DE2548288C3 - Two-pole display circuit - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine zweipolige Anzeigeschaltung für einen Gleichspannungs-Schwellwert, bei der zwischen die Pole der Gleichspannungsquelle die Reihenschaltung aus einem Halbleiter-Lumineszenzbauelement und ein von der Gleichspannung gesteuerter Schmitt-Trigger geschaltet istThe invention relates to a two-pole display circuit for a DC voltage threshold value in which between the poles of the DC voltage source is the series connection of a semiconductor luminescent component and a Schmitt trigger controlled by the DC voltage is connected

Es sind bereits Halbleiteranordnungen vorgeschlagen worden, die aus der Reihenschaltung eines Widerstan- w> des und einer Lumineszenzdiode bestehen. Dadurch war es möglich, ein Leuchtbauelement an eine Versorgungsspannungsquelle anzuschließen, deren Spannungswert sich von der Betriebsspannung der Dioden unterscheidet. Bei diesen Anordnungen ist aber der durch das »"> Leuchtelement fließende Strom und damit auch die Leuchtintensität spannungsabhängig. Ferner ist aus der DE-OS 20 60 045 eine Ladungskontrollschaltung bekannt, bei der einer Lumineszenzdiode ein Schmitt-Trigger vorgeschaltet ist Auch diese Schaltung hat aber den Nachteil, daß zur Anpassung des Lumineszenzbauelementes an die Versorgungsspannung Spannungsteiler erforderlich sind und die Leuchtintensität spannungsabhängig istSemiconductor arrangements have already been proposed which consist of a series connection of a resistor w> des and a light emitting diode. This made it possible to connect a lighting component to a supply voltage source to be connected, the voltage value of which differs from the operating voltage of the diodes. In these arrangements, however, the one indicated by the »"> Luminous element flowing current and thus also the luminous intensity depends on the voltage. Furthermore, from the DE-OS 20 60 045 a charge control circuit is known in which a luminescent diode has a Schmitt trigger is connected upstream, but this circuit also has the disadvantage that for adapting the luminescent component voltage dividers are required for the supply voltage and the light intensity depends on the voltage is

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe •zugrunde, eine Anzeigeeinheit anzugeben, bei der die Anzeige durch ein Lumineszenz-Halbleiterbauelement, insbesondere eine Leuchtdiode, erfolgt wobei das Lumineszenzbauelement erst ab einem bestimmten Spannungswert einen das Leuchten verursachenden Strom führt, der dann auch bei zunehmender Spannung konstant bleibt Die Gesamtschaltung soll in einem zweipoligen Gehäuse untergebracht werden. Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß dem Schmitt-Trigger ein mit dem Lumineszenzbauelement in Reihe geschalteter Konstantstromgenerator nachgeschaltet ist, der vom Schmitt-Trigger erst beim Überschreiten eines bestimmten Gleichspannungs-Schwellwertes eingeschaltet wird und daß das Lumineszenzbauelement und die Schaltung aus Konstantstromgenerator und Schmitt-Trigger in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist, das aus lichtdurchlässigem Kunststoff besteht und zwei Anschlußpole aufweistThe present invention is based on the object • to provide a display unit in which the Display by a luminescence semiconductor component, in particular a light-emitting diode, takes place Luminescent component only causes the glow above a certain voltage value Conducts current, which then remains constant even with increasing voltage two-pole housing can be accommodated. According to the invention, the stated object is thereby achieved solved that the Schmitt trigger a constant current generator connected in series with the luminescent component is followed by the Schmitt trigger only when a certain DC voltage threshold value is exceeded is switched on and that the luminescent component and the circuit of the constant current generator and Schmitt trigger is housed in a common housing that consists of consists of translucent plastic and has two connecting poles

Die neue Anzeigeschaltung kann insbesondere zur Kontrolle des Entladungszustandes einer Batterie verwendet würden, da beim Absinken der Batteriespannung unter einen bestimmten Schwellwert der Strom durch das Lumineszenzbauelement abgeschaltet wird, so daß die Leuchtanzeige erlischt Der Schaltungsteil aus dem Konstantstromgenerator und dem Schmitt-Trigger wird vorteilhafterweise in einem einzigen einkristallinen Halbleiterkörper in Form einer integrierten Festkörperschaltung untergebracht Dieser integrierte Schaltkreis ist beispielsweise im Kunststoffgehäuse auf der einen Gehäusezuleitung befestigt, während die Lumineszenzdiode auf der anderen Gehäusezuleitung angeordnet ist Die Lumineszenzdiode und der integrierte Schaltkreis sind beispielsweise über einen dünnen Kontaktierungsdraht elektrisch leitend miteinander verbunden. Die beiden Gehäusezuleitungen werden mit den Polen der Gleichspannungsquelle verbunden. The new display circuit can, in particular, be used to monitor the discharge status of a battery would be used because when the battery voltage drops below a certain threshold value, the current is switched off by the luminescent component, so that the illuminated display goes out. The circuit part from the constant current generator and the Schmitt trigger is advantageously in a single monocrystalline semiconductor body housed in the form of an integrated solid-state circuit This integrated The circuit is attached, for example, in the plastic housing to one of the housing leads, while the light-emitting diode is arranged on the other housing lead. The light-emitting diode and the integrated circuit are electrical, for example via a thin bonding wire conductively connected to each other. The two housing leads are connected to the poles of the DC voltage source.

Der Konstantstromgenerator besteht aus zwei Transistoren T₃ und T₄, wobei die Basis-Emitterstrecke des einen mit einem Emitterwiderstand Re versehenen Transistors 71 von der Kollektor-Basisstrecke des mit einem Kollektorwiderstand Rc versehenen anderen Transistors T₃ überbrückt ist Der Widerstand Rc und der Kollektor des Transistors T₄ werden mit dem einen Pol der Gleichspannungsquelle und der Widerstand Re sowie der Emitter des Transistors T₃ mit dem Lumineszenzbauelement verbunden. An die Basis des Transistors Ta wird noch der Ausgang des Schmitt-Triggers angeschlossen, durch den der Konstantstromgenerator ein- bzw. abgeschaltet wird. The constant current generator consists of two transistors T ₃ and T ₄ , the base-emitter path of a transistor 71 provided with an emitter resistor Re being bridged by the collector-base path of the other transistor T ₃ provided with a collector resistor Rc. The resistor Rc and the collector of the The transistor T ₄ is connected to one pole of the DC voltage source and the resistor Re and the emitter of the transistor T _{3 are} connected to the luminescent component. The output of the Schmitt trigger, by means of which the constant current generator is switched on or off, is also connected to the base of the transistor Ta.

Die Erfindung soll noch anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. The invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment.

In der F i g. 1 ist die Schaltung aus dem Schmitt-Trigger S, dem Konstantstromgenerator K und der Lumineszenzdiode L dargestellt. Der Schmitt-Trigger und der Konstantstromgenerator sind parallel geschaltet, wobei der Ausgang des Schmitt-Triggers zusätzlich mit einem Steuereingang des Konstantstromgenerators verbunden ist. Die Parallelschaltung aus Schmitt-Trigger und Konstantstromgenerator ist in Reihe zurIn FIG. 1 shows the circuit comprising the Schmitt trigger S, the constant current generator K and the luminescent diode L. The Schmitt trigger and the constant current generator are connected in parallel, the output of the Schmitt trigger being additionally connected to a control input of the constant current generator. The parallel connection of Schmitt trigger and constant current generator is in series with

Lumineszenzdiode L geschaltet Die Reihenschaltung liegt zwischen den Polen der Gleichspannungsquelle.LED L switched The series connection is between the poles of the DC voltage source.

Der Schmitt-Trigger S besteht aus den beiden Transistoren Ti und TJ, wobei die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors Ti von der Basis-Emitterstrecke des Ausgangstransistors T₂ überbrückt ist Das Basisspannungspotential des Transistors Ti wird mit dem Basisspannungsteiler aus den Widerständen R\ und R₂ eingestellt Der Transistor Ti ist mit einem Kollektorwiderstand R₄ und mit einem Emitterwiderstand /I₃ versehen. Die Widerstände R\ und A3 sind mit der Lumineszenzdiode L und die Widerstände R2 und R₄ mit dem positiven Pol der Gleichspannung verbunden.The Schmitt trigger S consists of the two transistors Ti and Tj, wherein the collector-emitter path of the transistor Ti bridged by the base-emitter path of the output transistor T _2, the base voltage potential of the transistor Ti is connected to the base voltage divider comprising resistors R \ and R ₂ The transistor Ti is provided with a collector resistor R ₄ and an emitter resistor / I ₃ . The resistors R \ and A3 are connected to the light emitting diode L and the resistances R2 and _R4 connected to the positive pole of the DC voltage.

Der Aufbau des Konstantstromgenerators K wurde bereits beschrieben. Da im dargestellten Ausführungsbeispiel nur npn-Transistoren verwendet werden, ist Rc und der Kollektor von Ti gleichfalls mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle verbunden.The structure of the constant current generator K has already been described. Since only npn transistors are used in the illustrated embodiment, Rc and the collector of Ti are also connected to the positive pole of the DC voltage source.

Der Konstantstromgenerator arbeitet bei Außerachtlassung des Schmitt-Triggers wie folgt: Bei kleinen Spannungswerten {/ist T₄ leitend und T₃ gesperrt Über T₄ und Re fließt somit ein mit der Spannung U anwachsender Strom /. Bei einem bestimmten Spannungswert U* fällt an Re eine für die Durchsteuerung des Transistors T₃ ausreichende Spannung ab. Dies ist bei einem Spannungsabfall von ca. 0,7 V an Re der Fall. Der vom Konstantstromgenerator abgegebene Strom /* kann bei durchgesteuertem Transistor T3 nicht mehr weiter anwachsen, so daß auch bei weiter anwachsender Spannung LJ durch die Lumineszenzdiode L stets der Strom /* fließt, der somit eine spannungsunabhängige, stets gleichbleibende Leuchtintensität verursachtIf the Schmitt trigger is disregarded, the constant current generator works as follows: At low voltage values {/ T _{4 is} conductive and T _{3 is} blocked. A current / increasing with voltage U flows through T ₄ and Re. At a certain voltage value U * , a voltage sufficient to turn on transistor T ₃ drops across Re. This is the case with a voltage drop of approx. 0.7 V across Re . The current / * delivered by the constant current generator can no longer increase when the transistor T3 is switched on, so that the current / * always flows through the luminescent diode L even if the voltage LJ continues to increase, thus causing a voltage-independent, always constant light intensity

Der Schmitt-Trigger ist so dimensioniert daß der Transistor Tj bis zur Spannung U* leitend ist Bei unter U* liegenden Spannungswerten ist Γι gesperrt, so daß an der Basis von Ti ein hohes, den Transistor T₂ durchsteuerndes Potential anliegtThe Schmitt trigger is dimensioned so that the transistor Tj is conductive up to the voltage U * . If the voltage values are below U * , Γι is blocked, so that a high potential is applied to the base of Ti , which controls transistor T ₂

Übersteigt die Spannung i/den Wert U*, so fällt an der Basis von Ti eine diesen Transistor durchsteuernde Spannung ab. Das Kollektorpotential von Γ, und damit das Basispotential von Ti sinkt dann so stark ab, daß der Transistor Ti gesperrt wird.If the voltage i / exceeds the value U *, then a voltage that controls this transistor drops at the base of Ti. The collector potential of Γ, and thus the base potential of Ti then drops so much that the transistor Ti is blocked.

Bei Spannungswerten unter U* fließt über den Kollektor des leitenden Transistors T₂ ein so großer Stromanteil, daß der für den Transistor T₄ verbleibende Basisstrom nicht zu dessen Durchsteuerung ausreicht. Da somit durch die Anschaltung des Schmitt-Triggers der Transistor T₄ bei kleinen Spannungswerten gesperrt bleibt, gibt der Konstantstromgenerator K bei Spannungen unter U* keinen Strom ab. Erst wenn !T₂ gesperrt wird, wird T₄ leitend. Dann fällt aber auch an R_E bereits eine den Transistor T₃ durchsteuernde Spannung ab, so daß unmittelbar nach dem Anschalten des Konstant-Stromgenerators bereits der Endstrom /* abgegeben wird.At voltage values below U * , such a large current component flows through the collector of the conductive transistor T ₂ that the base current remaining for the transistor T _{4 is} not sufficient to control it through. Since the switching on of the Schmitt trigger means that the transistor T ₄ remains blocked at low voltage values, the constant current generator K does not emit any current at voltages below U *. Only when! T _{2 is} blocked does T _{4 become} conductive. Then, however, a voltage which controls transistor T ₃ through already drops at R _E , so that the final current / * is emitted immediately after the constant current generator has been switched on.

Die geschilderten i//A Kennlinie durch das Leuchtelement L ergibt sich aus der F i g. 2. Bei Spannungen unter U*. beispielsweise bei 4 V, fließt kein Strom. BeimThe described i // A characteristic curve through the luminous element L results from FIG. 2. For voltages below U *. for example at 4 V, no current flows. At the Erreichen von U* steigt der Strom steil aut den Wert /* an und bleibt dann bei zunehmender Spannung konstantWhen U * is reached , the current rises steeply to the value / * and then remains constant with increasing voltage

In der Fig.3 ist das Gehäuse für die beschriebene Schaltung dargestellt Der Schmitt-Trigger S und derIn Fig.3 the housing for the described Circuit shown The Schmitt trigger S and the Konstantstromgenerator K sind in einem gemeinsamen Halbleiterkörper IC untergebracht Dieser Halbleiterkörper ist auf der Stirnfläche einer mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle zu verbindenden Gehäusezuleitung 1 elektrisch leitend befestigt Auf derConstant current generator K are housed in a common semiconductor body IC . This semiconductor body is attached in an electrically conductive manner to the end face of a housing lead 1 to be connected to the positive pole of the DC voltage source Stirnfläche der anderen Gehäusezuleitung 2, die mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle zu verbinden ist ist die Lumineszenzdiode L elektrisch leitend angeordnet Die beiden Halbleitereinheiten sind über einen dünnen Zuleitungsdraht elektrisch leitendThe end face of the other housing lead 2, which is to be connected to the negative pole of the DC voltage source, the luminescent diode L is arranged to be electrically conductive. The two semiconductor units are electrically conductive via a thin lead wire miteinander verbunden. Die Zuleitungsenden werden mit den Halbleiterbauelementen in ein Kunststoffgehäuse 3 eingegossen, das lichtdurchlässig ist und vorzugsweise zur Vergrößerung der Lichtausbeute linsenförmig (4) ausgebildet istconnected with each other. The lead ends are Potted with the semiconductor components in a plastic housing 3, which is translucent and is preferably designed lens-shaped (4) to increase the light yield

Der integrierte Schaltkreis muß bei dem geschilderten Aufbau mit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbunden werden. Man muß daher von einem η-leitenden Halbleitergrundkörper ausgehen, um eine Sperrung der Separations-pn-Übergänge zu erzielen. InThe integrated circuit must with the described structure with the positive pole of the voltage source get connected. One must therefore start from an η-conductive semiconductor base body in order to achieve a To achieve blocking of the separation pn junctions. In den η-leitenden Grundkörper werden daher p-Zonen als »burried-layer« Zonen eindiffundiert Auf den η-leitenden Grundkörper wird dann eine epitaktische, η-leitende Schicht abgeschieden, in die zur Erzielung isolierter, n-ieitender Wannen bis zur »burried-layer«p-zones are therefore diffused into the η-conducting base body as »burried-layer« zones η-conductive base body, an epitaxial, η-conductive layer is then deposited into which to achieve insulated, n-conducting tubs up to the »burried-layer« Zone reichende p-leitende Separationsdiffusionszonen eindiffundiert werden, die einen η-Bereich völlig umschließen. In diese η-leitenden, wannenförmigen Bereiche werden dann die Bauelemente der integrierten Schaltung eindiffundiertZone-reaching p-type separation diffusion zones are diffused in, which completely enclose an η range. In this η-conductive, tub-shaped The components of the integrated circuit are then diffused into areas

Widerstände und Transistoren, deren Kollektor mit dem n-Halbleitergrundkörper verbunden sein dürfen (z. B. Ta) können in dieser Technologie ohne Separation in den Halbleiterkörper eindiffundiert werden.With this technology, resistors and transistors whose collectors may be connected to the n-semiconductor base body (e.g. Ta) can be diffused into the semiconductor body without separation.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Zweipolige Anzeigeschaltung für einen Gleichspannungs-Schwellwert, bei der zwischen die Pole der Gleichspannungsquelle die Reihenschaltung aus s einem Halbleiter-Lumineszenzbauelement und ein von der Gleichspannung gesteuerter Schmitt-Trigger geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schmitt-Trigger (S) ein mit dem Lumineszenzbauelement (L) in Reihe geschalteter Konstantstromgenerator (K) nachgeschaltet ist, der vom Schmitt-Trigger (S) erst beim Oberschreiten eines bestimmten Gleichspannungs-Schwellwertes eingeschaltet wird und daß das Lumineszenzbauelement (L) und die Schaltung aus Konstantstromgenerator (K) und Schmitt-Trigger (S) in einem gemeinsamen Gehäuse (3) untergebracht >st, das aus lichtdurchlässigem Kunststoff besteht und zwei Anschlußpole (1,2) aufweist1. Two-pole display circuit for a DC voltage threshold value, in which between the poles of the DC voltage source, the series circuit of s a semiconductor luminescent component and a DC voltage controlled Schmitt trigger is connected, characterized in that the Schmitt trigger (S) with the luminescent component (L) is followed by a series-connected constant current generator (K) , which is only switched on by the Schmitt trigger (S) when a certain DC voltage threshold value is exceeded and that the luminescent component (L) and the circuit of the constant current generator (K) and Schmitt -Trigger (S) housed in a common housing (3), which consists of translucent plastic and has two connecting poles (1,2) 2. Anzeigeschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Batterieladungskontrolle. 2. Display circuit according to claim 1, characterized by its use as a battery charge control. 3. Anzeigeschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtelement eine Lumineszenzdiode ist3. Display circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the luminous element is a light emitting diode 4. Anzeigeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung aus dem Konstantstromgenerator (K) und dem Schmitt-Trigger (S) als integrierte Festkörperschaltung in einem Halbleiterkörper untergebracht ist, der im Kunststoffgehäuse auf der einen Gehäusezuleitung befestigt und mit der auf der anderen Gehäusezuleitung befestigten Lumineszenzdiode elektrisch leitend verbunden ist4. Display circuit according to claim 1, characterized in that the circuit of the constant current generator (K) and the Schmitt trigger (S) is housed as an integrated solid-state circuit in a semiconductor body which is fastened in the plastic housing on one housing supply line and with that on the other Housing lead attached luminescent diode is electrically connected 5. Anzeigeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Konstantstromgenerator (K) aus zwei Transistoren T₃, 71 besteht, wobei die Basis-Emitterstrecke des einen, mit einem Emitterwiderstand R_E versehenen Transistors 7} von der Kollektor-Basisstrecke des mit einem Kollektorwiderstand Rc versehenen anderen Transistors T₃ überbrückt ist, daß der Widerstand Rc und der Kollektor des Transistors T₄ mit dem einen Pol der Gleichspannungsquelle und der Widerstand Re und der Emitter des Transistors T₃ mit dem Leuchtelement L verbunden ist und daß an die Basis des Transistors Γ₄ der Ausgang des Schmitt-Triggers K angeschlossen ist.5. Display unit according to one of the preceding claims, characterized in that the constant current generator (K) consists of two transistors T ₃ , 71, the base-emitter path of the one provided with an emitter resistor R _E transistor 7} from the collector-base path of the with a collector resistor Rc provided other transistor T _{3 is} bridged, that the resistor Rc and the collector of the transistor T _{4 is} connected to one pole of the DC voltage source and the resistor Re and the emitter of the transistor T _{3 is} connected to the luminous element L and that to the Base of transistor Γ ₄ the output of Schmitt trigger K is connected.