EP3360126B1

EP3360126B1 - Matrixschaltung für eine anzeigevorrichtung eines haushaltsgerätes, anzeigevorrichtung sowie haushaltsgerät

Info

Publication number: EP3360126B1
Application number: EP16770251.3A
Authority: EP
Inventors: Abdul Aziz; Günter GIETL; Christoph GALLUS
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2019-08-07
Anticipated expiration: 2036-09-19
Also published as: EP3360126A1; DE102015219490A1; CN108140349B; CN108140349A; WO2017060068A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Matrixschaltung für eine Anzeigevorrichtung eines Haushaltsgerätes mit einer vorbestimmten Anzahl an in Zeilen und Spalten angeordneten Leuchtdioden, wobei in jeder Zeile Kathoden der Leuchtdioden über eine Versorgungsleitung elektrisch verbunden sind und in jeder Spalte Anoden der Leuchtdioden über eine Versorgungsleitung elektrisch verbunden sind, und wobei jede Spalte jeweils ein erstes steuerbares Schaltelement zum Schalten einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der jeweiligen Versorgungsleitung und einem Versorgungsanschluss der Matrixschaltung aufweisend ein erstes Potential umfasst, und jede Zeile jeweils ein zweites steuerbares Schaltelement zum Schalten einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der jeweiligen Versorgungsleitung und einem Masseanschluss der Matrixschaltung aufweisend ein im Vergleich zum ersten Potential kleineres zweites Potential umfasst. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anzeigevorrichtung mit einer Matrixschaltung sowie ein Haushaltsgerät mit zumindest einer Anzeigevorrichtung.
Matrixschaltungen sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und werden dazu eingesetzt, mehrere Verbraucher, beispielsweise Leuchtdioden beziehungsweise LEDs, auf einfache Weise ansteuern zu können. Dazu werden die Leuchtdioden in Spalten und Zeilen angeordnet, wobei beispielsweise Anoden der Leuchtdioden spaltenweise verbunden werden und Kathoden der Leuchtdioden zeilenweise verbunden werden. Dabei können die Spalten über jeweils ein steuerbares Schaltelement, einen sogenannten Spaltentreiber, mit einem Versorgungsanschluss elektrisch verbunden werden und die Zeilen über jeweils ein steuerbares Schaltelement, einen sogenannten Zeilentreiber, mit einem Masseanschluss elektrisch verbunden werden. Wenn eine der Spalten über den zugehörigen Spaltentreiber mit dem Versorgungsanschluss und eine der Zeilen über den zugehörigen Zeilentreiber mit dem Masseanschluss verbunden wird, so wird die sich im Schnittpunkt der angeschlossenen Zeile und Spalte befindliche Leuchtdiode in Flussrichtung beziehungsweise Vorwärtsrichtung betrieben. Dadurch fließt ein elektrischer Strom durch diese Leuchtdiode und die Leuchtdiode leuchtet beziehungsweise emittiert Licht. Die anderen Leuchtdioden der Matrixanordnung befinden sich im Sperrbetrieb. Dabei fällt eine Sperrspannung über den Leuchtdioden ab und ein Leckstrom kann über die sich im Sperrbetrieb befindlichen Leuchtdioden fließen, welcher die Leuchtdioden schädigen oder zerstören kann. In der JP 2006 258959 A2 ist beschrieben, dass eine Gegenspannung für Leuchtdioden einer Matrixschaltung bereitgestellt wird.
Weitere Schaltungen sind in der US 2014/132492A1 , der US 2013/140998 A1 oder der EP 1 079 361 A1 offenbart.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, wie ein über Leuchtdioden einer Matrixschaltung fließender Leckstrom besser und einfacher vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Matrixschaltung, eine Anzeigevorrichtung sowie ein Haushaltsgerät mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Die Matrixschaltung kann für die Anzeigevorrichtung des Haushaltsgerätes vorgesehen sein. Mittels der Anzeigevorrichtung können einem Nutzer des Haushaltsgerätes Informationen über das Haushaltsgerät, beispielsweise ein Betriebszustand des Haushaltsgerätes, angezeigt werden. Eine solche Anzeigevorrichtung kann beispielsweise eine Siebensegmentanzeige oder ein LED-Display sein. Die Matrixschaltung umfasst eine vorbestimmte Anzahl an Zeilen und Spalten, wobei jede Zeile und jede Spalte jeweils eine Versorgungsleitung aufweisen. Über die jeweilige Versorgungsleitung einer Spalte sind die Anoden aller der in dieser Spalte angeordneten Leuchtdioden elektrisch miteinander verbunden. Über die Versorgungsleitung einer Zeile sind die Kathoden aller sich in dieser Zeile befindlichen Leuchtdioden elektrisch miteinander verbunden. Außerdem weist jede Spalte jeweils ein erstes steuerbares Schaltelement beziehungsweise jeweils einen Spaltentreiber und jede Zeile jeweils ein zweites steuerbares Schaltelement beziehungsweise jeweils einen Zeilentreiber auf. Vorzugsweise sind die ersten und zweiten steuerbaren Schaltelemente als Bipolartransistoren ausgebildet, welche beispielsweise durch eine Steuereinrichtung der Matrixschaltung geöffnet und geschlossen werden können. In einem geschlossenen Zustand eines der ersten steuerbaren Schaltelemente ist die jeweilige Versorgungsleitung der Spalte mit dem Versorgungsanschluss elektrisch verbunden und in einem geöffneten Zustand eines der ersten steuerbaren Schaltelemente ist die zugehörige Versorgungsleitung von dem Versorgungsanschluss getrennt beziehungsweise abgekoppelt. In einem geschlossenen Zustand eines der zweiten steuerbaren Schaltelemente ist die jeweilige Versorgungsleitung der Zeile mit dem Masseanschluss elektrisch verbunden und in einem geöffneten Zustand eines der zweiten steuerbaren Schaltelemente ist die Versorgungsleitung von dem Masseanschluss getrennt beziehungsweise abgekoppelt.
Um nun beispielsweise eine der Leuchtdioden zum Emittieren von Licht anzusteuern, wird die Versorgungsleitung derjenigen Spalte mittels des ersten steuerbaren Schaltelementes mit dem Versorgungsanschluss verbunden, in welcher sich die zu betreibende Leuchtdiode befindet. Außerdem wird diejenige Zeile, in welcher sich diese Leuchtdiode befindet, mittels des zweiten steuerbaren Schaltelementes mit dem Masseanschluss verbunden. Damit wird die Anode der anzusteuernden Leuchtdiode an den Versorgungsanschluss angeschlossen und die Kathode der anzusteuernden Leuchtdiode an den Masseanschluss angeschlossen. Der Masseanschluss liegt auf einem Bezugspotential als das zweite Potential, beispielsweise 0 Volt. Der Versorgungsanschluss liegt auf einem Versorgungspotential als das erste Potential, beispielsweise 5 Volt. Zwischen dem Versorgungsanschluss und dem Masseanschluss ist somit eine Versorgungsspannung zum Versorgen der Leuchtdioden abgreifbar. Durch die Differenz beziehungsweise den Unterschied zwischen dem ersten Potential an der Anode der angesteuerten Leuchtdiode und dem zweiten Potential an der Kathode der angesteuerten Leuchtdiode fließt ein Strom, ein Vorwärtsleuchtstrom, durch die angesteuerte Leuchtdiode und bringt diese zum Leuchten.
Durch das Anschließen der Spalte, in welcher sich die zu betreibende Leuchtdiode befindet, an den Versorgungsanschluss sind auch allen Anoden derjenigen Leuchtdioden, welche sich in derselben Spalte wie die angesteuerte Leuchtdiode befinden, an das erste Potential angeschlossen. Durch das Anschließen der Zeile, in welcher sich die zu betreibende Leuchtdiode befindet, an den Massenanschluss liegt das zweite Potential an allen Kathoden derjenigen Leuchtdioden, welche sich in derselben Zeile wie die angesteuerte Leuchtdiode befinden, an. Dabei kann es vorkommen, dass durch die nicht angesteuerten Leuchtdioden ein Leckstrom, also ein Strom in Rückwärtsrichtung beziehungsweise Sperrrichtung, fließen kann, welcher zur Zerstörung der Leuchtdioden führen kann.
Um diesen Stromfluss zu vermeiden, sind die ersten Widerstände vorgesehen, wobei jeweils ein erster Widerstand parallel zu dem ersten steuerbaren Schaltelement einer Spalte geschaltet ist. Über den ersten Widerstand ist die jeweilige Versorgungsleitung dauerhaft mit dem Versorgungsanschluss elektrisch verbunden, auch wenn das parallel geschaltete erste Schaltelement geöffnet ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass das erste steuerbare Schaltelement im geöffneten Zustand des ersten steuerbaren Schaltelementes von dem parallel geschalteten ersten Widerstand überbrückt ist. Der jeweils erste Widerstand ist also an das erste Potential beziehungsweise die Versorgungsspannung geschaltet. Dadurch wird dauerhaft ein Vorwärtsstrom an den ersten steuerbaren Schaltelementen vorbei in die Versorgungsleitungen der Spalten und damit in alle Leuchtdioden der Matrixschaltung, auch in die nicht angesteuerten Leuchtdioden, eingespeist. Anders ausgedrückt werden alle Leuchtdioden der Matrixschaltung dauerhaft in Vorwärtsrichtung betrieben. Der eingespeiste Vorwärtsstrom kann beispielsweise über die als Bipolartransistoren ausgebildeten zweiten Schaltelemente zu dem Masseanschluss abgeführt werden. Somit kann auf besonders einfache Weise ein Leckstrom durch die Leuchtdioden verhindert werden. Dabei ist in vorteilhafter Weise nur ein einziger erster Widerstand pro Spalte notwendig, sodass die Matrixschaltung besonders bauteilsparend und aufwandsarm ausgestaltet ist.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kathoden der Leuchtdioden spaltenweise verbunden sind und die Anoden der Leuchtdioden zeilenweise verbunden sind. In diesem Fall werden die Zeilen über ein steuerbares Schaltelement an den Versorgungsanschluss angeschlossen und die Spalten über ein steuerbares Schaltelement an den Masseanschluss angeschlossen.
Eine erfindungsgemäße Matrixschaltung für eine Anzeigevorrichtung eines Haushaltsgerätes weist eine vorbestimmte Anzahl an in Zeilen und Spalten angeordneten Leuchtdioden auf, wobei in jeder Zeile Kathoden der Leuchtdioden über eine Versorgungsleitung elektrisch verbunden sind und in jeder Spalte Anoden der Leuchtdioden über eine Versorgungsleitung elektrisch verbunden sind. Dabei umfasst jede Spalte jeweils ein erstes steuerbares Schaltelement zum Schalten einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der jeweiligen Versorgungsleitung und einem Versorgungsanschluss der Matrixschaltung aufweisend ein erstes Potential, und jede Zeile jeweils ein zweites steuerbares Schaltelement zum Schalten einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der jeweiligen Versorgungsleitung und einem Masseanschluss der Matrixschaltung aufweisend ein im Vergleich zum ersten Potential kleineres zweites Potential. Darüber hinaus weist die Matrixschaltung für jede Spalte zumindest einen ersten Widerstand auf, welcher zum elektrischen Verbinden der jeweiligen Versorgungsleitung mit dem Versorgungsanschluss der Matrixschaltung und zum Einspeisen eines elektrischen Stromes von dem Versorgungsanschluss in die Versorgungsleitung parallel zu dem ersten steuerbaren Schaltelement der jeweiligen Spalte schaltbar ist.
Die erfindungsgemäße Matrixschaltung offenbart, dass die ersten Widerstände nicht dauerhaft parallel zu den ersten Schaltelementen geschaltet sind und damit nicht dauerhaft ein Vorwärtsstrom in die Versorgungsleitungen für die Leuchtdioden der Matrixschaltung eingespeist wird. Insbesondere sind die ersten Widerstände nur dann parallel zu den ersten steuerbaren Schaltelementen der Spalten geschaltet, wenn zumindest eine der Leuchtdioden der Matrixschaltung zum Leuchten angesteuert wird, also wenn zumindest eines der ersten steuerbaren Schaltelemente geschlossen ist. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass die Matrixschaltung besonders einfach und energiesparend ausgebildet ist, da nur dann ein Vorwärtsstrom in die Leuchtdioden eingeprägt wird, wenn ein Vermeiden eines Leckstromes notwendig ist, also wenn die Matrixschaltung in Betrieb ist und zumindest eine der Leuchtdioden zum Leuchten angesteuert wird.
Dazu ist vorzugsweise der zumindest eine erste Widerstand jeder Spalte elektrisch mit der Versorgungsleitung der jeweiligen Spalte verbunden. Zum Parallelschalten der Versorgungsleitung und des ersten steuerbaren Schaltelementes der jeweiligen Spalte ist der zumindest eine erste Widerstand elektrisch mit dem Versorgungsanschluss verbindbar. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass ein erster Anschluss des zumindest einen ersten Widerstands einer Spalte dauerhaft mit der Versorgungsleitung der Spalte elektrisch verbunden ist und ein zweiter Anschluss des zumindest einen ersten Widerstandes bei Bedarf zum Einspeisen des Vorwärtsstromes elektrisch mit dem Versorgungsanschluss der Matrixschaltung verbunden wird. Der zweite Anschluss des zumindest einen ersten Widerstandes wird insbesondere erst dann an das erste Potential beziehungsweise die Versorgungsspannung angeschlossen, wenn die Matrixschaltung in Betrieb ist und zumindest eines der ersten steuerbaren Schaltelemente geschlossen ist.
Erfindungsgemäß ist die Versorgungsleitung jeder Spalte über jeweils einen der ersten Widerstände der jeweiligen Spalte mit den Versorgungsleitungen der anderen Spalten elektrisch verbunden, wobei einer der ersten Widerstände einer Spalte nur parallel zu dem ersten steuerbaren Schaltelement dieser Spalte geschaltet ist, wenn ein erstes steuerbares Schaltelement zumindest einer anderen Spalte geschlossen ist und dadurch der erste Widerstand mit dem Versorgungsanschluss verbunden ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Versorgungsleitung jeder Spalte über jeweils einen der ersten Widerstände der jeweiligen Spalte mit den Versorgungsleitungen der anderen Spalten elektrisch verbunden ist, wobei jeder der ersten Widerstände einer Spalte nur parallel zu dem ersten steuerbaren Schaltelement dieser Spalte geschaltet ist, wenn dasjenige erste steuerbare Schaltelement der mit diesem ersten Widerstand verbundenen Versorgungsleitung einer anderen Spalte geschlossen ist und dadurch dieser erste Widerstand über das erste Schaltelement dieser anderen Spalte mit dem Versorgungsanschluss verbunden ist. Wenn also die Matrixschaltung in Betrieb ist und das erste steuerbare Schaltelement zumindest einer Spalte geschlossen ist, ist dadurch jeweils ein erster Widerstand zu den ersten steuerbaren Schaltelementen der anderen Spalten parallel geschaltet. Die ersten Anschlüsse der ersten Widerstände sind also mit einer Versorgungsleitung elektrisch verbunden und die zweiten Anschlüsse werden also über eines der ersten Schaltelemente einer anderen Versorgungsleitung an den Versorgungsanschluss angeschlossen. Die Matrixschaltung ist somit besonders einfach gestaltet, da keine separate Ansteuerung zum Anschließen der ersten Widerstände an den Versorgungsanschluss notwendig ist.
Vorzugsweise sind dabei jeweils zwei Versorgungsleitungen der Matrixschaltung über genau einen ersten Widerstand miteinander verbunden. Wenn also das erste Schaltelement einer ersten Spalte geschlossen wird, so wird der erste Widerstand parallel zu dem ersten Schaltelement einer zweiten Spalte geschaltet. Wenn das erste Schaltelement der zweiten Spalte geschlossen wird, so wird der erste Widerstand parallel zu dem ersten Schaltelement der ersten Spalte geschaltet. Die Anzahl der ersten Widerstände berechnet sich hier über die Formel k = n(n-1)/2, wobei k die Anzahl an ersten Widerständen und n die Anzahl an Spalten der Matrixschaltung ist. Somit kann die Anzahl an Widerständen reduziert werden und die Matrixschaltung gleichzeitig besonders energieeffizient ausgebildet werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die ersten Widerstände so dimensioniert, dass ein von dem Versorgungsanschluss über den jeweils ersten Widerstand zu den Leuchtdioden und von den Leuchtdioden zu dem Masseanschluss fließender elektrischer Strom unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegt. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass ein elektrischer Widerstandswert der ersten Widerstände so gewählt wird, dass kein Leuchten der Leuchtdioden durch den von dem Versorgungsanschluss über die ersten Widerstände fließenden Strom hervorgerufen wird beziehungsweise dass ein Leuchten der Leuchtdioden von einem die Matrixschaltung betrachtenden Nutzer nicht oder nur kaum optisch wahrnehmbar ist. Der erste Widerstand kann beispielsweise einen elektrischen Widerstandswert zwischen 100 Kiloohm und einem Megaohm aufweisen. Der Grenzwert kann beispielsweise 1 Mikroampere betragen. Der Strom dient also nur zum Vermeiden beziehungsweise Verhindern des Leckstromes.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn jede Zeile jeweils einen zweiten Widerstand aufweist, welcher zum Leiten eines elektrischen Stromes von der Versorgungsleitung zu dem Masseanschluss elektrisch mit der Versorgungsleitung der jeweiligen Zeile und mit dem Masseanschluss verbunden ist und damit parallel zu dem zweiten steuerbaren Schaltelement der jeweiligen Zeile geschaltet ist. Durch den jeweils zweiten Widerstand kann das Potential der Kathoden auf einem geringeren Wert gehalten werden als das Potential der Anoden, falls ein Sperrstrom des beispielsweise als Bipolartransistor ausgestalteten zweiten steuerbaren Schaltelementes zu niedrig ist. Der über die ersten Widerstände eingeprägte Strom fließt also gemäß dieser Ausführungsform über den jeweils zweiten Widerstand zu dem Masseanschluss. Dabei ist vorzugsweise ein elektrischer Widerstandswert der ersten Widerstände größer oder gleich als ein elektrischer Widerstandswert der zweiten Widerstände. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Strom in Vorwärtsrichtung von dem Versorgungsanschluss über die ersten Widerstände, die Leuchtdioden und die zweiten Widerstände zu dem Masseanschluss fließt.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Anzeigevorrichtung für ein Haushaltsgerät aufweisend zumindest eine erfindungsgemäße Matrixschaltung. Die Anzeigevorrichtung kann beispielsweise als eine Siebensegmentanzeige oder ein LED-Display ausgebildet sein.
Ein erfindungsgemäßes Haushaltsgerät umfasst eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung. Das Haushaltsgerät kann beispielsweise als ein Haushaltsgerät zum Reinigen oder Trocknen von Wäschestücken, beispielsweise als einer Waschmaschine oder ein Wäschetrockner, als ein Haushaltsgerät zum Zubereiten von Lebensmitteln, beispielsweise als ein Backofen oder ein Herd, als ein Haushaltsgerät zum Konservieren und Lagern von Lebensmitteln, beispielsweise als ein Kühlschrank, eine Gefriertruhe oder eine Kühl-Gefrierkombination, als ein Haushaltsgerät zum Reinigen von Geschirr, beispielsweise als eine Spülmaschine, als eine Dunstabzugshaube oder als ein Kaffeevollautomat ausgestaltet sein.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Matrixschaltung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung sowie für das erfindungsgemäße Haushaltsgerät.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.
Dabei zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes;
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Matrixschaltung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 3: eine schematische Darstellung der Matrixschaltung aus Fig. 2 in einem Betriebszustand einer Leuchtdiode;
Fig. 4: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Matrixschaltung;
Fig. 5: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Matrixschaltung; und
Fig. 6: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Matrixschaltung in einem Betriebszustand einer Leuchtdiode.

In den Fig. sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein Haushaltsgerät 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Haushaltsgerät 1 kann beispielsweise als ein Haushaltsgerät zum Reinigen oder Trocknen von Wäschestücken, beispielsweise als eine Waschmaschine oder ein Wäschetrockner, als ein Haushaltsgerät zum Zubereiten oder Garen von Lebensmitteln, beispielsweise als ein Backofen oder ein Herd, als ein Haushaltsgerät zum Konservieren und Lagern von Lebensmitteln, beispielsweise als ein Kühlschrank, eine Gefriertruhe oder eine Kühl-Gefrierkombination, als ein Haushaltsgerät zum Reinigen von Geschirr, beispielsweise als eine Spülmaschine, als eine Dunstabzugshaube oder als ein Kaffeevollautomat ausgestaltet sein. Das Haushaltsgerät 1 weist eine Anzeigevorrichtung 2 auf, welche beispielsweise zum Anzeigen von Informationen für einen hier nicht dargestellten Nutzer des Haushaltsgerätes 1 dient. Die Anzeigevorrichtung 2 kann beispielsweise als eine Siebensegmentanzeige ausgebildet sein. Die Anzeigevorrichtung 2 weist eine Matrixschaltung 3 auf.
Eine Matrixschaltung 3', wie sie bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist in Fig. 2 gezeigt. Die Matrixschaltung 3' weist hier drei Spalten S1, S2, S3 und drei Zeilen Z1, Z2, Z3 auf. Außerdem weist die Matrixschaltung 3' hier neun Leuchtdioden D1 bis D9 auf, von welchen jeweils drei Leuchtdioden D1 bis D9 in einer Spalte S1, S2, S3 und drei Leuchtdioden D1 bis D9 in einer Zeile Z1, Z2, Z3 angeordnet sind. Dabei sind in jeder Spalte S1, S2, S3 Anoden A der Leuchtdioden D1 bis D9 über jeweils eine Versorgungsleitung LS elektrisch verbunden und in jeder Zeile Z1, Z2, Z3 Kathoden K der Leuchtdioden D1 bis D9 über jeweils eine Versorgungsleitung LZ miteinander verbunden.
Außerdem weist jede der Spalten S1, S2, S3 jeweils ein erstes steuerbares Schaltelement 4 auf, welches die Versorgungsleitung LS der jeweiligen Spalte S1, S2, S3 mit einem Versorgungsanschluss 5 der Matrixschaltung 3' elektrisch verbindet und/oder die Versorgungsleitung LS der jeweiligen Spalte S1, S2, S3 von dem Versorgungsanschluss 5 trennt. Der Versorgungsanschluss 5 liegt auf einem ersten elektrischen Potential VCC, beispielsweise 5 Volt. Außerdem weist jede der Zeilen Z1, Z2, Z3 jeweils ein zweites steuerbares Schaltelement 6 auf, welches die Versorgungsleitung LZ der jeweiligen Zeile Z1, Z2, Z3 mit einem Masseanschluss 7 der Matrixschaltung 3' verbindet und/oder die Versorgungsleitung LZ der jeweiligen Zeile Z1, Z2, Z3 von dem Masseanschluss 7 trennt. Der Masseanschluss 7 weist ein im Vergleich zum ersten Potential VCC kleineres zweites Potential auf. Das zweite Potential ist dabei ein Bezugspotential der Matrixschaltung 3' und kann beispielsweise 0 Volt betragen. Die Versorgungsleitungen LZ der Zeilen Z1, Z2, Z3 sind über jeweils einen Widerstand RZ mit den zweiten steuerbaren Schaltelementen 6 elektrisch verbunden.
Fig. 3 zeigt einen Teilausschnitt der Matrixschaltung 3' aus Fig. 2, bei welcher die Leuchtdiode D1 in Betrieb ist. Dies bedeutet, dass die Leuchtdiode D1 zum Emittieren von Licht angesteuert und mit elektrischer Energie versorgt wird. Zum Ansteuern der Leuchtdiode D1 wird das erste steuerbare Schaltelement 4 der ersten Spalte S1 geschlossen, sodass die Versorgungsleitung LS der ersten Spalte S1 und damit die Anode A der Leuchtdiode D1 mit dem Versorgungsanschluss 5 elektrisch verbunden werden. Außerdem wird das zweite steuerbare Schaltelement 6 der ersten Zeile Z1 geschlossen, sodass die Versorgungsleitung LZ der ersten Zeile Z1 und damit die Kathode K der Leuchtdiode D1 mit dem Masseanschluss 7 elektrisch verbunden werden.
Die ersten und zweiten steuerbaren Schaltelemente 4, 6 können beispielsweise als Bipolartransistoren 8 mit einer Basis B, einem Emitter E und einem Kollektor C ausgebildet sein. Durch den entstehenden Potentialunterschied zwischen der Anode A und der Kathode K der Leuchtdiode D1 fließt ein elektrischer Strom 9, ein Vorwärtsleuchtstrom, durch die Leuchtdiode D1 und bringt diese zum Leuchten.
Dadurch dass sich die Leuchtdiode D2 ebenfalls in der ersten Spalte S1 befindet, wird durch das Schließen des ersten steuerbaren Schaltelementes 4 der ersten Spalte S1 auch die Anode A der Leuchtdiode D2 mit dem Versorgungsanschluss 5 elektrisch verbunden. Dadurch dass sich die Leuchtdiode D4 in der gleichen Zeile Z1 wie die Leuchtdiode D1 befindet, wird durch das Schließen des zweiten steuerbaren Schaltelementes 6 auch die Kathode K der Leuchtdiode D4 elektrisch mit dem Massenanschluss 7 verbunden. Durch die Leuchtdioden D2 und D4 fließen dadurch geringe Vorwärtsströme 10. Dadurch dass die Anoden A der Leuchtdioden D3 und D4 auf dem gleichen Potential liegen und die Kathoden K der Leuchtdioden D2 und D3 auf dem gleichen Potential liegen, befindet sich die Leuchtdiode D3 im Rückwärtsbetrieb beziehungsweise Sperrbetrieb und es fließt ein geringer Leckstrom 11 beziehungsweise Sperrstrom durch die Leuchtdiode D3. Dieser kann die Leuchtdiode D3 schädigen oder zerstören. Außerdem fließt hier ein geringer Sperrstrom 12 über den sich im Sperrbetrieb befindlichen Bipolartransistor 8 der zweiten Zeile Z2 in Richtung des Masseanschlusses 7.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Matrixschaltung 3, mittels welcher der Leckstrom 11 beziehungsweise der Rückwärtsstrom durch die Leuchtdioden D1 bis D9 verhindert werden kann. Dort ist gezeigt, dass jede Spalte S1, S2, S3 jeweils einen ersten Widerstand R1 aufweist, welcher parallel zu dem jeweiligen ersten steuerbaren Schaltelement 4 der zugehörigen Spalte S1, S2, S3 geschaltet ist. Dazu ist in jeder Spalte S1, S2, S3 der erste Widerstand R1 elektrisch mit der Versorgungsleitung LS der jeweiligen Spalte S1, S2, S3 und mit dem Versorgungsanschluss 5 verbunden. Der erste Widerstand R1 ist insbesondere ein hochohmiger Widerstand, welcher beispielsweise einen elektrischen Widerstandswert zwischen 100 Kiloohm und einem Megaohm aufweist. Mittels des ersten Widerstandes R1 werden die Anoden A der Dioden D1 bis D9, insbesondere dauerhaft, an die Versorgungsspannung VCC angeschlossen. Die Anoden A der Leuchtdioden D1 bis D9 bleiben aufgrund des kleinen Sperrstromes 12 über den Bipolartransistor 8 auf einem höheren Potential als die Kathoden K. Durch die ersten Widerstände R1 wird auch im geöffneten Zustand der ersten steuerbaren Schaltelemente 4 ein elektrischer Strom von dem Versorgungsanschluss 5 über die ersten Widerstände R1 in die jeweiligen Versorgungsleitungen LS eingespeist. Dieser Strom ist ein Strom in Vorwärtsrichtung, sodass alle Leuchtdioden D1 bis D9 dauerhaft in Vorwärtsrichtung betrieben werden. Die ersten Widerstände R1 sind dabei so dimensioniert, dass der durch die Leuchtdioden D1 bis D9 fließende Strom nicht zum Leuchten der jeweiligen Leuchtdioden D1 bis D9 führt beziehungsweise nicht zum optisch wahrnehmbaren Leuchten der Leuchtdioden D1 bis D9 führt. Es soll lediglich der Leckstrom durch die in Sperrrichtung betriebenen Leuchtdioden vermieden werden. Dieses dauerhafte Einprägen des Vorwärtsstromes kann auf besonders einfach Weise mit wenigen Widerständen R1 realisiert werden.
Außerdem weist hier jede Zeile Z1, Z2, Z3 einen zweiten Widerstand R2 auf, welcher parallel zu dem zweiten steuerbaren Schaltelement 6 der jeweiligen Zeile Z1, Z2, Z3 geschaltet ist. Der zweite Widerstand R2 ist elektrisch mit der Versorgungsleitung LZ der jeweiligen Zeile Z1, Z2, Z3 und mit dem Masseanschluss 7 verbunden. Über die zweiten Widerstände R2 können die Kathoden K der Leuchtdioden D1 bis D9 auf einem niedrigeren Potential gehalten werden als die Anoden A, falls der Sperrstrom 12 des Bipolartransistors 8 zu klein ist. Über die zweiten Widerstände R2 kann der über die ersten Widerstände R1 eingeprägte elektrische Strom in Richtung des Massenanschlusses 7 abfließen.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Matrixschaltung 3. Dabei sind die Versorgungsleitungen LS jeder Spalte S1, S2, S3 über jeweils einen ersten Widerstand R1 mit den Versorgungsleitungen LS der anderen Spalten S1, S2, S3 verbunden. Hier sind jeweils zwei Versorgungsleitungen LS zweier Spalten S1, S2, S3 über jeweils einen ersten Widerstand R1 elektrisch verbunden. Somit ist ein erster Anschluss der ersten Widerstände R1 mit einer der Versorgungsleitungen LS elektrisch verbunden und ein zweiter Anschluss der ersten Widerstände R1 über eines der ersten steuerbaren Schaltelemente 4 elektrisch mit dem Versorgungsanschluss 5 verbindbar und somit parallel zu dem ersten steuerbaren Schaltelement 4 der mit dem ersten Anschluss verbundenen Versorgungsleitung LS schaltbar.
Wenn nun beispielsweise das erste steuerbare Schaltelement 4 der ersten Spalte S1 geschlossen wird, so wird der mit der Versorgungsleitung LS der ersten Spalte S1 und der mit der Versorgungsleitung LS der zweiten Spalte S2 verbundene erste Widerstand R1 zu dem ersten steuerbaren, geöffneten Schaltelement 4 der zweiten Spalte S2 parallel geschaltet. Der mit der Versorgungsleitung LS der ersten Spalte S1 und der mit der Versorgungsleitung LS der dritten Spalte S3 verbundene erste Widerstand R1 wird parallel zu dem ersten steuerbaren, geöffneten Schaltelement 4 der dritten Spalte S3 parallel geschaltet. Die geöffneten ersten steuerbaren Schaltelemente 4 der zweiten und dritten Spalte S2, S3 werden also überbrückt. Dadurch wird von dem Versorgungsanschluss 5 über die an den Versorgungsanschluss 5 angeschlossenen ersten Widerstände R1 in die Versorgungsleitungen LS der Spalten S2 und S3 ein Strom eingeprägt, welcher durch die dort angeordneten Leuchtdioden D4, D5, D3, D6, D8, D7 fließt. Aus dieser Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass nicht dauerhaft ein Strom durch die Leuchtdioden D1 bis D9 fließt, sondern nur, wenn zumindest eines der ersten steuerbaren Schaltelemente 4 einer Spalte S1, S2, S3 geschlossen ist. Anders ausgedrückt fließt nur dann ein Strom, wenn die Matrixschaltung 3 in Betrieb ist.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Matrixschaltung 3, falls die Leuchtdiode D1 in Betrieb ist und leuchtet. Dadurch dass der erste Widerstand R1 mit dem Versorgungsanschluss 5 elektrisch verbunden ist, wird von dem Versorgungsanschluss 5 ein Strom 13 über den Widerstand R1 in die Versorgungsleitung LS der zweiten Spalte S2 eingeprägt, sodass durch die Leuchtdiode D3 ebenfalls ein geringer Vorwärtsstrom 10 fließt. Es wird also durch das Einprägen des Stromes 13 die Leuchtdiode D3 in Vorwärtsrichtung betrieben. Über den zweiten Widerstand R2 wird der aus der Versorgungsleitung LZ fließende Strom 14 zu dem Massenanschluss 7 abgeführt. Somit ist gezeigt, dass über keine der Leuchtdioden D1 bis D9 ein Sperrstrom fließt.

Bezugszeichenliste

1: Haushaltsgerät
2: Anzeigevorrichtung
3', 3: Matrixschaltung
4: erstes steuerbares Schaltelement
5: Versorgungsanschluss
6: zweites steuerbares Schaltelement
7: Masseanschluss
8: Bipolartransistor
9, 10, 11, 12, 13, 14: elektrische Ströme
VCC: erstes Potential
D1, D2, D3, D4, D5 D6, D7, D8, D9: Leuchtdioden
A: Anode
K: Kathode
R1, R2, RZ: Widerstände
LS, LZ: Versorgungsleitungen
S1, S2, S3: Spalten
Z1, Z2, Z3: Zeilen
B: Basis
E: Emitter
C: Kollektor

Claims

Matrixschaltung (3) für eine Anzeigevorrichtung (2) eines Haushaltsgerätes (1) mit einer vorbestimmten Anzahl an in Zeilen (Z1, Z2, Z3) und Spalten (S1, S2, S3) angeordneten Leuchtdioden (D1 bis D9), wobei in jeder Zeile (Z1, Z2, Z3) Kathoden (K) der Leuchtdioden (D1 bis D9) über eine Versorgungsleitung (LZ) elektrisch verbunden sind und in jeder Spalte (S1, S2, S3) Anoden (A) der Leuchtdioden (D1 bis D9) über eine Versorgungsleitung (LS) elektrisch verbunden sind, und wobei jede Spalte (S1, S2, S3) jeweils ein erstes steuerbares Schaltelement (4) zum Schalten einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der jeweiligen Versorgungsleitung (LS) und einem Versorgungsanschluss (5) der Matrixschaltung (3) aufweisend ein erstes Potential (VCC) umfasst, und jede Zeile (Z1, Z2, Z3) jeweils ein zweites steuerbares Schaltelement (6) zum Schalten einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der jeweiligen Versorgungsleitung (LZ) und einem Masseanschluss (7) der Matrixschaltung (3) aufweisend ein im Vergleich zum ersten Potential (VCC) kleineres zweites Potential umfasst, wobei
die Matrixschaltung (3) für jede Spalte (S1, S2, S3) zumindest einen ersten Widerstand (R1) aufweist, welcher zum elektrischen Verbinden der jeweiligen Versorgungsleitung (LS) mit dem Versorgungsanschluss (5) der Matrixschaltung (3) und zum Einspeisen eines elektrischen Stromes (13) von dem Versorgungsanschluss (5) in die Versorgungsleitung (LS) parallel zu dem ersten steuerbaren Schaltelement (4) der jeweiligen Spalte (S1, S2, S3) schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (LS) jeder Spalte (S1, S2, S3) über jeweils einen der ersten Widerstände (R1) der jeweiligen Spalte (S1, S2, S3) mit den Versorgungsleitungen (LS) der anderen Spalten (S1, S2, S3) elektrisch verbunden ist, wobei einer der ersten Widerstände (R1) einer Spalte (S1, S2, S3) nur parallel zu dem ersten steuerbaren Schaltelement (4) dieser Spalte (S1, S2, S3) geschaltet ist, wenn ein erstes steuerbares Schaltelement (4) zumindest einer anderen Spalte (S1, S2, S3) geschlossen ist und dadurch der erste Widerstand (R1) mit dem Versorgungsanschluss (5) verbunden ist.
Matrixschaltung (3) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine erste Widerstand (R1) jeder Spalte (S1, S2, S3) elektrisch mit der Versorgungsleitung (LS) der jeweiligen Spalte (S1, S2, S3) verbunden ist und zum Parallelschalten der Versorgungsleitung (LS) und des ersten steuerbaren Schaltelementes (4) der jeweiligen Spalte (S1, S2, S3) elektrisch mit dem Versorgungsanschluss (5) verbindbar ist.
Matrixschaltung (3) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeweils zwei Versorgungsleitungen (LS) der Matrixschaltung (3) über genau einen ersten Widerstand (R1) miteinander verbunden sind.
Matrixschaltung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten Widerstände (R1) so dimensioniert sind, dass ein von dem Versorgungsanschluss (5) über den jeweils ersten Widerstand (R1) zu den Leuchtdioden (D1 bis D9) und von den Leuchtdioden (D1 bis D9) zu dem Masseanschluss (7) fließender elektrischer Strom unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegt.
Matrixschaltung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Zeile (Z1, Z2, Z3) jeweils einen zweiten Widerstand (R2) aufweist, welcher zum Leiten eines elektrischen Stromes (14) von der Versorgungsleitung (LZ) zu dem Massenanschluss (7) elektrisch mit der Versorgungsleitung (LZ) der jeweiligen Zeile (Z1, Z2, Z3) und mit dem Masseanschluss (7) verbunden ist und damit parallel zu dem zweiten steuerbaren Schaltelement (6) der jeweiligen Zeile (Z1, Z2, Z3) geschaltet ist.
Matrixschaltung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten und zweiten steuerbaren Schaltelemente (4, 6) als Bipolartransistoren (8) ausgebildet sind.
Anzeigevorrichtung (2) für ein Haushaltsgerät (1) aufweisend eine Matrixschaltung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Haushaltsgerät (1) mit einer Anzeigevorrichtung (2) nach Anspruch 7.