JP3209938B2 - 発光素子の保護装置及び発光素子の保護方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子の保護装
置及び発光素子の保護方法に関し、特に、過電流による
発光ダイオードの破壊を防止する場合などに適用して好
適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、発光ダイオードを用いた光通信に
より、パーソナルコンピュータとパーソナルコンピュー
タとの間の通信、パーソナルコンピュータと携帯電話と
の間の通信、パーソナルコンピュータとプリンタとの間
の通信などが行われている。ここで、発光ダイオードを
連続発光させる場合、発光ダイオードに流すことが可能
な電流値は２０〜５０ｍＡ程度であるが、所定値以上の
光強度を必要とする光通信などの分野では、発光ダイオ
ードに５００ｍＡ程度の電流を瞬間的に流し、発光ダイ
オードをパルス発光させて使用することにより、必要な
光強度を確保するようにしている。例えば、ＩＲＤＡ
（インフラレッドデータアソシエーション：赤外線通信
協会）規格品がある。

【０００３】一方、パーソナルコンピュータによる光通
信に発光ダイオードを用いる場合、発光ダイオードの制
御を行うコントロールＬＳＩをＲＳ２３２Ｃ併用にした
ものがあった。ここで、ＲＳ２３２Ｃではデフォルト値
がハイレベルとなっており、ＩＲ通信ではデフォルト値
がロウレベルとなっている。このため、電源パワーＯＮ
の時、リセット期間中、コントロールＬＳＩの切り換え
期間中などでは、発光ダイオードに連続発光信号が送ら
れ、発光ダイオードに５０ｍＡ程度以上の電流が長時間
（５００ｍｓ以上）に渡って流れ、発光ダイオードが破
壊することがあった。

【０００４】図１９は、従来の光通信に用いられる赤外
線モジュールの構成を示す回路図である。図１９におい
て、ＶＣＣは電源電圧であり、通常その値は５Ｖに設定
される。Ｒ１１は抵抗器であり、通常その値は数Ωに設
定される。ＬＥＤ６は発光ダイオード、ＴＲ６はＮＰＮ
バイポーラトランジスタ、７１はバッファである。

【０００５】ここで、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ６のコレクタ端子には、発光ダイオードＬＥＤ６のカ
ソード端子が接続され、ＮＰＮバイポーラトランジスタ
ＴＲ６のベース端子には、ＴＸＤ（送信トランスミット
データ）信号入力端子がバッファ７１を介して接続さ
れ、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ６のエミッタ端
子には、接地端子が接続されている。発光ダイオードＬ
ＥＤ６のアノード端子には、抵抗器Ｒ１１を介して電源
電圧ＶＣＣが接続されている。

【０００６】ＴＸＤ信号がＮＰＮバイポーラトランジス
タＴＲ６に入力すると、ＴＸＤ信号がハイレベルの時に
ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ６がオン状態とな
る。この結果、発光ダイオードＬＥＤ６に３００ｍＡ〜
４５０ｍＡ程度の電流Ｉ_L が流れ、発光ダイオードＬＥ
Ｄ６から赤外光が出射される。

【０００７】図２０は、図１９の赤外線モジュールの動
作を示すタイミングチャートである。図２０（ａ）に示
すように、送信期間中のＴＸＤ信号はパルス信号であ
り、ＴＸＤ信号のパルス動作に対応して、ＮＰＮバイポ
ーラトランジスタＴＲ６がオン状態とオフ状態とを繰り
返す。この結果、図２０（ｂ）に示すように、電流Ｉ_L
が発光ダイオードＬＥＤ６にパルス的に流れ、発光ダイ
オードＬＥＤ６はパルス発光を行う。

【０００８】送信期間からリセット期間に変わると、Ｔ
ＸＤ信号はハイレベルとなり、ＮＰＮバイポーラトラン
ジスタＴＲ６はオン状態を維持する。この結果、３００
ｍＡ〜４５０ｍＡ程度の電流Ｉ_L が発光ダイオードＬＥ
Ｄ６に連続的に流れ、発光ダイオードＬＥＤ６は連続発
光を行うため、連続発光の途中で破壊する。

【０００９】このように、発光ダイオードＬＥＤ６に規
格値以上の電流を流して発光ダイオードＬＥＤ６をパル
ス発光させる方法は、発光ダイオードＬＥＤ６を破壊す
る危険があるため、従来から様々な発光ダイオードの保
護方法が提案されている。

【００１０】図２１は、従来の発光ダイオードの保護方
法の一例を示す回路図である。図２１において、ＶＣＣ
は電源電圧であり、通常その値は５Ｖに設定される。Ｒ
１２、Ｒ１３は抵抗器であり、抵抗器Ｒ１２の値は通常
数Ωに設定される。８１は微分回路、ＬＥＤ７は発光ダ
イオード、ＴＲ７はＮＰＮバイポーラトランジスタ、Ｃ
５はキャパシタである。

【００１１】ここで、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ７のコレクタ端子には、発光ダイオードＬＥＤ７のカ
ソード端子が接続され、ＮＰＮバイポーラトランジスタ
ＴＲ７のベース端子には、ＴＸＤ（送信トランスミット
データ）信号入力端子が微分回路８１を介して接続さ
れ、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ７のエミッタ端
子には、接地端子が接続されている。発光ダイオードＬ
ＥＤ７のアノード端子には、抵抗器Ｒ１２を介して電源
電圧ＶＣＣが接続されている。

【００１２】微分回路８１は、キャパシタＣ５と抵抗器
Ｒ１３とにより構成され、ＴＸＤ信号入力端子とＮＰＮ
バイポーラトランジスタＴＲ７のベース端子との間にキ
ャパシタＣ５が接続され、ＮＰＮバイポーラトランジス
タＴＲ７のベース端子と接地端子との間に抵抗器Ｒ１３
が接続されている。

【００１３】ＴＸＤ信号は、微分回路８１により直流成
分が除去されてから、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ７に入力する。この結果、ＮＰＮバイポーラトランジ
スタＴＲ６のオン状態となっている時間が、微分回路８
１の時定数に基づいて制限され、発光ダイオードＬＥＤ
７の破壊が防止される。

【００１４】図２２は、図２１の赤外線モジュールの動
作を示すタイミングチャートである。ここで、発光ダイ
オードＬＥＤ７を連続発光させた場合、発光ダイオード
ＬＥＤ７が破壊する前に、ＮＰＮバイポーラトランジス
タＴＲ７への入力信号がＮＰＮバイポーラトランジスタ
ＴＲ７のしきい値電圧Ｖｔｈに達するように、微分回路
８１の時定数を設定する。

【００１５】図２２（ａ）に示すように、送信期間中の
ＴＸＤ信号による情報送信速度は２．４ｋｂｐｓ〜４Ｍ
ｂｐｓ（ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）程度である。
このため、図２２（ｂ）に示すように、微分回路８１を
通過した送信期間中のＴＸＤ信号は、ＮＰＮバイポーラ
トランジスタＴＲ７にほぼそのまま入力され、ＴＸＤ信
号のパルス動作に対応して、ＮＰＮバイポーラトランジ
スタＴＲ７がオン状態とオフ状態とを繰り返す。この結
果、図２２（ｃ）に示すように、電流Ｉ_L が発光ダイオ
ードＬＥＤ７にパルス的に流れ、発光ダイオードＬＥＤ
７はパルス発光を行う。

【００１６】送信期間からリセット期間に変わると、Ｔ
ＸＤ信号はハイレベルとなり、ＮＰＮバイポーラトラン
ジスタＴＲ７はオン状態を維持する。ここで、ＴＸＤ信
号が微分回路８１を通過することにより、ＮＰＮバイポ
ーラトランジスタＴＲ７への入力信号のレベルは微分回
路８１の時定数に基づいて低下する。そして、ＮＰＮバ
イポーラトランジスタＴＲ７への入力信号のレベルがＮ
ＰＮバイポーラトランジスタＴＲ７のしきい値電圧Ｖｔ
ｈに達した時に、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ７
はオン状態からオフ状態に変化し、発光ダイオードＬＥ
Ｄ７に流れる電流Ｉ_L が遮断されるので、発光ダイオー
ドＬＥＤ７は発光を停止する。

【００１７】また、特開昭５６−２６７９号公報や特開
昭５８−５０７８５号公報に記載されているように、発
光ダイオードの通電時間を検出し、発光ダイオードの通
電時間が所定値に達した時に発光ダイオードに流れる電
流を遮断することにより、発光ダイオードを保護する方
法もあった。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２１
に示した発光ダイオードの保護方法は、図２２のリセッ
ト期間が終了してＴＸＤ信号がオン状態からオフ状態に
変化する時に、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ７へ
の入力信号にアンダーシュートが発生することがあっ
た。このため、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ７の
逆方向耐圧を確保する必要があり、アンダーシュートが
ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ７の逆方向耐圧を越
えると、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ７が破壊さ
れることがあった。

【００１９】また、発光ダイオードの通電時間を検出し
て発光ダイオードを保護する方法は、発光ダイオードに
流れる電流の大きさが変化しても、発光ダイオードに流
れる電流が遮断されるまでの時間は一定であり、発光ダ
イオードに流れる電流の大きさに応じて、発光ダイオー
ドに流れる電流が遮断されるまでの時間を変化させるこ
とができなかった。

【００２０】そのため、発光ダイオードの通電時間を検
出し、発光ダイオードの通電時間が所定値に達した時に
発光ダイオードに流れる電流を遮断する方法では、サー
ジ電流が発光ダイオードに瞬間的に流れた時は、発光ダ
イオードが破壊することがあった。

【００２１】そこで、本発明の目的は、発光素子の保護
の信頼性を向上することが可能な発光素子の保護装置及
び発光素子の保護方法を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明によれば、光検出手段による検出信号に
基づいて、発光手段を駆動する駆動手段を制御するよう
にしている。

【００２３】このことにより、発光手段から出射された
光に基づいて、発光手段への駆動入力を制御することが
可能となり、発光手段から光が所定時間以上に渡って出
射された時に、発光手段の発光動作を停止させることが
でき、過電流による発光素子の破壊を防止することがで
きる。

【００２４】また、本発明の一態様によれば、光検出手
段による検出信号の積分結果が所定値に達した時に、駆
動手段による発光手段の駆動を解除するようにしてい
る。このことにより、発光素子の通電時間と発光素子に
流れる電流の大きさとに基づいて、発光素子に流れてい
る電流を遮断することができる。このため、発光手段か
ら強い光が出射された時でも、強い光の場合は短時間の
うちに検出信号の積分結果が所定値に達するので、発光
手段の発光動作を短時間のうちに停止させることがで
き、発光素子の保護の信頼性を向上することが可能とな
る。

【００２５】また、本発明の一態様によれば、フォトダ
イオードまたはフォトトランジスタからの光電流をＣＲ
回路により積分し、ＣＲ回路による積分値が所定値に達
した時から所定時間の経過の間、発光ダイオードを駆動
するトランジスタへの入力信号を遮断するようにしてい
る。

【００２６】このことにより、ＣＲ回路による積分値が
所定値に達した時から所定時間の経過の間、発光ダイオ
ードを駆動するトランジスタへの入力信号を遮断するこ
とができ、発光ダイオードの発光を停止させることが可
能となるので、発光ダイオードを過電流による破壊から
防止することができる。また、発光ダイオードの発光が
停止すると、フォトダイオードまたはフォトトランジス
タからの光電流がＣＲ回路に流れなくなるので、ＣＲ回
路のキャパシタに蓄積されている電荷がＣＲ回路の抵抗
を介して放電され、発光ダイオードをトランジスタで再
び駆動することが可能となる。

【００２７】また、本発明の一態様によれば、ＣＲ回路
による積分値をインバータに入力してインバータをオン
／オフさせ、そのインバータからの出力の積分値が所定
値以上に達している時に、トランジスタによる発光ダイ
オードを遮断するようにしている。

【００２８】このことにより、発光ダイオードの発光が
停止している時間を任意に設定することができ、トラン
ジスタへの入力信号が送信データの時は、その送信デー
タを正常に伝送することが可能となり、トランジスタへ
の入力信号がハイレベルの直流信号の時は、その直流信
号がパルス信号に変換され、ハイレベルの直流信号によ
る発光ダイオードの破壊を防止することが可能となる。

【００２９】また、本発明の一態様によれば、温度検出
手段による検出信号に基づいて、発光手段を駆動する駆
動手段を制御するようにしている。このことにより、発
光手段の温度に基づいて、発光手段への駆動入力を制御
することが可能となる。このため、ハイレベルの電流が
発光手段に所定時間以上に渡って流れ、発光手段から光
が所定時間以上に渡って出射された時、発光手段の温度
は通常の温度範囲を越えて上昇するので、発光手段の温
度を検出することにより、発光手段に過電流が流れたこ
とを判断することができ、過電流による発光素子の破壊
を防止することができる。

【００３０】また、本発明の一態様によれば、サーミス
タの電圧値が所定値に達したかどうかをコンパレータで
判定することにより、発光手段に過電流が流れたことを
判断するようにしている。

【００３１】このことにより、発光手段の温度変化を高
感度に検出することができ、発光素子の保護の信頼性を
向上することができる。また、本発明の一態様によれ
ば、ＩＣ化温度センサからの出力値に基づいて、発光手
段に過電流が流れたことを判断するようにしている。

【００３２】このことにより、発光手段の温度変化を検
出する場合、回路を簡素化することができる。また、Ｉ
Ｃ化温度センサは、Ｐ−Ｎ接合の順方向エネルギ・ギャ
ップの変化により温度を検出しているため、トランジス
タや発光ダイオードなどとの集積化が容易になり、小型
軽量化が可能となるとともに量産性もよくなる。

【００３３】また、本発明の一態様によれば、所定のパ
ルス幅を有する入力信号をそのまま通過させ、前記所定
のパルス幅より大きなパルス幅を有する入力信号を前記
所定のパルス幅の信号に変換してから、駆動手段に供給
するようにしている。

【００３４】このことにより、駆動手段への入力信号が
送信データの時は、その送信データをそのまま光伝送す
ることが可能となるとともに、駆動手段への入力信号が
直流信号の時は、その直流信号がパルス信号に変換され
るので、ハイレベルの直流信号による発光手段の破壊を
防止することができる。

【００３５】また、本発明の一態様によれば、パルス制
御手段は、モノステーブル回路である。このことによ
り、簡単な回路構成で過電流による発光素子の破壊を防
止することが可能となる。また、トランジスタや発光ダ
イオードなどとの集積化が容易になり、小型軽量化が可
能となるとともに量産性もよくなる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例による発光
素子の保護装置について図面を参照しながら説明する。

【００３７】図１は、本発明の第１実施例に係わる発光
素子の保護装置の構成を示すブロック図である。図１に
おいて、発光手段１は、駆動入力に基づいて発光動作を
行うものであり、例えば、発光ダイオードやレーザーダ
イオードなどである。

【００３８】駆動手段２は、発光手段１に駆動入力を供
給して発光手段１を駆動するものであり、例えば、バイ
ポーラトランジスタや電界効果トランジスタなどであ
る。光検出手段３は、発光手段１により出射された光を
検出するものであり、例えば、フォトトランジスタやフ
ォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどで
ある。

【００３９】制御手段４は、光検出手段３による検出信
号に基づいて、駆動手段２を制御するものである。例え
ば、制御手段４は、光検出手段３からの検出信号が所定
値以上である時、駆動手段２による発光手段１の駆動を
停止するように構成することができる。また、光検出手
段３から所定値以上の検出信号が所定時間以上に渡って
送られてきた時、駆動手段２による発光手段１の駆動を
停止するように構成してもよい。さらに、光検出手段３
からの検出信号の積分値が所定値以上に達した時、駆動
手段２による発光手段１の駆動を停止するように構成す
ることもできる。

【００４０】光検出手段３は、駆動手段２が発光手段１
を駆動することにより発光手段１から出射された光を検
出する。この光検出手段３により検出された検出信号
は、制御手段４に送られる。制御手段４は、例えば、光
検出手段３からの検出信号が所定時間以上に渡って送ら
れてきた時、駆動手段２による発光手段１の駆動を停止
する。

【００４１】このことにより、発光手段１から光が所定
時間以上に渡って出射された時に、発光手段１の発光動
作を停止させることができ、過電流による発光手段１の
破壊を防止することができる。

【００４２】図２は、図１の制御手段４の構成の一例を
示すブロック図である。図２において、積分手段５は光
検出手段１による検出信号を積分し、判定手段６は積分
手段５による積分結果が所定値に達したかどうかを判定
し、解除手段７は判定手段６による判定結果に基づい
て、駆動手段２による発光手段１の駆動を解除する。

【００４３】光検出手段３は、駆動手段２が発光手段１
を駆動することにより発光手段１から出射された光を検
出する。この光検出手段３により検出された検出信号
は、積分手段５に送られる。積分手段５は光検出手段３
からの検出信号を積分し、積分手段５による積分結果が
所定値に達したと判定手段６が判定した時に、解除手段
７は駆動手段２による発光手段１の駆動を停止し、発光
手段１の発光を停止させる。

【００４４】このように、光検出手段３により検出され
た検出信号を積分することにより、発光手段１の発光時
間と発光強度とに基づいて、発光手段１に流れている電
流を遮断することができる。このため、発光手段１から
強い光が出射された時でも、強い光の場合は短時間のう
ちに検出信号の積分結果が所定値に達するので、発光手
段１の発光動作を短時間のうちに停止させることができ
る。

【００４５】図３は、本発明の第２実施例に係わる発光
素子の保護装置の構成を示すブロック図である。図３に
おいて、ＶＣＣは電源電圧であり、通常その値は５Ｖに
設定される。Ｒ１、Ｒ２は抵抗器であり、抵抗器Ｒ１の
値は通常数Ωに設定され、抵抗器Ｒ２の値は５ｋΩ程度
に設定される。Ｃ１、Ｃ２はキャパシタであり、キャパ
シタＣ１の値は４０ｎＦ程度に設定され、キャパシタＣ
２の値は２μＦ程度に設定される。ＬＥＤ１は発光ダイ
オード、ＴＲ１は発光ダイオードＬＥＤ１を駆動するＮ
ＰＮバイポーラトランジスタ、ＰＤ１は発光ダイオード
ＬＥＤ１からの赤外光を検出するフォトダイオード、Ｉ
Ｎ１、ＩＮ２、ＩＮ３はインバータ、ＡＮＤ１はアンド
回路である。

【００４６】ここで、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ１のコレクタ端子には、発光ダイオードＬＥＤ１のカ
ソード端子が接続され、ＮＰＮバイポーラトランジスタ
ＴＲ１のベース端子には、アンド回路ＡＮＤ１の出力端
子が接続され、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ１の
エミッタ端子には、接地端子が接続されている。発光ダ
イオードＬＥＤ１のアノード端子には、抵抗器Ｒ１を介
して電源電圧ＶＣＣが接続されている。

【００４７】抵抗器Ｒ２とキャパシタＣ１とは並列接続
されてＲＣ回路を構成し、ＲＣ回路の一端には、フォト
ダイオードＰＤ１のアノード端子及びインバータＩＮ１
の入力端子が接続されている。ＲＣ回路の他端には、接
地端子が接続され、フォトダイオードＰＤ１のカソード
端子には、電源電圧ＶＤＤが接続されている。

【００４８】インバータＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３は直列
に接続され、インバータＩＮ２とインバータＩＮ３との
間には、接地されたキャパシタＣ２が接続されている。
アンド回路ＡＮＤ１の第１入力端子には、インバータＩ
Ｎ３の出力端子が接続され、アンド回路ＡＮＤ１の第２
入力端子には、ＴＸＤ信号の入力端子が接続されてい
る。

【００４９】ＴＸＤ信号がアンド回路ＡＮＤ１に入力さ
れる前は発光ダイオードＬＥＤ１は光っていないので、
フォトダイオードＰＤ１に光電流Ｉ_P が流れず、キャパ
シタＣ１の電圧ＶＣ１は０になっている。このため、キ
ャパシタＣ２の電圧ＶＣ２も０に維持され、キャパシタ
Ｃ２の電圧ＶＣ２の電圧レベルがインバータＩＮ３で反
転することにより、アンド回路ＡＮＤ１の第１入力端子
のＢ１点の電位はハイレベルとなっている。

【００５０】この状態で、ＴＸＤ信号がアンド回路ＡＮ
Ｄ１に入力されると、ＴＸＤ信号はアンド回路ＡＮＤ１
をそのまま通過し、アンド回路ＡＮＤ１の出力端子のＤ
１点の電位はＴＸＤ信号に対応した値になる。

【００５１】この結果、アンド回路ＡＮＤ１を通過した
ＴＸＤ信号はそのままＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ１のゲート端子に入力し、ＴＸＤ信号がハイレベルの
時にＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ１がオン状態と
なる。このため、発光ダイオードＬＥＤ１に３００ｍＡ
〜４５０ｍＡ程度の電流Ｉ_L1が流れ、発光ダイオードＬ
ＥＤ１から赤外光が出射される。

【００５２】発光ダイオードＬＥＤ１から出射された赤
外光の一部は、フォトダイオードＰＤ１に入射し、フォ
トダイオードＰＤ１に光電流Ｉ_P が流れる。この光電流
Ｉ_Pは、抵抗器Ｒ２とキャパシタＣ１とから構成されて
いるＲＣ回路に流れ、キャパシタＣ１に電荷が蓄積され
る。キャパシタＣ１に蓄積された電荷によって、キャパ
シタＣ１には電圧ＶＣ１が発生し、電圧ＶＣ１はインバ
ータＩＮ１に入力される。

【００５３】発光ダイオードＬＥＤ１から赤外光が所定
時間以上に渡って出射され、電圧ＶＣ１がしきい値電圧
Ｖｔｈ１に達すると、インバータＩＮ１の出力電圧はハ
イレベルからロウレベルに変化し、インバータＩＮ１は
ロウレベルの電圧をインバータＩＮ２に出力する。イン
バータＩＮ１からインバータＩＮ２にロウレベルの電圧
が入力されると、インバータＩＮ２の出力電圧はロウレ
ベルからハイレベルに変化し、インバータＩＮ２はハイ
レベルの電圧をキャパシタＣ２に出力する。

【００５４】このため、キャパシタＣ２の容量とインバ
ータＩＮ２の出力インピーダンスとによって決まる電流
がキャパシタＣ２に流れ、キャパシタＣ２に電荷が蓄積
される。そして、キャパシタＣ２に蓄積された電荷によ
って、キャパシタＣ２には電圧ＶＣ２が発生し、電圧Ｖ
Ｃ２はインバータＩＮ３に入力される。

【００５５】電圧ＶＣ２がしきい値電圧Ｖｔｈ２に達す
ると、インバータＩＮ３の出力電圧はハイレベルからロ
ウレベルに変化し、インバータＩＮ３はロウレベルの電
圧をアンド回路ＡＮＤ１に出力する。アンド回路ＡＮＤ
１は、インバータＩＮ３からロウレベルの電圧が入力さ
れると、ＴＸＤ信号がアンド回路ＡＮＤ１を通過するこ
とを阻止する。

【００５６】ＴＸＤ信号がアンド回路ＡＮＤ１で阻止さ
れた結果、ＴＸＤ信号がＮＰＮバイポーラトランジスタ
ＴＲ１に伝わらなくなると、ＮＰＮバイポーラトランジ
スタＴＲ１の入力信号はロウレベルとなり、電流Ｉ_L1が
発光ダイオードＬＥＤ１に流れなくなるので、発光ダイ
オードＬＥＤ１は発光を停止する。

【００５７】以下同様に、ＴＸＤ信号がハイレベルとな
っている間、発光ダイオードＬＥＤ１の発光のオン／オ
フが繰り返され、発光ダイオードＬＥＤ１を過電流によ
る破壊から防止することができる。

【００５８】図４は、図３の発光素子の保護装置の動作
を示す真理値表である。図４において、ＴＸＤ信号の論
理値が“１”の場合、Ｂ１点の電位レベルはパルス状と
なる。このため、Ｄ１点の電位レベルもパルス状とな
り、発光ダイオードＬＥＤ１はオン／オフを繰り返す。
ＴＸＤ信号の論理値が“０”の場合、Ｂ１点の論理値は
“１”、Ｄ１点の論理値は“０”となり、発光ダイオー
ドＬＥＤ１はオフとなる。

【００５９】図５は、図３の発光素子の保護装置の動作
を示すタイミングチャートである。ここで、ＴＸＤ信号
が長時間に渡ってハイレベルとなった場合、発光ダイオ
ードＬＥＤ１が破壊する前に、アンド回路ＡＮＤ１の出
力がロウレベルとなり、且つ、データ送信期間中のＴＸ
Ｄ信号はアンド回路ＡＮＤ１を正常に通過できるよう
に、ＣＲ回路の時定数を設定する。

【００６０】例えば、データ送信期間中のＴＸＤ信号に
よる情報送信速度は、２．４ｋｂｐｓ〜４Ｍｂｐｓ程度
であり、デューティー比が最大２０％程度であるとする
と、抵抗器Ｒ２とキャパシタＣ１とから構成されている
ＣＲ回路の時定数を１００μＳ程度に設定する。また、
例えば、インバータＩＮ２の出力インピーダンスとキャ
パシタＣ２とから構成されている積分回路の時定数を５
０μＳ程度に設定する。

【００６１】さらに、インバータＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ
３のロウレベルの電圧を０Ｖに設定し、インバータＩＮ
１、ＩＮ２、ＩＮ３のハイレベルの電圧を５Ｖに設定
し、インバータＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３がハイレベルか
らロウレベルに変化する時のしきい値電圧を１、５Ｖに
設定するものとする。

【００６２】図５（ａ）のＴＸＤ信号の送信期間中は、
ＴＸＤ信号はアンド回路ＡＮＤ１を通過し、ＮＰＮバイ
ポーラトランジスタＴＲ１のゲート端子にそのまま入力
される。そして、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ１
は、ＴＸＤ信号のパルス動作に対応して、オン状態とオ
フ状態とを繰り返す。この結果、図５（ｂ）に示すよう
に、電流Ｉ_L1が発光ダイオードＬＥＤ１にパルス的に流
れ、発光ダイオードＬＥＤ１はパルス発光を行う。

【００６３】発光ダイオードＬＥＤ１からの赤外光の一
部はフォトダイオードＰＤ１に入射し、発光ダイオード
ＬＥＤ１のパルス発光に対応して、図５（ｃ）の光電流
Ｉ_PがフォトダイオードＰＤ１にパルス的に流れる。こ
の光電流Ｉ_P は、抵抗器Ｒ２とキャパシタＣ１とから構
成されているＲＣ回路に流れ、キャパシタＣ１に電荷が
蓄積される。キャパシタＣ１に蓄積された電荷によっ
て、キャパシタＣ１には電圧ＶＣ１が発生し、電圧ＶＣ
１はインバータＩＮ１に入力される。

【００６４】ここで、キャパシタＣ１に蓄積された電荷
は抵抗器Ｒ２を介して放電するので、光電流Ｉ_P がオフ
すると、キャパシタＣ１の電圧ＶＣ１は下がり始め、所
定時間の経過の後に０Ｖとなる。このため、キャパシタ
Ｃ１の電荷は、図５（ｄ）に示すように、光電流Ｉ_P の
オン／オフに対応して充放電を繰り返すので、図５
（ａ）のＴＸＤ信号の送信期間中に、キャパシタＣ１の
電圧ＶＣ１がインバータＩＮ１のしきい値電圧Ｖｔｈ１
に達しないように、抵抗器Ｒ２とキャパシタＣ１とから
構成されているＲＣ回路の時定数を設定する。

【００６５】この結果、図５（ｅ）に示すように、イン
バータＩＮ１はハイレベルを保持し、インバータＩＮ２
はロウレベルを保持するため、図５（ｆ）のキャパシタ
Ｃ２の電圧ＶＣ２は０Ｖを保持する。

【００６６】キャパシタＣ２の電圧ＶＣ２が０Ｖの場
合、図５（ｇ）に示すように、インバータＩＮ３の出力
電圧はハイレベルとなり、アンド回路ＡＮＤ１は、ＮＰ
ＮバイポーラトランジスタＴＲ１のゲート端子にＴＸＤ
信号をそのまま伝え続ける。

【００６７】送信期間からリセット期間に変わると、図
５（ａ）に示すように、ＴＸＤ信号はハイレベルとな
り、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ１はオン状態を
維持する。このため、図５（ｂ）に示すように、発光ダ
イオードＬＥＤ１に３００ｍＡ〜４５０ｍＡ程度の電流
Ｉ_L1が流れ、発光ダイオードＬＥＤ１から赤外光が出射
される。

【００６８】発光ダイオードＬＥＤ１から出射された赤
外光の一部は、フォトダイオードＰＤ１に入射し、図５
（ｃ）に示すように、フォトダイオードＰＤ１に光電流
Ｉ_Pが流れる。この光電流Ｉ_P は、抵抗器Ｒ２とキャパ
シタＣ１とから構成されているＲＣ回路に流れ、キャパ
シタＣ１に電荷が蓄積される。キャパシタＣ１に蓄積さ
れた電荷によって、図５（ｄ）に示すように、キャパシ
タＣ１には電圧ＶＣ１が発生し、電圧ＶＣ１はインバー
タＩＮ１に入力される。

【００６９】発光ダイオードＬＥＤ１から赤外光が所定
時間以上に渡って出射され、電圧ＶＣ１がしきい値電圧
Ｖｔｈ１に達すると、インバータＩＮ１の出力電圧はハ
イレベルからロウレベルに変化し、インバータＩＮ１は
ロウレベルの電圧をインバータＩＮ２に出力する（図５
（１））。インバータＩＮ２は、インバータＩＮ１から
ロウレベルの電圧が入力されると、ハイレベルの電圧を
キャパシタＣ２に出力する（図５（２））。このため、
キャパシタＣ２の容量値とインバータＩＮ２の出力イン
ピーダンスとによって決まる電流がキャパシタＣ２に流
れ、キャパシタＣ２に電荷が蓄積される。キャパシタＣ
２に蓄積された電荷によって、キャパシタＣ２には電圧
ＶＣ２が発生し、電圧ＶＣ２はインバータＩＮ３に入力
される。

【００７０】キャパシタＣ２に電荷が蓄積されて、電圧
ＶＣ２がしきい値電圧Ｖｔｈ２に達すると、インバータ
ＩＮ３の出力電圧はハイレベルからロウレベルに変化し
（図５（３））、インバータＩＮ３は、ロウレベルの電
圧をアンド回路ＡＮＤ１に出力する。アンド回路ＡＮＤ
１は、インバータＩＮ３からロウレベルの電圧が入力さ
れると、ＴＸＤ信号がＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ１のゲート端子に入力することを阻止し、ＮＰＮバイ
ポーラトランジスタＴＲ１のゲート端子への入力信号を
ロウレベルに下げる（図５（４））。

【００７１】ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ１のゲ
ート端子への入力信号がロウレベルになると、電流Ｉ_L1
が発光ダイオードＬＥＤ１に流れなくなるので（図５
（５））、発光ダイオードＬＥＤ１は発光を停止する。
このため、光電流Ｉ_P がフォトダイオードＰＤ１に流れ
なくなり（図５（６））、キャパシタＣ１に蓄積されて
いた電荷が抵抗器Ｒ２を介して放電し、キャパシタＣ１
の電圧ＶＣ１が下がり始める（図５（７））。

【００７２】そして、キャパシタＣ１の電圧ＶＣ１がし
きい値電圧Ｖｔｈ１に達すると、インバータＩＮ１の出
力電圧はロウレベルからハイレベルに変化し（図５
（８））、インバータＩＮ１はハイレベルの電圧をイン
バータＩＮ２に出力する。インバータＩＮ１からハイレ
ベルの電圧が入力されると、インバータＩＮ２の出力電
圧はハイレベルからロウレベルに変化し、インバータＩ
Ｎ２はロウレベルの電圧をキャパシタＣ２に出力する
（図５（９））。このため、キャパシタＣ２に蓄積され
ていた電荷は、インバータＩＮ２を介して放電し、キャ
パシタＣ２の電圧ＶＣ２は下がり始める。

【００７３】キャパシタＣ２の電荷が放電されて、電圧
ＶＣ２がしきい値電圧Ｖｔｈ２に達すると、インバータ
ＩＮ３の出力電圧はロウレベルからハイレベルに変化し
（図５（１０））、インバータＩＮ３はハイレベルの電
圧をアンド回路ＡＮＤ１に出力する。アンド回路ＡＮＤ
１は、インバータＩＮ３からハイレベルの電圧が入力さ
れると、ＴＸＤ信号をそのまま通過させ、ＮＰＮバイポ
ーラトランジスタＴＲ１のゲート端子への入力信号をハ
イレベルにする（図５（１１））。

【００７４】ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ１のゲ
ート端子への入力信号がハイレベルになると、電流Ｉ_L1
が発光ダイオードＬＥＤ１に流れ始め（図５（１
２））、発光ダイオードＬＥＤ１は発光を再び開始す
る。

【００７５】発光ダイオードＬＥＤ１から出射された赤
外光の一部は、フォトダイオードＰＤ１に入射し、フォ
トダイオードＰＤ１に光電流Ｉ_P が流れる（図５（１
３））。この光電流Ｉ_P は、抵抗器Ｒ２とキャパシタＣ
１とから構成されているＲＣ回路に流れ、キャパシタＣ
１に電荷が蓄積される。キャパシタＣ１に蓄積される電
荷によって、キャパシタＣ１の電圧ＶＣ１が上昇する
（図５（１４））。

【００７６】そして、電圧ＶＣ１がしきい値電圧Ｖｔｈ
１に達すると、インバータＩＮ１の出力電圧はハイレベ
ルからロウレベルに変化し（図５（１５））、インバー
タＩＮ１はロウレベルの電圧をインバータＩＮ２に出力
する。インバータＩＮ１からロウレベルの電圧が入力さ
れると、インバータＩＮ２の出力電圧はロウレベルから
ハイレベルに変化し、インバータＩＮ２はハイレベルの
電圧をキャパシタＣ２に出力する。

【００７７】このため、キャパシタＣ２の容量とインバ
ータＩＮ２の出力インピーダンスとによって決まる電流
がキャパシタＣ２に流れ、キャパシタＣ２の電圧ＶＣ２
が上昇する（図５（１６））。

【００７８】キャパシタＣ２の電圧ＶＣ２が上昇して、
電圧ＶＣ２がしきい値電圧Ｖｔｈ２に達すると、インバ
ータＩＮ３の出力電圧はハイレベルからロウレベルに変
化し（図５（１７））、インバータＩＮ３はロウレベル
の電圧をアンド回路ＡＮＤ１に出力する。

【００７９】アンド回路ＡＮＤ１は、インバータＩＮ３
からロウレベルの電圧が入力されると、ＴＸＤ信号がＮ
ＰＮバイポーラトランジスタＴＲ１のゲート端子に入力
することを阻止し、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ
１のゲート端子への入力信号をロウレベルに下げる（図
５（１８））。このため、電流Ｉ_L1が発光ダイオードＬ
ＥＤ１に流れなくなるので、発光ダイオードＬＥＤ１は
発光を停止する。

【００８０】以下、リセット期間が終了するまで、発光
ダイオードＬＥＤ１のオン／オフを繰り返し、過電流に
よる破壊から発光ダイオードＬＥＤ１を保護する。図６
は、本発明の一実施例に係わる発光素子の保護装置をノ
ートパソコンの光通信に適用した例を示す図である。

【００８１】図６において、１１ａ、１１ｂはノートパ
ソコン、１２ａ、１２ｂはノートパソコン１１ａ、１１
ｂを制御するＣＰＵ、１３ａ、１３ｂは赤外線ユニット
１４ａ、１４ｂを制御するコントロールＬＳＩ、１４
ａ、１４ｂはノートパソコン１１ａ、１１ｂの間で光通
信を行う赤外線ユニット、１５ａ、１５ｂは発光素子、
１６ａ、１６ｂは他の発光素子１５ｂ、１５ａからの光
を検出する受光素子、１７ａ、１７ｂは自己の発光素子
１５ａ、１５ｂからの光を検出する受光素子である。

【００８２】コントロールＬＳＩ１３ａ、１３ｂはＣＰ
Ｕ１２ａ、１２ｂにより制御され、コントロールＬＳＩ
１３ａ、１３ｂから赤外線ユニット１４ａ、１４ｂにＴ
ＸＤ信号１８ａ、１８ｂが送られると、赤外線ユニット
１４ａ、１４ｂは発光素子１５ａ、１５ｂから赤外光を
出射させる。発光素子１５ａ、１５ｂからの赤外光は、
受光素子１６ｂ、１６ａで検出され、赤外線ユニット１
４ｂ、１４ａはＲＸＤ（受信トランスミットデータ）信
号１９ｂ、１９ａをコントロールＬＳＩ１３ｂ、１３ａ
に出力する。

【００８３】ここで、電源パワーＯＮの時、リセット期
間中、コントロールＬＳＩの切り換え期間中などでは、
コントロールＬＳＩ１３ｂ、１３ａから赤外線ユニット
１４ａ、１４ｂに送られるＴＸＤ信号がハイレベルとな
り、発光素子１５ａ、１５ｂに５０ｍＡ程度以上の電流
が流れる。

【００８４】この時、赤外線ユニット１４ａ、１４ｂ
は、発光素子１５ａ、１５ｂから出射される赤外光を受
光素子１７ａ、１７ｂで監視し、発光素子１５ａ、１５
ｂが所定時間以上に渡って連続発光した場合、発光素子
１５ａ、１５ｂに流れる電流を遮断して、発光素子１５
ａ、１５ｂの発光を停止することにより、発光素子１５
ａ、１５ｂを保護する。

【００８５】図７は、本発明の第３実施例に係わる発光
素子の保護装置の構成を示すブロック図である。図７の
実施例は、図３の実施例のフォトダイオードＰＤ１の代
わりにフォトトランジスタＦＴを用いるようにしたもの
である。

【００８６】図７において、ＶＣＣは電源電圧であり、
通常その値は５Ｖに設定される。Ｒ３、Ｒ４は抵抗器で
あり、抵抗器Ｒ３の値は通常数Ωに設定され、抵抗器Ｒ
４の値は５ｋΩ程度に設定される。Ｃ３、Ｃ４はキャパ
シタであり、キャパシタＣ３の値は４０ｎＦ程度に設定
され、キャパシタＣ４の値は２μＦ程度に設定される。
ＬＥＤ２は発光ダイオード、ＴＲ２は発光ダイオードＬ
ＥＤ２を駆動するＮＰＮバイポーラトランジスタ、ＦＴ
は発光ダイオードＬＥＤ２からの赤外光を検出するフォ
トダイオード、ＩＮ４、ＩＮ５、ＩＮ６はインバータ、
ＡＮＤ２はアンド回路である。

【００８７】ここで、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ２のコレクタ端子には、発光ダイオードＬＥＤ２のカ
ソード端子が接続され、ＮＰＮバイポーラトランジスタ
ＴＲ２のベース端子には、アンド回路ＡＮＤ２の出力端
子が接続され、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ２の
エミッタ端子には、接地端子が接続されている。発光ダ
イオードＬＥＤ２のアノード端子には、抵抗器Ｒ３を介
して電源電圧ＶＣＣが接続されている。

【００８８】抵抗器Ｒ４とキャパシタＣ３とは並列接続
されてＲＣ回路を構成し、ＲＣ回路の一端には、フォト
トランジスタＦＴのエミッタ端子及びインバータＩＮ４
の入力端子が接続され、ＲＣ回路の他端には、接地端子
が接続され、フォトトランジスタＦＴのコレクタ端子に
は、電源電圧ＶＤＤが接続されている。

【００８９】インバータＩＮ４、ＩＮ５、ＩＮ６は直列
に接続され、インバータＩＮ５とインバータＩＮ６との
間には、接地されたキャパシタＣ４が接続されている。
アンド回路ＡＮＤ２の第１入力端子には、インバータＩ
Ｎ６の出力端子が接続され、アンド回路ＡＮＤ２の第２
入力端子には、ＴＸＤ信号の入力端子が接続されてい
る。

【００９０】ＴＸＤ信号がアンド回路ＡＮＤ２に入力さ
れる前は発光ダイオードＬＥＤ２は光っていないので、
フォトトランジスタＦＴに光電流Ｉ_F が流れず、キャパ
シタＣ３の電圧ＶＣ３は０になっている。このため、キ
ャパシタＣ４の電圧ＶＣ４も０に維持され、キャパシタ
Ｃ４の電圧ＶＣ４の電圧レベルがインバータＩＮ６で反
転することにより、アンド回路ＡＮＤ２の第１入力端子
のＢ２点の電位はハイレベルとなっている。

【００９１】この状態で、ＴＸＤ信号がアンド回路ＡＮ
Ｄ２に入力されると、ＴＸＤ信号はアンド回路ＡＮＤ２
をそのまま通過し、アンド回路ＡＮＤ２の出力端子のＤ
２点の電位はＴＸＤ信号に対応した値になる。

【００９２】この結果、アンド回路ＡＮＤ２を通過した
ＴＸＤ信号はそのままＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ２のゲート端子に入力し、ＴＸＤ信号がハイレベルの
時にＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ２がオン状態と
なる。このため、発光ダイオードＬＥＤ２に３００ｍＡ
〜４５０ｍＡ程度の電流Ｉ_L2が流れ、発光ダイオードＬ
ＥＤ２から赤外光が出射される。

【００９３】発光ダイオードＬＥＤ２から出射された赤
外光の一部は、フォトトランジスタＦＴに入射し、フォ
トトランジスタＦＴに光電流Ｉ_F が流れる。この光電流
Ｉ_Fは、抵抗器Ｒ４とキャパシタＣ３とから構成されて
いるＲＣ回路に流れ、キャパシタＣ３に電荷が蓄積され
る。キャパシタＣ３に蓄積された電荷によって、キャパ
シタＣ３には電圧ＶＣ３が発生し、電圧ＶＣ３はインバ
ータＩＮ４に入力される。

【００９４】発光ダイオードＬＥＤ２から赤外光が所定
時間以上に渡って出射され、電圧ＶＣ３がしきい値電圧
Ｖｔｈ３に達すると、インバータＩＮ４はロウレベルの
電圧をインバータＩＮ５に出力する。インバータＩＮ５
は、インバータＩＮ４からロウレベルの電圧が入力され
ると、ハイレベルの電圧をキャパシタＣ４に出力する。
このため、キャパシタＣ４の容量とインバータＩＮ５の
出力インピーダンスとによって決まる電流がキャパシタ
Ｃ４に流れ、キャパシタＣ４に電荷が蓄積される。キャ
パシタＣ４に蓄積された電荷によって、キャパシタＣ４
には電圧ＶＣ４が発生し、電圧ＶＣ４はインバータＩＮ
６に入力される。

【００９５】インバータＩＮ６は、電圧ＶＣ４がしきい
値電圧Ｖｔｈ４に達すると、ロウレベルの電圧をアンド
回路ＡＮＤ２に出力し、アンド回路ＡＮＤ２は、インバ
ータＩＮ６からロウレベルの電圧が入力されると、ＴＸ
Ｄ信号がアンド回路ＡＮＤ２を通過することを阻止す
る。

【００９６】ＴＸＤ信号がアンド回路ＡＮＤ２で阻止さ
れ、ＴＸＤ信号がＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ２
のゲート端子に伝わらなくなると、ＮＰＮバイポーラト
ランジスタＴＲ２のゲート端子への入力信号はロウレベ
ルとなる。この結果、電流Ｉ _L2が発光ダイオードＬＥＤ
２に流れなくなるので、発光ダイオードＬＥＤ２は発光
を停止する。

【００９７】以下同様に、ＴＸＤ信号がハイレベルとな
っている間は、発光ダイオードＬＥＤ２の発光のオン／
オフが繰り返され、発光ダイオードＬＥＤ２を過電流に
よる破壊から防止することができる。

【００９８】図７の発光素子の保護装置の動作を示す真
理値表は、図４の真理値表と同様である。すなわち、Ｔ
ＸＤ信号の論理値が“１”の場合、Ｂ２点の電位レベル
はパルス状となる。このため、Ｄ２点の電位レベルもパ
ルス状となり、発光ダイオードＬＥＤ２はオン／オフを
繰り返す。ＴＸＤ信号の論理値が“０”の場合、Ｂ２点
の論理値は“１”、Ｄ２点の論理値は“０”となり、発
光ダイオードＬＥＤ２はオフとなる。

【００９９】なお、図３の実施例では、光検出素子がフ
ォトダイオードＰＤ１である場合について説明し、図７
の実施例では、光検出素子がフォトトランジスタＦＴで
ある場合について説明したが、光検出素子はアバランシ
ェフォトダイオードであってもよく、光検出素子にアバ
ランシェフォトダイオードを用いることにより、高速光
の検出が可能となる。

【０１００】また、光検出素子はＣｄＳセル、ＣｄＳｅ
セル、ＰｂＳセルなどの光導電素子であってもよい。光
導電素子は応答速度が遅いので、ビットレートが大きい
送信データに悪影響を与えることなく、発光ダイオード
の破壊を引き起こす直流成分を効果的に検出することが
できる。図８は、本発明の第４実施例に係わる発光素子
の保護装置の構成を示すブロック図である。この第４実
施例は、発光手段２１の温度を検出することにより、発
光手段２１の破壊を防止するようにしたものである。

【０１０１】図８において、発光手段２１は駆動入力に
基づいて発光動作を行い、駆動手段２２は発光手段２１
に駆動入力を供給して発光手段２１を駆動し、温度検出
手段２３は発光手段２１の温度を検出し、制御手段２４
は温度検出手段２３による検出信号に基づいて駆動手段
２２を制御する。

【０１０２】ここで、制御手段４は、例えば、温度検出
手段２３により検出された発光手段２１の温度が所定値
以上である場合、駆動手段２による発光手段１の駆動を
停止するように構成することができる。

【０１０３】駆動手段２が発光手段２１を駆動し、発光
手段１から光が所定時間以上に渡って出射された時、発
光手段２１の温度は通常動作の温度範囲を越えて上昇す
る。温度検出手段２３は発光手段２１の温度を検出し、
温度検出手段２３の検出信号が制御手段２４に送られ
る。制御手段２４は、温度検出手段２３から送られてき
た検出信号に基づいて、発光手段２１の温度を監視す
る。そして、発光手段２１の温度が所定値を越えた時
に、駆動手段２２による発光手段２１の駆動を停止し、
発光手段２１の破壊を防止する。

【０１０４】図９は、本発明の第５実施例に係わる発光
素子の保護装置の構成を示すブロック図である。この第
５実施例は、サーミスタの電圧値が所定値に達したかど
うかをコンパレータで判定することにより、発光ダイオ
ードに過電流が流れたかどうかを判断するようにしたも
のである。

【０１０５】図９において、ＶＣＣは電源電圧であり、
通常その値は５Ｖに設定される。Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ
８は抵抗器であり、抵抗器Ｒ５の値は通常数Ωに設定さ
れ、抵抗器Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８の値は、発光ダイオードＬ
ＥＤ３の通常動作時の温度でのサーミスタＳの抵抗値と
抵抗器Ｒ７の抵抗値との比が、抵抗器Ｒ６の抵抗値と抵
抗器Ｒ８の抵抗値との比より小さく、発光ダイオードＬ
ＥＤ３の破壊時の温度でのサーミスタＳの抵抗値と抵抗
器Ｒ７の抵抗値との比が、抵抗器Ｒ６の抵抗値と抵抗器
Ｒ８の抵抗値との比より大きくなるように設定される。

【０１０６】ＬＥＤ３は発光ダイオード、ＴＲ３は発光
ダイオードＬＥＤ３を駆動するＮＰＮバイポーラトラン
ジスタ、Ｓは発光ダイオードＬＥＤ３の温度を検出する
サーミスタ、ＣＰはコンパレータ、ＩＮ７はインバー
タ、ＡＮＤ３はアンド回路である。

【０１０７】ここで、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ３のコレクタ端子には、発光ダイオードＬＥＤ３のカ
ソード端子が接続され、ＮＰＮバイポーラトランジスタ
ＴＲ３のベース端子には、アンド回路ＡＮＤ３の出力端
子が接続され、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ３の
エミッタ端子には、接地端子が接続されている。発光ダ
イオードＬＥＤ３のアノード端子には、抵抗器Ｒ５を介
して電源電圧ＶＣＣが接続されている。

【０１０８】サーミスタＳと抵抗器Ｒ７とは直列に接続
され、サーミスタＳと抵抗器Ｒ７との間にコンパレータ
ＣＰの第１入力端子が接続され、サーミスタＳの他方の
端子は電源電圧ＶＤＤに接続され、抵抗器Ｒ７の他方の
端子は接地されている。

【０１０９】抵抗器Ｒ６と抵抗器Ｒ８とは直列に接続さ
れ、抵抗器Ｒ６と抵抗器Ｒ８との間にコンパレータＣＰ
の第２入力端子が接続され、抵抗器Ｒ６の他方の端子は
電源電圧ＶＤＤに接続され、抵抗器Ｒ８の他方の端子は
接地されている。

【０１１０】コンパレータＣＰの出力端子にはインバー
タＩＮ７の入力端子が接続され、アンド回路ＡＮＤ３の
第１入力端子には、インバータＩＮ７の出力端子が接続
され、アンド回路ＡＮＤ３の第２入力端子には、ＴＸＤ
信号の入力端子が接続されている。

【０１１１】ＴＸＤ信号がアンド回路ＡＮＤ３に入力さ
れる前は発光ダイオードＬＥＤ３に電流Ｉ_L3が流れてい
ないので、発光ダイオードＬＥＤ３の温度は室温になっ
ている。このため、サーミスタＳの抵抗値は低くなって
おり、Ｉ点の電位のほうがＪ点の電位よりも低いので、
コンパレータＣＰからはロウレベルの信号が出力され
る。コンパレータＣＰから出力されたロウレベルの信号
は、インバータＩＮ７で反転されてハイレベルとなって
から、アンド回路ＡＮＤ３の第１入力端子に入力され
る。

【０１１２】この状態で、ＴＸＤ信号がアンド回路ＡＮ
Ｄ３に入力されると、ＴＸＤ信号はアンド回路ＡＮＤ３
をそのまま通過し、アンド回路ＡＮＤ３の出力端子のＤ
３点の電位はＴＸＤ信号に対応した値になる。

【０１１３】この結果、アンド回路ＡＮＤ３を通過した
ＴＸＤ信号はそのままＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ３のゲート端子に入力し、ＴＸＤ信号がハイレベルの
時にＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ３がオン状態と
なる。このため、発光ダイオードＬＥＤ３に３００ｍＡ
〜４５０ｍＡ程度の電流Ｉ_L3が流れ、発光ダイオードＬ
ＥＤ３から赤外光が出射される。

【０１１４】発光ダイオードＬＥＤ３に３００ｍＡ〜４
５０ｍＡ程度の電流Ｉ_L3が流れると、発光ダイオードＬ
ＥＤ３の温度が上昇し、発光ダイオードＬＥＤ３の温度
の上昇に対応してサーミスタＳの抵抗値が上がり始め
る。このため、Ｉ点の電位が上昇し、Ｉ点の電位のほう
がＪ点の電位よりも高くなると、コンパレータＣＰの出
力信号はロウレベルからハイレベルに変化する。コンパ
レータＣＰから出力されたハイレベルの信号は、インバ
ータＩＮ７で反転されてロウレベルとなってから、アン
ド回路ＡＮＤ３の第１入力端子に入力される。

【０１１５】アンド回路ＡＮＤ３は、インバータＩＮ７
からロウレベルの電圧が入力されると、ＴＸＤ信号がア
ンド回路ＡＮＤ３を通過することを阻止する。ＴＸＤ信
号がアンド回路ＡＮＤ３で阻止され、ＴＸＤ信号がＮＰ
ＮバイポーラトランジスタＴＲ３のゲート端子に伝わら
なくなると、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ３のゲ
ート端子への入力信号はロウレベルとなる。この結果、
電流Ｉ _L3が発光ダイオードＬＥＤ３に流れなくなるの
で、発光ダイオードＬＥＤ３は発光を停止する。

【０１１６】発光ダイオードＬＥＤ３に電流Ｉ_L3が流れ
なくなると、発光ダイオードＬＥＤ３の温度が下降し、
発光ダイオードＬＥＤ３の温度の下降に対応してサーミ
スタＳの抵抗値が下がり始める。このため、Ｉ点の電位
が下降し、Ｉ点の電位のほうがＪ点の電位よりも低くな
ると、コンパレータＣＰの出力信号はハイレベルからロ
ウレベルに変化する。コンパレータＣＰから出力された
ロウレベルの信号は、インバータＩＮ７で反転されてハ
イレベルとなってから、アンド回路ＡＮＤ３の第１入力
端子に入力される。

【０１１７】この結果、アンド回路ＡＮＤ３を通過した
ＴＸＤ信号はそのままＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ３のゲート端子に入力し、ＴＸＤ信号がハイレベルの
時にＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ３がオン状態と
なる。このため、発光ダイオードＬＥＤ３に３００ｍＡ
〜４５０ｍＡ程度の電流Ｉ_L3が流れ、発光ダイオードＬ
ＥＤ３から赤外光が出射される。

【０１１８】以下同様に、ＴＸＤ信号がハイレベルとな
っている間は、発光ダイオードＬＥＤ３に流れる電流Ｉ
_L3のオン／オフが繰り返される。このため、発光ダイオ
ードＬＥＤ３を過電流による破壊から防止することがで
きる。

【０１１９】図９の発光素子の保護装置の動作を示す真
理値表は、図４の真理値表と同様になる。すなわち、Ｔ
ＸＤ信号の論理値が“１”の場合、Ｂ３点の電位レベル
はパルス状となる。このため、Ｄ３点の電位レベルもパ
ルス状となり、発光ダイオードＬＥＤ３はオン／オフを
繰り返す。ＴＸＤ信号の論理値が“０”の場合、Ｂ３点
の論理値は“１”、Ｄ３点の論理値は“０”となり、発
光ダイオードＬＥＤ３はオフとなる。

【０１２０】なお、サーミスタＳによる発光ダイオード
ＬＥＤ３の温度の検出は、エポキシ樹脂などを用いてサ
ーミスタＳを発光ダイオードＬＥＤ３に接着し、発光ダ
イオードＬＥＤ３からの熱伝導により行うことができ
る。また、発光ダイオードＬＥＤ３から放射される光を
サーミスタＳに入射させ、発光ダイオードＬＥＤ３から
放射される光に起因するサーミスタＳの温度上昇によ
り、発光ダイオードＬＥＤ３の温度の検出するようにし
てもよい。

【０１２１】また、図９の実施例では、温度検出素子が
サーミスタＳである場合について説明したが、温度検出
素子は熱電対であってもよく、熱電対を温度検出素子に
用いることにより、温度測定範囲をより広くすることが
できる。

【０１２２】図１０は、本発明の第６実施例に係わる発
光素子の保護装置の構成を示すブロック図である。この
第６実施例は、ＩＣ化温度センサからの出力値に基づい
て、発光ダイオードに過電流が流れたかどうかを判断す
るようにしたものである。

【０１２３】図１０において、ＶＣＣは電源電圧であ
り、通常その値は５Ｖに設定される。Ｒ９は抵抗器であ
り、抵抗器Ｒ９の値は通常数Ωに設定される。ＬＥＤ４
は発光ダイオード、ＴＲ４は発光ダイオードＬＥＤ４を
駆動するＮＰＮバイポーラトランジスタ、３１は発光ダ
イオードＬＥＤ４の温度を検出するＩＣ化温度センサ、
ＩＮ８はインバータ、ＡＮＤ４はアンド回路である。

【０１２４】ＩＣ化温度センサ３１は、Ｐ−Ｎ接合にお
ける順方向立ち上がり電圧が、温度変化に対してほぼ直
線的に変化する現象を応用したもので、様々な信号回路
と感温素子とが一体化され、外部での回路操作をほとん
ど必要とすることなく温度を検出することが可能であ
る。

【０１２５】ＩＣ化温度センサ３１として、例えば、ナ
ショナルセミコンダクタ製のＬＭ３５、アナログ・デバ
イセズ製のＡＤ５９０、ＡＤ５９４、インターシル製の
ＩＣＬ８０７３、ＩＣＬ８０７４などがある。

【０１２６】ここで、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ４のコレクタ端子には、発光ダイオードＬＥＤ４のカ
ソード端子が接続され、ＮＰＮバイポーラトランジスタ
ＴＲ４のベース端子には、アンド回路ＡＮＤ４の出力端
子が接続され、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ４の
エミッタ端子には、接地端子が接続されている。発光ダ
イオードＬＥＤ４のアノード端子には、抵抗器Ｒ９を介
して電源電圧ＶＣＣが接続されている。

【０１２７】ＩＣ化温度センサ３１は電源電圧ＶＤＤ及
び接地端子に接続され、ＩＣ化温度センサ３１の出力端
子には、インバータＩＮ８の入力端子が接続され、アン
ド回路ＡＮＤ４の第１入力端子には、インバータＩＮ８
の出力端子が接続され、アンド回路ＡＮＤ４の第２入力
端子には、ＴＸＤ信号の入力端子が接続されている。

【０１２８】ＴＸＤ信号がアンド回路ＡＮＤ４に入力さ
れる前は発光ダイオードＬＥＤ４に電流Ｉ_L4が流れてい
ないので、発光ダイオードＬＥＤ４の温度は室温になっ
ている。このため、ＩＣ化温度センサ３１の出力値はロ
ウレベルとなっている。ＩＣ化温度センサ３１から出力
されたロウレベルの信号は、インバータＩＮ８で反転さ
れてハイレベルとなってから、アンド回路ＡＮＤ４の第
１入力端子に入力される。

【０１２９】この状態で、ＴＸＤ信号がアンド回路ＡＮ
Ｄ４に入力されると、ＴＸＤ信号はアンド回路ＡＮＤ４
をそのまま通過し、アンド回路ＡＮＤ４の出力端子のＤ
４点の電位はＴＸＤ信号に対応した値になる。

【０１３０】この結果、アンド回路ＡＮＤ４を通過した
ＴＸＤ信号はそのままＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ４のゲート端子に入力し、ＴＸＤ信号がハイレベルの
時にＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ４がオン状態と
なる。このため、発光ダイオードＬＥＤ４に３００ｍＡ
〜４５０ｍＡ程度の電流Ｉ_L4が流れ、発光ダイオードＬ
ＥＤ４から赤外光が出射される。

【０１３１】発光ダイオードＬＥＤ４に３００ｍＡ〜４
５０ｍＡ程度の電流Ｉ_L4が流れると、発光ダイオードＬ
ＥＤ４の温度が上昇し、発光ダイオードＬＥＤ４の温度
の上昇に対応してＩＣ化温度センサ３１の出力値はハイ
レベルとなる。ＩＣ化温度センサ３１から出力されたハ
イレベルの信号は、インバータＩＮ８で反転されてロウ
レベルとなってから、アンド回路ＡＮＤ４の第１入力端
子に入力される。

【０１３２】アンド回路ＡＮＤ４は、インバータＩＮ８
からロウレベルの電圧が入力されると、ＴＸＤ信号がア
ンド回路ＡＮＤ８を通過することを阻止する。ＴＸＤ信
号がアンド回路ＡＮＤ４で阻止され、ＴＸＤ信号がＮＰ
ＮバイポーラトランジスタＴＲ４のゲート端子に伝わら
なくなると、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ４のゲ
ート端子への入力信号はロウレベルとなる。この結果、
電流Ｉ _L4が発光ダイオードＬＥＤ４に流れなくなるの
で、発光ダイオードＬＥＤ４は発光を停止する。

【０１３３】発光ダイオードＬＥＤ４に電流Ｉ_L4が流れ
なくなると、発光ダイオードＬＥＤ４の温度が下降し、
発光ダイオードＬＥＤ４の温度の下降に対応してＩＣ化
温度センサ３１の出力値はロウレベルとなる。ＩＣ化温
度センサ３１から出力されたロウレベルの信号は、イン
バータＩＮ８で反転されてハイレベルとなってから、ア
ンド回路ＡＮＤ４の第１入力端子に入力される。

【０１３４】この結果、アンド回路ＡＮＤ４を通過した
ＴＸＤ信号はそのままＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ４のゲート端子に入力し、ＴＸＤ信号がハイレベルの
時にＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ４がオン状態と
なる。このため、発光ダイオードＬＥＤ４に３００ｍＡ
〜４５０ｍＡ程度の電流Ｉ_L4が流れ、発光ダイオードＬ
ＥＤ４から赤外光が出射される。

【０１３５】以下同様に、ＴＸＤ信号がハイレベルとな
っている間は、発光ダイオードＬＥＤ４に流れる電流Ｉ
_L4のオン／オフが繰り返される。このため、発光ダイオ
ードＬＥＤ４を過電流による破壊から防止することがで
きる。

【０１３６】このように、発光ダイオードＬＥＤ４の温
度検出手段としてＩＣ化温度センサ３１を用いた場合、
回路構成を簡素化することができる。また、ＩＣ化温度
センサ３１は、Ｐ−Ｎ接合の順方向エネルギ・ギャップ
の変化により温度を検出しているため、ＮＰＮバイポー
ラトランジスタＴＲ４、発光ダイオードＬＥＤ４、イン
バータＩＮ８、アンド回路ＡＮＤ４などとの集積化が容
易になり、発光ダイオードＬＥＤ４の保護装置の小型軽
量化が可能となるとともに量産性もよくなる。

【０１３７】図１０の発光素子の保護装置の動作を示す
真理値表は、図４の真理値表と同様になる。すなわち、
ＴＸＤ信号の論理値が“１”の場合、Ｂ４点の電位レベ
ルはパルス状となる。このため、Ｄ４点の電位レベルも
パルス状となり、発光ダイオードＬＥＤ４はオン／オフ
を繰り返す。ＴＸＤ信号の論理値が“０”の場合、Ｂ４
点の論理値は“１”、Ｄ４点の論理値は“０”となり、
発光ダイオードＬＥＤ４はオフとなる。

【０１３８】図１１は、本発明の第７実施例に係わる発
光素子の保護装置の構成を示すブロック図である。図１
１において、発光手段４１は駆動入力に基づいて発光動
作を行い、駆動手段４２は発光手段４１を駆動し、パル
ス制御手段４３は所定のパルス幅を有する入力信号をそ
のまま通過させ、所定のパルス幅より大きなパルス幅を
有する入力信号を所定のパルス幅の信号に変換してか
ら、駆動手段４２に供給する このことにより、駆動手段４２への入力信号が所定のパ
ルス幅の送信データである時は、その送信データが発光
手段４１からそのまま光伝送され、駆動手段４２への入
力信号が直流信号の時は、その直流信号が所定のパルス
幅のパルス信号に変換されてから、駆動手段４２に供給
される。このため、発光手段４１の連続発光が回避さ
れ、ハイレベルの直流信号により発光手段４１が破壊さ
れることを防止することができる。

【０１３９】図１２は、本発明の第８実施例に係わる発
光素子の保護装置の構成を示すブロック図である。この
第８実施例は、モノステーブル回路を用いることによ
り、入力信号のパルス幅の変換を行うようにしたもので
ある。

【０１４０】図１２において、ＶＣＣは電源電圧であ
り、通常その値は５Ｖに設定される。Ｒ１０は抵抗器で
あり、抵抗器Ｒ１０の値は通常数Ωに設定される。ＬＥ
Ｄ５は発光ダイオード、ＴＲ５は発光ダイオードＬＥＤ
５を駆動するＮＰＮバイポーラトランジスタ、５１は入
力信号のパルス幅の変換を行うモノステーブル回路、Ｉ
Ｎ９はインバータである。

【０１４１】モノステーブル回路５１において、Ａ１、
Ａ２、Ｂ１、Ｂ２は入力端子、ＣＬＲはクリア端子、Ｑ
は正転出力端子、ＸＱは反転出力端子、Ｒｉは外部タイ
ミング抵抗端子、Ｃｅは外部容量端子、Ｃｅは外部容量
／外部抵抗端子である。

【０１４２】モノステーブル回路５１として、例えば、
テキサスインスツルメント製のＳＮ５４１２２、ＳＮ７
４１２２、ＳＮ５４ＬＳ１２２、ＳＮ７４ＬＳ１２２な
どがある。

【０１４３】ここで、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴ
Ｒ５のコレクタ端子には、発光ダイオードＬＥＤ５のカ
ソード端子が接続され、ＮＰＮバイポーラトランジスタ
ＴＲ５のベース端子には、モノステーブル回路５１の正
転出力端子Ｑが接続され、ＮＰＮバイポーラトランジス
タＴＲ５のエミッタ端子には、接地端子が接続されてい
る。発光ダイオードＬＥＤ５のアノード端子には、抵抗
器Ｒ１０を介して電源電圧ＶＣＣが接続されている。モ
ノステーブル回路５１の入力端子Ａ１には、インバータ
ＩＮ９を介してＴＸＤ信号の入力端子が接続されてい
る。

【０１４４】モノステーブル回路５１のクリア端子ＣＬ
Ｒには、リセットＩＣのＣＬＥＡＲ端子が接続され、モ
ノステーブル回路５１のクリア端子ＣＬＲには、リセッ
トＩＣからのＣＬＥＡＲ信号が入力され、入力端子Ａ
２、入力端子Ｂ１及び入力端子Ｂ２には、論理値“１”
が入力される。

【０１４５】図１３は、図１２のモノステーブル回路５
１の概略構成の一例を示すブロック図であり、図１４
は、図１３のモノステーブル回路５１を示す論理記号で
ある。図１３において、１はＡ１端子、２はＡ２端子、
３はＢ１端子、４はＢ２端子、５はＣＬＲ端子、６は反
転出力端子、７はＧＮＤ端子、８は正転出力端子、９は
Ｒｉｎｔ端子、１０はＮＣ端子、１１はＣｅｘｔ端子、
１２はＮＣ端子、１３はＲｅｘｔ／Ｃｅｘｔ端子、１４
はＶＣＣ端子である。

【０１４６】ＯＲは入力に論理否定子が付いた２入力の
オア回路、ＡＮＤ５は５入力のアンド回路、６１はクリ
ア端子付きマルチバイブレータ、Ｒｉｎｔは外部タイミ
ング抵抗である。

【０１４７】Ａ１端子１はオア回路ＯＲの第１入力端子
に接続され、Ａ２端子２はオア回路ＯＲの第２入力端子
に接続され、Ｂ１端子３はアンド回路ＡＮＤ５の第２入
力端子に接続され、Ｂ２端子４はアンド回路ＡＮＤ５の
第３入力端子に接続され、ＣＬＲ端子５はアンド回路Ａ
ＮＤ５の第４入力端子に接続されるとともにマルチバイ
ブレータ６１のクリア端子ＣＬＲに接続され、反転出力
端子６はマルチバイブレータ６１の反転出力端子に接続
され、正転出力端子８はマルチバイブレータ６１の正転
出力端子に接続され、Ｒｉｎｔ端子９とＲｅｘｔ／Ｃｅ
ｘｔ端子１３との間には、外部タイミング抵抗Ｒｉｎｔ
が接続されている。

【０１４８】オア回路ＯＲの出力端子はアンド回路ＡＮ
Ｄ５の第１入力端子に接続され、アンド回路ＡＮＤ５の
出力端子はマルチバイブレータ６１の入力端子に接続さ
れている。

【０１４９】図１５は、図１３のモノステーブル回路の
動作を示す機能表である。図１５において、例えば、Ａ
２端子２、Ｂ１端子３、Ｂ２端子４及びＣＬＲ端子５を
“Ｈ”レベルにしておき、Ａ１端子１にトリガパルスを
入力する。この時、Ａ１端子１に入力されたトリガパル
スのネガティブエッジに対応して、正転出力端子８から
パルス幅ｔ_W の正転出力パルスが出力されるとともに、
反転出力端子６からパルス幅ｔ_W の反転出力パルスが出
力される。

【０１５０】図１６は、図１３のモノステーブル回路の
外付け回路の構成を示す図である。図１６において、外
部抵抗ＲＴは電源電圧ＶＣＣとＲｅｘｔ／Ｃｅｘｔ端子
１３との間に接続され、外部容量ＣｅｘｔはＣｅｘｔ端
子１１とＲｅｘｔ／Ｃｅｘｔ端子１３との間に接続され
る。

【０１５１】この時、正転出力端子８から出力されるパ
ルスのパルス幅ｔ_W は、外部抵抗ＲＴの値と外部容量Ｃ
ｅｘｔの値とにより決定され、以下の式で近似される。 ｔ_W ＝Ｋ・ＲＴ・Ｃｅｘｔ（１＋０．７／ＲＴ） ここで、Ｋは定数、パルス幅ｔ_W の単位はｎｓ（ナノセ
コンド）、外部抵抗ＲＴの単位はｋΩ、外部容量Ｃｅｘ
ｔの単位はｐＦである。

【０１５２】例えば、外部抵抗ＲＴの値を１０ｋΩ、外
部容量Ｃｅｘｔの値を１０００ｐＦに設定すると、正転
出力端子８から出力されるパルスのパルス幅ｔ_W は、
３．４２μｓとなる。

【０１５３】次に、図１２の発光素子の保護装置の動作
について説明する。図１２において、ＴＸＤ信号がモノ
ステーブル回路５１に入力される前は、モノステーブル
回路５１の入力端子Ａ１、入力端子Ａ２、入力端子Ｂ１
及び入力端子Ｂ２はハイレベルであり、正転出力端子Ｑ
からの出力値はロウレベルとなっている。このため、Ｎ
ＰＮバイポーラトランジスタＴＲ５のベース端子の入力
値はロウレベルとなり、発光ダイオードＬＥＤ５に電流
Ｉ_L5が流れないので、発光ダイオードＬＥＤ５は発光を
停止する。

【０１５４】この状態から、ＴＸＤ信号がモノステーブ
ル回路５１に入力され、ＴＸＤ信号がロウレベルからハ
イレベルに変化すると、ＴＸＤ信号はインバータＩＮ９
で反転され、モノステーブル回路５１の入力端子Ａ１は
ハイレベルからロウレベルとなる。モノステーブル回路
５１の入力端子Ａ１に供給された入力信号のネガティブ
エッジに対応して、モノステーブル回路５１の正転出力
端子Ｑからパルス幅ｔｗのパルス信号が一発だけ出力さ
れる。

【０１５５】このため、ＮＰＮバイポーラトランジスタ
ＴＲ５のベース端子の入力値は、正転出力端子Ｑから出
力されたパルス信号のパルス幅ｔｗの間だけハイレベル
となり、ＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ５がオン状
態となる。このため、発光ダイオードＬＥＤ５に３００
ｍＡ〜４５０ｍＡ程度の電流Ｉ_L5が流れ、正転出力端子
Ｑから出力されたパルス信号のパルス幅ｔｗの間だけ発
光ダイオードＬＥＤ５から赤外光が出射される。

【０１５６】以下同様に、ＴＸＤ信号のポジティブエッ
ジに対応して、正転出力端子Ｑから出力されたパルス信
号のパルス幅ｔｗの間だけ発光ダイオードＬＥＤ５から
赤外光が出射される。この結果、発光ダイオードＬＥＤ
５は、その破壊を引き起こすパルス幅の長いＴＸＤ信号
が入力されても、モノステーブル回路５１の正転出力端
子Ｑから出力されたパルス信号のパルス幅ｔｗの間だけ
発光するので、過電流による破壊から発光ダイオードＬ
ＥＤ５を保護することができる。

【０１５７】このように、モノステーブル回路５１を用
いてＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ５を駆動するこ
とにより、簡単な回路構成で発光ダイオードＬＥＤ５を
保護することができる。また、モノステーブル回路５１
とＮＰＮバイポーラトランジスタＴＲ５や発光ダイオー
ドＬＥＤ５とを集積化することが可能となり、発光ダイ
オードＬＥＤ５の保護装置の小型軽量化が可能となると
ともに量産性もよくなる。

【０１５８】図１７は、図１２の発光素子の保護装置の
動作を示す真理値表である。図１７において、ＴＸＤ信
号として任意のパルス幅のポジティブパルスが一発だけ
入力された場合、そのポジティブパルスがインバータＩ
Ｎ９で反転され、モノステーブル回路５１の入力端子Ａ
１にネガティブパルスが一発だけ入力される。このた
め、モノステーブル回路５１の正転出力端子Ｑからパル
ス幅ｔｗのパルス信号が一発だけ出力され、発光ダイオ
ードＬＥＤ５は正転出力端子Ｑから出力されたパルス信
号のパルス幅ｔｗの間だけオンとなる。

【０１５９】図１８は、図１２の発光素子の保護装置の
動作を示すタイミングチャートである。図１８（ａ）に
示すように、送信期間中のＴＸＤ信号はパルス信号であ
り、ＴＸＤ信号のポジティブエッジに対応して、図１８
（ｂ）に示すように、パルス幅ｔｗのパルス信号がモノ
ステーブル回路５１の正転出力端子Ｑから出力される。
ここで、モノステーブル回路５１の正転出力端子Ｑから
出力されるパルス信号のパルス幅ｔｗを、例えば、送信
期間中のＴＸＤ信号のパルス幅に設定しておくことによ
り、送信期間中のＴＸＤ信号がそのままＮＰＮバイポー
ラトランジスタＴＲ５のゲート端子に供給される。この
結果、電流Ｉ_L5が発光ダイオードＬＥＤ５にパルス的に
流れ、発光ダイオードＬＥＤ５はパルス発光を行う。

【０１６０】送信期間からリセット期間に変わると、Ｔ
ＸＤ信号はハイレベルとなり、モノステーブル回路５１
のクリア端子ＣＬＲにリセットＩＣからのＣＬＥＡＲ信
号＝１が供給される。この時、モノステーブル回路５１
は、ＴＸＤ信号のポジティブエッジに対応して、パルス
幅ｔｗのパルス信号を一発だけ出力する。このため、Ｎ
ＰＮバイポーラトランジスタＴＲ５は、モノステーブル
回路５１から出力されたパルス信号のパルス幅ｔｗの間
だけオンとなる。この結果、発光ダイオードＬＥＤ５
は、モノステーブル回路５１から出力されたパルス信号
のパルス幅ｔｗの間だけ発光し、発光ダイオードＬＥＤ
５の破壊を防止する。

【０１６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発光手段から出射された光に基づいて、発光手段への駆
動入力を制御することが可能となり、発光手段から光が
所定時間以上に渡って出射された時に、発光手段の発光
動作を停止させることができ、過電流による発光素子の
破壊を防止することができる。

【０１６２】また、本発明の一態様によれば、発光素子
の通電時間と発光素子に流れる電流の大きさとに基づい
て、発光素子に流れている電流を遮断することができ
る。このため、発光手段から強い光が出射された時で
も、強い光の場合は短時間のうちに光検出手段による検
出信号の積分結果が所定値に達するので、発光手段の発
光動作を短時間のうちに停止させることができ、発光素
子の保護の信頼性を向上することが可能となる。

【０１６３】また、本発明の一態様によれば、ＣＲ回路
による積分値が所定値に達した時から所定時間の経過の
間、発光ダイオードを駆動するトランジスタへの入力信
号を遮断することができ、発光ダイオードの発光を停止
することができるので、発光ダイオードが破壊すること
を防止することができる。

【０１６４】また、本発明の一態様によれば、発光ダイ
オードの発光が停止している時間を任意に設定すること
ができ、トランジスタへの入力信号が送信データの時
は、その送信データを正常に伝送することが可能となる
とともに、トランジスタへの入力信号がハイレベルの直
流信号の時は、その直流信号がパルス信号に変換され、
ハイレベルの直流信号による発光ダイオードの破壊を防
止することができる。

【０１６５】また、本発明の一態様によれば、発光手段
の温度に基づいて、発光手段への駆動入力を制御するこ
とが可能となる。このため、ハイレベルの電流が発光手
段に所定時間以上に渡って流れ、発光手段から光が所定
時間以上に渡って出射された時、発光手段の温度は通常
の温度範囲を越えて上昇するので、発光手段の温度を検
出することにより、発光手段に過電流が流れたことを判
断することができ、過電流による発光素子の破壊を防止
することができる。

【０１６６】また、本発明の一態様によれば、サーミス
タの電圧値が所定値に達したかどうかをコンパレータで
判定することにより、発光手段の温度変化を高感度に検
出することができ、発光素子の保護の信頼性を向上する
ことができる。

【０１６７】また、本発明の一態様によれば、ＩＣ化温
度センサからの出力値に基づいて、発光手段に過電流が
流れたことを判断することにより、回路を簡素化するこ
とができる。また、ＩＣ化温度センサは、Ｐ−Ｎ接合の
順方向エネルギ・ギャップの変化により温度を検出して
いるため、トランジスタや発光ダイオードなどとの集積
化が容易になり、小型軽量化が可能となるとともに量産
性もよくなる。

【０１６８】また、本発明の一態様によれば、所定のパ
ルス幅を有する入力信号をそのまま通過させ、前記所定
のパルス幅より大きなパルス幅を有する信入力号を前記
所定のパルス幅の信号に変換することにより、トランジ
スタへの入力信号が送信データの時は、その送信データ
をそのまま伝送することが可能となるとともに、トラン
ジスタへの入力信号が直流信号の時は、その直流信号が
パルス信号に変換されるので、ハイレベルの直流信号に
よる発光ダイオードの破壊を防止することができる。

【０１６９】また、本発明の一態様によれば、モノステ
ーブル回路で波形変換を行うことにより、簡単な回路構
成で過電流による発光素子の破壊を防止することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係わる発光素子の保護装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の制御手段４の構成の一例を示すブロック
図である。

【図３】本発明の第２実施例に係わる発光素子の保護装
置の構成を示すブロック図である。

【図４】図３の発光素子の保護装置の動作を示す真理値
表である。

【図５】図３の発光素子の保護装置の動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図６】本発明の一実施例に係わる発光素子の保護装置
をノートパソコンの光通信に適用した例を示す図であ
る。

【図７】本発明の第３実施例に係わる発光素子の保護装
置の構成を示すブロック図である。

【図８】本発明の第４実施例に係わる発光素子の保護装
置の構成を示すブロック図である。

【図９】本発明の第５実施例に係わる発光素子の保護装
置の構成を示すブロック図である。

【図１０】本発明の第６実施例に係わる発光素子の保護
装置の構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明の第７実施例に係わる発光素子の保護
装置の構成を示すブロック図である。

【図１２】本発明の第８実施例に係わる発光素子の保護
装置の構成を示すブロック図である。

【図１３】図１２のモノステーブル回路５１の構成の一
例を示すブロック図である。

【図１４】図１３のモノステーブル回路を示す論理記号
である。

【図１５】図１３のモノステーブル回路の動作を示す機
能表である。

【図１６】図１３のモノステーブル回路の外付け回路の
構成を示す図である。

【図１７】図１２の発光素子の保護装置の動作を示す真
理値表である。

【図１８】図１２の発光素子の保護装置の動作を示すタ
イミングチャートである。

【図１９】従来の赤外線モジュールの構成を示す回路図
である。

【図２０】図１９の赤外線モジュールの動作を示すタイ
ミングチャートである。

【図２１】従来の発光ダイオードの保護装置の構成を示
す回路図である。

【図２２】図２１の発光ダイオードの保護装置の動作を
示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１、２１、４１ 発光手段 ２、２２、４２ 駆動手段 ３ 光検出手段 ４、２４ 制御手段 ５ 積分手段 ６ 判定手段 ７ 解除手段 ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４、ＬＥＤ５
発光ダイオード ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４、ＴＲ５ ＮＰＮバイ
ポーラトランジスタ ＰＤ１ フォトダイオード Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ
９、Ｒ１０、ＲＴ 抵抗器 Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃｅｘｔ キャパシタ ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３、ＩＮ４、ＩＮ５、ＩＮ６、Ｉ
Ｎ７、ＩＮ８、ＩＮ９インバータ ＡＮＤ１、ＡＮＤ２、ＡＮＤ３、ＡＮＤ４、ＡＮＤ５
アンド回路 ＦＴ フォトトランジスタ ２３ 温度検出手段 Ｓ サーミスタ ＣＰ コンパレータ ３１ ＩＣ化温度センサ ４２ パルス制御手段 ５１ モノステーブル回路 ＯＲ オア回路 ６１ マルチバイブレータ

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動入力に基づいて、発光動作を行う発
   光手段と、 前記発光手段を駆動する駆動手段と、 前記発光手段により出射された光を検出する光検出手段
   と、 前記光検出手段による検出信号に基づいて、前記駆動手
   段を制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、 前記光検出手段による検出信号を積分する積分手段と、 前記積分手段による積分結果が所定値に達したかどうか
   を判定する判定手段と、 前記判定手段による判定結果に基づいて、前記駆動手段
   による前記発光手段の駆動を解除する解除手段とを備え
   ることを特徴とする発光素子の保護装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、 前記光検出手段による検出信号を積分する積分手段と、 前記積分手段による積分結果が所定値に達したかどうか
   を判定する判定手段と、 前記判定手段による判定結果に基づいて、前記駆動手段
   による前記発光手段の駆動を解除する解除手段とを備え
   ることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の保護装
   置。
3. 【請求項３】 発光ダイオードと、 前記発光ダイオードを駆動するトランジスタと、 前記発光ダイオードから出射された光を検出するフォト
   ダイオードと、 前記フォトダイオードからの光電流を積分するＣＲ回路
   と、 前記ＣＲ回路による積分値が所定値に達した時から所定
   時間の経過の間、前記トランジスタによる前記発光ダイ
   オードの駆動を遮断する遮断回路とを備えることを特徴
   とする発光素子の保護装置。
4. 【請求項４】 発光ダイオードと、 前記発光ダイオードを駆動するトランジスタと、 前記発光ダイオードから出射された光を検出するフォト
   トランジスタと、 前記フォトトランジスタからの光電流を積分するＣＲ回
   路と、 前記ＣＲ回路による積分値が所定値に達した時から所定
   時間の経過の間、前記トランジスタによる前記発光ダイ
   オードの駆動を遮断する遮断回路とを備えることを特徴
   とする発光素子の保護装置。
5. 【請求項５】 前記遮断回路は、 前記ＣＲ回路による積分値が入力される第１のインバー
   タと、 前記第１のインバータの出力値が入力される第２のイン
   バータと、 前記第２のインバータの出力値を積分するキャパシタ
   と、 前記キャパシタの電圧値が入力される第３のインバータ
   と、 送信指令信号と前記第３のインバータからの出力値との
   論理積を前記トランジスタへ出力するＡＮＤ回路とを備
   えることを特徴とする請求項３または４に記載の発光素
   子の保護装置。
6. 【請求項６】 駆動入力に基づいて、発光動作を行う発
   光手段と、 前記発光手段を駆動する駆動手段と、 前記発光手段の温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段による検出信号に基づいて、前記駆動
   手段を制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、 前記光検出手段による検出信号を積分する積分手段と、 前記積分手段による積分結果が所定値に達したかどうか
   を判定する判定手段と、 前記判定手段による判定結果に基づいて、前記駆動手段
   による前記発光手段の駆動を解除する解除手段とを備え
   ることを特徴とする発光素子の保護装置。
7. 【請求項７】 発光ダイオードと、 前記発光ダイオードを駆動するトランジスタと、 前記発光ダイオードの温度を検出するサーミスタと、 前記サーミスタによる電圧値が所定値に達したかどうか
   を判定するコンパレータと、 前記コンパレータからの出力値を反転させるインバータ
   と、 送信指令信号と前記インバータからの出力値との論理積
   を前記トランジスタに出力するＡＮＤ回路とを備えるこ
   とを特徴とする発光素子の保護装置。
8. 【請求項８】 発光ダイオードと、 前記発光ダイオードを駆動するトランジスタと、 前記発光ダイオードの温度を検出するＩＣ化温度センサ
   と、 前記ＩＣ化温度センサからの出力値を反転させるインバ
   ータと、 送信指令信号と前記インバータからの出力値との論理積
   を前記トランジスタに出力するＡＮＤ回路とを備えるこ
   とを特徴とする発光素子の保護装置。
9. 【請求項９】 駆動入力に基づいて、発光動作を行う発
   光手段と、 入力信号に基づいて、前記発光手段を駆動する駆動手段
   と、 任意のパルス幅を有する入力信号を所定のパルス幅のパ
   ルス信号に変換してから、前記駆動手段に供給するパル
   ス制御手段とを備えることを特徴とする発光素子の保護
   装置。
10. 【請求項１０】 前記パルス制御手段は、モノステーブ
    ル回路であることを特徴とする請求項９に記載の発光素
    子の保護装置。
11. 【請求項１１】 発光素子の通電時間と前記発光素子に
    流れる電流の大きさとの積分値 に基づいて、前記発光
    素子に流れている電流を遮断可能としたことを特徴とす
    る発光素子の保護方法。
12. 【請求項１２】 発光素子の温度の積分値に基づいて、
    前記発光素子に流れている電流を遮断可能としたことを
    特徴とする発光素子の保護方法。
13. 【請求項１３】 発光素子を駆動する駆動信号を所定の
    パルス幅のパルス信号に変換してから、発光素子を駆動
    することを特徴とする発光素子の保護方法。