专利名称：紧凑结构形式的具有高输出功率的宽带的高线性的led放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于激励发光二极管的放大器电路。
背景技术：
空间照明应该通过调制而被用于传输高数据速率。在实验室试验中，效率高的发光二极管(LED)照明系统如LED模块-欧时朗的OSTAR E3B已经被证实是合适的。针对LED模块OSTAR E3B必须研发效率高的放大器，虽然LED模块的输入阻抗低该放大器仍然满足对输出功率、带宽和线性度的极其高的要求。此外，紧凑的结构形式也起重要作用，以便能够将LED模块包括放大器集成到空间照明装置中。 发光二极管的阻抗在从几个IOOKHz至多个IOMHz的整个频率范围上是非常小的。如果采用具有50欧姆的输出阻抗的传统高频放大器来用于激励LED，则其输出阻抗在整个频率范围上都必须借助阻抗变换器来适配于LED的非常小的输入阻抗。这种变压器形式的阻抗变换器是昂贵的、窄带的并且具有大的结构大小。专门针对两位数MHz范围可获得的运算放大器具有相对低的、大约5欧姆的输出阻抗，为此频率范围和线性度不够大。
发明内容
本发明的任务是提供一种用于激励发光二极管的放大器电路，使得放大器电路具有小的、大约3欧姆的输出阻抗、具有200KHz的下限频率和50MHz的上限频率的大带宽、以及多个IOOmA的输出电流幅度。此外，还应该提供放大器电路和发光二极管的紧凑的结构形式。放大器电路的输入阻抗应该匹配于数字的电路。该任务通过按照主权利要求的放大器电路解决。按照一个第一方面，放大器电路被提供用于激励发光二极管，其中放大器电路具有用于激励驱动电路的输入级，该驱动电路借助直流电源激励发光二极管。驱动电路具有第一和第二晶体管，它们相互互补，其中其发射极相互电连接，在第一晶体管的基极和集电极之间电连接第一电流源并且在第二晶体管的基极和集电极之间电连接第二电流源，并且在晶体管的两个基极(Basen )之间电连接有电压调节电路。为了激励LED，放大器电路具有下面的特性
I.放大器具有小的输出阻抗。为现有的OSTAR发光二极管所需的输出阻抗为大约3欧姆。2.放大器具有大的带宽。为了激励该发光二极管，需要200kHz的下限频率和50MHz的上限频率。3.放大器电路提供足够大的输出功率。为了能够调制本发光二极管，输出电流的幅度必须为几百mA。4.放大器电路的输入阻抗是大的，由此能够直接由传统设计的数字电路来对进行其激励。
5.放大器电路具有小的规模。如果放大器电路和LED适当地相互分离，则调制信号必须用线缆被传输。但是因为线缆具有明显大于LED输入阻抗的阻抗，因此其导致在LED和放大器电路之间的错误匹配，这导致系统的频率过程不再是平的。因此，值得希望的是，放大器电路和LED适当地构成一个单元。当考虑光源的安装位置、例如在天花板上时，这意味着系统必须是小的。本发明的放大器电路使得其特性即宽带性、线性度、输出功率和大小相协调。另外的有利扩展方案结合从属权利要求被要求。按照一个有利的扩展方案，电压调节电路可以根据晶体管的温度调节晶体管的两个基极端子之间的电压，使得第一和第二晶体管的集电极电流保持恒定。由此，电压调节电路将与晶体管温度相关的集电极电流调节为恒定。温度例如可以借助与温度相关的电阻或二极管来检测。按照另一个有利的扩展方案，直流电源可以具有以第一电端子被电连接到两个晶体管的发射极上的耦合电容器，其第二电端子可经由电线圈和第三电流源与地电连接，其中发光二极管可以在导通方向上与线圈和为发光二极管提供静止电流的第三电流源电并联地电连接。按照另一个有利的扩展方案，输入级可以是放大输入信号的电压的放大器、尤其是运算放大器，该运算放大器可以用于阻抗匹配并且其输出可以电连接到电压调节电路上。按照另一个有利的扩展方案，输入级可以是作为集成电路制造的放大器，其具有大于驱动电路的带宽。按照另一个有利的扩展方案,可以在第一晶体管的集电极和地之间电连接第一电压源以及在第二晶体管的集电极和地之间电连接第二电压源，分别用于提供电源电压。按照另一个有利的扩展方案，第一晶体管可以是npn晶体管，并且第一电流源的正极电连接至第一晶体管的基极。按照另一个有利的扩展方案，第二晶体管可以是pnp晶体管，并且第二电流源的负极电连接至第二晶体管的基极。按照另一个有利的扩展方案，第三电流源的负极电连接至地。按照另一个有利的扩展方案，第一电压源的负极电连接到地并且第一电压源的正极电连接到第一晶体管的集电极。按照另一个有利的扩展方案，第二电压源的正极电连接到地并且第二电压源的负极电连接到第二晶体管的集电极。按照另一个有利的扩展方案，这两个晶体管可以是互补场效应晶体管，其中源极可以是发射极、栅极可以是基极并且漏极可以是集电极。
借助实施例结合附图进一步描述本发明。其中
图I示出本发明放大器电路的实施例。
具体实施方式
图I示出本发明放大器电路的实施例。按照本发明任务的特性可以如下地被实现。输入级是具有高欧姆输入的放大器1，其放大输入信号的电压。放大器I能够激励随后的驱动电路2。驱动电路2处于输入级和具有直流电源的发光二极管之间。驱动电路2具有相对而言大的输入电阻，从而同样可使用集成放大器I作为输入级，其必然地具有比驱动电路2略微更大的带宽。驱动电路2由两个互补晶体管3、两个电流源4和电压调节电路5组成，电压调节电路根据晶体管温度调节在晶体管3的两个基极端子之间的电压。发光二极管的直流电源6由耦合电容器Cds和线圈Ls组成。发光二极管LED处于直流电源 的直接后面，由此在驱动电路2和LED之间的总电感尽可能地小。如果该电感是大的，则在其上出现电压降，该电压降随频率而上升，这会意味着上限频率的减小。借助直流电源6，将通过线圈Ls的直流电流加到驱动电路(2)的放大器输出的交流电流上。同样，本发明的放大器电路可以借助互补场效应晶体管来实施。
权利要求
1.一种用于激励发光二极管的放大器电路， 其中放大器电路具有用于激励驱动电路(2)的输入级，其借助直流电源(6)激励发光二极管，其特征在于， 所述驱动电路(2)具有第一和第二晶体管(3)，它们是相互互补的，其中其发射极相互电连接，在第一晶体管的基极和集电极之间电连接第一电流源(4)并且在第二晶体管(3)的基极和集电极之间电连接第二电流源(4)，并且在晶体管(3)的两个基极之间电连接有电压调节电路(5)。
2.根据权利要求I所述的放大器电路，其特征在于，所述电压调节电路(5)根据晶体管(3)的温度调节这些晶体管(3)的两个基极端子之间的电压，使得第一和第二晶体管(3)的集电极电流保持恒定。
3.根据权利要求I或2所述的放大器电路，其特征在于，直流电源(6)具有以第一电端子被电连接到这两个晶体管(3)的发射极上的耦合电容器(Cds)，其第二电端子经由电线圈(Ls)和第三电流源与地电连接，其中发光二极管在导通方向上与线圈(Ls)和为发光二极管提供静止电流的第三电流源电并联地电连接。
4.根据权利要求1，2或3所述的放大器电路，其特征在于，所述输入级是放大输入信号的电压的放大器(I )、尤其是运算放大器，该运算放大器用于阻抗匹配并且其输出电连接到电压调节电路(5)上。
5.根据权利要求4所述的放大器电路，其特征在于，所述输入级是作为集成电路制造的放大器(1)，其具有大于驱动电路(2)的带宽。
6.根据权利要求1，2，3，4或5所述的放大器电路，其特征在于，在第一晶体管(3)的集电极和地之间电连接第一电压源(7)以及在第二晶体管(3)的集电极和地之间电连接第二电压源(7)，分别用于提供电源电压。
7.根据权利要求I所述的放大器电路，其特征在于，第一晶体管(3)是npn晶体管，并且第一电流源(4)的正极电连接至第一晶体管(3)的基极。
8.根据权利要求I或7所述的放大器电路，其特征在于，第二晶体管(3)是pnp晶体管，并且第二电流源(4)的负极电连接至第二晶体管(3)的基极。
9.根据权利要求3所述的放大器电路，其特征在于，第三电流源(4)的负极电连接至地。
10.根据权利要求6所述的放大器电路，其特征在于，第一电压源(7)的负极电连接到地并且第一电压源(7)的正极电连接到第一晶体管(3)的集电极。
11.根据权利要求6或10所述的放大器电路，其特征在于，第二电压源(7)的正极电连接到地并且第二电压源(7)的负极电连接到第二晶体管(3)的集电极。
12.根据上述权利要求2- 11之一所述的放大器电路，其特征在于，这两个晶体管是互补场效应晶体管，其中源极是发射极、栅极是基极并且漏极是集电极。
全文摘要
本发明涉及用于激励发光二极管的放大器电路。放大器电路应该具有小的、大约3欧姆的输出阻抗、具有200KHz的下限频率和例如5MHz的上限频率的大带宽、以及例如几百mA的输出电流幅度。放大器电路特征在于，其具有用于激励驱动电路(2)的输入级，其借助直流电源(6)激励发光二极管。
文档编号H05B33/08GK102668700SQ201080053512
公开日2012年9月12日 申请日期2010年10月19日 优先权日2009年11月26日
发明者A.科恩比希勒, J.瓦莱夫斯基, R.鲍姆加特纳 申请人:西门子公司