DE2364301A1

DE2364301A1 - Mit einer spule geschaltete leuchtdiode

Info

Publication number: DE2364301A1
Application number: DE2364301A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Keller
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1973-12-22
Filing date: 1973-12-22
Publication date: 1975-06-26
Also published as: FR2255774B1; CH591200A5; GB1460228A; IT1027768B; FR2255774A1; JPS5097271A; US3944854A

Description

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

FREIBURG I. BR.

Mit einer Spule geschaltete Leuchtdiode

Leuchtdioden werden vorzugsweise mit einem begrenzten Strom gespeist. Gewöhnlich benötigt man zu ihrem Betrieb eine Spannungsqiielle, deren Spannung höher ist als die Flußschwellspannung,· d. h. die Spannung am Knickpunkt der Strom/Spannungskennlinie der Leuchtdiode. Diese kann bei einer Gallium-Arsenid-Phosphid-Leuchtdlode bekanntlich mehr als l_r6 V betragen.

In der DT-OS 2 255 822 wird eine Schaltung beschrieben, die geeignet ist, eine Leuchtdiode auch aus einer niedrigeren Batteriespannung mit begrenztem Impulsstrom zu speisen, wobei der Rückschlagimpuls einer geschalteten Spule ausgenutzt wird. Die Leuchtdiode ist dabei der Spule parallelgeschaltet. Nachteilig bei dieser Schaltung ist jedoch, daß die Leuchtdiode von der Sperr- in die Flußrichtung umgeschaltet wird, wobei an ihr, an der Spule und an der Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors eine verhält-

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nismäßig große Spannungsänderung auftritt. Diese' beträgt bei einer Batteriespannung von 1,35 V (Quecksilber-Zelle) etwa 3 V, wenn, die Flußschwellspannung der Leuchtdiode 1,65 V beträgt. Um die Höhe dieser Spannungsänderung müssen in jeder Periode der Schaltfrequenz die parasitären Kapazitäten der Leuchtdiode, der Spule und des Transistors auf- und entladen werden, was insbesondere bei hoher Schaltfrequenz zu zusätzlichen Verlusten führt. Außerdem müssen an das Sperrverhalten der Leuchtdiode Mindestforderungen gestellt werden. Weiterhin kann es u. ü. nachteilig sein,- daß die Leuchtdiode nicht einseitig mit dem Bezugspotential verbunden ist.

Die Tatsache, daß die Kollektorspannung des Schalttransistors die Batteriespannung um den Betrag der Dioden-Flußspannung (im vorliegenden Fall 1,65 V) überschreitet, kann außerdem zu Schwierigkeiten oder zumindest zu einem erhöhten Aufwand führen, wenn der Schalttransistor Bestandteil einer monolithisch integrierten Schaltung ist und an seinem Kollektor integrierte Bauelemente angeschlossen sind, deren Isolationsinseln mit dem positiven Pol der Betriebsspannungsquelle verbunden sein müssen.

Die Erfindung betrifft somit eine Schaltung mit einer Leuchtdiode, die mit einer Spule an eine Spannungsquelle geschaltet ist, deren Spannung kleiner ist als die Flußschwellspannung der Leuchtdiode, wie aus der erwähnten DT-OS 2 255 822 bekannt war.

Die vorstehend erwähnten Nachteile der bekannten Schaltung werden erf'indungsgemäß dadurch vermieden, daß die Leuchtdiode über eine ihr in Reihe geschaltete Spule an die SpannungsquellP- angeschlossen ist und daß parallel zu der Leuchtdiode ein als Schalter betriebener Transistor geschaltet ist.

Zur Regelung der Lichtstärke ist es günstig, den Transistor von einem Impulsgenerator anzusteuern. In disem Falle sind Vorzugs-

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weise der als Schalter betriebene Transistor und' die Spule Bestandteil eines Impulsgenerators.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren

Fig. 1 die Grundschaltung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Weiterbildung der Grundschaltung nach der Erfindung und .

Fig. 3 eine Schaltung nach der Erfindung mit einer ilehrzahl von wahlweise einschaltbaren Leuchtdioden zeigen.

In der Grundschaltung gemäß der Fig. 1 ist die Leuchtdiode 1 in Reihe zu der Spule 2 geschaltet und einseitig mit dem Bezugspotential verbunden,- so daß an der Schaltung eine Spannung von U liegt. Die Leuchtdiode 1 ist in Flußrichtung gepolt und wird daher nicht in Sperrichtung beansprucht. Parallel zur Leuchtdiode 1 liegt die Kollektor-Emitter-Strecke des als Schalter zu betreibenden Transistors 3. Unter den erwähnten Bedingungen bei Verwendung einer Gallium-Arsenid-Phosphid-Leuchtdiode beträgt die Spannungsänderung an den drei Bauelementen der Fig. 1 nur etwa 1,65 V und die KoJlektorspannung des Schalttransistors übersteigt die Batteriespannung nur urn. ο, 3 V_r also um weniger als die Flußspannung des pn-übergangs einer integrierten Schaltung in einem Silicium-Halbleiterkörper. Dies hat den Vorteil, daß der Transistor 3 ohne weiteres als Bestandteil einer monolithisch integrierten Schaltung ausgebildet werden kann, welche einen Impulsgenerator und gegebenenfalls noch weitere Komponenten enthalten kann.

Als Weiterbildung der Grundschaltung gemäß der Fig. 1 enthält die Schaltung gemäß der Fig. 2 als Impulsgenerator einen astabilen

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Multivibrator. Dieser enthält einen weiteren zum Transistor 3 komplementären Transistor 7, einen Ladekondensator 8 und zwei Widerstände 9 und 10. Die Basis des als Schalter betriebenen Transistors 3 erhält das Steuersignal vom Kollektor des zusätzlichen Transistors 7_r dessen Emitter über den Widerstand 9 an dem einen Anschluß der Spule 2 liegt, deren anderer Anschluß über den Ladekondensator 8 mit dem Basisanschluß des zusätzlichen Transistors 7 verbunden ist. Außerdem liegt der Basisanschluß des zusätzlichen Transistors 7 über den Widerstand 10 an dem anderen Pol der Spannungsquelle. Während der erste Anschluß der Spule 2 an dem einen Pol der Spannungsquelle liegt, ist ihr zweiter Anschluß mit dem Kollektor des Transistors 3 verbunden.

Anstelle eines astabilen Multivibrators kann auch ein Sperrschwinger oder eine andere bekannte selbstoszillierende Schaltung verwendet werden, die wie der astabile Multivibrator der Fig. 2 in Form einer monolithisch integrierten Schaltung ausgebildet werden kann. Dabei kann es zweckmäßig sein, mit der Spule 2 eine zweite, der Rückkopplung dienende Spule zu koppeln. V . -

Aufgrund des bereits erwähnten Vorteils leichter Integrierbarkeit des als Schalter betriebenen Transistors 3 kann eine Schaltung nach der Erfindung ohne weiteres zur Erzeugung eines Blinklichtes dadurch erweitert werden, daß der Transistor 3 von einem weiteren, niederfrequenteren Impulsgenerator gesteuert wird, der vorzugsweise als Teil einer den als Schalter betriebenen Transistor 3 enthaltenden monolithisch integrierten Schaltung ausgebildet wird.

Die Fig. 3, welche eine Weiterbildung der Schaltung nach der Erfindung betrifft, enthält mehrere Leuchtdioden 11, 12 und 13. Diese können über je einen in der Fig. 3 gestrichelt gezeichneten Vorwiderstand 14, 15 bzw. 16 angeschlossen werden. Die Schalter 4, 5 und 6, welche in Reihe zu den Leuchtdioden 11, 12 und 13 liegen,

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können mechanische oder elektronische Schalter sein.

Bei Verwendung von n-Leuchtdioden 11, 12, 13 ... in einer Schaltung gemäß der Fig. 3 ist es wünschenswert, die Lichtstärke der einzelnen Leuchtdioden unabhängig von der Anzahl der geschlossenen Schalter 4, 5, 6 ... konstant zu halten. Zu diesem Zweck können bei einer Weiterbildung der Schaltung nach der Erfindung Schaltungsmaßnahmen vorgesehen werden, durch die das Impuls-Pausen-Verhältnis der den Transistor 3 steuernden Impulse in Abhängigkeit von der Anzahl der geschlossenen Schalter beeinflußt werden. Es kann also eine beliebige Anzahl der Schalter 4, 5, 6 ... ohne Beeinflussung der Helligkeit der einzelnen Leuchtdioden 11, 12, 13 ... geschlossen werden

12 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnung
mit 3 Figuren

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Claims

Fl 791 H. Keller 70 PATENTANSPRÜCHE

1.) Schaltung mit einer Leuchtdiode, die mit einer Spule an eine Spannungsquelle geschaltet ist_r derentspannung kleiner ist als die Flußschwellspannung der Leuchtdiode, dadurch gekennzeichnet,- daß die Leuchtdiode (1) über eine ihr in Reihe geschaltete Spule (2) an die Spannungsquelle (ü_ß) angeschlossen ist und daß parallel zu der Leuchtdiode (1) ein als Schalter betriebener Transistor (3) geschaltet ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor C3) von einem Impulsgenerator angesteuert wird.

3. "Schaltung nach Anspruch 2_r dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor C3) und die Spule 02) Bestandteil eines Impulsgenerators sind.

4. Schaltung nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator ein astabiler Multivibrator ist.

5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator ein Sperrschwinger ist.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Spule (2) eine zweite, der Rückkopplung dienende Spule gekoppelt ist.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet_r daß zur Erzeugung eines Blinklichtes der Transistor (3) von einem weiteren, niederfrequenteren Impulsgenerator gesteuert wird-

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8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn-• zeichnet,- daß der Transistor (3) Bestandteil einer monolithisch integrierten Schaltung ist.

9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8," dadurch gekennzeichnet _r daß an die Spule (2) parallel zum Transistor (3) mehrere Leuchtdioden (11, 12, 13) angeschlossen sind.

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (11, 12, 13) in Reihe mit je einem Vorwiderstand Cl4_r 15, 16) liegen.

11. Schaltung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu den Leuchtdioden (11, 12, 13) mechanische oder elektronische Schalter (4_r 5, 6) liegen.

12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine beliebige Anzahl Schalter gleichzeitig geschlossen ist und daß Schaltungsmaßnahmen vorgesehen sind, durch die das Impuls-Pausen-Verhältnis der den als Schalter betriebenen Transistor (3) steuernden Impulse in Abhängigkeit von der Anzahl der geschlossenen Schalter derart beeinflußt wird, daß unabhängig von der Anzahl der eingeschalteten Dioden durch sie jeweils der gleiche Strom fließt.

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