(57)【要約】  本発明は、第１のノード、第２のノード、第３のノード、および、第４のノードを含む、オプトエレクトロニクス部品を作動させるための回路装置に関する。供給電圧が第１のノードと第４のノードとの間に接続され得る。第１のノードは、第２のノードに接続されている。オプトエレクトロニクス部品が第２のノードと第３のノードとの間に配置され得る。第３のノードと第４のノードとの間のチャネルを切り替えるための第１のトランジスタが第３のノードと第４のノードとの間に配置されている。第１の抵抗器およびコイルを有する直列回路が第１のノードと第３のノードとの間に配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のノード（１０１）、第２のノード（１０２）、第３のノード（１０３）、および、第４のノード（１０４）を有し、
供給電圧（１４０）が前記第１のノード（１０１）と前記第４のノード（１０４）との間に印加され得、前記第１のノード（１０１）は、前記第２のノード（１０２）に接続され、
オプトエレクトロニクス部品（１１０）が前記第２のノード（１０２）と前記第３のノード（１０３）との間に配置され得、
第１のトランジスタ（１２０）が前記第３のノード（１０３）と前記第４のノード（１０４）との間のチャネル（１２４）を切り替えるために前記第３のノード（１０３）と前記第４のノード（１０４）との間に配置され、
第１の抵抗器（２１０）およびコイル（２２０）を含む直列回路（２００）が前記第１のノード（１０１）と前記第３のノード（１０３）との間に配置されている、オプトエレクトロニクス部品（１１０）を作動させるための回路装置（１００，８００）。
【請求項２】
前記第１のノード（１０１）と前記第３のノード（１０３）との間に配置されている前記直列回路（２００）は、第２のトランジスタ（２３０）を含む、請求項１に記載の回路装置（８００）。
【請求項３】
前記第２のトランジスタ（２３０）は、通常はオフ状態のｐ型チャネル電界効果トランジスタとして設計されている、請求項２に記載の回路装置（８００）。
【請求項４】
前記第１のトランジスタ（１２０）は、通常はオフ状態のｎ型チャネル電界効果トランジスタとして設計されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路装置（１００，８００）。
【請求項５】
前記第１のノード（１０１）は、第２の抵抗器（３１０）およびコンデンサ（３２０）から構成された並列回路（３００）を介して前記第２のノード（１０２）に接続されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路装置（１００，８００）。
【請求項６】
前記回路装置（１００，８００）は、前記第１のトランジスタ（１２０）を作動させるための駆動回路（４００）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回路装置（１００，８００）。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の回路装置（１００，８００）と、
前記回路装置（１００，８００）の前記第２のノード（１０２）および前記第３のノード（１０３）の間に配置されている発光ダイオード（１１０）と、を含む発光ダイオードアセンブリ。
【請求項８】
前記発光ダイオード（１１０）は、赤外線スペクトル域の光を出射するように設計されている、請求項７に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項９】
保護ダイオード（１１５）が前記発光ダイオード（１１０）に対して逆並列に前記第２のノード（１０２）と前記第３のノード（１０３）との間に配置されている、請求項７または８に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項１０】
請求項２に記載の回路装置（８００）によってオプトエレクトロニクス部品を作動させる方法であって、
−  前記第１のトランジスタ（１２０）を第１の時点（９１１）においてターンオンするステップと；
−  前記第２のトランジスタ（２３０）を前記第１の時点（９１１）後の第２の時点（９１２）においてターンオンするステップと；
−  前記第１のトランジスタ（１２０）を前記第２の時点（９１２）後の第３の時点（９１３）においてターンオフするステップと、を含む方法。
【請求項１１】
前記第２の時点（９１２）と前記第３の時点（９１３）との間には、前記コイル（２２０）のインダクタンスと前記第１の抵抗器（２１０）の抵抗との商によって決定される時定数よりも少なくとも３倍大きい時間間隔（９１５）が存在する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
−  前記第２のトランジスタ（２３０）を前記第３の時点（９１３）後の第４の時点（９１４）においてターンオフするさらなるステップを含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求項１に記載の回路装置、特許請求項７に記載の発光ダイオードアセンブリ、および、特許請求項１０に記載の回路装置を用いたオプトエレクトロニクス部品の作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードおよび半導体レーザ等のオプトエレクトロニクス部品を作動させる回路装置は、関連技術から既知である。パルス発振動作のオプトエレクトロニクス部品の場合、多くの用途において、短いスイッチング時間が望ましい。関連技術では、発光ダイオードの作動時、レーザダイオードによって実現可能なスイッチング時間よりも大幅に長いスイッチング時間になることが多い。このことは、高出力の発光ダイオードおよび赤外線スペクトル域の電磁放射を出射させるために設けられた発光ダイオードに特にあてはまる。その結果、発光ダイオードの潜在的な応用分野を制限することになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
オプトエレクトロニクス部品を作動させるための回路装置を提供することが本発明の目的の１つである。かかる目的は、請求項１の特徴を含む回路装置によって達成される。発光ダイオードアセンブリを提供することが本発明のさらなる目的である。かかる目的は、請求項７の特徴を含む発光ダイオードアセンブリによって達成される。回路装置によってオプトエレクトロニクス部品を作動させる方法を提供することが本発明のさらなる目的である。かかる目的は、請求項１０の特徴を含む方法によって達成される。様々な改良形態が従属請求項において提供される。
【０００４】
オプトエレクトロニクス部品を作動させるための回路装置は、第１のノード、第２のノード、第３のノード、および、第４のノードを含む。供給電圧が第１のノードと第４のノードとの間に印加され得る。第１のノードは、第２のノードに接続されている。オプトエレクトロニクス部品が第２のノードと第３のノードとの間に配置され得る。第１のトランジスタが第３のノードと第４のノードとの間のチャネルを切り替えるために第３のノードと第４のノードとの間に配置されている。第１の抵抗器およびコイルを含む直列回路が第１のノードと第３のノードとの間に配置されている。かかる回路装置は、第２のノードと第３のノードとの間に配置されているオプトエレクトロニクス部品を作動させるために使用され得る。上記オプトエレクトロニクス部品は、発光ダイオード等であり得る。上記回路装置の第１のトランジスタは、オプトエレクトロニクス部品の切替えのために使用され得る。上記回路装置の第１のトランジスタによるオプトエレクトロニクス部品のターンオフ時、電流が第１のノードと第３のノードとの間の直列回路のコイルによって短時間維持され、この電流は、オプトエレクトロニクス部品の動作時の電流方向とは反対にオプトエレクトロニクス部品内に流れ、活性ゾーン内の電荷キャリアが減少する。その結果、有利なことに、オプトエレクトロニクス部品の光学的ターンオフ時間を大幅に短縮することができる。
【０００５】
本回路装置の一実施形態では、第１のノードと第３のノードとの間に配置されている直列回路は、第２のトランジスタを含む。第２のトランジスタは、第１のトランジスタがオン状態の間、したがって回路装置の第２のノードと第３のノードとの間に配置されているオプトエレクトロニクス部品がターンオンされている間、ターンオフされ得る。回路装置の直列回路内の第２のトランジスタは、オプトエレクトロニクス部品の放電に使用される上記直列回路を通る電流を発生させるために、オプトエレクトロニクス部品のターンオフ前に短時間のみターンオンされ得る。この場合、有利なことに、回路装置の上記直列回路を通る電流は、短い時間でのみ生じるため、回路装置のエネルギー消費が低減される。
【０００６】
本回路装置の一実施形態では、第２のトランジスタは、通常はオフ状態のｐ型チャネル電界効果トランジスタとして設計されている。この場合、有利なことに、第２のトランジスタを非導通状態に保つために、第２のトランジスタに制御信号を印加する必要がない。
【０００７】
本回路装置の一実施形態では、第１のトランジスタは、通常はオフ状態のｎ型チャネル電界効果トランジスタとして設計されている。この場合も同様に有利なことに、第１のトランジスタをオフ状態に保つために、第１のトランジスタに制御信号を印加する必要がない。
【０００８】
本回路装置の一実施形態では、第１のノードは、第２の抵抗器およびコンデンサから構成された並列回路を介して第２のノードに接続されている。第２の抵抗器およびコンデンサから構成された並列回路は、電流を大幅に増加させ、この電流は、第１のトランジスタが導通状態に切り替わった後、回路装置の第２のノードと第３のノードとの間に配置されているオプトエレクトロニクス部品内に流れる。その結果、オプトエレクトロニクス部品は、第１のトランジスタが導通状態に切り替わった後、より素早くターンオンされる。それにより、有利なことに、本回路装置によって作動するオプトエレクトロニクス部品の光立ち上がり時間は短縮される。
【０００９】
本回路装置の一実施形態では、回路装置は、第１のトランジスタを作動させるための駆動回路を含む。駆動回路は例えば、ＦＥＴ駆動回路として設計され得る。
【００１０】
発光ダイオードアセンブリが上記のような回路装置、および、当該回路装置の第２のノードと第３のノードとの間に配置されている発光ダイオードを含む。有利なことに、かかる発光ダイオードアセンブリの発光ダイオードは、発光ダイオードアセンブリの回路装置によって切り替えられ得る。したがって、有利なことに、発光ダイオードの、短い光立ち上がり時間および光立ち下がり時間が実現され得る。
【００１１】
本発光ダイオードアセンブリの一実施形態では、発光ダイオードは、赤外線スペクトル域の光を出射するように設計されている。発光ダイオードは例えば、高出力発光ダイオードとして設計され得、１Ａ超の電流用に設けられ得る。それにより、有利なことに、本発光ダイオードアセンブリは、上記のような発光ダイオードが設けられるのでなければ半導体レーザの用途として指定される応用領域における用途に適している。それに伴い、発光ダイオードアセンブリは、低コスト、人にけがを負わせるリスクの低さ、および、単純化された光成形の利点を提供する。
【００１２】
本発光ダイオードアセンブリの一実施形態では、保護ダイオードが第２のノードと第３のノードとの間に、発光ダイオードに対して逆並列に配置されている。有利なことに、保護ダイオードは、発光ダイオードアセンブリの発光ダイオードを静電気放電によるダメージから保護し得る。保護ダイオードはまた、発光ダイオードアセンブリの発光ダイオードを、回路装置の直列回路のコイルから発光ダイオード内にターンオフの場合に流れる放電電流によるダメージから保護し得る。
【００１３】
回路装置によってオプトエレクトロニクス部品を作動させる方法が、上記のような、第１のノードと第３のノードの間に配置されている直列回路が第２のトランジスタを含む回路装置を使用する場合に、有用である。本方法に関し、第１のトランジスタを第１の時点においてターンオンするステップと、第２のトランジスタを第１の時点後の第２の時点においてターンオンするステップと、第１のトランジスタを第２の時点後の第３の時点においてターンオフするステップと、を含む。第２のトランジスタが第２の時点においてターンオンされた後、第１の抵抗器およびコイルを含む回路装置の直列回路を通る電流が生じる。かかる電流は、第１のトランジスタが第３の時点後においてターンオフされた後でさえ、所定の時間、コイルによって依然として維持されている。次いで、維持された電流は、動作中のオプトエレクトロニクス部品を通って流れる電流とは反対方向にオプトエレクトロニクス部品内に流れ、オプトエレクトロニクス部品の活性ゾーン内の電荷キャリアを減少させる。その結果、有利なことに、オプトエレクトロニクス部品の光ターンオフ時間が短縮される。
【００１４】
本方法の一実施形態では、第２の時点と第３の時点との間には、コイルのインダクタンスと第１の抵抗器の抵抗との商によって決定される時定数よりも少なくとも３倍大きい時間間隔が存在する。この場合、有利なことに、第２のトランジスタのターンオフ後に第２の時点において直列回路内に生じる電流は、第３の時点において既に最大値に達している。それにより、第１のトランジスタが第３の時点においてターンオフされた後、オプトエレクトロニクス部品の活性ゾーンの特に有効な放電が実現される。
【００１５】
本方法の特定の一実施形態では、本方法は、第２のトランジスタを第３の時点後の第４の時点においてターンオフするさらなるステップを含む。有利なことに、第２のトランジスタを第４の時点においてターンオフすることによって、回路装置のエネルギー消費を低減する。
【００１６】
上述の本発明の性質、特徴、および、利点、ならびにそれらの実現方法は、図面に関連して詳細に説明される例示的な実施形態の以下の記述に関連してさらに明らかとなり、またさらに明確に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】オプトエレクトロニクス部品を作動させるための回路装置を示す図である。
【図２】発光ダイオードおよび保護ダイオードから構成された並列回路を示す図である。
【図３】パルスプロファイル図である。
【図４】スイッチング速度図である。
【図５】さらなる回路装置の一部を示す図である。
【図６】スイッチングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、オプトエレクトロニクス部品を作動させるための回路装置１００の部分概略図を示す。回路装置１００は例えば、発光ダイオードを作動させることに適している。回路装置１００は、特に、作動させるオプトエレクトロニクス部品のパルス発振動作に適している。回路装置１００は例えば、電気的なデータ送信のための装置において使用されること、および、３Ｄカメラにおいて使用されることに適している。
【００１９】
回路装置１００は、第１のノード１０１、第２のノード１０２、第３のノード１０３、第４のノード１０４、第５のノード１０５、および、第６のノード１０６を含む。回路装置１００のこれらノード１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６は、回路装置１００の回路ノードである。
【００２０】
回路装置１００を介して作動させるオプトエレクトロニクス部品（例えば、発光ダイオード１１０）は、回路装置１００の第２のノード１０２と第３のノード１０３との間に配置され得る。発光ダイオード１１０は例えば、赤外線スペクトル域の光を出射するように設計され得る。発光ダイオード１１０は、高出力発光ダイオードとして設計され得、１Ａ超の電流用に設計され得る。一例を挙げると、発光ダイオード１１０は、２Ａの電流用に設計され得る。
【００２１】
発光ダイオード１１０は、発光ダイオード１１０のアノード１１１が回路装置１００の第２のノード１０２に、発光ダイオード１１０のカソード１１２が回路装置１００の第３のノード１０３に接続されるように、第２のノード１０２と第３のノード１０３との間に配置され得る。
【００２２】
供給電圧１４０は、回路装置１００の第１のノード１０１と第４のノード１０４との間に印加され得る。回路装置１００の第４のノード１０４は、接地接触部１３０に接続されていてもよい。供給電圧１４０は、正の直流電圧であり、発光ダイオード１１０への供給のために使用される。
【００２３】
第１のトランジスタ１２０は、発光ダイオード１１０の切替えのために回路装置１００の第３のノード１０３と第４のノード１０４との間に配置されている。第１のトランジスタ１２０は例えば、通常はオフ状態のｎ型チャネル電界効果トランジスタとして設計され得る。好ましくは、第１のトランジスタ１２０は、スイッチング時間が短いトランジスタである。
【００２４】
第１のトランジスタ１２０のドレイン接触部１２１は、回路装置１００の第３のノード１０３に接続されている。第１のトランジスタ１２０のソース接触部１２２は、回路装置１００の第４のノード１０４に接続されている。第１のトランジスタ１２０のゲート接触部１２３は、回路装置１００の第６のノード１０６に接続されている。
【００２５】
導通チャネル１２４は、第６のノード１０６において第１のトランジスタ１２０のゲート接触部１２３に印加される制御信号によって、第１のトランジスタ１２０のドレイン接触部１２１とソース接触部１２２との間で切り替えられ得ることにより、導通接続が回路装置１００の第３のノード１０３と第４のノード１０４との間で切り替えられ得る。第１のトランジスタ１２０が導通状態に切り替えられる場合、電流が発光ダイオード１１０を通ることができ、発光ダイオード１１０はターンオンされる。第１のトランジスタ１２０が非導通状態に切り替えられる場合、電流は、発光ダイオード１１０を通って流れることができず、発光ダイオード１１０はターンオフされる。第１のトランジスタ１２０が通常はオフ状態のトランジスタとして設計される場合、制御信号がゲート接触部１２３に印加されなければ、第１のトランジスタ１２０は、非導通状態である。
【００２６】
回路装置１００は、駆動回路４００を含む。駆動回路４００は、入力部４０１および出力部４０２を有する。駆動回路４００の出力部４０２は、回路装置１００の第６のノード１０６に接続されている。駆動電圧４１０が駆動回路４００に印加され得る。駆動回路４００は例えば、ＦＥＴ駆動回路として設計され得る。
【００２７】
さらに、回路装置１００は、パルス発生器５００を含む。パルス発生器５００は、駆動回路４００の入力部４０１に接続されている。パルス発生器５００は、短い電圧パルスを発生させるように設計されている。パルス発生器５００によって発生し、駆動回路４００の入力部４０１に印加される電圧パルスは、駆動回路４００によって増幅され、駆動回路４００の出力部４０２を介した制御信号として回路装置１００の第１のトランジスタ１２０のゲート接触部１２３に印加される。パルス発生器５００によって発生した電圧パルスのパルス幅は例えば、約１０ｎｓであり得る。
【００２８】
回路装置１００の第１のトランジスタ１２０が非導通状態から導通状態に切り替えられる場合、立ち上がり時間は、発光ダイオード１１０が完全な光強度の電磁放射を出射する時に至って経過する。回路装置１００の第１のトランジスタ１２０が導通状態から非導通状態に切り替えられる場合、立ち下がり時間は、発光ダイオード１１０による電磁放射の出射が完全に減退する時に至って経過する。供給電圧１４０が、追加的な回路要素なく直列抵抗器を介して発光ダイオード１１０のアノード１１１に接続されている場合、発光ダイオード１１０を通って流れる、提供される２Ａの電流強度の立ち上がり時間は例えば、１０ｎｓであり得る。この場合、立ち下がり時間は例えば、１５ｎｓであり得る。これらスイッチング時間は、半導体レーザダイオードにおいて可能なスイッチング時間よりも長い。様々な用途の場合に、発光ダイオード１１０のスイッチング時間がより短いことが望ましい。
【００２９】
回路装置１００は、発光ダイオード１１０の立ち下がり時間を短縮するための放電回路２００を含む。放電回路２００は、第１のトランジスタ１２０の導通状態から非導通状態への切替え後、発光ダイオード１１０のターンオフを加速するために、発光ダイオード１１０の活性ゾーン内の自由電荷キャリアの減少を加速するように設けられている。
【００３０】
放電回路２００は、第１の抵抗器２１０およびコイル２２０から構成された直列回路を含む。第１の抵抗器２１０は、回路装置１００の第１のノード１０１と回路装置１００の第５のノード１０５との間に配置されている。コイル２２０は、回路装置１００の第５のノード１０５と第３のノード１０３との間に配置されている。当然、放電回路２００を形成する直列回路内の第１の抵抗器２１０とコイル２２０との順序は、交換され得る。第１の抵抗器２１０の抵抗は例えば、２．２オームであり得る。コイル２２０のインダクタンスは例えば、１０ｎＨであり得る。
【００３１】
回路装置１００の第１のトランジスタ１２０が導通状態である場合、電流は、回路装置１００の第１のノード１０１と第３のノード１０３との間を放電回路２００を介して第１の抵抗器２１０およびコイル２２０を通って流れる。第１のトランジスタ１２０が導通状態から非導通状態に切り替えられる場合、コイル２２０は最初に、コイル２２０を通って流れる電流を維持する。かかる電流が今やオフ状態の第１のトランジスタ１２０のチャネル１２４を介してもはや流れることができないため、放電回路２００のコイル２２０によって維持された電流は、発光ダイオード１１０内に阻止方向に流れ、発光ダイオード１１０内の活性ゾーン内の自由電荷キャリアを減少させる。その結果、発光ダイオード１１０による電磁放射の出射は、非常に急速に終了する。放射回路２００は例えば、発光ダイオード１１０の立ち下がり時間を５ｎｓ未満の数値まで、特に４ｎｓ未満の数値まで減少させ得る。
【００３２】
発光ダイオード１１０の立ち上がり時間を減少させるために、回路装置１００は、過電流回路３００を含む。過電流回路３００は、第２の抵抗器３１０およびコンデンサ３２０から構成された並列回路を含む。第２の抵抗器３１０およびコンデンサ３２０から構成された、過電流回路３００を形成する上記並列回路は、回路装置１００の第１のノード１０１と回路装置１００の第２のノード１０２との間に配置されている。第２の抵抗器３１０の抵抗は例えば、２．７オームである。コンデンサ３２０の静電容量は例えば、２．２ｎＦである。
【００３３】
回路装置１００の第１のトランジスタ１２０が非導通状態である場合、過電流回路３００のコンデンサ３２０は放電される。回路装置１００のトランジスタ１２０が非導通状態から導通状態に切り替えられる場合、電流を過電流回路３００、発光ダイオード１１０、および第１のトランジスタ１２０のチャネル１２４を介して流すことができる。この場合、第２の抵抗器３１０を介した電流、および、未だ完全には充電されていないコンデンサ３２０を介した電流の両方が過電流回路３００を流れることができる。その結果、第１のトランジスタ１２０が非導通状態から導通状態に切り替わった直後の第１の時間中、第２の抵抗器３１０のみが存在する場合に可能であり得るよりも高い電流が、第２の抵抗器３１０およびコンデンサ３２０から構成された、過電流回路３００を形成する並列回路を介して可能である。
【００３４】
コンデンサ３２０が完全に充電されてすぐには、電流は依然として、実質的に過電流回路３００の第２の抵抗器３１０を介してのみ流れることができる。この場合、過電流回路３００および発光ダイオード１１０を通って流れる電流の大きさは、過電流回路３００の第２の抵抗器３１０の抵抗を介して決定される。
【００３５】
トランジスタ１２０が非導通状態から導通状態に切り替わった後の第１の時間において有効になった、過電流回路３００を介して増加した電流は、発光ダイオード１１０の活性ゾーン内の自由電荷キャリアを急速に豊富にすることにより、発光ダイオード１１０による電磁放射の出射の開始を早める。その結果、過電流回路３００によって、発光ダイオード１１０の立ち上がり時間を短縮することができる。例えば、過電流回路３００は、発光ダイオード１１０の立ち上がり時間を５ｎｓ未満の数値まで、特に４ｎｓ未満の数値まで減少させ得る。
【００３６】
保護ダイオード１１５が、回路装置１００の第２のノード１０２と第３のノード１０３との間に配置されている発光ダイオード１１０と並列に接続され得る。これを図２に示す。保護ダイオード１１５は、アノード１１６およびカソード１１７を有する。保護ダイオード１１５は、発光ダイオード１１０に対して逆並列に配置されている。したがって、発光ダイオード１１０のアノード１１１は、保護ダイオード１１５のカソード１１７、および、回路装置１００の第２のノード１０２に接続されている。発光ダイオード１１０のカソード１１２は、保護ダイオード１１５のアノード１１６、および、回路装置１００の第３のノード１０３に接続されている。
【００３７】
保護ダイオード１１５は、発光ダイオード１１０の保護のために使用される。例えば、保護ダイオード１１５は、発光ダイオード１１０を静電気放電によるダメージから保護し得る。保護ダイオード１１５はまた、発光ダイオード１１０を、ターンオフの場合に放電回路２００から発光ダイオード１１０内に流れる放電電流によるダメージから保護し得る。
【００３８】
発光ダイオード１１０および保護ダイオード１１５は、一体型電気部品として設計され得る。
【００３９】
図３は、概略的なパルスプロファイル図６００を示す。時間６１０がパルスプロファイル図の横軸上にｎｓ単位でプロットされている。光強度６２０がパルスプロファイル図６００の縦軸上に任意単位でプロットされている。パルスプロファイル図６００は、発光ダイオード１１０によって出射された電磁放射の強度の、短パルス中の経時的な強度プロファイル６３０を示す。
【００４０】
発光ダイオード１１０は、図１の回路装置１００によって作動する。回路装置１００のパルス発生器５００および駆動回路４００は、回路装置１００の第１のトランジスタをパルスの開始時に非導通状態から導通状態に切り替え、かつ、パルスの終了時に導通状態から非導通状態に切り替えるために、制御信号を発生させる。
【００４１】
パルスの開始時、発光ダイオード１１０によって出射された電磁放射の強度は、強度プロファイル６３０の立ち上がりエッジ６３１において急激に上昇している。パルスの終了時、発光ダイオード１１０によって出射された電磁放射の強度は、強度プロファイル６３０の立ち下がりエッジ６３２において急激に下降している。立ち上がりエッジ６３１の持続時間は、発光ダイオード１１０の立ち上がり時間に一致し、また、５ｎｓ未満であり得、好ましくは４ｎｓ未満でさえあり得る。強度プロファイル６３０の立ち下がりエッジ６３２の持続時間は、発光ダイオード１１０の立ち下がり時間を成し、また、５ｎｓ未満であり得、好ましくは４ｎｓ未満でさえあり得る。
【００４２】
図４は、概略的なスイッチング速度図７００を示し、発光ダイオード１１０のスイッチング時間が、回路装置１００を介して発光ダイオード１１０を作動させる場合の動作中の発光ダイオード１１０を通って流れる電流の電流強度に依存することを示す。オン状態の発光ダイオード１１０を通って流れる電流の電流強度７１０が、スイッチング速度図７００の横軸上にｍＡ単位でプロットされている。立ち上がりエッジ６３１および立ち下がりエッジ６３２のエッジ持続時間７２０（すなわち、発光ダイオード１１０の立ち上がり時間および立ち下がり時間）は、スイッチング速度図７００の縦軸上にプロットされている。
【００４３】
立ち上がり時間プロファイル７３０は、立ち上がり時間が電流強度７１０に依存することを示す。立ち下がり時間プロファイル７４０は、発光ダイオード１１０の立ち下がり時間が電流強度７１０に依存することを示す。発光ダイオード１１０の立ち上がり時間は、電流強度７１０が高まるにつれて減少する。発光ダイオード１１０の立ち下がり時間は、電流強度７１０が高まるにつれて微増する。２Ａの電流強度７１０の場合、発光ダイオード１１０の立ち上がり時間および立ち下がり時間の両方は、５ｎｓ未満である。
【００４４】
図５は、オプトエレクトロニクス部品を作動させるための回路装置８００の部分概略図を示す。回路装置８００の大部分は、図１の回路装置１００に一致する。一致する構成要素には図１および図５内で同一の参照番号を付し、それら構成要素は以下で再度詳細には説明されない。図５の回路装置８００と図１の回路装置１００との差異のみを以下で説明する。
【００４５】
回路装置８００は、第１のノード１０１と第３のノード１０３との間に配置されて放電回路２００を形成する直列回路が、第１の抵抗器２１０およびコイル２２０に加えて第２のトランジスタ２３０をさらに含む点で回路装置１００とは異なる。第２のトランジスタ２３０は例えば、通常はオフ状態のｐ型チャネル電界効果トランジスタとして設計され得る。第２のトランジスタ２３０は、ドレイン接触部２３１、ソース接触部２３２、および、ゲート接触部２３３を有する。ドレイン接触部２３１とソース接触部２３２との間のチャネルは、ゲート接触部２３３に印加される制御信号によって非導通状態と導通状態との間で切り替えられ得る。
【００４６】
第２のトランジスタ２３０のソース接触部２３２は、回路装置８００の第１のノード１０１に接続されている。第２のトランジスタ２３０のドレイン接触部２３１は、回路装置８００の第７のノード１０７に接続されている。回路装置８００の放電回路２００の第１の抵抗器２１０は、回路装置８００の第７のノード１０７と第５のノード１０５との間に配置されている。コイル２２０は、回路装置８００の第５のノード１０５と第３のノード１０３との間に配置されている。当然、回路装置８００の放電回路２００を形成する直列回路内の第１の抵抗器２１０、コイル２２０、および、第２のトランジスタ２３０の順序はまた、様々に選択され得る。
【００４７】
図５の回路装置８００の放電回路２００の、図１の回路装置１００への追加である第２のトランジスタ２３０は、回路装置１００のエネルギー消費よりも回路装置８００のエネルギー消費を低減するために使用される。回路装置８００の放電回路２００の第２のトランジスタ２３０は、回路装置８００の第１のトランジスタ１２０が導通状態に切り替えられ、発光ダイオード１１０がターンオンされている少なくとも一部の時間中に非導通状態に切り替えられ得る。したがって、かかる時間中、電流は、第１の抵抗器２１０、コイル２２０、および、第２のトランジスタ２３０から構成された、放電回路２００を形成する直列回路を介して流れることができない。そのため、回路装置８００のエネルギー消費は低減される。
【００４８】
発光ダイオード１１０をターンオフするために、第１のトランジスタ１２０を導通状態から非導通状態に切り替える前に、回路装置８００の放電回路２００の第２のトランジスタ２３０を最初に非導通状態から導通状態に切り替える。その結果、放電回路２００を形成する直列回路を介して電流が発生し得る。第１のトランジスタ１２０が導通状態から非導通状態に切り替わった後、かかる電流は最初にコイル２２０によって維持され、既述の方法で発光ダイオード１１０のターンオフを加速するために放電電流として発光ダイオード１１０内に流れる。次いで、放電回路２００の第２のトランジスタ２３０はまた、導通状態から非導通状態に再度切り替えられ得る。
【００４９】
図６は、上述のスイッチング信号シーケンスを説明するための概略的なスイッチングの説明図９００を示す。時間９１０がスイッチングの説明図９００の横軸上にプロットされている。回路装置８００の第１のトランジスタ１２０のゲート接触部１２３に印加される駆動信号９２０、回路装置８００の放電回路２００の第２のトランジスタ２３０のゲート接触部２３３に印加される放電信号９３０、および、回路装置８００の放電回路２００のコイル２２０内に流れる放電電流９４０がスイッチングの説明図９００の縦軸上にそれぞれの任意の単位でプロットされている。
【００５０】
第１の時点９１１において、回路装置８００の第１のトランジスタ１２０は、駆動信号９２０によって非導通状態から導通状態に切り替えられる。その結果、発光ダイオード１１０はターンオンされ、電磁放射を出射する。第１の時点９１１の後続の第３の時点９１３において、発光ダイオード１１０をターンオフし、発光ダイオード１１０による電磁放射の出射を終了させるために、第１のトランジスタ１２０は、駆動信号９２０によって導通状態から非導通状態に再度切り替えられる。
【００５１】
発光ダイオード１１０のターンオフの立ち下がり時間を短く設計するために、回路装置８００の放電回路２００の第２のトランジスタ２３０は、第１の時点９１１と第３の時点９１３との間の第２の時点９１２において放電信号９３０によって非導通状態から導通状態に切り替えられる。その結果、第２の時点９１２において、増加する放電電流９４０が、第１の抵抗器２１０、コイル２２０、および、第２のトランジスタ２３０から形成されている回路装置８００の放電回路２００の直列回路を介して流れることができる。
【００５２】
放電電流９４０は、コイル２２０のインダクタンスと第１の抵抗器２１０の抵抗との商によって決定される時定数で増加する。第２の時点９１２と第３の時点９１３との間で経過する時間間隔９１５がかかる時定数の少なくとも３倍大きくなるように選択される場合、回路装置８００の放電回路２００のコイル２２０を通って流れる放電電流９４０は、第３の時点９１３において実質的に一定の最大値に達する。
【００５３】
第１のトランジスタ１２０が第２の時点９１３において導通状態から非導通状態に切り替わった後、回路装置８００の放電回路２００のコイル２２０を通って流れる放電電流９４０は、発光ダイオード１１０内に流れ、発光ダイオード１１０の活性ゾーン内の電荷キャリアを急速に減少させるため、電磁放射の出射は急速に終了する。
【００５４】
放電回路２００のコイル２２０内に流れる放電電流９４０は、時間９１０と共に減退する。第３の時点９１３よりも時間的に後の第４の時点９１４において、回路装置８００の放電回路２００の第２のトランジスタ２３０は、放電信号９３０によって導通状態から非導通状態に再度移行され得る。次いで、スイッチングの説明図９００に基づいて説明されたスイッチング信号シーケンスは、再度実施され得る。
【００５５】
好ましい例示的な実施形態を用いて、本発明を図示し、詳細に説明した。しかしながら、本発明は、開示した例に限定されない。むしろ、当業者であれば、開示した例に基づき、本発明の保護範囲から逸脱することなく、他の変形形態を得ることができる。
【００５６】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１３２２１７５３．６号の優先権を主張し、その開示内容は参照によって本明細書に援用される。
【符号の説明】
【００５７】
１００  回路装置
１０１  第１のノード
１０２  第２のノード
１０３  第３のノード
１０４  第４のノード
１０５  第５のノード
１０６  第６のノード
１０７  第７のノード
１１０  発光ダイオード
１１１  アノード
１１２  カソード
１１５  保護ダイオード
１１６  アノード
１１７  カソード
１２０  第１のトランジスタ
１２１  ドレイン接触部
１２２  ソース接触部
１２３  ゲート接触部
１２４  チャネル
１３０  接地接触部
１４０  供給電圧
２００  放電回路
２１０  第１の抵抗器
２２０  コイル
２３０  第２のトランジスタ
２３１  ドレイン接触部
２３２  ソース接触部
２３３  ゲート接触部
３００  過電流回路
３１０  第２の抵抗器
３２０  コンデンサ
４００  駆動回路
４０１  入力部
４０２  出力部
４１０  駆動電圧
５００  パルス発生器
６００  パルスプロファイル図
６１０  時間
６２０  光強度
６３０  強度プロファイル
６３１  立ち上がりエッジ
６３２  立ち下がりエッジ
７００  スイッチング速度図
７１０  電流強度
７２０  エッジ持続時間
７３０  立ち上がり時間プロファイル
７４０  立ち下がり時間プロファイル
８００  回路装置
９００  スイッチングの説明図
９１０  時間
９１１  第１の時点
９１２  第２の時点
９１３  第３の時点
９１４  第４の時点
９１５  時間間隔
９２０  駆動信号
９３０  放電信号
９４０  放電電流
【図１】
2016535443.tif 000003
【図２】
2016535443.tif 000004
【図３】
2016535443.tif 000005
【図４】
2016535443.tif 000006
【図５】
2016535443.tif 000007
【図６】
2016535443.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月22日(2016.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のノード（１０１）、第２のノード（１０２）、第３のノード（１０３）、および、第４のノード（１０４）を有し、
供給電圧（１４０）が前記第１のノード（１０１）と前記第４のノード（１０４）との間に印加され得、前記第１のノード（１０１）は、前記第２のノード（１０２）に接続され、
オプトエレクトロニクス部品（１１０）が前記第２のノード（１０２）と前記第３のノード（１０３）との間に配置され得、
第１のトランジスタ（１２０）が前記第３のノード（１０３）と前記第４のノード（１０４）との間のチャネル（１２４）を切り替えるために前記第３のノード（１０３）と前記第４のノード（１０４）との間に配置され、
第１の抵抗器（２１０）、コイル（２２０）、および第２のトランジスタ（２３０）を含む直列回路（２００）が前記第１のノード（１０１）と前記第３のノード（１０３）との間に配置されている、オプトエレクトロニクス部品（１１０）を作動させるための回路装置（１００，８００）。
【請求項２】
前記第２のトランジスタ（２３０）は、通常はオフ状態のｐ型チャネル電界効果トランジスタとして設計されている、請求項１に記載の回路装置（８００）。
【請求項３】
前記第１のトランジスタ（１２０）は、通常はオフ状態のｎ型チャネル電界効果トランジスタとして設計されている、請求項１〜２のいずれか一項に記載の回路装置（１００，８００）。
【請求項４】
前記第１のノード（１０１）は、第２の抵抗器（３１０）およびコンデンサ（３２０）から構成された並列回路（３００）を介して前記第２のノード（１０２）に接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路装置（１００，８００）。
【請求項５】
前記回路装置（１００，８００）は、前記第１のトランジスタ（１２０）を作動させるための駆動回路（４００）を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路装置（１００，８００）。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の回路装置（１００，８００）と、
前記回路装置（１００，８００）の前記第２のノード（１０２）および前記第３のノード（１０３）の間に配置されている発光ダイオード（１１０）と、を含む発光ダイオードアセンブリ。
【請求項７】
前記発光ダイオード（１１０）は、赤外線スペクトル域の光を出射するように設計されている、請求項６に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項８】
保護ダイオード（１１５）が前記発光ダイオード（１１０）に対して逆並列に前記第２のノード（１０２）と前記第３のノード（１０３）との間に配置されている、請求項６または７に記載の発光ダイオードアセンブリ。
【請求項９】
請求項１に記載の回路装置（８００）によってオプトエレクトロニクス部品を作動させる方法であって、
−  前記第１のトランジスタ（１２０）を第１の時点（９１１）においてターンオンするステップと；
−  前記第２のトランジスタ（２３０）を前記第１の時点（９１１）後の第２の時点（９１２）においてターンオンするステップと；
−  前記第１のトランジスタ（１２０）を前記第２の時点（９１２）後の第３の時点（９１３）においてターンオフするステップと、を含む方法。
【請求項１０】
前記第２の時点（９１２）と前記第３の時点（９１３）との間には、前記コイル（２２０）のインダクタンスと前記第１の抵抗器（２１０）の抵抗との商によって決定される時定数よりも少なくとも３倍大きい時間間隔（９１５）が存在する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
−  前記第２のトランジスタ（２３０）を前記第３の時点（９１３）後の第４の時点（９１４）においてターンオフするさらなるステップを含む、請求項９または１０に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、特許請求項１に記載の回路装置、特許請求項６に記載の発光ダイオードアセンブリ、および、特許請求項９に記載の回路装置を用いたオプトエレクトロニクス部品の作動方法に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
オプトエレクトロニクス部品を作動させるための回路装置を提供することが本発明の目的の１つである。かかる目的は、請求項１の特徴を含む回路装置によって達成される。発光ダイオードアセンブリを提供することが本発明のさらなる目的である。かかる目的は、請求項６の特徴を含む発光ダイオードアセンブリによって達成される。回路装置によってオプトエレクトロニクス部品を作動させる方法を提供することが本発明のさらなる目的である。かかる目的は、請求項９の特徴を含む方法によって達成される。様々な改良形態が従属請求項において提供される。
【国際調査報告】
2016535443.tif 000009
2016535443.tif 000010
2016535443.tif 000011
2016535443.tif 000012
2016535443.tif 000013
2016535443.tif 000014