專利名稱：雷射二極管發(fā)光系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種驅(qū)動(dòng)裝置，特別是有關(guān)于一種雷射二極管的補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)裝置；而運(yùn)用上述補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)裝置的雷射二極管發(fā)光系統(tǒng)亦一并揭露。
背景技術(shù)：
一般雷射二極管在高溫環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生衰減的問(wèn)題，為維持相同的亮度，驅(qū)動(dòng)電路必須提供相對(duì)足夠的驅(qū)動(dòng)電流，然而，在高溫及大電流的清況下，驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部的晶體管的工作區(qū)域很難維持在作用區(qū)(Active Region)，當(dāng)晶體管不在作用區(qū)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路便無(wú)法提供雷射二極管所需的驅(qū)動(dòng)電流。
圖1顯示習(xí)知雷射二極管驅(qū)動(dòng)電路。如圖所示，其包括一雷射二極管模塊12，根據(jù)本身所發(fā)出的亮度，產(chǎn)生一亮度信號(hào)MD、一驅(qū)動(dòng)單元11，根據(jù)亮度信號(hào)MD的位準(zhǔn)值產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)LDO、一二極管D、以及，一驅(qū)動(dòng)電路15，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)LDO的大小，產(chǎn)生雷射二極管模塊12所需的驅(qū)動(dòng)電流IC。
雷射二極管模塊12包括一雷射二極管13、一光偵測(cè)器14以及一負(fù)載電阻RL。光偵測(cè)器14偵測(cè)雷射二極管13的亮度，以產(chǎn)生一亮度信號(hào)MD。
驅(qū)動(dòng)電路15包括一pnp雙極性晶體管(以下簡(jiǎn)稱晶體管)Q1，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)LDO的大小，決定驅(qū)動(dòng)電流IC的大小、一限流電阻R，用以產(chǎn)生一射極電壓VE、以及一電容器C，用以濾除噪聲。
當(dāng)溫度上升時(shí)，雷射二極管13的亮度會(huì)衰減，使得光偵測(cè)器14所偵測(cè)到的亮度信號(hào)MD變小，驅(qū)動(dòng)單元11將所接收到的亮度信號(hào)MD與一默認(rèn)值比較，當(dāng)亮度信號(hào)MD小于默認(rèn)值時(shí)，則減小驅(qū)動(dòng)信號(hào)LDO，晶體管Q1的所需的驅(qū)動(dòng)電流IC增加，促使驅(qū)動(dòng)單元11送出驅(qū)動(dòng)電壓LDO予晶體管Q1，使晶體管Q1輸出較大的集極電流IC亦即雷射二極管13的驅(qū)動(dòng)電流予雷射二極管13。
圖2a顯示雷射二極管驅(qū)動(dòng)電流與溫度的曲線圖。如圖所示，當(dāng)溫度上升時(shí)，雷射二極管所需要的驅(qū)動(dòng)電流也會(huì)增加。
圖2b顯示集極電流與晶體管的射-集極飽和電壓曲線圖。如圖所示，當(dāng)溫度越來(lái)越高時(shí)，晶體管的射-集極飽和電壓VEC(sat)也會(huì)越來(lái)越大。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)LDO變小，則晶體管Q1的射極電流IE及集極電流IC變大，而射極電壓VE＝VP-IER，若IE變大則VE變小，由于IC變大，使得集極電壓VC也變大，造成射-集極電壓VEC變小。
圖3a顯示晶體管的示意圖。圖3b顯示晶體管的集極電流與射-集極電壓的特性曲線圖。A為飽合區(qū)(Saturation Region)，B為作用區(qū)(Active Region)，C為截止區(qū)(Cut-Off Region)；如圖所示，溫度上升時(shí)，當(dāng)射-集極飽和電壓VEC(sat)大于射-集極電壓VEC時(shí)，晶體管Q1會(huì)進(jìn)入飽合區(qū)A；一旦進(jìn)入飽合區(qū)A，此時(shí)，集極電流IC無(wú)法繼續(xù)由基極電流IB控制，亦即無(wú)法在溫度上升時(shí)，給予雷射二極管13足夠的驅(qū)動(dòng)電流。
因此，習(xí)知技術(shù)無(wú)法在溫度上升時(shí)，使晶體管保持在作用區(qū)B，持續(xù)增加雷射二極管的驅(qū)動(dòng)電流。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明主要目的系為降低驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)入飽合區(qū)的機(jī)率，其利用多個(gè)并聯(lián)晶體管，以降低晶體管的工作電流，避免進(jìn)入飽合區(qū)。
另外，本發(fā)明的另一目的為，增加在高溫環(huán)境下，雷射二極管驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)定性。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種雷射二極管發(fā)光系統(tǒng)，包括一雷射二極管模塊，接收一驅(qū)動(dòng)電流而發(fā)光，并輸出對(duì)應(yīng)于發(fā)光亮度的一亮度信號(hào)；一驅(qū)動(dòng)單元，依據(jù)亮度信號(hào)的位準(zhǔn)值而變化驅(qū)動(dòng)信號(hào)的位準(zhǔn)值；以及，復(fù)數(shù)個(gè)雙載子接面晶體管，彼此互相并聯(lián)，耦接至一電壓源，用以提供驅(qū)動(dòng)電流給雷射二極管模塊；并聯(lián)后晶體管的基極均耦接驅(qū)動(dòng)信號(hào)，依驅(qū)動(dòng)信號(hào)的位準(zhǔn)值而改變驅(qū)動(dòng)電流值。
其中，雙載子接面晶體管為pnp型式，其集極端用以輸出驅(qū)動(dòng)電流予雷射二極管模塊，其射極端耦接于電壓源；亮度信號(hào)與驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)呈正比，驅(qū)動(dòng)信號(hào)與驅(qū)動(dòng)電流呈反比關(guān)系。
當(dāng)雙載子接面晶體管為npn型式，其射極端用以輸出驅(qū)動(dòng)電流予雷射二極管模塊，其集極端耦接電壓源；亮度信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)呈反比關(guān)系，以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)與驅(qū)動(dòng)電流呈正比關(guān)系。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出另一種雷射二極管驅(qū)動(dòng)裝置，輸出一驅(qū)動(dòng)電流予一雷射二極管模塊使其發(fā)光，雷射二極管模塊依據(jù)其發(fā)光亮度而輸出對(duì)應(yīng)的一亮度信號(hào)，雷射二極管驅(qū)動(dòng)裝置包括復(fù)數(shù)個(gè)雙載子接面晶體管，例如pnp晶體管，彼此以并聯(lián)方式連接，耦接至一電壓源，用以提供驅(qū)動(dòng)電流給雷射二極管模塊；一驅(qū)動(dòng)單元，依據(jù)亮度信號(hào)的位準(zhǔn)值而變化驅(qū)動(dòng)信號(hào)的位準(zhǔn)值；其中，并聯(lián)后的晶體管基極均耦接至驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得上述亮度信號(hào)與上述驅(qū)動(dòng)電流值成反比關(guān)系。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種雷射二極管驅(qū)動(dòng)電路，包括一雷射二極管模塊，接收一驅(qū)動(dòng)電流而發(fā)光，并輸出對(duì)應(yīng)于發(fā)光亮度的一亮度信號(hào)；一驅(qū)動(dòng)單元，依據(jù)亮度信號(hào)的位準(zhǔn)值而變化一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的位準(zhǔn)值。
以及，復(fù)數(shù)條電流徑，每一條電流徑皆由驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制，而所有電流徑的電流總合即為驅(qū)動(dòng)電流；其中，依亮度信號(hào)的位準(zhǔn)值而改變驅(qū)動(dòng)電流，且每一條電流徑的電流皆在一飽和范圍之內(nèi)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)一、降低晶體管進(jìn)入飽合區(qū)的機(jī)率利用復(fù)數(shù)個(gè)雙載子接面晶體管并聯(lián)，可使每個(gè)雙載子接面晶體管的集極電流IC降低，以避免射-集極電壓VEC小于射-集極飽和電壓VEC(sat)。
二、改變工作點(diǎn)已進(jìn)入飽合區(qū)的晶體管透過(guò)本發(fā)明，可改變其原有的工作點(diǎn)，使其重新進(jìn)入作用區(qū)。


圖1顯示習(xí)知雷射二極管驅(qū)動(dòng)電路。
圖2a顯示雷射二極管驅(qū)動(dòng)電流與溫度的曲線圖。
圖2b顯示集極電流與晶體管的射-集極飽和電壓曲線圖。
圖3a顯示晶體管的示意圖。
圖3b顯示晶體管的集極電流與射-集極電壓的特性曲線圖。
圖4顯示本發(fā)明的較佳實(shí)施例電路圖。
圖5顯示本發(fā)明在集極電流與晶體管的射-集極飽和電壓曲線圖的工作點(diǎn)。
符號(hào)說(shuō)明11 驅(qū)動(dòng)單元 12雷射二極管模塊13 雷射二極管 14光偵測(cè)器Q1、Q2 pnp晶體管R 限流電阻C電容器 RL負(fù)載電阻D限流二極管具體實(shí)施方式
圖4顯示本發(fā)明的較佳實(shí)施例電路圖。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)在此圖中與習(xí)知技術(shù)相同的零件均以相同的符號(hào)標(biāo)示。如圖所示，一種雷射二極管發(fā)光系統(tǒng)，包括一雷射二極管模塊12，接收一驅(qū)動(dòng)電流IC而發(fā)光，并輸出對(duì)應(yīng)于發(fā)光亮度的一亮度信號(hào)MD；一驅(qū)動(dòng)單元11，依據(jù)亮度信號(hào)MD的位準(zhǔn)值而變化驅(qū)動(dòng)信號(hào)LDO的位準(zhǔn)值。
以及，復(fù)數(shù)條電流徑，每一條電流徑皆由驅(qū)動(dòng)信號(hào)LDO控制，而所有電流徑的電流總合即為上述驅(qū)動(dòng)電流；其中，依驅(qū)動(dòng)信號(hào)LDO的位準(zhǔn)值而改變驅(qū)動(dòng)電流的大小。
而復(fù)數(shù)條電流徑可由復(fù)數(shù)個(gè)雙載子接面晶體管(pnp型或npn型晶體管；本實(shí)施例以兩個(gè)pnp雙載子接面晶體管為例，以下簡(jiǎn)稱晶體管Q1、Q2)提供，彼此互相并聯(lián)，耦接至一電壓源Vp，用以提供驅(qū)動(dòng)電流IC給雷射二極管模塊12；并聯(lián)的晶體管Q1、Q2的基極均耦接驅(qū)動(dòng)信號(hào)LDO，依驅(qū)動(dòng)信號(hào)LDO的位準(zhǔn)值而改變驅(qū)動(dòng)電流IC值。
一限流電阻R，耦接于電壓源VP與晶體管Q1、Q2的射極端之間；一電容器C，耦接于電壓源VP與晶體管Q1、Q2的基極端之間，用以濾除噪聲；一限流二極管D，用以限制電流的流向。
其中，雷射二極管模塊12包括一雷射二極管13、一光偵測(cè)器14，用以偵測(cè)雷射二極管13所發(fā)出的亮度以及一負(fù)載電阻RL，用以將光偵測(cè)器14所偵測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為一亮度信號(hào)MD。
本發(fā)明的工作原理如下所述雷射二極管13的驅(qū)動(dòng)電路在高溫下工作時(shí)，亮度會(huì)衰減，故光偵測(cè)器14所偵測(cè)到的信號(hào)會(huì)變小，使得亮度信號(hào)MD變?。或?qū)動(dòng)單元11會(huì)降低LDO的電壓，以增加基極電流IB，相對(duì)增加雷射二極管的驅(qū)動(dòng)電流IC，此時(shí)，由于晶體管Q1、Q2并聯(lián)，其為相同形式及特性。
所以總基極電流為每個(gè)晶體管的基極電流總合(IB＝IB1+IB2)；總集極電流為每個(gè)晶體管的集極電流總合(IC＝IC1+IC2)；總射極電流為每個(gè)晶體管的射極電流總合(IE＝IE1+IE2)。在相同的偏壓下每個(gè)晶體管應(yīng)工作在相同的工作區(qū)域，且每一極的電流應(yīng)相似(IB1＝IB2，IE1＝IE2，IC1＝IC2)。
當(dāng)基極電流IB增加時(shí)，由于總射極電流IE＝(1+hFE)IB，故總射極電流IE與總集極電流IC也會(huì)增加，但由于晶體管Q1、Q2并聯(lián)，提供總射極電流IE多個(gè)電流徑，使得總射極電流IE平均分配至每個(gè)晶體管的射極電流(如IE1和IE2)，所以當(dāng)總射極電流IE劇列地上升時(shí)，每個(gè)晶體管的射極電流(IE1和IE2)并不會(huì)有太大的變化，而總射極電壓VE是將所有晶體管的射極電壓(VEC1和VEC2)相加，因?yàn)槊總€(gè)晶體管的射極電流(IE1和IE2)小幅的變動(dòng)，所以每個(gè)晶體管的射極電壓VE也是小幅的變動(dòng)。
相對(duì)的，每個(gè)晶體管的集極電流IC也不會(huì)有太大的變動(dòng)，使得每個(gè)晶體管的射-集極電壓VEC不會(huì)小于其飽和電壓VEC(sat)，所以每個(gè)晶體管均可保持在作用區(qū)，只要晶體管能保持在作用區(qū)，則雷射二極管13的驅(qū)動(dòng)電流便可得到控制。
由于，晶體管的射-集極飽和電壓VEC(sat)會(huì)因溫度升高或集極電流IC增加而變大，故利用本發(fā)明可降低晶體管的射-集極飽和電壓VEC(sat)升高的趨勢(shì)。
另外，當(dāng)晶體管Q1、Q2為npn型式時(shí)(未圖標(biāo))，其射極端用以輸出驅(qū)動(dòng)電流予雷射二極管模塊，其集極端耦接電壓源，其基極端接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)；其中，亮度信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)呈反比關(guān)系，以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)與驅(qū)動(dòng)電流呈正比關(guān)系。
圖5顯示本發(fā)明在集極電流與晶體管的射-集極飽和電壓曲線圖的工作點(diǎn)。A為飽合區(qū)，B為作用區(qū)；W1點(diǎn)為目前晶體管的工作點(diǎn)，可看出晶體管的工作區(qū)已進(jìn)入飽合區(qū)A，利用本發(fā)明可有效使每個(gè)晶體管的集極電流IC降低，以及晶體管的射-集極電壓變大，如此便可將晶體管的工作點(diǎn)往下移，而進(jìn)入作用區(qū)B范圍，如W2點(diǎn)所示。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種雷射二極管發(fā)光系統(tǒng)，包括一雷射二極管模塊，接收一驅(qū)動(dòng)電流而發(fā)光，并輸出對(duì)應(yīng)于發(fā)光亮度的一亮度信號(hào)；一驅(qū)動(dòng)單元，依據(jù)上述亮度信號(hào)的位準(zhǔn)值而變化一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的位準(zhǔn)值；以及復(fù)數(shù)個(gè)雙載子接面晶體管，彼此互相并聯(lián)，耦接至一電壓源，用以提供上述驅(qū)動(dòng)電流給上述雷射二極管模塊；上述并聯(lián)的晶體管的基極均耦接上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，依上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的位準(zhǔn)值而改變上述驅(qū)動(dòng)電流值。
2.如權(quán)利要求1所述的雷射二極管發(fā)光系統(tǒng)，其特征在于，上述雙載子接面晶體管為pnp型式，其集極端用以輸出上述驅(qū)動(dòng)電流予上述雷射二極管模塊，其射極端耦接于上述電壓源；其中，上述亮度信號(hào)與上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)呈正比關(guān)系，上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與上述驅(qū)動(dòng)電流呈反比關(guān)系。
3.如權(quán)利要求1所述的雷射二極管發(fā)光系統(tǒng)，其特征在于，上述雙載子接面晶體管為npn型式，其射極端用以輸出上述驅(qū)動(dòng)電流予上述雷射二極管模塊，其集極端耦接上述電壓源；其中，上述亮度信號(hào)與上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)呈反比關(guān)系，以及上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與上述驅(qū)動(dòng)電流呈正比關(guān)系。
4.如權(quán)利要求1所述的雷射二極管發(fā)光系統(tǒng)，其特征在于，上述雷射二極管模塊至少包含一雷射二極管，接收上述驅(qū)動(dòng)電流而發(fā)光；以及一光偵測(cè)器，偵測(cè)上述雷射二極管的亮度，以產(chǎn)生上述亮度信號(hào)；其中，上述亮度信號(hào)與上述雷射二極管的亮度呈正比關(guān)系。
5.一種雷射二極管驅(qū)動(dòng)裝置，輸出一驅(qū)動(dòng)電流予一雷射二極管模塊使其發(fā)光，上述雷射二極管模塊依據(jù)其發(fā)光亮度而輸出對(duì)應(yīng)的一亮度信號(hào)，上述雷射二極管驅(qū)動(dòng)裝置包括復(fù)數(shù)個(gè)雙載子接面晶體管，彼此以并聯(lián)方式連接，耦接至一電壓源，用以提供上述驅(qū)動(dòng)電流給上述雷射二極管模塊；以及一驅(qū)動(dòng)單元，依據(jù)上述亮度信號(hào)的位準(zhǔn)值而變化一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的位準(zhǔn)值；其中，上述并聯(lián)的晶體管的基極均耦接至上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，依上述亮度信號(hào)與上述驅(qū)動(dòng)電流值成反比關(guān)系。
6.如權(quán)利要求5所述的雷射二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，上述雙載子接面晶體管為pnp型式，其集極端用以輸出上述驅(qū)動(dòng)電流予上述雷射二極管模塊，其射極端耦接于上述電壓源；其中，上述亮度信號(hào)與上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)呈正比關(guān)系，上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與上述驅(qū)動(dòng)電流呈反比關(guān)系。
7.如權(quán)利要求5所述的雷射二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，上述雙載子接面晶體管為npn型式，其射極端用以輸出上述驅(qū)動(dòng)電流予上述雷射二極管模塊，其集極端耦接上述電壓源；其中，上述亮度信號(hào)與上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)成反比關(guān)系，上述驅(qū)動(dòng)訊號(hào)與上述驅(qū)動(dòng)電流呈正比關(guān)系。
8.一種雷射二極管驅(qū)動(dòng)電路，包括一雷射二極管模塊，接收一驅(qū)動(dòng)電流而發(fā)光，并輸出對(duì)應(yīng)于發(fā)光亮度的一亮度信號(hào)；一驅(qū)動(dòng)單元，依據(jù)上述亮度信號(hào)的位準(zhǔn)值而變化一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的位準(zhǔn)值；以及復(fù)數(shù)條電流徑，每一條電流徑皆由上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制，而所有電流徑的電流總合即為上述驅(qū)動(dòng)電流；其中，依上述亮度信號(hào)的位準(zhǔn)值而改變上述驅(qū)動(dòng)電流，且每一條電流徑的電流皆在一飽和范圍之內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的雷射二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，每一條電流徑皆由一pnp晶體管組成，上述pnp晶體管射極耦接至一電壓源，基極耦接至上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得所有集極端輸出的電流總合即為上述驅(qū)動(dòng)電流；其中，上述亮度信號(hào)與上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)呈正比關(guān)系。
10.如權(quán)利要求8所述的雷射二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，每一條電流徑皆由一npn晶體管組成，上述npn晶體管集極耦接至一電壓源，基極耦接至上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得所有射極端輸出的電流總合即為上述驅(qū)動(dòng)電流；其中，上述亮度信號(hào)與上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)成反比關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明為一種雷射二極管的驅(qū)動(dòng)裝置，以及應(yīng)用上述驅(qū)動(dòng)裝置的雷射二極管發(fā)光系統(tǒng)，使雷射二極管在高溫下，可得到足夠的驅(qū)動(dòng)電流。本發(fā)明可以降低驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)入飽合區(qū)的機(jī)率，其利用多個(gè)并聯(lián)晶體管，以降低晶體管的工作電流，避免進(jìn)入飽合區(qū)，并且本發(fā)明可增加在高溫環(huán)境下，雷射二極管驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01S5/00GK1534840SQ0312124
公開(kāi)日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者孫育弘, 張志豪 申請(qǐng)人:建興電子科技股份有限公司