DE2247226A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT WITH A SEMICONDUCTOR LAMP - Google Patents
CIRCUIT ARRANGEMENT WITH A SEMICONDUCTOR LAMPInfo
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Description
Schaltungsanordnung mit einer Halbleiterlampe Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einer ein Gehäuse und eine darin untergebrachte Leuchtdiode enthaltenden Halbleiterlampe.Circuit arrangement with a semiconductor lamp The invention relates to a circuit arrangement with a housing and a light-emitting diode accommodated therein containing semiconductor lamp.
Lichtemittierende Halbleiterdioden sind bereits z.B. aus der Zeitschrift "Electronic world??, Juli 1969, Seite 41 bekannt.Light-emitting semiconductor diodes are already, for example, from the magazine "Electronic world ??, July 1969, page 41.
Leuchtdioden können als Anzeigeelemente anstelle von Glühlampen verwendet werden. Gegenüber Glühlampen haben sie eine höhere Lebensdauer und keinen Einschaltstromstoß. Zum Leuchten erregt werden sie durch einen Strom in Durchlaßrichtung. Dabei wird im allgemeinen nur ein Bruchteil des Strahlungsflusses einer vergleichbaren Glühlampe, insbesondere Anzeigelampe emittiert. Man kann zwar innerhalb gewisser Grenzen den Strahlungsfluß durch Erhöhung des Stromes vergrößern. Dabei wirkt es sich jedoch besonders nachteilig aus, daß die im Vorwiderstand verbrailchte Verlustleistung bei üblichen VerscrgungsspannunEen schon bei relativ kleinen Strömen so große Werte annimmt, daß insbesondere bei Geräten mit einer Vielzahl von Anzeigelampen die gewünschten kleinen Geräteabmessungen häufig nicht erreicht werden können.Light-emitting diodes can be used as display elements instead of incandescent lamps will. Compared to incandescent lamps, they have a longer service life and no inrush current. They are excited to glow by a current in the forward direction. It will generally only a fraction of the radiation flux of a comparable incandescent lamp, in particular emitted indicator lamp. You can do that within certain limits Increase the radiation flux by increasing the current. In doing so, however, it affects particularly disadvantageous from the fact that the power loss consumed in the series resistor with the usual supply voltages, such large values even with relatively small currents assumes that especially in devices with a plurality of indicator lights the desired small device dimensions often cannot be achieved.
Es gibt ferner Anwendungsfälle für Anzeigelampen, bei denen die Anzeige lampe zusammen mit einem weiteren Anzeigeelement bzw. einer anderen Meldeeinrichtung an ein und denselben Meldekontakt angeschlossen ist, die aus einer anderen Letriebsspannungsquelle gespeist wird. Eine derartige Schaltungsanordnung ist in Fig. 1 näher dargestellt.There are also applications for indicator lamps in which the display lamp together with another display element or another Signaling device is connected to one and the same signaling contact, which consists of a another operating voltage source is fed. Such a circuit arrangement is shown in more detail in FIG.
Der Transistor 1, der mit dem Emitter an Nullpotential liegt, bildet einen elektronischen Meldekontakt, der bei einerFehlermeldung durchgesteuert wird und bei iZormalbetrieb gesperrt ist. Im Kollektorkreis des Transistors 1 liegt die Anzeigelampe 5, die durch eine Leuchtdiode gebildet und an eine erste Versorgungsspannung B1 geführt ist. Der Anzeigelampe 5 sind der Widerstand 4 und die Diode 2 vorgeschaltet, wobei die Diode 2 gleichsinnig mit der Leuchtdiode gepolt ist. Zusätzlich zu diesem ersten Stromkreis ist an den Kollektor des Transistors 1 noch der zweite, aus der Diode 3 und dem Verbraucher 6(zeine Relaiswicklung oder ein Leistungstransistor) bestehende Stromkreis angeschlossen, der an die zweite Versorgungsspannung B2 geführt ist.The transistor 1, which is at zero potential with the emitter, forms an electronic signaling contact that is activated in the event of an error message and is blocked in normal operation. In the collector circuit of transistor 1 is the Indicator lamp 5 formed by a light emitting diode and connected to a first supply voltage B1 is performed. The indicator lamp 5 is preceded by the resistor 4 and the diode 2, the diode 2 being polarized in the same direction as the light-emitting diode. In addition to this The first circuit is connected to the collector of transistor 1 and the second from the Diode 3 and the consumer 6 (zeine relay winding or a power transistor) existing circuit connected to the second supply voltage B2 is.
Die Diode 3 dient zur Entkopplung des Widerstandes 6 und mehrerer elektronischer Meldekontakte voneinander, die gemeinsam an den Widerstand 6 angeschlossen sind und von denen in der Figur nur ein einziger dargestellt ist. Die Diode 2 schützt die Leuchtdiode gegen ein Uberschreiten der Sperrspannung bei ungünstigen We-ten der zweiten Versorgungsspannung B2. Solche, die Leuchtdiode gefährdende Werte der zweiten Versorgungespannung 32 können insbesondere auftreten, wenn die Möglichkeit gegeben sein 8011, an den elektronischen Meldekontakt Meldeeinrichtungen verschiedenster Art, insbesondere mit unterschiedlichen Betriebsspannungen anzuschließen.The diode 3 is used to decouple the resistor 6 and several electronic signaling contacts from each other, which are jointly connected to the resistor 6 and of which only one is shown in the figure. The diode 2 protects the light-emitting diode against exceeding the reverse voltage at unfavorable values the second supply voltage B2. Such values that endanger the light-emitting diode second supply voltage 32 can occur in particular if the possibility be given 8011, on the electronic signal contact signaling devices of the most varied Type, especially to be connected with different operating voltages.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung mit einer ein Gehäuse und eine darin untergebrachte Leuchtdiode enthaltenden Halbleiterlampe zu schaffen, die gegenüber Schaltungsanordnungen mit üblichen Halbleiterlampen hinsichtlich der Stromaufnahme, des Strahlungsflusses, der Sperreigenschaften sowie eines möglichst geringen Raumbedarfes verbesserte Eigenschaften aufweist.The object of the invention is to provide a circuit arrangement with a Housing and a therein housed light emitting diode containing semiconductor lamp create that opposite Circuit arrangements with conventional semiconductor lamps with regard to the power consumption, the radiation flux, the blocking properties as well as has improved properties with the smallest possible space requirement.
Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung zur Lösung dieser Aufgabe derart ausgebildet, daß die Leuchtdiode aus mehreren im Gehäuse in Serie geschaltete Beuchtdiodensysteme besteht. Durch diese Maßnahmen ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Schaltungsanordnung mit zu einer Halbleiterlampe, die die vorteilhaften Eigenschaften einer Glühlampe. und einer Halbleiterlampe unter Vermeidung der sonst vorhandenen Nachteile miteinander vereinigt. Darüber hinaus ist in vorteilhafter Weise die Möglichkeit geschaffen, die Anzeigelampe auch in den Fällen schaltungsmäßig als Diode auszunützen, in denen dies bei einem einzelnen Leuchtdiodensystem wegen der zu kleinen Sperrspannung nicht möglich ist. -In weiterer Ausgestaltung der Erfindung läßt sich eine besonders rationelle Herstellung der in der Schaltungsanordnung enthaltenen Leuchtdiode dadurch erzielen, daß die Leuchtdiode als monolithische Schaltung ausgebildet ist, bei der die Leuchtdiodensystemedurch Drenndiffusionen voneinander getrennt sind.According to the invention, the circuit arrangement for solving this Task designed so that the light emitting diode from several in the housing in series switched light diode systems exist. These measures result in more advantageous Way, a circuit arrangement with a semiconductor lamp, which is advantageous Properties of an incandescent lamp. and a semiconductor lamp while avoiding the otherwise existing disadvantages combined. In addition, it is more beneficial Way created the possibility of switching the indicator lamp in the cases to be used as a diode, in which this is due to a single light-emitting diode system the reverse voltage that is too low is not possible. - In a further embodiment of the invention a particularly efficient production of the components contained in the circuit arrangement Achieve light emitting diode in that the light emitting diode is designed as a monolithic circuit in which the light-emitting diode systems are separated from one another by drift diffusions are.
Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, die Halbleiterlampen aus einer Konstantstromquelle zu speisen.Furthermore, it can prove to be advantageous to use the semiconductor lamps to be fed from a constant current source.
Die Zahl der in Serie geschalteten Leuchtdiodensysteme wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der~Betriebsspannung so gewählt, daß etwa zwei Drittel der Betriebsspannung gleich der maximalen Brennspannung für die Leuchtdiode ist und etwa ein Drittel der Betriebsspannung an eie Vorwiderstand oder an der vorgeschalteten Konstantstromquelle abfällt.The number of light-emitting diode systems connected in series is expedient depending on the ~ operating voltage selected so that about two thirds of the operating voltage is equal to the maximum operating voltage for the light-emitting diode and about a third the operating voltage to a series resistor or to the upstream constant current source falls off.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Schaltungsanordnung derart ausgebildet, daß ein nur die Leuchtdiode und den Vorwiderstand enthaltender, an eine erste Versorgungsspannung gelegter Stromzweig zusammen mit einem weiteren, an eine dem Betrage nach gegenüber der ersten größere zweite Versorgungsspannung geführten Stromzweig an ein und denselben Schalter angeschlossen ist. Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß in einer Schaltungsanordnung mit einer Halbleiterlampe als Anzeigeelement eine in Verbindung mit üblichen Halbleiterlampen erforderliche Schutzdiode durch eine doppelte Ausnützung der Halbleiterlampe eingespart ist, so daß sich ein besonders geringer Aufwand ergibt. Diese Einsparung fällt vor allem dann besonders ins Gewicht, wenn in einer Meldeeinrichtung eine Vielzahl von Halbleiterlampen in der genannten Weise betrieben wird.In a further embodiment of the invention, the circuit arrangement designed in such a way that one containing only the light emitting diode and the series resistor, branch connected to a first supply voltage together with another, to a second supply voltage that is greater in magnitude than the first led branch is connected to one and the same switch. Through this Measures results in the advantage that in a circuit arrangement with a semiconductor lamp as a display element required in connection with conventional semiconductor lamps Protection diode is saved by double utilization of the semiconductor lamp, so that there is a particularly low effort. This saving falls above all This is particularly important when a large number of semiconductor lamps are used in a signaling device is operated in the manner mentioned.
Die Erfindung wird anhand des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispieles sowie anhand des in Fig. 3 dargestellten Diagrammes näher erläutert.The invention is based on the embodiment shown in FIG and explained in more detail with reference to the diagram shown in FIG. 3.
Es zeigen Fig. 1 wie eingangs bereits näher erläutert, eine Schaltungsanordnung mit einer über einen elektrischen Meldekontakt gesteuerten Halbleiter-Anzeigelampe, Fig. 2 eine Schaltungsanordnung mit einer Halbleiter-Anzeigelampe, die zugleich als Diode ausgenützt ist, Fig. 3 für ein einzelnes Leuchtdiodensystem die Abhängigkeit des Übertragungsfaktors vom Durchlaßstrom.As already explained in more detail at the outset, FIG. 1 shows a circuit arrangement with a semiconductor indicator lamp controlled by an electrical signaling contact, Fig. 2 shows a circuit arrangement with a semiconductor indicator lamp, which at the same time is used as a diode, Fig. 3 shows the dependency for a single light-emitting diode system the transfer factor of the forward current.
Die in Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung stimmt mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 weitgehend überein. Abweichend sind bei der Halbleiterlampe 5 die vier lichtemittierenden Dioden für den sichtbaren Spektralbereich bzw. Leuchtdiodensysteme 71 bis 74 in ein und demselben Lampengehäuse in Serie geschaltet. Außerdem konnte die Diode 2 Weggelassen werden.The circuit arrangement shown in FIG. 2 agrees with the circuit arrangement according to Fig. 1 largely coincide. In the case of the semiconductor lamp 5, the four differ light-emitting diodes for the visible spectral range respectively. Light-emitting diode systems 71 to 74 connected in series in one and the same lamp housing. In addition, the diode 2 could be omitted.
Als Brennspannung für die Halbleiterlampe ergibt sich die Summe der einzelnen Durchlaßspannungen. Die Halbleiterlampe ist so ausgelegt, daß sie etwa denselben Strahlungsfluß abgibt wie ein zu Anzeigezwecken übliches Glühlämpchen bei gleichem Strom.The operating voltage for the semiconductor lamp is the sum of individual forward voltages. The semiconductor lamp is designed so that they about emits the same radiation flux as a conventional incandescent lamp for display purposes with the same current.
Wegen der in Serie geschalteten Diodensysteme 71 bis 74 ist die Halbleiterlampe 5 zusätzlich zu der Verwendung als Anzeigeelement auch schaltungsmäßig als Diode benützt, wobei ihre gegenüber einer üblichen Halbleiterlampe mit einem einzelnen Leuchtdiodensystem um den Faktor vier größere Sperrspannung ausgenützt ist. Die Halbleiterlampe 5 übernimmt daher in vorteilhafter Weise die Funktion der sonst notwendigen Diode 2 nach Fig. 1.Because of the series-connected diode systems 71 to 74, the semiconductor lamp is 5, in addition to being used as a display element, also in terms of circuitry as a diode used, its compared to a conventional semiconductor lamp with a single Light-emitting diode system is utilized by a factor of four higher blocking voltage. the Semiconductor lamp 5 therefore advantageously takes on the function of the otherwise necessary diode 2 according to FIG. 1.
In Fig. 3 ist im einfach logarithmischen Maßstab der Übertragungsfaktor über dem Durchlaß strom aufgetragen. Fig. 3 zeigt, daß der Übertragungsfaktor f des Leuchtdiodensystems ab einem minimalen Durchlaßstrom JFmm über größenordnungsmäßig eine Dekade des Durchlaßstromes Jp, nämlich 5 mA < JF < 50 r!iA praktisch konstant ist. Außerdem zeigt Fig. 3 einen Streubereich des Übertragungsfaktors f für verschiedene Exemplare etwa um den Faktor vier Da der Übertragungsfaktor dem Qotienten aus dem Strahlungsfluß und dem Durchlaßstrom proportional ist, folgt für einen konstanten Ubertragungsfaktor ein proportionaler Zusammenhang zwischen dem Strahlungsfluß und dem Durchlaßstrom.In Fig. 3, the transfer factor is on a simple logarithmic scale Plotted over the passage current. Fig. 3 shows that the transfer factor f of the light emitting diode system from a minimum forward current JFmm over the order of magnitude a decade of the forward current Jp, namely 5 mA <JF <50 r! iA practically is constant. In addition, FIG. 3 shows a scatter range of the transfer factor f for different specimens by a factor of about four Since the transfer factor is dem Qotient from the radiation flux and the forward current is proportional, follows for a constant transfer factor a proportional relationship between the Radiation flux and the forward current.
Der Bereich, in dem der Strahlngsfluß dem Durchlaßätrom pxoportional bzw. der Übertragurgsfaktor konstant ist, ist der Arbeitsbereich A des Leuchtdiodensystems.The area in which the ray flow is pxoportional to the passageway atrome or the transfer factor is constant, is the work area A of the light emitting diode system.
Verwendet man in üblicher Weise in der Halbleiterlampe nur ein einzelnes Leuchtdiodensystem, so ist, um einen relativ gut sichtbaren Leuchteindruck zu erhalten, in allgemeinen ein Durchlaßstrom von mindestens 10 mA, insbesondere von 20 mA erforderlich.Only one lamp is used in the usual way in the semiconductor lamp Light-emitting diode system, in order to obtain a relatively clearly visible light impression, In general, a forward current of at least 10 mA, in particular 20 mA, is required.
Die Durchlaßspannung baträgt z.B. etwa 1,5 ... 2 V. Da die Betriebsspannung bei vielen Geräten aber z.B. 24 V oder 12 V beträgt, werden im genannten Beispiel nur 6 ... 16 % der Gesamtleistung von der Leuchtdiode aufgenommen der überwiegende Rest geht als Verlustleistung verloren.The forward voltage carries e.g. about 1.5 ... 2 V. Since the operating voltage for many devices, however, e.g. 24 V or 12 V, in the example given only 6 ... 16% of the total output of the light-emitting diode absorbed the majority The rest is lost as power loss.
Dagegen können bei einer Schaltungsanordnung, bei der entsprechend Fig. 2 eine Anzeigelampe vier in einem ehätise in Serie geschaltete Leuchtdiodensysteme enthält, der für einen gleichen Strahlungsfiuß notwendige Durchlaßstrom von z.B. 20 mA auf 5 mA und die im Vorwiderstand auftretende Verlustleistung entsprechend reduziert werden Als Brennspannung fiir die Leuchtdiode ergibt sich dabei die Summe der einzelnen Durchlaßspannungen, z.B. 8 Volt.In contrast, in a circuit arrangement in which accordingly 2 shows a four light-emitting diode systems connected in series in one unit contains the forward current of e.g. 20 mA to 5 mA and the power loss occurring in the series resistor accordingly The operating voltage for the light-emitting diode is the sum of the individual forward voltages, e.g. 8 volts.
Innerhalb des Arbeitsbereiches A, d.h. für Durchlaßströme größer als 5 mA ist der abgegebene Lichtstrahlungsfluß des Leuchtdiodensystems etwa proportional deX Durchlaßstrom. Wenn für eine optische Anzeige bereits der Strahlungsfluß einer Einzel-Leuchtdiode mit einem Durchlaßstrom von z.B. 10,.,20 mA ausreieht, dann kann bei einer Halbleiterlampe mit mehreren in Serie geschalteten Einzel systemen der Durchlaßstrom entspreöhend gesenkt werden.Within working range A, i.e. for forward currents greater than The emitted light radiation flux of the light emitting diode system is approximately proportional to 5 mA deX forward current. If the radiation flux is already a Single light-emitting diode with a forward current of e.g. 10,., 20 mA is sufficient, then can in the case of a semiconductor lamp with several individual systems connected in series Forward current be lowered accordingly.
Bei der Frage, wieviele Diodensysteme bei einer gegebenen Betriebsspannung in Serie geschaltet werden solleh ist zu beachten, daß die Durchlaßspannung UF bei konstantem Strom F stark streuen kann. Untersuchungen im Rahmen der Erfindungen haben ergeben, daß es zweckmäßig ist, die Betriebsspanrning etwa zu aritteln. Etwa zwei Drittel sind als maximale Brennspannung für die Halbleiterlampe vor zu sehen und etwa ein Drittel für den Vorwiderstand. Die durch Toleranzen der Durchlaßspannung, der Betriebsspannung und des Vorwiderstandes bedingte Stromänderung ist dann nicht zu groß. Der Strahlungsfluß ändert sich etwa proportional zum Durchlaßstrom. Da das Auge aber angenähert logarithmisch bewertet, ist die Helligeltsänderung bei der verbleibenden Stromänderung kaum wahrnehmbar.When asked how many diode systems for a given operating voltage should be connected in series, it should be noted that the forward voltage UF at constant Current F can vary widely. Investigations in the frame of the inventions have shown that it is useful, the Betriebsspanrning about to mediate. About two thirds are the maximum operating voltage for the semiconductor lamp to see before and about a third for the series resistor. The tolerances of the Forward voltage, the operating voltage and the series resistor caused change in current is not too big then. The radiation flux changes approximately proportionally to the forward current. However, since the eye evaluates approximately logarithmically, the change in brightness is at the remaining change in current barely noticeable.
Wendet man diese Dimensionierungsregel auf eine Leuchtdiode mit maximal 2 V Durchlaßspanriung an, so führt dies bei einer Betriebsspannung von UB = 12 V zu einer Halbleiterlampe mit vier hintereinandergeschalteten Dioden.If you apply this dimensioning rule to a light-emitting diode with a maximum 2 V throughput voltage, this leads to an operating voltage of UB = 12 V. to a semiconductor lamp with four diodes connected in series.
Diese Halbleiterlampe gibt bei einem Durchlaßstrom JF von ungefähr 20 mA etwa den gleichen Strahlungsfluß ab wie ein 12 V/20 mA Glühlämpchen. Auch für den Fall, daß die Halbleiterlampe aus einer Konstantstromquelle gespeist wird, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Betriebsspannung zu dritteln und dementsprechend ein Drittel für die Konstantstromquelle vorzusehen. In diesem Fall ist in vorteilhafter Weise auch bei stärkerem Absinken der Betriebsspannung, z.B. um -15 %, noch dasselbe optische Signal möglich wie bei dem Sollwert der Betriebsspannung.This semiconductor lamp gives at a forward current JF of approximately 20 mA emits about the same radiation flux as a 12 V / 20 mA incandescent lamp. Even in the event that the semiconductor lamp is fed from a constant current source, it has proven to be useful to divide the operating voltage into thirds and accordingly one third to be provided for the constant current source. In this case it is more advantageous Even if the operating voltage drops sharply, e.g. by -15%, the same is still the case optical signal possible as with the nominal value of the operating voltage.
5 Patentansprüche 5 Figuren5 claims 5 figures
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2247226A DE2247226B2 (en) | 1972-09-27 | 1972-09-27 | Circuit arrangement for the illuminated display with a semiconductor lamp |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2247226A DE2247226B2 (en) | 1972-09-27 | 1972-09-27 | Circuit arrangement for the illuminated display with a semiconductor lamp |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2247226A1 true DE2247226A1 (en) | 1974-04-18 |
| DE2247226B2 DE2247226B2 (en) | 1978-04-06 |
Family
ID=5857441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2247226A Withdrawn DE2247226B2 (en) | 1972-09-27 | 1972-09-27 | Circuit arrangement for the illuminated display with a semiconductor lamp |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2247226B2 (en) |
-
1972
- 1972-09-27 DE DE2247226A patent/DE2247226B2/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2247226B2 (en) | 1978-04-06 |
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