DE2653191A1

DE2653191A1 - Leuchtdiodensegmentanzeige

Info

Publication number: DE2653191A1
Application number: DE19762653191
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Flach; Gerhard Reinert
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1976-11-23
Filing date: 1976-11-23
Publication date: 1978-05-24
Also published as: JPS5366193A; DE2653191B2; DE2653191C3

Description

Leuchtdiodensegmentanzeige
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Anpassung einer Leuchtdiodensegmentanzeige an eine überhöhte Versorgungsspannung unter Verwendung eines Decoders und Anpassungswiderständen.
Bei einer bekannten Anordnung der obengenannten Art sind der Leuchtdiodensegmentanzeige niederohmige Widerstände vorgeschaltet, die mit einem TTL-Decoder zusammenwirken. Die 24 V-Sigzale werde über zinken Widerstand mit Zenerdiodenableitung auf den Decoder gegeben. Diese bekannte Anordnung ist laut Datenblatt für einen Femperaturbereich von 0 bis 60°C geeignet. Der Nennversorgtrngs strom ist infolge der niederohmigen Vorwiderstände zur Anpassung der überhöhten Versorgungsspannung an die @ennspannung der Leuchtdiodensegmentanzeige relativ @och, zum anderen wird in dem TTL-Decoder ein Verluststrom verbraucht, so daß die Wärmeentwicklung in den Gerät relativ hoch ist. Durch die Erfindung soll eine Anordnung der obengenannten Art dahingehend er-tüchtigt werd@n, daß die Verlustleistung und damit der Aufwand zur Wärmeabführung vermindert wird. Dies wird bei einer Anordnung der obengenannten Art auf einfache Weise dadurch erreicht, daß unter Verwendung eines CMOS-Decoders eine Umschaltanordnung auf mindestens zwei Betriebstemperaturbereiche vorgesehen ist, wobei dem Hochtemperaturbereich ein unter den Nennsegmentströmen liegender Strom mit a@sreichender Leuchtintensität zugeordnet ist. Die Verwendung des handelsüblicher CMOS-Decoders (Complementär-Metalloxyd-Semiconductor), wie er beispielsweise durch die Druckschrift "Semiconductor Data Library" Vo. 5, S. 7 - 173 der Firma MOTOROLA bekannt ist, setzt die Verlustleistung schon wesentlich herunter, da diese im Verhältnis zu den TTL-Decodern um mindeste-ns zwei Zehnerpotenzen kleiner im Bereich von nA liegen. Diese Decoder werden zur Ansteuerung voll Siebensegmentanzeigen verwendet. Der Erfindung liegt weiterhin die Erkenntnis zugrunde, daß die Leuchtdioden mit einem unter dem Hennstrom liegenden Strom beaufschlagt werden können, ohne daß die Leuchtintensität wesentlich nachläßt, so daß für extreme Benutzungsfälle, die nur einen geringen Prozentsatz der Benutzungsfälle ausmachen, mit dieser noch ausreichenden Leuchtintensität gearbeitet werden kann. Hierzu wird eine Umschaltanordnung vorgesehen, die vorteilhafterweise aus einer überbrückbaren Zenerdiode besteht, die in gemeinsamen Ausgang der Leuchtdicdensegmentanzeige liegt. Die Verlustleistung der erfindungsgemäßel Anordnung kann weiter vermindert werden, wenn ein Taktgenerator für die Betriebsspannung der Leuchtdiodensegnientanzeige Verwendung findet und die UmschaltanordnunE aus einer das Taktverhältnis ändernden Überbrückungsschal@ung besteht. Dieser Ta;tgenerator unterbricht den Strom zu den Leuchtdioden intermittierend und blendet damit in den Taktpausen die Verlustleistung aus. Das Stromniveau in den stromführenden Takten kann gegenüber einer Lösung mit Vorwiderständen allein höher liegen, so daß bei gleicher Ve:lustleistung die Leuchtintensität höher erscheint. Das Stromniveau kann dem maximal zuläscigen Ausgargsstrom des Decoders angepaßt werden, wozu orteilhafterweis e Strombegrenzungswiderstände und Schutzdioden für den CHOS-Decoder der Leuchtdiodensegmentanzeige vorgeschaltet sind. Als besonders günstiges Taktverhältnis zur Reduzierung der Verlustleistung bei größtmöglicher Leuchtintensität hat sich herausgestellt, wenn das Taktverhältnis im ungebrückten Zustand ca. 1 4,5 und im gobrückten Zustand ca. 1 : 1,4 beträgt.
Anheni der Zeichnung werden Schaltungsanordnungen gemäß der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise näher erläutert.
Es zeigen Fig 1 eine Scheltungsanordnung für eine Ziffernanzeige unter Verwendung von Serienwiderstanden und einer uberbrückbarren Znerdiode, Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ausführung, bei der die Ziffernanzeige mit einer intermittierenden Stromversorgung versehen ist.
Die ill der Figur dargestellte Siebensegmentanzeige 1 besteht aus sieben Leuchtdioden 2 (Light-Emission-Diodes). Der innere Aufbau der Siebensegmentanzeige ist beispielsweise in dem Datenblatt der Firma Litronix DL 750 beschrieben. Die sieben Leuchtdioden stehen über Vorwiderstände 3 mit dem Ausgang eines CMOS-Dccders 4, wie er in der oben angegebenen Druckschrift beschrieben ist, in Verbindung. Die Eingänge des Decoders sind mit den mit 5 bis 9 bezeichneten Ansteuerungsleitungen eines Binärdecoders über Vorwiderstände 10 und Ableitwiderstände 11 verbunden. Wie erwähnt, arbeitet der CMOS-Decoder praktisch verlustlos. Die CMOS-Versorgung erfolgt mittels eines nicht näher dargestellten bekannten Einfachnetzgerätes. Der Decoder ist in der Lage, ohne weitere Verstärkerelemente die Leuchtdiodensegmente zu treiben.
Fingangsseitig werden mittels nicht näher dargestellten, im Decoder 4 integrierten Schutzdioden und den Vorwiderständen 10, die in der Größenordnung von 100 Kilo-Ohm liegen, sowohl die 24 V-Signale aL Eingang wie. auch höher liegende Störsignale begrenzt. Die Widerstände 11 binder die CMOS-Eingänge an ein definiertes Versorgungotential. Die am gemeinsamen Ausgang 12 in den Str@mkreis dcr siegen Dioden eingeschaltete Zenerdiode 13 kann durch eine Brücke 14 ü@ erbrückt werden, so daß das Stromniveau bei höheren Temperatu@en durch Fortlassen der Brücke 14 weiter reduziert werden kann. Das Stromniveau generell kann durch die Widerstände 3 bestimmt werden, die - wie oben erwähnt -möglichst hochohmig gehalten werden und in einem Bereich liegen, in dem die Leuchtdichte der Leuchtdioden noch durchaus befriedigend ist.
In der Schaltanordnung nach Fig. 2 sind im wesentlichen die gleichen Schaltelemente verwendet worden und auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der wesentliche Unterschied besteht g u v darin, daß anstelle der Zenerdiode 13 ein Schalttransistor 15 vorgesehen ist, der über einen Widerstand 16 mit einem üblichen Taktgeber 17 in Verbindung steht. Der Aufbau und die Funktion eines derartigen Taktgebers sind beispielsweise in dem MCMOS-Handbook, Firma MOTOROLA, Abschnitt 8 - 22 beschrieben. Die Ausgänge 18, 19 des Taktgenerators 17 dienen dem Anlegen einer Brücke, so daß der Widerstand 20 durch das Parallelschalten der Widerstände 21 und 22 im Wert geändert werden kann, so daß sich die Taktfrequenz des Taktgebers ändert Das Anlegen der Brücke 14 an die Klemmen 18, 19 bewirkt ebenfalls eine Umschaltung auf verschiedene Temperaturberei~he, beispielsweise auf den Bereich O - 400 und auf einen Bereich O - 700. Die CMOS-Inverterglieder, die Bestandteil des Taktgenerators 17 sind, sind mit den Bezugszeichen 23 und 24 versehen. Durch entsprechende Wahl des Taktverhältnisses läßt sich hier gegenüber der nach Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung in jedem Fall eine weitere Reduzierung der Verlustleistung um ca. 20 % erreichen. Wie erwahnt, ist der gepulste Diodenstrom bei vergleichbarer Leuchtdichte ohne Pulsung mit einer kleineren Verlustleistung behaftet.
Darüber hinaus kann kurzzeitig ein relativ hoher Leuchtdiodenstrom vorgesehen werden, der durch die nachfolgende lange Pause der Leuchtsegmentanzeige nicht schadet, jedoch dem Betrachter eine höhere Leuchtintensität vortäuscht. Die Widerstände 3, denen im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 Schutzdioden 25 nachgeschaltet sind, sind im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Fig Fig. 1 etwa im Verhältnis 1 : 2 niedriger im Widerstandswert.
Der Widerstandswert wird betimmt durch den aus dem CMOS-Decoder maximal abnehmbaren Strom.
Zu erwähnen ist noch, daß bei Verwendung des handelsüblichen CMOS-Decoders 4 am Eingang 9,der dem LE (Latch enable)-Eingang entspricht, ein Filterbaustein, wie er durch die DT-OS 2 420 106 bekannt ist, zugeschaltet werden kann, so daß die im Decoder-Baustein vorgesehene Funktion der Speicherung in einem auch bei Starkstromstörungen sicheren Betrieb übergeführt werden kann.
Durch die Erfindung wurde es möglich, Siebensegmentanzeigen mit einer Nennversorgungsspannung von 5 V für die in der Industrie vorherrschende Versorgungsspannung von 24 V zu ertüchtigen, ohne hierbei übermäßig große Verlustleistungen in Kauf nehmen zu müssen.
6 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Anordnung zur Anpassung einer Leuchtdiodensegmentanzeige an eile überhöhte Versorgungsspannung unter Verwendung eines Decoders und Anpassungswiderständen, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines CMOS-Decoders (4) eine Umschaltanordnung (14, 18, 19) auf mindestens zwei Betriebstemperaturbereiche vorgesehen ist, wobei dem Hochtemperaturbereich ein unter den Nennsegmentstrdmen @egender Strom mit ausreichender Leuchtintensität zugeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschältanordnung (14) aus einer überbrückbaren Zenerdiode (13) im gemeinsamen Ausgang (12) der Leuchtdiodensegmentanzeige (1) besteht.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines Taktgenerators (17) für die Betriebsspannung der Leuchtdiodensegmentanzeige (1) die Umschaltanordnung (14) aus einer das Taktverhältnis ändernden Überbrückungsschaltung (lS, 1) besteht.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Taktverhältnis im ungebrückten Zustand ca. 1 : 4,5 und im gebrückten Zustand ca. 1 : 1,4 beträgt.
5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dß Strombegrenzungswiderstände (3) und Schutzdioden (25) für den CMOS-Decoder (4) der Leuchtdiodensegmentanzeige (1) vorgeschaltet sind.

o. Anordnung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtdiodensegmentanzeige (1) ein Schalttransistor (15) vorgeschaltet ist, der von Taktgenerator beaufschlagt ist.