤ駆動回路は、上記第１および第２のＭＯＳまたはバイポーラのトランジスタを備える構成において、上記ピーキング回路に対して並列に接続され、ＬＥＤに流れる電流をピーキングするための温度補償用ピーキング電流を、その電流値が温度の上昇にしたがって大きくなるように発生させる温度補償用ピーキング回路をさらに備える構成であってもよい。
【００３０】
上記各構成によれば、温度補償型電圧源、電流制御手段、出力電圧調整手段、あるいは温度補償用ピーキング回路を備えることにより、温度の上昇にしたがってピーキング電流のピーク値が小さくなることを防止し、ＬＥＤの発光強度の立上りおよび立下りが遅くなることを回避できる。したがって、高速化、低消費電力化に有利で動作温度範囲の広いＬＥＤ駆動回路を実現することができる。
【００３１】
本発明の光ファイバリンク用光送信機は、上記の課題を解決するために、ＬＥＤと、上記のいずれかの構成のＬＥＤ駆動回路とを備えることを特徴としている。これにより、低消費電流化およびＬＥＤの発光の高速化を容易に実現できる光ファイバリンク用光送信機を提供できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明のＬＥＤ駆動回路および光ファイバリンク用光送信機は、ＬＥＤの点灯／消灯を制御するためのＯＮ／ＯＦＦ信号を第２のＭＯＳトランジスタのソースに入力するためのＯＮ／ＯＦＦ信号入力部と、第２のＭＯＳトランジスタのドレインとソースとの間に接続され、ＬＥＤに流れる電流をピーキングするためのピーキング電流を発生させるピーキング回路とをさらに備える構成である。また、本発明のＬＥＤ駆動回路および光ファイバリンク用光送信機は、ＬＥＤの点灯／消灯を制御するためのＯＮ／ＯＦＦ信号を第２のバイポーラトランジスタのエミッタに入力するためのＯＮ／ＯＦＦ信号入力部と、第２のバイポーラトランジスタのコレクタとエミッタとの間に接続され、ＬＥＤに流れる電流をピーキングするためのピーキング電流を発生させるピーキング回路とをさらに備える構成である。
【００３３】
それゆえ、ＯＮ／ＯＦＦ信号によって、ＬＥＤへの駆動電流を供給するカレントミラー回路のスイッチングと、ピーキング電流を発生させるためのピーキング回路のスイッチングとが同時に行われる。これにより、駆動電流の立上りおよび立下りのタイミングと、ピーキング電流の立上りおよび立下りのタイミングとを揃えることができる。そのため、ＬＥＤに流れる電流の波形の立ち上がりを正確にピーキングできるので、ＬＥＤの発光の高速化を容易に実現できる。また、上記構成によれば、駆動電流源からの駆動電流の供給をカレントミラー回路でスイッチングするため、ＬＥＤの消灯時には駆動電流源からカレントミラー回路に駆動電流が流れない。それゆえ、低消費電流化が図れる。
【００３４】
したがって、本発明は、ＬＥＤ駆動回路は、低消費電流化およびＬＥＤの発光の高速化を容易に実現できるＬＥＤ駆動回路および光ファイバリンク用光送信機を提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
〔実施の形態１〕
次に、本発明の実施の一形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の一形態に係る光ファイバリンク用光送信機の構成を示すブロック図である。
【００３６】
本実施形態に係る光ファイバリンク用光送信機は、ＬＥＤ１７と、ＬＥＤ１７を駆動するためのＬＥＤ駆動回路１０とを備えている。ＬＥＤ駆動回路１０は、入力電気信号ＩＮを入力するための入力端子（ＩＮ）１４と、電源電圧Ｖｃｃを出力する定電圧源（図示しない）に接続された電源端子（ＶＣＣ）１５と、ＬＥＤ１７を接続するためのＬＥＤ接続端子（ＬＥＤＯＵＴ）１６とを備えている。ＬＥＤ１７は、一端が電源端子１５に、他端がＬＥＤ接続端子１６にそれぞれ接続されている。
【００３７】
入力端子１４には、ＬＥＤ１７の点灯時には電圧（Ｖａ）がハイレベルとなり、ＬＥＤ１７の消灯時には電圧（Ｖａ）がローレベルとなる入力電気信号ＩＮが入力される。入力端子１４から入力された入力電気信号ＩＮは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（図示しない）およびＰチャネルＭＯＳトランジスタ（図示しない）で構成されるインバータ（ＩＮＶ）１に入力される。インバータ１はインバータ２に接続され、さらに、インバータ２はインバータ３に接続されている。インバータ２も、図示していないが、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（図示しない）とＰチャネルＭＯＳトランジスタ（図示しない）とで構成される。インバータ３も、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎとＰチャネルＭＯＳトランジスタ３ｐとで構成される。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎおよびＰチャネルＭＯＳトランジスタ３ｐは共にゲートが入力端に（インバータ２の出力端に）接続されている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎは、ソースが接地され、ドレインがＰチャネルＭＯＳトランジスタ３ｐのソースに接続されている。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ３ｐのドレインは、電源端子１５を介して定電圧源（図示しない）に接続されている。
【００３８】
ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のソースには、入力電気信号ＩＮがインバータ１で反転され、さらにインバータ２で反転され、さらにインバータ３で反転された信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）が入力される。この場合、ＯＮ／ＯＦＦ信号をＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のソースに入力するためのＯＮ／ＯＦＦ信号入力部は、入力端子１４と、直列に接続されたインバータ１〜３とで構成される。また、インバータ３は、反転ＯＮ／ＯＦＦ信号供給部からの反転ＯＮ／ＯＦＦ信号（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のソースに入力されるＯＮ／ＯＦＦ信号を反転させた信号）を反転して、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のソースへのＯＮ／ＯＦＦ信号を発生させるものである。反転ＯＮ／ＯＦＦ信号供給部は、入力端子１４とインバータ１・２とで構成される。この場合、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のソースに入力されるＯＮ／ＯＦＦ信号の電圧は、ＬＥＤ１７の点灯時にはローレベルとなり、ＬＥＤ１７の消灯時にはハイレベルとなる。
【００３９】
ここでは、インバータ１〜３の構成素子であるＮチャネルＭＯＳトランジスタおよびＰチャネルＭＯＳトランジスタのサイズを、インバータ１、インバータ２、インバータ３の順に大きくしている（インバータ１のトランジスタサイズ＜インバータ２のトランジスタサイズ＜インバータ３のトランジスタサイズ）。これにより、インバータ１〜３を構成するＭＯＳトランジスタのＯＮ抵抗を小さくし、それにより駆動能力を大きくしている。
【００４０】
ＬＥＤ駆動回路１０は、第１のＭＯＳトランジスタとしてのＮチャネルＭＯＳトランジスタ（ＭＮ）４と第２のＭＯＳトランジスタとしてのＮチャネルＭＯＳトランジスタ５とで構成されるカレントミラー回路６を備えている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ５は、互いのゲートが接続されていると共に、これらゲートがＮチャネルＭＯＳトランジスタ４のドレインに接続されている。また、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４のソースは接地されている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のドレインは、ＬＥＤ接続端子（ＬＥＤＯＵＴ）１６に接続されている。
【００４１】
ＬＥＤ１７を駆動する駆動電流Ｉｍｏｄを供給するための駆動電流源として、電流値Ｉｏの定電流を供給する定電流源１２が、電源端子１５を介して定電圧源（図示しない）に接続されている。定電流源１２は、カレントミラー回路６に対して、より詳細には、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４のドレインおよびゲートとＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のゲートとに対して接続されている。ここで、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のゲート面積は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のソース電圧がＧＮＤ（０）になったときにＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のドレイン電流がＮチャネルＭＯＳトランジスタ４のドレイン電流のＮ倍になるように、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４のゲート面積のＮ倍に設定されている。例えば、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４のゲート長ＬとＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のゲート長Ｌとが同一サイズとすれば、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４のゲート幅ＷＭＮ１とＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のゲート幅ＷＭＮ２との比
ＷＭＮ１：ＷＭＮ２＝１：Ｎ
とすることで、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のソース電圧がＧＮＤ（０）になったときに、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のドレイン電流がＮチャネルＭＯＳトランジスタ４のドレイン電流のＮ倍になる。Ｎの値は、２〜１０００の範囲内であることが好ましく、１０〜１００の範囲内であることがより好ましい。これにより、定電流源１２の電力消費を抑えて省電力化の効果を期待することができるとともに、基準電流の誤差に対する駆動電流の誤差を、実用上問題のない範囲とすることができる。
【００４２】
なお、カレントミラー回路６のＮチャネルＭＯＳトランジスタ４および５のゲートには、カレントミラー電流を安定化するための、一端が接地されたキャパシタ１１が接続されている。
【００４３】
インバータ３の出力端は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のソースに接続されている。インバータ３の入力電圧Ｖｃがハイレベルになったときインバータ３の出力電圧Ｖｄはローレベルになり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のソース電圧はＧＮＤレベル（０）になる。そのため、定電流源１２からＮチャネルＭＯＳトランジスタ４に供給された定電流Ｉｏが、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４とＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のゲート面積の比に応じて折り返された駆動電流ＩｍｏｄがＮチャネルＭＯＳトランジスタ５に流れる。すなわち、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５に電流値
Ｉｍｏｄ＝Ｎ×Ｉｏ
の駆動電流Ｉｍｏｄが流れる。
【００４４】
一方、インバータ３の入力電圧Ｖｃがローレベルになったときには、インバータ３の出力電圧Ｖｄはハイレベルになるため、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のゲート−ソース間電圧（＝（ゲートの電位）−（ソースの電位））Ｖｇｓはマイナスの値になる。そのため、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のドレインとソースとの間には電流は流れなくなる。
【００４５】
また、インバータ３の出力端には、駆動電流Ｉｍｏｄをピーキング（波形を立上りおよび立下りにピークを有する波形に整形すること）するためのピーキング電流Ｉｐｅａｋを発生させるためのピーキング回路７が接続されている。これにより、入力電気信号ＩＮと同様の波形（例えば矩形波）である駆動電流Ｉｍｏｄに加えて、ピーキング電流ＩｐｅａｋがＬＥＤ１７に流れ、その結果として、ＬＥＤ１７に流れる電流Ｉｌｅｄの波形は、立上りおよび立下りにピークを有する波形となる。ピーキング回路７は、インバータ３の出力端とＬＥＤ接続端子１６との間に直列に接続されたキャパシタ９および抵抗８で構成されている。
【００４６】
ここで注目すべきは、変調電流Ｉｍｏｄおよびピーキング電流Ｉｐｅａｋがどちらもインバータ３の出力信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）で駆動されているために、駆動電流（変調電流）Ｉｍｏｄの立上りあるいは立下りのタイミングと、ピーキング電流Ｉｐｅａｋの立上りあるいは立下りのタイミングとを精度良く一致させることが可能ということである。言い換えると、本実施形態では、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４・５からなるカレントミラー回路６をベース接地でスイッチングし、ピーキング電流Ｉｐｅａｋを発生させるためのピーキング回路７を駆動電流Ｉｍｏｄのスイッチング用のトランジスタであるＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎおよびＰチャネルＭＯＳトランジスタ３ｐで同時にスイッチングすることとにより、駆動電流Ｉｍｏｄの立上りおよび立下りのタイミングとピーキング電流Ｉｐｅａｋの立上りおよび立下りのタイミングとを揃えることができる。これにより、ＬＥＤに流れる電流の波形の立ち上がりを正確にピーキングできるので、ＬＥＤ１７の高速駆動が可能となる。
【００４７】
また、ＬＥＤ１７の消灯時にＬＥＤ１７の順方向電流をゼロにしてしまうと、ＬＥＤ１７の点灯開始時にＬＥＤ１７の順方向に駆動電流（変調電流Ｉｍｏｄおよびピーキング電流Ｉｐｅａｋ）を流して始めてから、発光するまでに時間がかかる、いわゆる発光遅延が発生する。よって、消光比（ＬＥＤ１７の点灯時と消灯時との光強度の比）をアプリケーションの仕様を満たす範囲で、ＬＥＤ１７の消灯時にＬＥＤ１７にバイアス電流Ｉｂｉａｓを流すことにより、発光遅延を小さくすることができる。これにより、パルス幅歪みの発生を抑えることができる。このＬＥＤ１７へのバイアス電流Ｉｂｉａｓの供給は、一端が接地されたバイアス電流源１３をＬＥＤ接続端子１６に接続することで実現できる。
【００４８】
入力電気信号ＩＮとして矩形波信号を入力端子１４に入力したときの、光ファイバリンク用光送信機の各ポイントの電圧波形および電流波形を図３に示す。より詳細には、図３は、入力電気信号ＩＮの電圧Ｖａ、インバータ１の出力信号の電圧Ｖｂ、インバータＩＮＶ２の出力信号の電圧Ｖｃ、インバータ３の出力信号の電圧Ｖｄ、駆動電流Ｉｍｏｄ、ピーキング電流Ｉｐｅａｋ、ＬＥＤに流れる電流Ｉｌｅｄ、および光出力（光強度）の波形（時間変化）を示す。図３から、変調電流Ｉｍｏｄの立上りあるいは立下りのタイミングと、ピーキング電流Ｉｐｅａｋの立上りあるいは立下りのタイミングとが精度良く一致していることが分かる。
【００４９】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について、図２に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００５０】
図２に示すように、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路２０は、実施の形態１のＬＥＤ駆動回路１０において、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ５からなるカレントミラー回路６を、第１のバイポーラトランジスタとしてのバイポーラＮＰＮトランジスタ（ＱＮ）２４および第２のバイポーラトランジスタとしてのバイポーラＮＰＮトランジスタ２５からなるカレントミラー回路２６に変更した以外は、ＬＥＤ駆動回路１０と同様の構成を備えている。
【００５１】
この場合、バイポーラＮＰＮトランジスタ２４のベースおよびコレクタとバイポーラＮＰＮトランジスタ２５のベースとが接続される。また、バイポーラＮＰＮトランジスタ２４のエミッタが接地される。また、ピーキング回路７は、バイポーラＮＰＮトランジスタ２５のコレクタとエミッタとの間に接続される。インバータ３の出力端は、バイポーラＮＰＮトランジスタ２５のエミッタに接続される。ＬＥＤ接続端子１６は、バイポーラＮＰＮトランジスタ２５のコレクタに接続される。
【００５２】
本実施形態に係る光ファイバリンク用光送信機においても、入力電気信号ＩＮとして矩形波信号を入力端子１４に入力したときの各ポイントの電圧波形および電流波形は、実施の形態１と同様、図３に示す波形となる。
【００５３】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図４に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００５４】
実施の形態１のＬＥＤ駆動回路１０において、インバータ３の出力電圧Ｖｄがローレベルの時には、インバータ３の出力端に電流Ｉｍｏｄが流れ込む。具体的には、インバータ３の出力電圧Ｖｄがローレベルの時には、インバータ３内部のＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎがＯＮしているので、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎのドレイン−ソース間にＩｍｏｄが流れることになる。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎにはオン抵抗があるため、インバータ３の出力電圧は完全にはＧＮＤレベル（０）にはならない。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎのオン抵抗をＲｏｎ（３ｎ）とすると、インバータ３の出力電圧（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎのドレイン電圧）は
Ｒｏｎ（３ｎ）×Ｉｍｏｄ
になる。よって、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のソースに抵抗が挿入されたのと同等になるため、変調電流Ｉｍｏｄ（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５のドレイン−ソース間電流）は、設計値（最適値）Ｎ×Ｉｏからずれてしまう。また、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎのオン抵抗が温度依存性を持つことにより、温度が変化するにしたがって、変調電流Ｉｍｏｄの設計値Ｎ×Ｉｏからのずれが大きくなる。
【００５５】
本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路３０では、この変調電流Ｉｍｏｄのずれを防ぐために、前記実施の形態１のＬＥＤ駆動回路１０に対して、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎと同じゲート長を持ち、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎの１／Ｎのゲート幅を持つＮチャネルＭＯＳトランジスタ（第３のＭＯＳトランジスタ）３１を追加している。そして、このＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１をＮチャネルＭＯＳトランジスタ４とグランドとの間に挿入している。すなわち、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１のドレインをＮチャネルＭＯＳトランジスタ４のソースに接続し、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１のソースを接地している。また、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１のゲートを電源端子１５を介して定電圧源（図示しない）に接続している。
【００５６】
これにより、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎのオン抵抗による変調電流Ｉｍｏｄの設計値（最適値）Ｎ×ＩｏからのずれをΔＩとすると、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎのオン抵抗により、変調電流Ｉｏに、ΔＩ／Ｎにほぼ等しいずれが生じる。それゆえ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎのオン抵抗による変調電流ＩｍｏｄのずれがＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１のオン抵抗により補償（キャンセル）される。その結果、広い温度範囲にわたって駆動電流Ｉｍｏｄが
Ｉｍｏｄ＝Ｎ×Ｉｏ
の関係を満たすことができる。
【００５７】
通常、ＬＥＤ１７の発光効率は高温になるにしたがって低くなる。そのため、ＬＥＤ１７において動作温度範囲で一定の発光光量を得るためには、高温になるにしたがって駆動電流Ｉｍｏｄが大きくなるように、基準電流Ｉｏに温度特性を持たせればよい。例えば、基準電流Ｉｏに温度特性を持たせるには、温度の上昇にしたがって基準電流Ｉｏが大きくなるような電流源を用いればよい。
【００５８】
なお、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路３０においても、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ５からなるカレントミラー回路６を、バイポーラＮＰＮトランジスタ（ＱＮ）２４およびバイポーラＮＰＮトランジスタ２５からなるカレントミラー回路２６に変更してもよい。
【００５９】
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について図５に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１または３にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００６０】
図５は、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路４０および光ファイバリンク用光送信機の構成を示すブロック図である。本実施形態のＬＥＤ駆動回路４０および光ファイバリンク用光送信機は、実施の形態３（ＬＥＤ駆動回路３０および光ファイバリンク用光送信機）に対し、インバータ３の出力電圧の振幅を温度が上昇するにしたがって増大させる出力電圧調整手段としての、温度補償型電圧源（温度補償付電圧源）４１、バイポーラＮＰＮトランジスタ（第２の調整用トランジスタ）４２、およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ４３（第１の調整用トランジスタ）と、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４４とを追加した点以外は、実施の形態３と同様の構成を備えている。
【００６１】
駆動電流Ｉｍｏｄの温度特性は、電流源１２（Ｉｏ）に正の温度特性を持たせることにより実現している。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４３は、インバータ３への入力電圧振幅を制限（レベル変換）するために設けている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４３は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４４と対をなし、光点灯時のＮＭＯＳ３ｎとＮＭＯＳ３１のゲート電圧をそろえる役割を担っている。すなわち、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４３は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎとＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１とのオン抵抗の比）と（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５とＮチャネルＭＯＳトランジスタ４とのゲート幅の比）とを揃えるために設けられている。
【００６２】
実施の形態３のＬＥＤ駆動回路３０では、温度が高くなると、図７に示すように、インバータ３の出力部のオン抵抗（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎおよびＰチャネルＭＯＳトランジスタ３ｐのオン抵抗）が高くなることにより、インバータ３の出力電圧Ｖｄの立上りおよび立下りが遅くなる。このことにより、ピーキング電流Ｉｐｅａｋのピーク値が小さくなり、ＬＥＤ１７に流れる電流Ｉｌｅｄのピーク値も小さくなるので、高温で光出力（ＬＥＤ１７の発光強度）の立上りおよび立下りが遅くなってしまう傾向がある。
【００６３】
本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路４０は、高温で光出力の立上りおよび立下りが遅くなることを防止するために、インバータ３の出力電圧Ｖｄの立上りおよび立下りを改善することによってピーキング電流の温度補償を行う機能を有している。すなわち、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路４０は、高温で光出力の立上りおよび立下りが遅くなることを防止するために、図５に示すように、インバータ３の電源電圧を、正の温度係数を持つ（温度が上昇するにしたがって大きくなる）電圧Ｖｒｅｆを出力する温度補償型電圧源４１からバイポーラＮＰＮトランジスタ４２のベース−エミッタを介してインバータ３に（ＰチャネルＭＯＳトランジスタ３ｐのドレインに）供給している。バイポーラＮＰＮトランジスタ４２は、ベースが温度補償型電圧源４１に接続され、エミッタがＰチャネルＭＯＳトランジスタ３ｐのドレインに接続され、コレクタが電源端子１５を介して定電圧源（図示しない）に接続されている。なお、温度補償型電圧源４１については、実施の形態６で詳述する。
【００６４】
また、インバータ２の出力（出力電圧Ｖｃ）を、ゲートを温度補償型電圧源（Ｖｒｅｆ）４１に接続したＮチャネルＭＯＳトランジスタ４３のドレイン−ソースを通して、インバータ３に入力する。インバータ２の出力電圧Ｖｃの振幅は、電源電圧と同程度になる。インバータ２の出力電圧Ｖｃが、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４３のドレイン−ソースを介してインバータ３に入力されることにより、その電圧（インバータ３の入力電圧）の振幅は、
Ｖｒｅｆ−Ｖｇｓ
（Ｖｇｓは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４３のゲート−ソース間電圧）
になる。また、インバータ３の出力電圧Ｖｄは、
Ｖｒｅｆ−Ｖｂｅ
（Ｖｂｅは、バイポーラＮＰＮトランジスタ４２のベース−エミッタ間電圧）
となる。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４３のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓの標準的な値は０．５〜０．８Ｖ程度で、バイポーラＮＰＮトランジスタ４２のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅの値も０．６Ｖ〜０．８Ｖ程度のため、インバータ２の出力電圧Ｖｃは、振幅が（Ｖｒｅｆ−Ｖｇｓ）の制限されてインバータ３に入力されることになる。また、インバータ３の出力電圧Ｖｄの電圧振幅も、Ｖｒｅｆ−Ｖｂｅに近い値になる。よって、Ｖｒｅｆ−Ｖｂｅに正の温度特性（温度が上昇するにしたがって値が大きくなる特性）を持たせることにより、温度が高くなるにしたがってインバータ３の出力電圧Ｖｄの振幅が大きくなるような回路を実現でき、ピーキング電流Ｉｐｅａｋのピーク値が高温時に低下することを防ぐことができる。ここでは、温度補償型電圧源（Ｖｒｅｆ）４１の出力電圧Ｖｒｅｆが正の温度係数を持つ（温度が上昇するにしたがって大きくなる）結果として、Ｖｒｅｆ−Ｖｂｅに正の温度特性が付与されている。
【００６５】
また、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１のゲート電圧をＮチャネルＭＯＳトランジスタ４４のソースでとる。すなわち、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４４のソースは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１のゲートに接続されている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４４は、そのゲートが温度補償型電圧源（Ｖｒｅｆ）４１に接続され、そのドレインが電源端子１５を介して定電圧源（図示しない）に接続されている。
【００６６】
また、本実施形態のＬＥＤ駆動回路４０では、（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎとＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１とのゲート長が同じとした場合、）ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎとＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１とオン抵抗の比をそろえるために（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎとＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１とのゲート幅の比）と（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５とＮチャネルＭＯＳトランジスタ４とのゲート幅の比）を等しくし、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４３とＮチャネルＭＯＳトランジスタ４４とをそれぞれ同等の特性を持つＮチャネルＭＯＳトランジスタとすれば、ＬＥＤ１７点灯時のＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎのドレイン−ソース間電圧とＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１のドレイン−ソース間電圧とをほぼ等しくすることができる。したがって、駆動電流Ｉｍｏｄについて、
Ｉｍｏｄ＝Ｎ×Ｉｏ
の関係が広い温度範囲で成立する。したがって、基準電流ＩｏをＬＥＤ１７の発光光量の温度係数を打ち消すように設定することにより、ＬＥＤ１７の光量を広い温度範囲で一定にすることが可能である。
【００６７】
本実施形態のＬＥＤ駆動回路４０では、以上のようなピーキング電流Ｉｐｅａｋの温度補償を行う機能を有していることにより、図８に示すように、温度が高くなっても、ピーキング電流Ｉｐｅａｋのピーク値が小さくなることがなく、光出力（ＬＥＤ１７の発光強度）の立上りおよび立下りが遅くなることもない。
【００６８】
なお、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路４０においても、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ５からなるカレントミラー回路６を、バイポーラＮＰＮトランジスタ（ＱＮ）２４およびバイポーラＮＰＮトランジスタ２５からなるカレントミラー回路２６に変更してもよい。
【００６９】
また、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路４０は、上記インバータ３の出力電圧Ｖｄの振幅を温度が上昇するにしたがって増大させる出力電圧調整手段として、温度補償型電圧源４１、バイポーラＮＰＮトランジスタ４２、およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ４３を備えていたが、この出力電圧調整手段は、特に限定されるものではない。例えば、バイポーラＮＰＮトランジスタ４２に代えてＮチャネルＭＯＳトランジスタを用いても、出力電圧調整手段を実現できる。
【００７０】
〔実施の形態５〕
本発明のさらに他の実施の形態について図６に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、３、または４にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００７１】
本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路５０は、図６に示すように、メインのピーキング電流Ｉｐｅａｋ１（ピーキング電流Ｉｐｅａｋ）を発生させるピーキング回路７に加えて、サブのピーキング電流Ｉｐｅａｋ２を発生させるピーキング回路（温度補償用ピーキング回路）１０７を設け、サブのピーキング電流Ｉｐｅａｋ２に正の温度特性を持たせることによって、温度特性の微調整を行うようにしたものである。
【００７２】
図６は、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路５０および光ファイバリンク用光送信機の構成を示すブロック図である。本実施形態のＬＥＤ駆動回路５０および光ファイバリンク用光送信機は、実施の形態３（ＬＥＤ駆動回路３０および光ファイバリンク用光送信機）に対し、温度補償型電圧源４１、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ１０３ｐおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ１０３ｎからなるインバータ１０３、ピーキング回路１０７、バイポーラＮＰＮトランジスタ１４２、およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ１４３を追加した以外は、実施の形態３と同様の構成を備えている。
【００７３】
インバータ１０３およびピーキング回路１０７は、インバータ３およびピーキング回路７に対して並列に接続されており、それぞれインバータ３およびピーキング回路７と同様の構成を備えている。すなわち、インバータ１０３は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ１０３ｐおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ１０３ｎからなり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ１０３ｎおよびＰチャネルＭＯＳトランジスタ１０３ｐは共にゲートが入力端に（インバータ２の出力端に）ＮチャネルＭＯＳトランジスタ１４３を介して接続されている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ１０３ｎは、ソースが接地され、ドレインがＰチャネルＭＯＳトランジスタ１０３ｐのソースに接続されている。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ１０３ｐのドレインは、バイポーラＮＰＮトランジスタ１４２および電源端子１５を介して定電圧源（図示しない）に接続されている。これらにより、ＬＥＤ点灯時には、ＬＥＤ１７に対して、駆動電流Ｉｍｏｄおよびピーキング電流Ｉｐｅａｋ１に加えて、ＬＥＤ１７に流れる電流をピーキングするための、ピーキング回路１０７からのピーキング電流（温度補償用ピーキング電流）Ｉｐｅａｋ２が流れる。温度の上昇にしたがってピーキング電流のピーク値が小さくなることを防止し、高温で光出力（ＬＥＤ１７の発光強度）の立上りおよび立下りが遅くなることを回避するために、このピーキング電流は、その電流値が温度の上昇にしたがって大きくなるように発生される。
【００７４】
バイポーラＮＰＮトランジスタ１４２およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ１４３は、実施の形態４におけるバイポーラＮＰＮトランジスタ４２およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ４３と同様に、インバータ３の出力電圧Ｖｄの振幅および立上り、立下り時間に温度特性を持たせることによりピーキング電流の温度補償を行う機能を有している。すなわち、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路５０は、高温で光出力の立上りおよび立下りが遅くなることを防止するために、図６に示すように、インバータ１０３の電源電圧を、正の温度係数を持つ（温度が上昇するにしたがって大きくなる）電圧Ｖｒｅｆを出力する温度補償型電圧源４１からバイポーラＮＰＮトランジスタ１４２のベース−エミッタを介してインバータ１０３に（ＰチャネルＭＯＳトランジスタ１０３ｐのドレインに）供給している。バイポーラＮＰＮトランジスタ１４２は、ベースが温度補償型電圧源４１に接続され、エミッタがＰチャネルＭＯＳトランジスタ１０３ｐのドレインに接続され、コレクタが電源端子１５を介して定電圧源（図示しない）に接続されている。
【００７５】
なお、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路５０においても、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ５からなるカレントミラー回路６を、バイポーラＮＰＮトランジスタ（ＱＮ）２４およびバイポーラＮＰＮトランジスタ２５からなるカレントミラー回路２６に変更してもよい。
【００７６】
また、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路５０は、上記インバータ１０３の出力電圧の振幅を温度が上昇するにしたがって増大させる手段として、温度補償型電圧源４１、バイポーラＮＰＮトランジスタ１４２、およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ１４３を備えていたが、この手段は、特に限定されるものではない。
【００７７】
〔実施の形態６〕
本発明のさらに他の実施の形態について図９に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、３、４、または５にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００７８】
本実施形態は、実施の形態４と実施の形態５とを組み合わせたものである。
【００７９】
図６は、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路５０および光ファイバリンク用光送信機の構成を示すブロック図である。本実施形態のＬＥＤ駆動回路６０および光ファイバリンク用光送信機は、実施の形態５（ＬＥＤ駆動回路５０および光ファイバリンク用光送信機）に対し、バイポーラＮＰＮトランジスタ４２、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４３、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ６１を追加した以外は、実施の形態５と同様の構成を備えている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ６１は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタと対に用いることによって、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３ｎとＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１のゲート電圧を等しくすることにより、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４とＮチャネルＭＯＳトランジスタ５に流れる電流比の精度を上げる機能を持つ。
【００８０】
ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４３およびバイポーラＮＰＮトランジスタ４２は、インバータ３の出力のタイミングとインバータ１０３の出力のタイミングとが大きくずれないようにするために、インバータ３の供給電圧（ＰＭＯＳ３ｐのソース電圧）とインバータ１０３の供給電圧（ＰＭＯＳ１０３ｐのソース電圧）の差が大きくならないようにする機能を持つ。
【００８１】
また、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ６１は、ソースがＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１のゲートに接続され、ドレインおよびゲートが電源端子１５を介して図示しない定電圧源に接続されている。
【００８２】
図９には、温度補償型電圧源４１の構成例を示している。電圧が正の温度特性を持つ温度補償型電圧源４１について説明する。定電流源６２と抵抗６３とにより、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ６８のソース電圧は、温度によらずほぼ一定の電圧に保たれる。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ６８のゲート電圧Ｖ１は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ６８とＮチャネルＭＯＳトランジスタ６９のドライブ能力が同じとすると、Ｉａ×Ｒ１の半分の電圧になり、温度によらずほぼ一定の値になる。
【００８３】
ＰチャネルＭＯＳトランジスタ６８のゲートとドレインとの間には、抵抗６５が接続されている。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ６８のゲートとＧＮＤとの間には、抵抗６４と、バイポーラＮＰＮトランジスタ６６・６７とがダイオード接続されている。バイポーラＮＰＮトランジスタ６６・６７のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅの温度特性は、負である。例えばバイポーラＮＰＮトランジスタ６６・６７のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅの温度特性が約−２ｍＶ／℃であれば、ダイオード接続されたバイポーラＮＰＮトランジスタ６６とバイポーラＮＰＮトランジスタ６７との２段の電圧の温度特性は−４ｍＶ／℃になる。ここで、電圧Ｖ１は定電圧のため、温度が上昇すると、抵抗６４に流れる電流
４／Ｒ２［ｍＡ／℃］（Ｒ２は、抵抗６４の抵抗値［Ω］）
の割合で増えることになる。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ６８のドレイン電圧Ｖ２は、抵抗６５の抵抗値をＲ３［Ω］とすれば
４×（Ｒ３／Ｒ２）［ｍＶ／℃］
となり、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ１０３ｐとＮチャネルＭＯＳトランジスタ１０３ｎとで構成されるインバータ１０３の電源電圧Ｖｅは、１４２のＶｂｅの温度特性を考慮に入れると、
４×（Ｒ３／Ｒ２）＋２［ｍＶ／℃］
となり、正の温度係数を持たせることができる。
【００８４】
また、本実施形態でも、実施の形態５と同様に、インバータ１０３の出力を、直列に接続されたキャパシタ１０８および抵抗１０９からなる温度補償用のピーキング回路１０７を介してＬＥＤ１７のカソードに接続することにより、ピーキング量の温度補償をすることが可能である。
【００８５】
なお、温度補償型電圧源４１は、電圧が正の温度特性を持つものであればよく、図９に示す構成に限定されるものではない。
【００８６】
また、本実施形態に係るＬＥＤ駆動回路６０においても、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ５からなるカレントミラー回路６を、バイポーラＮＰＮトランジスタ（ＱＮ）２４およびバイポーラＮＰＮトランジスタ２５からなるカレントミラー回路２６に変更してもよい。
【００８７】
また、上記各実施の形態の光送信機は、キャパシタ１１を備えていたが、キャパシタ１１を省くことも可能である。また、上記各実施の形態のＬＥＤ駆動回路は、バイアス電流源１３を備えていたが、バイアス電流源１３を省くことも可能である。
【００８８】
また、上記各実施の形態の光送信機は、３段のインバータ１〜３を備えていたが、他の段数のインバータを備える構成であってもよい。ただし、偶数段のインバータを備える場合、ＬＥＤ駆動回路の入力信号として上記各実施の形態における入力電気信号ＩＮを反転させた信号を用いる必要がある。さらに、上記実施の形態１・２のＬＥＤ駆動回路においては、３段のインバータ１〜３全てを省くことも可能である。ただし、インバータを備えない場合にも、ＬＥＤ駆動回路の入力信号として、実施の形態１・２における入力電気信号ＩＮを反転させた信号を用いる必要がある。
【００８９】
また、上記各実施形態におけるピーキング回路（７、１０７）は、直列に接続された抵抗およびキャパシタで構成されていたが、ピーキング回路は、他の構成、例えば、キャパシタのみで構成されたものであってもよい。
【００９０】
また、上記各実施の形態の光送信機において、定電流源１２はＬＥＤ駆動回路内部に設けられていたが、定電流源１２はＬＥＤ駆動回路の外部に設けてもよい。
【００９１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、発光素子にＬＥＤを用いた光ファイバリンク用光送信機（デジタルオーディオ用光送信機、車載ファイバ用光送信機、高速フォトカプラ用光送信機など）、およびそれに好適な低消費電流かつ高速発光のＬＥＤ駆動回路として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバリンク用光送信機の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバリンク用光送信機の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第１および第２の実施の形態に係る光ファイバリンク用光送信機において、矩形波信号を入力したときの各ポイントの電圧波形および電流波形を示す波形図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る光ファイバリンク用光送信機の構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る光ファイバリンク用光送信機の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る光ファイバリンク用光送信機の構成を示す回路図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る光ファイバリンク用光送信機における光出力およびピーキング電流の波形を示す波形図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る光ファイバリンク用光送信機における光出力およびピーキング電流の波形を示す波形図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係る光ファイバリンク用光送信機の構成を示す回路図である。
【図１０】従来のＬＥＤ駆動回路の一例としての差動駆動型のＬＥＤ駆動回路を用いた光送信機の構成を示す回路図である。
【図１１】従来のＬＥＤ駆動回路の他の一例としてのシングル駆動型のＬＥＤ駆動回路を用いた光送信機の構成を示す回路図である。
【図１２】図１０の差動駆動型のＬＥＤ駆動回路において、矩形波信号を入力したときの各ポイントの電圧波形および電流波形を示す波形図である。
【図１３】図１０のシングル駆動型のＬＥＤ駆動回路において、矩形波信号を入力したときの各ポイントの電圧波形および電流波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【００９４】
１    インバータ（反転ＯＮ／ＯＦＦ信号供給部、ＯＮ／ＯＦＦ信号入力部）
２    インバータ（反転ＯＮ／ＯＦＦ信号供給部、ＯＮ／ＯＦＦ信号入力部）
３    インバータ（ＯＮ／ＯＦＦ信号入力部）
４    ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（第１のＭＯＳトランジスタ）
５    ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（第２のＭＯＳトランジスタ）
６    カレントミラー回路
７    ピーキング回路
１０    ＬＥＤ駆動回路
１２    定電流源（電流供給部）
１４    入力端子（反転ＯＮ／ＯＦＦ信号供給部、ＯＮ／ＯＦＦ信号入力部）
１５    電源端子
１６    ＬＥＤ接続端子
１７    ＬＥＤ
２０    ＬＥＤ駆動回路
２４    バイポーラＮＰＮトランジスタ（第１のバイポーラトランジスタ）
２５    バイポーラＮＰＮトランジスタ（第２のバイポーラトランジスタ）
２６    カレントミラー回路
３０    ＬＥＤ駆動回路
３１    ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（第３のＭＯＳトランジスタ）
４０    ＬＥＤ駆動回路
４１    温度補償型電圧源（出力電圧調整手段、電流制御手段）
４２    バイポーラＮＰＮトランジスタ（出力電圧調整手段、第２の調整用トランジスタ）
４３    ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（出力電圧調整手段、第１の調整用トランジスタ）
４４    ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（電流制御手段）
５０    ＬＥＤ駆動回路
６０    ＬＥＤ駆動回路
１０３    インバータ
１０７    ピーキング回路（温度補償用ピーキング回路）
１４２    バイポーラＮＰＮトランジスタ
１４３    ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
【図１】
2005223103.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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