DE2506083A1 - Schaltungsanordnung zur speisung einer lumineszenzdiode - Google Patents

Schaltungsanordnung zur speisung einer lumineszenzdiode

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DE2506083A1
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light emitting
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alternating voltage
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung zur Speisung einer Lumineszenzdiode Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Speisung einer Lumineszenzdiode mit einer Wechselspannung, deren Scheitelwert über der Sperrspannung der Lumineszenzdiode liegt.
  • Zur Speisung von Lumineszenzdioden aus dem Wechselstromnetz ist es bekannt', die Netzspannung mittels eines Transformators auf einen für die Speisung der verwendeten Lumineszenzdioden geeigneten Wert herabzusetzen.
  • Diese Lösung ist aufwendig, platzraubend und kann bei vielen Anwendungen nicht benutzt werden.
  • Die Verwendung eines Spannungsteilers zur LIerabsetzung der zur Verfügung stehenden Wechselspannung auf einen für die Speisung einer Lumineszenzdiode geeigneten Wert hat den Nachteil, daß der Spannungsteiler für den Flußstrom der Lumineszenzdiode ausgelegt erden muß und daher einen verhältnismäßig großen Querstrom erfordert. Dies läßt sich nur mit teuren Bauelementen realisieren und ist mit einem nicht unbeträchtlichen Leistungs verb rauch verbunden.
  • In elektronischen Schaltungsanordnungen werden zur Kopplung von Stromkreisen, die auf verschiedenen Potentialen lieyen oder aus Sicherheitsgründen galvanisch getrennt sein sollen, haufig Optokoppler verwendet, da der Optokoppler ein preiswertes opplungselement mit kleinem Raumbedarf darstellt. Da der Eingangsteil eines Optolcopplers ebenfalls eine Luineszenzdiode enthält, treten die oben gescllilderten Probleme auch bei Optokopplern auf. In der Praxis werden die Verwendungsmöglichkeiten von Optokopplern durch die verhältnismäßig kleinen Nenn- und Sperrspannungen der in Optokopplern enthaltenen Galliumarsenid-Luixtineszenzdioden erheblich eingeschränkt, da dadurch die Signal- oder Primärspannungen auf wenige Volt beschränkt werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Speisung einer Lumineszenzdiode, insbesondere der Lumineszenzdiode eines Optokopplers, mit einer Wechselspannung, deren Scheitelwert über der Sperrspannung der Lumineszenzdiode liegt, anzugeben, die einfach und preiswert ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wechselspannung der Lumineszenzdiode über eine mit der Lumineszenzdiode in Reihe liegende Vorschaltimpedanz solcher Größe zugeführt ist, daß in Durchlaßrichtung ein für die Lumineszenzanregung ausreichender Durchlaßstrom durch die Lumineszenzdiode fließt, in Sperrichtung ein Durchbruch der Lumineszenzdiode stattfindet, der Durchbruchsstrom und die thermische Belastung der Lumineszenzdiode durch die Vorschaltimpedanz jedoch auf ungefährliche Werte begrenzt werden.
  • In einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Impedanz mindestens zum Teil aus einem diskreten Widerstandsbauelement besteht.
  • Vorzugsweise ist die Schaltungsanordnung für die Verwendung zur Speisung der Lumineszenzdiode eines Optokopplers vorgesehen. Besondere Vorteile ergeben sich bei dieser Schaltungsanordnung, bei welcher die Lumineszenzdiode eine vorgegebene Sperrspannung und eine maximal zulässige Verlustleistung hat und optisch mit einem Photoempfänger gekoppet ist, wenn die Wechselspannungsquelle eine Signalspannungsquelle ist und der Photoempfänger des Optokopplers einen Teil einer Störmeldeschaltung bildet.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man eine Lumineszenzdiode, insbesondere die eines Optokopplers, mit einer tZechselspamlung betreiben kann, deren Spitzenwerte erheblich über der Sperrspannung der Lumineszenzdiode liegen, auch wenn dabei während der in Sperrichtung gepolten Halbwellen der Wechselspannung ein Durchbruch der Lumineszenzdiode eintritt. Voraussetzung ist allerdings, daß die für die Lumineszenzdiode maximal zulässige thermische Belastung oder Verlustleistung nicht überschritten wird. Bei der vorliegenden Schaltungsanordnung ist man also hinsichtlich der Größe der Spannung, die die Spannungsquelle für die Speisung der Lumineszenzdiode liefert, praktisch keinen Ein -schränkungen mehr unterworfen und man kann im Stromkreis der Lumineszenzdiode eine einfache Reihen- oder Vorschaltimpedanz, insbesondere einen einfachen Vorwiderstand mit relativ großen Toleranzen verwenden.
  • Unter der Sperrspannung ist wie üblich der Wert der in Sperrichtung gepolten Spannung an der Diode zu verstehen, bei dessen Überschreitung der Strom stark ansteigt und ein sogenannter Lawinendurchbruch einsetzt.
  • Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, worin das Schaltbild einer Störmeldeeinheit veranschaulicht wird, die ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung darstellt.
  • Störmeldeeinheiten der in der Zeichnung dargestellten Art enthalten im allgemeinen mehrere Primär-oder Signalstromkreise, von denen in der Zeichnung jedoch nur ein einziger Signalstromkreis 10 beispielsweise dargestellt ist. Der Signalstromkreis 10 enthält eine Lumineszenzdiode 11 eines handelsüblichen Optokopplers 12, die in Reihe mit einem Vorwiderstand 14 an zwei Eingangsklemmen 16 angeschlossen ist. Die Eingangsklemmen 16 sind beispielsweise, wie dargestellt, über einen Störungsmeldekontakt 18, der im störungsfreien Zustand geöffnet ist, an eine lVechselspannungsquelle 20 angeschlossen, die aus dem 220 V-Wechselstromnetz bestehen kann.
  • Der Optokoppler 12 enthält ferner einen Photoempfänger 22, der gewöhnlich aus einem Phototransistor besteht und als photoempfindlicher Schalter angesehen werden kann. Der Photoempfänger ist mit einer eine relativ niedrige Spannung (z.B. 15V) liefernden Betriebsspannungsquelle 24 und einem durch das Signal aus dem Signalstromkreis zu steuernden Verbraucher 26 in Reihe geschaltet. Der Verbraucher kann z.B., wie dargestellt, die Arbeitswicklung eines elektromagnetischen Relais sein, das einen Arbeitskontakt 28 zur Steuerung einer Aiarmvorrichtung 30 sowie einen zweiten -Arbeitskontakt 32 in einem üblichen Haltestromkreis 34 aufweist.
  • Der Vora7iderstand 14 ist im Hinblick auf die Spannung der Spannungsquelle 20 und die Daten der Lumineszenzdiode 11 so gewählt, daß während der in Flußrichtung gepolten Halbwellen der r;jechselspannung ein für die Lumineszenzanregung ausreichender Flußstrom fließt, die maximal zulässige thermische Belastung der Lumineszenzdiode während des Betriebes jedoch nicht überschritten wird. Die Lumineszenzdiode 11 bricht zwar während der in Sperrichtung gepolten Halbwellen der Wechselspannung durch; der Durchbruchsstrom wird jedoch durch den Vorwiderstand 14 auf einen Wert begrenzt, der den Sperrstrom und die Verlustleistung der Lumineszenzdiode auf ungefährliche Werte begrenzt. Selbstverständlicil darf die Potentialdifferenz zwischen dem an die Lumineszenzdiode 11 angeschlossenen Signalstromkreis und dem an den Photoempfänger 22 angesclllossenen Verbraucherstromkreis die maximale Isolationsfähiykeit des Optokopplers 12 nicht überschreiten.
  • Durch entsprechende Dimensionierung des Vorwiderstandes 14 läßt sich der Signalstromkreis an praktisch beliebige Eingangsspannungen anpassen. Als Vorwiderstand kann im allgerneinen ein Bauelement kleiner Leistung verwendet werden, da der Strornbedarf der Lumineszenzdiode eines Optokopplers relativ klein ist. Bei Verwendung der vorliegenden Schaltung in einer Störmeldeeinheit ergeben sich erhebliche Raum- und Kostenersparnisse, da man bisher anstelle des Optokopplers zur Signalübertragung zwischen den Eingangskreisen und der eigentlichen Störmeldeschaltung aufwendige elektromagnetische Relais verwenden mußte.
  • Die begrenzung des die Lumineszenzdiode durchfließenden Stromes und der in ihr entstehenden Verlustleistung kann selbstverständlich auch durch ein anderes Impedanzelement als einen Ohm'schein Vorwiderstand erfolgen. Die begrenzende Impedanz kann auch mindestens zum Teil durch den Innenwiderstand der Signalstromquelle und/oder die Ei den impedanz anderer im Signalstromkreis vorhandener Schaltungsteile gebildet werden.
  • Bei Verwendung eines handelsüblichen Optokopplers des Typs 4N28 der Firma Motorola (Sperrspannung der Leuchtdiode 3 V; Nenn-Betriebsstrom der Leuchtdiode 7 nA) haben sich als Schaltungsparameter z.B. eine Signalwechselspannung (Veff) von 220 V und ein Vorwiderstand von 33 kg bewährt.

Claims (4)

  1. Patentansprüche
    I1.) Schaltungsanordnung zur Speisung einer Lumineszenzdiode mit einer Wechselspannung, deren Scheitelwert über der Sperrspannung der Lumineszenzdiode liegt, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wechselspannung der Lumineszenzdiode (11) überein mit-der Lumineszenzdiode in Reihe liegende Vorschaltimpedanz (14) solcher Größe zugeführt ist, daß in Durchlaßrichtung ein für die Lumineszenzanregung ausreichender Durchlaßstrom durch die Lumineszenzdiode fließt, in Sperrichtung ein Durchbruch der Lumineszenzdiode stattfindet, der Durchbruchsstrom und die thermische Belastung der Lumineszenzdiode durch die Vorschaltimpedanz jedoch auf ungefährliche Werte begrenzt werden.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 15 d a d <1 u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Impedanz mindestens zum Teil aus einem diskreten Widerstandsbauelement (14) besteht.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach-Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n e t durch die Verwendung zur Speisung der Lumineszenzdiode eines Optokopplers.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, bei welcher die Lumineszenzdiode eine vorgegebene Sperrspannung und eine maximal zulässige Verlustleistung hat und optisch mit einem Photoempfänger gekoppelt ist, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Wechselspannungsquelie eine Signalspannungsquelle ist und daß der Photoempfänger (22) des Optokopplers (12) einen Teil einer Störmeldeschaltung (22 bis 34) bildet.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116027159A (zh) * 2023-01-30 2023-04-28 宁波群芯微电子股份有限公司 一种光耦耐压品控方法和一种光耦耐压测试电路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116027159A (zh) * 2023-01-30 2023-04-28 宁波群芯微电子股份有限公司 一种光耦耐压品控方法和一种光耦耐压测试电路
CN116027159B (zh) * 2023-01-30 2023-08-25 宁波群芯微电子股份有限公司 一种光耦耐压品控方法和一种光耦耐压测试电路

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