DE4107526C2 - Lumineszenzdiodenvorrichtung mit Schutzeinrichtung zur Begrenzung des Durchlaßstromes bei anliegender Wechselspannung - Google Patents

Lumineszenzdiodenvorrichtung mit Schutzeinrichtung zur Begrenzung des Durchlaßstromes bei anliegender Wechselspannung

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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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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6147367A (en) * 1997-12-10 2000-11-14 Industrial Technology Research Institute Packaging design for light emitting diode
AUPQ818100A0 (en) 2000-06-15 2000-07-06 Arlec Australia Limited Led lamp
AUPR570501A0 (en) * 2001-06-15 2001-07-12 Q1 (Pacific) Limited Led lamp
US7320632B2 (en) 2000-06-15 2008-01-22 Lednium Pty Limited Method of producing a lamp
US6547249B2 (en) 2001-03-29 2003-04-15 Lumileds Lighting U.S., Llc Monolithic series/parallel led arrays formed on highly resistive substrates
CN1663044A (zh) 2002-06-14 2005-08-31 莱尼股份有限公司 灯和制灯方法
EP1763896B1 (de) 2004-06-30 2018-10-03 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Leuchtdiodenanordnung und optisches aufzeichnungsgerät

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6841931B2 (en) 2001-04-12 2005-01-11 Toyoda Gosei Co., Ltd. LED lamp

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