DE4107526C2 - Lumineszenzdiodenvorrichtung mit Schutzeinrichtung zur Begrenzung des Durchlaßstromes bei anliegender Wechselspannung - Google Patents
Lumineszenzdiodenvorrichtung mit Schutzeinrichtung zur Begrenzung des Durchlaßstromes bei anliegender WechselspannungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Lumineszenzdiodenvorrichtung mit
zwei antiparallel geschalteten Lumineszenzdioden und einer vor
geschalteten Schutzeinrichtung zur Begrenzung und Konstanthaltung
des Durchlaßstromes bei anliegender Wechselspannung.
Für den direkten Betrieb an einer Wechselspannung benötigt eine
Kombination von antiparallel geschalteten Lumineszenzdioden bzw.
lichtemittierenden Dioden (LED) entweder einen Vorwiderstand
oder eine andere Kombination von elektronischen Bauelementen mit
einer Strombegrenzungsfunktion für anliegende Wechselspannungen.
Bisher wurde dieses Problem z. B. mit einem Brückengleichrichter
für Wechselspannungsbetrieb oder ohne Vorwiderstand nur zur Po
laritätserkennung aber mit notwendiger externer Beschaltung
(Zweifarben-LED) gelöst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lumineszenzdioden
vorrichtung zu schaffen, die sowohl für direkten Wechselspan
nungsbetrieb ohne Vorwiderstand als auch als Zweifarben-LED mit
eingebauter Polaritätserkennung und direktem Betrieb ohne Vorwi
derstand (z. B. rot: +, grün: -, ac: gelb) geeignet ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Lumineszenzdiodenvorrichtung der
eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Schutzeinrichtung aus zwei gegeneinandergeschalteten
Verarmungs-Isolierschicht-N-Kanal-Feldeffekttransistoren
mit jeweils integrierter Gate/
Source-Verbindung und gemeinsamer Drainelektrode gebildet ist.
Die Verwendung eines als Diode geschalteten Feldeffekttransistors
für eine einzelne LED mit Wechselspannungsbetrieb
als Schutzeinrichtung ist beispielsweise
aus Elektor, 13. Jg., H. 7/8, Juli/August 1982,
S. 74, bekannt.
Vorteilhafterweise läßt sich eine solche Schutzeinrichtung ein
fach in einer vertikalen Leistungs-MOS-Technologie, z. B. in der
sogenannten SIPMOS-Technologie, in einem Halbleiterchip inte
grieren.
Von besonderem Vorteil ist es, die Schutzeinrichtung in Form
eines Vorschalt-IS in ein transparentes Kunststoffgehäuse, z. B.
eine Epoxy-Vergußmasse, zu integrieren, in das die beiden Lumi
neszenzdioden eingebettet sind. Unter IS soll dabei die
Abkürzung für "integrierten Schaltkreis" zu verstehen
sein.
Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten bevorzug
ten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Ersatzschaltbild einer erfindungsgemäßen Lumineszenz
diodenvorrichtung,
Fig. 2 die Strom/Spannungs-Kennlinie gemäß dem Ausführungsbeispiel von
Fig. 1 und
Fig. 3 schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Lumineszenz
diodenvorrichtung von Fig. 1.
Fig. 1 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Lumineszenzdiodenvorrich
tung mit zwei antiparallel geschalteten Lumineszenzdioden LED 1
und LED 2. Diesen beiden LEDs ist eine Schutzeinrichtung zur Be
grenzung und Konstanthaltung des Durchlaßstromes vorgeschaltet.
Die Schutzeinrichtung stellt eine Kombination der Transistoren
T1, T2 und Dioden D1, D2 dar, wobei die eingezeichneten Dioden D1 und D2
als inhärent parasitäre Elemente im Transistor
vorhanden sind. Diese Kombination läßt sich in vor
teilhafter und einfacher Weise in einer vertikalen Leistungs-MOS-
Technologie (z. B. SIPMOS) integrieren. Dieser Vorschalt-IS ist
aus zwei gegeneinandergeschaltete n-Kanal-Transistoren vom auch soge
nannten "Depletion-Typ" mit jeweils integrierter Gate/Source-Ver
bindung und gemeinsamer Drainelektrode gebildet und in der Er
satzschaltung durch die Elemente T1, D1, T2 und D2 beschrieben.
Die Strom/Spannungskennlinie dieser Kombination zeigt Fig. 2. Für
Spannungen Uop < |U| < UBr fließt der näherungsweise konstante
Strom ± Iop, wobei Uop die Betriebs-, UBr die Durchbruchspannung
und Iop den Betriebsstrom (Arbeitspunkt) bedeuten.
Der mechanische Aufbau einer Lumineszenzdiodenvorrichtung in
einem heute schon üblichen Leiterband ("Leadframe") für zweck
mäßig epoxyvergossene LED ist in Fig. 3 skizziert. Der darin not
wendige isolierte Aufbau der Schutzeinrichtung (Vorschalt-IS)
T1, D1, T2, D2 erfolgt mittels einer geeigneten Isolation 3 auf
dem einen Leiterband 1. Die Isolation 3 besteht dabei z. B. aus
einer Isolationsfolie aus einem thermostabilen Polyimid, das
unter dem Handelsnamen Kapton erhältlich ist. Außer einer Kapton
folie sind auch andere bekannte isolierende Zwischenschichten
als Isolator 3 geeignet. Die LED 1 und die LED 2 der Lumineszenz
diodenvorrichtung sind antiparallel geschaltet und einzeln auf
jeweils einem weiteren Leiterband 1 elektrisch leitend befestigt.
Für die weiteren notwendigen elektrischen Verbindungen sind
Bonddrähte 2 vorgesehen.
Die Schutzeinrichtung (Vorschalt-IS) ist in das transparente
Kunststoffgehäuse 4, das zweckmäßig aus einer Epoxyvergußmasse
besteht, integriert, in das die beiden Lumineszenzdioden LED 1
und LED 2 eingebettet sind.
Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht
beschränkt. Beispielsweise kann der notwendige isolierte Aufbau
der Schutzeinrichtung (Vorschalt-IS) auf dem einen Leiterband
entfallen, wenn statt Leiterbändern mit drei getrennten Segmenten
Leiterbänder mit vier getrennten Segmenten für die Lumineszenz
diodenvorrichtung verwendet werden.
Claims (3)
1. Lumineszenzdiodenvorrichtung mit zwei antiparallel
geschalteten Lumineszenzdioden und einer vorgeschalteten
Schutzeinrichtung zur Begrenzung und Konstanthaltung des
Durchlaßstromes bei anliegender Wechselspannung, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Schutzeinrichtung (T1, parasitär D1, T2, parasitär D2) aus zwei gegeneinandergeschalteten
Verarmungs-Isolierschicht-N-Kanal-Feldeffekttransistoren
mit jeweils integrierter Gate/Source-Verbindung
und gemeinsamer Drainelektrode gebildet ist.
2. Lumineszenzdiodenvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schutz
einrichtung (T1, parasitär D1, T2, parasitär D2) in einer vertikalen Leistungs-MOS-
Technologie in einem Halbleiterchip integriert ist.
3. Lumineszenzdiodenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schutz
einrichtung (T1, parasitär D1, T2, parasitär D2) in ein transparentes Kunststoffge
häuse (4) integriert ist, in das die beiden Lumineszenzdioden
(LED 1, 2) eingebettet sind.
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1991
- 1991-03-08 DE DE4107526A patent/DE4107526C2/de not_active Expired - Fee Related
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