DE2616274A1 - Luminescent diode operation as constant light source - uses conversion of dissipated diode light into electric control magnitude - Google Patents

Abstract

The luminous output of the luminescent diode, operated at a constant light source, is held constant by electric control. The dissipated light, impinging at a constant spatial angle from the diode, is received and converted into an electric control magnitude, changing inversely with the luminous output. The control magnitude regulates the operating current of the luminescent diode. Preferably a current analogous to the control magnitude is super-imposed with an independent base current, and the luminous output of the diode is adjusted by changes in the base current. Alternately a base voltage may be used in the same manner. An opto-electronic receiver is used for this purpose, i.e. a phototransistor, or a photodiode.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer LumineszenzdiodeMethod and device for operating a light-emitting diode

als Konstantlichtquelle Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Lumineszenzdiode als Konstaütlichtquelle und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.as a constant light source The invention relates to a method of operation a light emitting diode as a constant light source and a device for implementation of the procedure.

Bei einer Vielzahl von optischen Meßmethoden wird die Schwächung eines Lichtstrahles in einer Meßstrecke gemessen. Hierzu kann man zunächst die Intensität des ungeschwächten Lichtstrahles in einer Blindprobe und anschließend die Intensität des in der Meßstrecke ge$##hwä'chten Lichtstrahles bestimmen und die Differenz der beiden Intensitäten zur Messung benutzen. Einfacher ist es jedoch, eine Lichtquelle zu benutzen, deren Licht eine konstante Intensität besitzt, und die Absolutwerte der Intensität des geschwächten Lichtstrahles zu messen Lumineszanzdioden weiser. äußerst geringe Abmessungen auf und liefern ein Licht hoher Intens t. Sie sind daher für Sonden und andere Meßgeräte, deren Abmessungen klein gehalten werden sollen, geeignet. Ihrer Verwendung als Konstantlichquelle steht jedoch die starke Abhängigkeit der Strahlungsstärke von der Umgebungstemperatur und dem Alter der Lumineszenzdiode entgegen.With a variety of optical measurement methods, the attenuation becomes one Light beam measured in a measuring section. To do this, you can first adjust the intensity of the unattenuated light beam in a blank sample and then the intensity of the light beam in the measuring section and determine the difference between the Use both intensities for measurement. It is easier, however, to use a light source whose light has a constant intensity, and the absolute values the intensity of the weakened light beam to measure luminescent diodes wiser. extremely small dimensions and deliver a light of high intensity. You are therefore for probes and other measuring devices whose dimensions should be kept small, suitable. However, their use as a source of constant light is due to their strong dependency the radiation intensity from the ambient temperature and the age of the light emitting diode opposite.

Aus der Zeitschrift ~Siemens-Bauteile-Information11, 11. Jahrgang, 1973, Seite 14 f. ist es bekannt, daß die Temperaturabhängigkeit einer Lumineszenzdiode innerhalb eines gewissen Temperaturbereiches dadurch ausgeglichen werden kann, daß parallel zur Lumineszenzdiode ein erster Widerstand geschaltet wird und der durch die Lumineszenzdiode und diesen ersten Widerstand fließende Strom über einen zweiten Widerstand geleitet wird, wobei die beiden Widerstände in einer festen Beziehung zu dem Innenwiderstand, dessen Temperaturverhalten, dem Betriebsstrom und der Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode steht. Verändern sich jedoch diese Daten der Lumineszenzdiode infolge von Alterung, so verschlechtert sich die Temperaturkonstanz der Anordnung. Ferner ist eine derartige Schaltung nur auf eine ganz bestimmte Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode abgestimmt, die Intensität des emittierten Lichts kann also nicht verändert werden. Für die serienmäßige Hentellung von Konstantlichtquellen mit Lumineszenzdioden ist es ferner nachteilig, daß die Widerstände jeweils an die exemplarischen Daten jeder einzelnen Lumineszenzdiode angeglichen werden müssen.From the magazine ~ Siemens-Components-Information11, 11th year, 1973, page 14 f., It is known that the temperature dependence of a light emitting diode can be compensated within a certain temperature range that a first resistor is connected in parallel to the light emitting diode and the through the light emitting diode and this first resistor current flowing through a second one Resistance is conducted, the two resistors in one fixed relationship to the internal resistance, its temperature behavior, the operating current and the radiation intensity of the light emitting diode. However, these change Data of the light emitting diode as a result of aging, the temperature constancy deteriorates the arrangement. Furthermore, such a circuit is only sensitive to a very specific radiation intensity matched to the light emitting diode, so the intensity of the emitted light can be cannot be changed. For the serial production of constant light sources with light emitting diodes, it is also disadvantageous that the resistors each to the exemplary data of each individual light emitting diode must be adjusted.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb von Lumineszenzdioden als Konstant lichtquellen anzugeben, wodurch die temperatur- und alterungsbedingten Schwankungen der Lichtstärke ausgeschaltet und die Exemplatstreuung der Daten der Lumineszenzdioden ausgeglichen werden können.The invention is based on the object of a method and a Specify device for operating luminescence diodes as constant light sources, whereby the temperature and age-related fluctuations in light intensity are switched off and the specimen variance of the data of the light emitting diodes can be compensated.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Lichstärke der Lumineszenzdiode dadurch konstant gehalten wird, daß in einen konstanten Raumwinkel fallendes Streulicht der Lumineszenzdiode empfangen und die Lichstärke des Streulichtes in eine sich bei veränderlicher Licht stärke dem Betrag nach gegenläufig ändernde elektrische Steuergröße umgesetzt wird und der Betriebsstrom der Lumineszenzdiode analog dieser Steuergröße gesteuert wird.This object is achieved in that the light intensity of the light emitting diode is kept constant in that scattered light falling into a constant solid angle received the light emitting diode and the luminous intensity of the scattered light in itself If the light intensity changes, the amount of electrical energy changes in opposite directions Control variable is implemented and the operating current of the light emitting diode is analogous to this Control variable is controlled.

Erfindungsgemäß kann also der größte Teil des von der Lumineszenzdiode emittierten Lichtes ungehindert austreten (z.B. in eine nachgeordnete Meßstrecke), während nur ein fester Bruchteil des Lichtes, nämlich das in einen festen Raumwinkel fallende Streulicht, ganz oder teilweise zur Steuerung des Betriebsstromes der Lumineszarmtdiode benutzt wird. Hierzu kann z.B. ein seitlich an der Lumineszenzdiode angeordneter Empfänger dienen. Das Ausgangssignal dieses Empfängers ändert sich bei veränderlicher Lichtttärke im allgemeinen gleichläufig (analog), d.h. bei zu- nehmender bzw. abnehmender Lichtstärke nimmt das Ausgangssignal zu oder ab. Dieses Ausgangssignal wird nun in eine sich gegenläufig ändernde elektrische Steuergröße umgesetzt, etwa in dem es von einer fest vorgebbaren elektrischen Regelgröße subtrahiert wird. Die Steuergröße kann dann anschließend z.B. in eine##Verstärker gegeben werden, um damit den Betriebsstrom der Lumineszenzs diode zu steuern. Es findet also eine Gegensteuerung des Betriebsstromes statt, bei der mit zunehmender Lichtstärke des Streulichts, also mit zunehmender Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode, der Betriebsstrom herabgesetzt bzw. bei abnehiiiender Strahlungsstärke der Betriebsstrom vergrößert wird. Die Str#lungsstärke der Lumineszenzdiode , die mit wachsendem Betriebsstrom zunimmt, kann somit auf einem bestimmten Wert konstant gehalten werden.According to the invention, therefore, most of the can from the light emitting diode emitted light can exit unhindered (e.g. in a downstream measuring section), while only a fixed fraction of the light, namely that in a fixed solid angle falling scattered light, wholly or partly to control the operating current of the luminescent diode is used. For this purpose, e.g. a Serve recipients. The output of this receiver changes as it changes Light intensity in general in the same direction (analog), i.e. with additional taking or decreasing light intensity, the output signal increases or decreases. This output signal is now converted into an oppositely changing electrical control variable, for example by subtracting it from a fixed, predeterminable electrical control variable. the The control variable can then be given e.g. in a ## amplifier in order to use it to control the operating current of the luminescent diode. So there is a countermeasure of the operating current, at which, with increasing luminous intensity of the scattered light, So with increasing radiation intensity of the light emitting diode, the operating current is reduced or with decreasing radiation intensity the operating current is increased. The strength of the flow of the light emitting diode, which increases with increasing operating current, can thus on be kept constant at a certain value.

Vorteilhaft kann die Steuerung des Betriebsstromes so erfolgen, daß ein der Stouergröße analoger Strom mit einem von der Steuergröße unabhängigen Grundstrom zum Betriebsstrom überlagert wird.The control of the operating current can advantageously take place in such a way that a current analogous to the disturbance variable with a basic current independent of the control variable is superimposed on the operating current.

Durch Verändernngs des Grundstromes kann hierbei die Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode eingestellt werden.By changing the basic current, the radiation intensity the light emitting diode can be adjusted.

Es kann aber auch vorteilhaft zur Gegenßteuerung des Betriebsstromes eine der .SWeuelgröSe analoge Spannung einer von der Steuergröße unabhängigen Grundspannung überlagert werden und die erhaltene überlagerte Spannung zur Regelung des Betriebsstromes verwendet werden. Hierbei kann die Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode durch Veränderung der Grundspannung eingestellt werden.But it can also be advantageous for counter-controlling the operating current one of the .SWeuelgröSe analog voltage of a basic voltage independent of the control variable are superimposed and the superimposed voltage obtained to regulate the operating current be used. Here, the radiation intensity of the luminescent diode can be changed by changing the basic voltage can be set.

Es kann aber auch vortellhaft sein, die Steuergröße dadurch zu bilden, daß eine der Lichtstärke des Streultohtes analoge Spannung gebildet und von einer Grundspannung subtrahiert wird, die unabhängig von der Lichtstärke des Streulichtes ist. Auch hierbei kann die Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode durch Veränderung der Grundspannung eingestellt werden.But it can also be advantageous to form the control variable by that a voltage analogous to the light intensity of the scattering is formed and from a Basic voltage is subtracted, which is independent of the light intensity of the scattered light is. Here, too, the radiation intensity of the luminescent diode can be changed by changing the basic voltage can be set.

Um eine tfberlastung der Lumineszenzdiode zu vermeiden, kann der Betrag der Grundspannung bzw. des Grundstromes so begrenzt werden, daß selbst bei verschwindender Lichtemission der Betriebsstrom, der in diesem Fall nur von der Grundspannung bzw. dem Grundstrom abhängt, nicht über den zulässigen Maximalwert ansteigt.In order to avoid overloading the light emitting diode, the amount the basic voltage or the basic current are limited so that even with vanishing Light emission the operating current, which in this case only from the The basic voltage or the basic current does not depend on the maximum permissible value increases.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung mit einer Lumineszenzdiode besonders geeignet, bei welcher din optoelektronischer Empfänger seitlich zur strahlenden Fläche der Lumineszenzdiode so angeordnet ist, daß von der Lumineszenzdiode emittiertes Streulicht auf den Empfänger trifft, daß die Ausgänge für das Ausgangssignal des optoelektronischen Empfängers mit einer Mischstufe verbunden sind, daß die Mischstufe so ausgebildet ist, daß in ihr das Ausgangssigna#l des E-pfängers mit einer vorgebbaren, vom Ausgangssignal des Empfängers unabhängigen elektrischen Grundgröße zu einer dem Ausgangssignal des Empfängers umgekehrt analogen elektrischen Steuergrößetberlagert wird und daß die Mischstufe so an die Lumineszenzdiode und deren Energieversorgung angeschlossen ist, daß der in die Lumineszenzdiode einzuspeisende Betriebsstrom analog der Stauergröße ist. Als optoelektronischer Empfänger kannfrorteilhaft ein Fototransistor oder eine Fotodiode verwendet werden.There is a device for carrying out the method according to the invention with a luminescent diode particularly suitable, in which din optoelectronic The receiver is arranged laterally to the radiating surface of the luminescent diode in such a way that that stray light emitted by the light emitting diode hits the receiver, that the outputs for the output signal of the optoelectronic receiver with a Mixer are connected, that the mixer is designed so that in it the Output signal of the E-receiver with a predeterminable from the output signal of the receiver independent electrical basic quantity to one of the output signal of the receiver conversely, analog electrical control variable is superimposed and that the mixer stage so connected to the light emitting diode and its power supply that the The operating current to be fed into the luminescent diode is analogous to the stevedore size. A phototransistor or a photodiode can be used as the optoelectronic receiver be used.

Die Fotodiode kann praktisch im Kurzschluß oder auch im Leerlauf betrieben werden, d.h. zwischen den Ausgängen der Fotodiode kann ei niedrigohmiger oder ein hochohmiger Widerstand liegen, um somit einen Kurrschlußstrom bzw. eine Leerlaufspannung zu erhalten, die in einem anschließenden Verstärker verstarkt werden können.The photodiode can practically be operated in a short-circuit or also in no-load mode i.e. between the outputs of the photodiode there can be a low resistance or a high resistance are, thus a short circuit current or an open circuit voltage that can be amplified in a subsequent amplifier.

Das Ausgangssignal ist dann ein der Liclitstärke des Streulichtes analoger Fotostrom oder eine analoge Fotospannung. Bei der Verwendung eines Fototransistors kann u.U. auf eine Verstärkung des Signals verzichtet werden, es entsteht ein analoger Fotostrom. Fotospannung bzw. Fotostrom werden in die Mlschstufe eingespeist.The output signal is then one of the light intensity of the scattered light analog photo current or an analog photo voltage. When using a phototransistor It may be possible to dispense with an amplification of the signal, an analog one is created Photocurrent. Photo voltage or photo current are fed into the mixing stage.

Wird. der Mischstufe eine Foto spannung eingegeben, so kann sie dort von einer vorgebbaren Grundspannung subtrahiert werden.Will. Enter a photo voltage in the mixer stage, so it can be used there can be subtracted from a predeterminable basic voltage.

Dadurch entsteht eine Spannung, die als elektrische Steuergröße für den Betriebsstrom dienen kann Der Gang dieser Spannung ist insofern umgekehrt, als einer zunehmenden Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode (zunehmender Lichtstärke des Streulichtes) eine dem Betrage nach ahnehmende Spannung entspricht. Diese elektrische Spannung kann nun auf einen an die Energieversorgung der Vorrichtung angeschlossenen Verstärker gegeben werden, der einen dieser Spannung proportionalen Strom erzeugt. Mit diesem Strom kann die Lumineszenzdiode betrieben werden. Bei Vergrößerung der Grundspannung wird hierbei auch der Betriebsstrom und folglich auch die Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode vergrößert, deren Sollwert dadurch eingestellt werden kann.This creates a voltage that is used as an electrical control variable for the operating current can serve. The course of this voltage is reversed insofar as an increasing radiation intensity of the light emitting diode (increasing light intensity of the scattered light) a corresponds to the amount of anticipated tension. This electrical voltage can now be applied to the power supply of the device connected amplifier, one of which is proportional to this voltage Generates electricity. The light emitting diode can be operated with this current. at The operating current and consequently also increase in the basic voltage also increases the radiation intensity of the light emitting diode, thereby increasing its setpoint can be adjusted.

Wird der Mischstufe dagegen ein Fotostrom zugeführt, so kann die Mischstufe zum Beispiel einen Umkehrverstärker z.B. einen Transistor enthalten, der ehen Fotostrom umgekehrt analogen, d.h. bei (jeweils dem Absolutbetrag nach) zunehmendem bzw. abnehmendem Fotostrom einen abnahmenden bzw. zunehmenden Strom liefert. Als vorgebbare elektrische Grundgröße für die Mischstufe kann in diesem Fall ein Strom dienen, der die gleiche Polarität wie der vom Umkehrverstärker kommende Strom aufweist und, von einem Pol der Energieversorgung kommend, über einen Regelwiderstand veränderbar ist. Die beiden Ströme werden gemeinsam als Betriebsstrom auf den der Polarität dieses Betriebsstromes entsprechenden Eingang der Lumineszenzdiode gegeben; der andere Eingang der Lumineszenzdiode ist an den anderen Pol der Energieversorgung angeschlossen. Auf eine zunehmende Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode reagiert also der Umkehrverstärker mit einem abnehmendem Ausgangsstrom, der sich zusammen mit dem Grundstrom zu einem abnehmenden Betriebsstrom addiert. Dadurch wird der Strahlungsstärkenzunahme der Lumineszenzdiode entgegengewirkt.If, on the other hand, a photocurrent is fed to the mixer, the mixer can for example an inverting amplifier e.g. contain a transistor which ehen photocurrent conversely analogous, i.e. with increasing or decreasing (in each case according to the absolute amount) Photocurrent supplies a decreasing or increasing current. As a specifiable electrical In this case, the basic variable for the mixer stage can be a stream that is the same Has polarity as the current coming from the inverting amplifier and, from one pole coming from the power supply, can be changed via a rheostat. The two Currents are combined as the operating current on the polarity of this operating current given input of the light emitting diode; the other input of the light emitting diode is connected to the other pole of the power supply. On an increasing The inverting amplifier reacts with a radiation intensity of the light emitting diode decreasing output current, which together with the base current becomes a decreasing one Operating current added. This increases the radiation intensity of the light emitting diode counteracted.

Eine Verminderung des Regelwiderstandes bwwirkt in dieser Anordnung eine Erhöhung des Grundstromes, folglich auch eine Erhöhung des Sollwertes für die Lichtstärke.A reduction in the rheostat is effective in this arrangement an increase in the base current, consequently also an increase in the setpoint for the Light intensity.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fotodiode als ein die Lumineszenzdiode umschließender Ring ausgebildet ist. Dadurch wird gewährleistet, daß auch bei einer Brennfleckverschiebung an der Lumineszenzdiode stets etwa der gleiche Bruchteil des von der Lumineszenzdiode emittierten Lichtes auf die Fotodiode fällt.It is particularly advantageous if the photodiode is used as a light emitting diode enclosing ring is formed. This ensures that even with a The shift in the focal spot on the light-emitting diode is always about the same fraction of the light emitted by the light emitting diode falls on the photodiode.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die Lumineszenzdiode und der optoelektronische Empfänger als ein Bauelement ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine sehr raumsparende Anordnung, die als Lichtquelle für Meßsonden in Kleingeräten verwendet werden kann. Ein derartig miniaturisiertes Bauelement weist nur wenige Anschlüsse auf (zwei Anschlilsse für die Lumineszenzdiode und zwei bis drei Anschlüsse für die Fotodiode bzw. den Fototransiator), die an die Mishstufe und die Energieversorgung angeschlossen werden müssen. Die Mischstufe, die nur aus einigen Bausteinen, z.B. Transistoren und Widerständen, zu bestehen braucht, kann in integrierter Bauweise hergestellt werden.In a particularly preferred embodiment of the device the luminescent diode and the optoelectronic receiver formed as one component. This results in a very space-saving arrangement that serves as a light source for measuring probes can be used in small appliances. Such a miniaturized component has only a few connections (two connections for the light emitting diode and two up to three connections for the photodiode or the phototransiator), which are connected to the mixing stage and the power supply must be connected. The mixer that just made some building blocks, e.g. transistors and resistors, can be manufactured in an integrated design.

Vorteilhaft kann ferner die Lichtquelle und der optoelektronische Empfänger so ausgebildet sein, daß die spektrale Empfindlichkeit des Empfängers an das Emissionsspektrum der Lumineszenzdiode angeglichen ist.Soll beispielsweise die Lumineszenzdiode als annähernd monochromatische Lichtquelle benutzt werden, so kann vor die Lumineszenzdiode und vor den Empfänger ein entsprechendes Filter vorgesetzt werden, um einen bestimmten Spektralbereich auszublenden Als Filter kann z B. ein mit entsprechenden E'arbstoffen versetztes Kunstharz verwendet werden, in das die Lumineszenzdiode und der Empfänger gemeinsam eingegossen werden.The light source and the optoelectronic can also be advantageous Receiver be designed so that the spectral sensitivity of the receiver is adjusted to the emission spectrum of the light emitting diode. For example the light emitting diode can be used as an approximately monochromatic light source, a corresponding filter can be placed in front of the light emitting diode and in front of the receiver can be placed in front of a specific spectral range as a filter For example, a synthetic resin mixed with appropriate dyes can be used, in which the light emitting diode and the receiver are poured together.

Anhand mehrerer Figuren und Ausführungsbeispiele wird die Erfindung noch näher erläutert.The invention is illustrated by means of several figures and exemplary embodiments explained in more detail.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild zur Durchführung des Verfa#hrens.1 shows a block diagram for carrying out the method.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen vorteilhafte Ausbildungen der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.FIGS. 2 to 4 show advantageous designs of the device for carrying out the method according to the invention.

In Fig. 1 ist mit 1 die Lumineszenzdiode, mit den Pfeilen 2 das von ihr emittierte Licht bezeichnet. Seitlich zur emittierenden Fläche der Lumineszenzdiode ist ein Empfänger 3, z.B ein Fototransistor oder eine Fotodiode dargestellt, wobei die Fotodiode die Lumineszenzdiode ringförmig umgeben kann, wie durch die gestrichelte Kontur 4 angedeutet ist. Auf den Empfänger fällt also nur ein geringer Teil des emittierten Lichtes, nämlich das seitlich austretende Streulicht der Lumineszenzdiode, während das senkrecht zur leuchtenden Fläche austretende direkte Licht in eine optische Meßstrecke geleitet werden kann. Die Ausgänge 5 für das Meßsignal des Empfängers sind zu einer Mischstufe 6 geführt, die über Leitungen 7 und 8 mit der Energieversorgung verbunden ist. Die Lumineszenzdiode 1 ist über Leitungen 9 und 10 an die Mischstufe 6 und die Energieversorgung angeschlossen. Parallel zur Lumineszenzdiode kann noch ein Widerstand 11 geschaltet sein.In Fig. 1, 1 is the light emitting diode, with the arrows 2 that of denotes their emitted light. Laterally to the emitting surface of the light emitting diode a receiver 3, e.g. a phototransistor or a photodiode, is shown, wherein the photodiode can encircle the light emitting diode, as indicated by the dashed line Contour 4 is indicated. So only a small part of the emitted light, namely the side escaping stray light the light emitting diode, while the direct emitting perpendicular to the luminous surface Light can be passed into an optical measuring section. The outputs 5 for the measurement signal of the receiver are led to a mixer 6, which via lines 7 and 8 with the power supply is connected. The light emitting diode 1 is connected via lines 9 and 10 connected to the mixer 6 and the power supply. Parallel to A resistor 11 can also be connected to the luminescent diode.

Mit dem Doppelpfeil 12 ist angedatitet, daß in die Mischstufe 6 zur Einstellung einer elektrischen Grundgröße (eines elektrischen Stromes oder einer elektrischen Spannung) eingegriffen werden kann, um eine gewünschte Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode einzuregeln.The double arrow 12 indicates that in the mixer 6 for Setting of a basic electrical quantity (an electrical current or a electrical voltage) can be intervened to achieve a desired radiation intensity to regulate the light emitting diode.

Bei einem besonders einfachen Ausführungsbeispiel kann der Empfänger 3 aus einer mit Leerlaufspannung betl3e)enen Fotodiode bestehen, die folglich als Ausgangssignal eine Fotospannung liefert.In a particularly simple embodiment, the receiver 3 consist of a photodiode betl3e) enen with open circuit voltage, which consequently as Output signal supplies a photo voltage.

Die Mischstufe kann dann aus einer Konstantspannungsquelle, die mit umgekehrter Polung in die Signalleitung der Fotodiode geschaltet ist (Spannungssubtraktion), und einem Verstärker bestehen.The mixer stage can then consist of a constant voltage source that is connected to the polarity is reversed in the signal line of the photodiode (voltage subtraction), and an amplifier.

Der Verstärker erhält als Eingangssignal die Differenz zwischen der vorgebbaren Spannung der Konstantspannungsquelle und der Foto spannung und liefert einen dieser Spannungsdifferenz proportionalen oder wenigstens-analogea Strom, der als Betriebsstrom direkt auf die Eingänge der Lumineszenzdiode gegeben werden kann.The amplifier receives the difference between the specifiable voltage of the constant voltage source and the photo voltage and supplies a current proportional or at least analogous to this voltage difference, the can be given as operating current directly to the inputs of the light emitting diode.

Da jedoch die Leerlaufspannung der derzeitigen Fotodioden selbst noch eine gewisse Temperaturabhängigkeit aufweisen, empfiehlt es sich, die Fotodiode im Kurzschluß zu betreiben, da die Kurzschluß ströme von Fotodioden weitgehend temperaturunabhängig sind.However, since the open circuit voltage of the current photodiodes itself is still have a certain temperature dependence, it is advisable to use the photodiode to operate in a short circuit, since the short circuit currents of photodiodes largely independent of temperature are.

Eine derartig modifizierte Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt.Such a modified embodiment is shown in FIG.

Hierbei sind die Signalleitungen 22 der Fotodiode 23 an die Eingänge eines Stromspannungsverstärkers 24 angeschlossen. Das von der LumEneszenzdiode 21 kommende Streulicht ruft einen durch die Ein- gänge des Verstärkers 24 fließenden Kurzschlußstrom hervor und am Ausgang 25 des Verstärkers 24 liegt eine negative, der Größe des Kurzschluß stromes entsprechende Spannung an, die auf den negativen Pol einer einstellbaren Konstantspannungsquelle 26 gegeben wird. Der positive Pol dieser Konstantspannungsquelle liegt an dem positiven Eingang der Lumineszenzdiode, während der negative Eingang der Lumineszenzdiode geerdet ist.The signal lines 22 of the photodiode 23 are connected to the inputs a current voltage amplifier 24 is connected. The from the luminescent diode 21 incoming scattered light calls you through the entrance gears of the amplifier 24 flowing short-circuit current out and at the output 25 of the amplifier 24 is a negative, the size of the short-circuit current corresponding to the voltage the negative pole of an adjustable constant voltage source 26 is given. Of the The positive pole of this constant voltage source is at the positive input of the light emitting diode, while the negative input of the light emitting diode is grounded.

Als Lumineszenzdioden können beispielsweise GaAs-Lumineszenzdioden des Types CQY 17 (Siemens) oder SG-1002/40736 R (RCA) verwendet werden. Als Fotodiode kann beispielsweise eine Diode des Types BPX 90 oder BPY 11 verwendet werden. Die maximale Lichtstärke der Lumineszenzdiode wird durch die brschrift begrenzt, daß an den positiven Eingang der Lumineszenzdiode maximal eine Spannung von 2 Volt anliegen soll. Bei dieser maximalen Spannung fällt auf die Fotodiode soviel Streulicht, daß ein Kurzschlußstrom von 5 /uA entsteht. Dieser Kurzschlußstrom wird in einen temperaturkompensierten Spannungsverstärker, z.B. Typ M890 Dz 310" (Siemens), eingespeist, dessen Ausgang bei 5 /uA Eingangsstrom eine Spannung von -0,5 V liefert. Der Spannungsverstärker ist an eine Versorgungsleitung (220 V) angeschlossen und kann bis zu einer Leistung von 3 VA betrieben werden. Als Konstantspannungsque?#.e dient ein sogenannter "Konstanter", an dem Spannungen bis zum Hö-Chstwert von 1,5 V (entsprechend der Belastungsgrenze der Lumineszenzdiode) eingestellt werden können. Ist nun z.B.GaAs luminescence diodes, for example, can be used as luminescence diodes of type CQY 17 (Siemens) or SG-1002/40736 R (RCA) can be used. As a photodiode For example, a BPX 90 or BPY 11 type diode can be used. the maximum light intensity of the light emitting diode is limited by the letter that a maximum voltage of 2 volts is applied to the positive input of the light-emitting diode target. At this maximum voltage, so much stray light falls on the photodiode that a short-circuit current of 5 / uA arises. This short-circuit current is converted into a temperature-compensated Voltage amplifier, e.g. type M890 Dz 310 "(Siemens), fed in, its output supplies a voltage of -0.5 V at an input current of 5 / uA. The voltage booster is connected to a supply line (220 V) and can be up to one power operated by 3 VA. A so-called "constant" serves as the constant voltage value. at the voltages up to the maximum value of 1.5 V (corresponding to the load limit the light emitting diode) can be set. Is now e.g.

eine Spannung von 1,2 V eingestellt und die Fotodiode unbelichtet (z.B. beim Einschalten der Vorrichtung), so liegt an der Lumineszenz~ diode diese Spannung von +1,2 V an, die somit stark zu leuchten beginnt. Bei maximaler Beleuchtung der Fotodiode hingegen liegt an der Lumineszenzdiode eine Spannung von 0,7 V an, nämlich die Differenz der Konstantspannung (1,5 V) und der Verstärkerspannung (0,5 V). Die Lumineszenzdiode wird also jetzt nur noch mit einer niedrigen Spannung und einem entsprechend niedrigen Strom betrieben und die Lichtstärke nimmt stark ab. In beiden Fällen stellt sich rasch ein mittlerer Betriebszustand ein.a voltage of 1.2 V is set and the photodiode is unexposed (e.g. when switching on the device), this is due to the luminescent diode Voltage of +1.2 V, which thus begins to glow strongly. At maximum lighting the photodiode, on the other hand, has a voltage of 0.7 V on the luminescent diode, namely the difference between the constant voltage (1.5 V) and the amplifier voltage (0.5 V). The light emitting diode is now only with a low voltage and operated with a correspondingly low current and the light intensity decreases sharply. In both cases, an average operating state is quickly established.

Dieses Ausführungsbeispiel ist zum umgepulsten Betrieb von Lumineszenzdioden geeignet. Bei gepulsten Lumineszenzdioden ist die Verwendung geeigneter Impulsverstärker und Impulsgeneratoren nötig.This exemplary embodiment is for the pulsed operation of light emitting diodes suitable. In the case of pulsed light-emitting diodes, it is advisable to use suitable pulse amplifiers and pulse generators are necessary.

Fig. 3 zeigt ein#Ausführungsbeispiel, bei dem das von der Lumineszenzdiode 31 kommende Licht von einem Fototransistor 33 empfangen wird.Fig. 3 shows an # embodiment in which the light emitting diode 31 incoming light is received by a phototransistor 33.

Der Kollektor des Fototransistors 33 ist mit der Basis des Transistors 34 und mit einem Ableitwiderstand 35 verbunden. Der in Emitterschaltung betriebene Transistor 34 und der Widerstand 35 dienen als Um#ehrverstärker. Bei steigender Bestrahlung des Fototransistors 33 bewirkt nämlich der durch den Widerstand 35 abfließende Fotostrom, daß das Potential der Basis im Transistor 34 ansteigt und dieser Transistor zunehmend sperrt. Der Kollektorstrom des Transistors 34 nimmt also mit steigender Lichtstärke ab und kann als elektrische Regelgröße zur Regelung des Betriebsstromes der Lumineszenzdiode 31 dienen. Dem Kollektorstrom überlagert wird ein über den Regelwiderstand 36 auf den Eingang 37 der Lumineszenzdiode 31 gegebener Grundstrom, der von dem Kollektorstrom unabhängig ist. Durch Verändern des Widerstandes 36 ist der Grundstrom und folglich auch der Betriebsstrom einstellbar, somit auch der Sollwert für die Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode 31 veränderbar.The collector of the phototransistor 33 is connected to the base of the transistor 34 and connected to a bleeder resistor 35. The one operated in emitter circuit Transistor 34 and resistor 35 serve as a reversing amplifier. With increasing Irradiation of the phototransistor 33 causes that which flows off through the resistor 35 Photocurrent that the potential of the base in transistor 34 rises and this transistor increasingly locks. The collector current of the transistor 34 thus increases with increasing Luminous intensity and can be used as an electrical control variable to regulate the operating current the light emitting diode 31 are used. A is superimposed on the collector current via the Variable resistor 36 given to the input 37 of the luminescent diode 31, which is independent of the collector current. By changing the resistance 36 is the basic current and consequently also the operating current can be set, thus also the setpoint for the radiation intensity of the luminescent diode 31 can be changed.

Anstelle des Fototransistors 33 kann auch ein Transistor 42 mit einer Fotodiode 43 verwendet werden, die zwischen Basis und Kollektor dieses Transistors geschaltet ist, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Zur Anpassung der einzelnen Bauelemente sind hierbei nockiniederohmige Widerstände 48 vorgesehen. Ferner ist ein zwischen Basis und Emitter des Transistors 44, der dem Transistor 34 aus Fig. 3 entspricht, ein Regeiwiderstand 47 vorgesehen, Der Transistor 44 und der Widerstand 45 dienen wiederum als Umkehrverstärker, wobei der Verstärkungsfaktor durch einen Regelwiderstand 47 verändert werden kann. Die Regelung des Sollwertes für die Lichtstärke der Lumineszenzdiode 41 kann vorteilhaft durch Verstellen des Regelwiderstandes 47 geschehen. Anstelle des Regelwiderstandes 36 aus Fig. 3 kann dann ein Festwiderstand 46 verwendet werden. Die Fotodiode 43 ist vorteilhaft als Ringdiode ausgebildet.Instead of the phototransistor 33, a transistor 42 with a Photodiode 43 are used between the base and collector of this transistor is connected, as shown in FIG. To adapt the individual components In this case, low-ohmic resistors 48 are provided. There is also a between Base and emitter of transistor 44, which corresponds to transistor 34 from FIG. 3, a regulating resistor 47 is provided, the transistor 44 and the resistor 45 are used again as an inverting amplifier, the gain factor being controlled by a variable resistor 47 can be changed. The regulation of the setpoint for the light intensity of the light emitting diode 41 can advantageously be done by adjusting the control resistor 47. Instead of of the variable resistor 36 from FIG. 3, a fixed resistor 46 can then be used will. The photodiode 43 is advantageously designed as a ring diode.

Das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugte Licht ist also in sinter stärke regelbar und in einem größeren Bereich unabhängig von der Temperatur und Alterungserscheinungen. Die Vorrichtung kann leicht serienmäßig hergestellt werden und soweit miniaturisiert werden, daß ihre Größe praktisch nur noch von der Größe des zur Einstellung der Strahlungsstärke benötigten Elementes (z.B. Potentiometer oder Konstantspannungsquelle) abhängt. Sie kann daher vielseitig angewendet werden.The light generated with the device according to the invention is therefore adjustable in sinter thickness and in a larger range independent of the temperature and signs of aging. The device can easily be mass-produced and are miniaturized to such an extent that their size is practically only dependent on the Size of the element required to adjust the radiation intensity (e.g. potentiometer or constant voltage source). It can therefore be used in many ways.

13 Patentansprüche 4 Figuren L e e r s e i t e13 claims 4 figures L e r s e i t e

Claims (13)

Patentansprüche Verfahren zum Betrieb einer Lumineszenzdiode als Konstantlichtquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstärke der Lumineszenzdiode dadurch konstant gehalten wird, daß in einen konstanten Raumwinkel fallendes Streulicht der Lumineszenzdiode empfangen und die Lichtstärke des Streulichtes in eine sich bei veränderlicher Lichtstärke gegenläufig ändernde elektrische Steuergröße umgesetzt wird und der Betriebsstrom der Lumineszenzdiode analog dieser Steuergröße gesteuert wird.Claims method for operating a light emitting diode as a constant light source, characterized in that the light intensity of the light emitting diode is thereby constant is held that falling in a constant solid angle scattered light of the light emitting diode received and the light intensity of the scattered light in a changing light intensity opposing changing electrical control variable is implemented and the operating current the light emitting diode is controlled analogously to this control variable. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung din der Steuergröße analoger Strom mit einem von der Steuergröße unabhängigen Grundstrom zum Betriebsstrom überlagert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that for control din the control variable analog current with a basic current independent of the control variable is superimposed on the operating current. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode durch Veränderung des Grundstromes eingestellt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the radiation intensity the light emitting diode is adjusted by changing the basic current. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung eine der Steuergröße analoge Spannung einer von der Steuergröße abhängigen Grundspannung überlagett wird und die erhaltene Spannung zur Regelung des Betriebsstromes verwendet wird.4. The method according to claim 1, characterized in that for control a voltage analogous to the control variable and a basic voltage dependent on the control variable is superimposed and the voltage obtained is used to regulate the operating current will. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode durch Veränderung der Grundspannung eingestellt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the radiation intensity the light emitting diode is set by changing the basic voltage. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße dadurch gebildet wird, daß eine der Lichtstärke des Streulichtes analoge Spannung gebildet und von einer Grundspannung subtrahiert wird, die von der Lichtstärke des Streulichtes unabhängig ist.6. The method according to claim 1, characterized in that the control variable is formed in that a voltage analogous to the light intensity of the scattered light and is subtracted from a basic voltage that is derived from the luminous intensity of the Scattered light is independent. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsstärke der Lumineszenzdiode durch Veränderung der Grundspannung eingestellt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the radiation intensity the light emitting diode is set by changing the basic voltage. 8. Vorrichtung mit einer Lumineszenzdiode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich zur strahlenden Fläche der Lumineszenzdiode ein optoelektronischer Empfänger so angeordnet ist, daß auf ihn Streulicht der Lumineszenzdiode auftrifft, daß die Ausgänge für das Ausgangssignal des optoelektronschen Empfängers mit einer Mischstufe verhunden sind, daß die Mischstufe so ausgebildet ist, daß in ihr das Ausgangssignal des Empfängers mit einer vorgebbaren, vom Ausgangssignal des Empfängers unabhängigen elektrischen Grundgröße zu einer dem Ausgangssignal des Empfängers umgekehrt analogen elektrischen Steuergröße überlagert wird und di die Mischstufe 80 an die Lumineszenzdiode und deren Energieversorgung angeschlossen ist, daß der in die Lumineszenzdiode einzuspeisende Betriebsstrom analog der Steuergröße ist.8. Device with a light emitting diode for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, characterized in that laterally to the radiating Surface of the light emitting diode an optoelectronic receiver is arranged in such a way that stray light from the light emitting diode strikes him, that the outputs for the Output signal of the optoelectronic receiver are connected to a mixer stage, that the mixer is designed so that in it the output signal of the receiver with a predeterminable electrical signal that is independent of the output signal of the receiver Basic variable for an electrical analogue inversely to the output signal of the receiver Control variable is superimposed and di the mixer 80 to the light emitting diode and whose energy supply is connected that the one to be fed into the light emitting diode Operating current is analogous to the control variable. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der optoelektronische Empfänger ein Fottransistor ist.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the optoelectronic The receiver is a phototransistor. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der optoelektronische Empfänger eine Fotodiode ist.10. Apparatus according to claim 8, characterized in that the optoelectronic The receiver is a photodiode. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodiode als ein die Lumineszenzdiode umschließender Ring ausgebildet ist 11. The device according to claim 10, characterized in that the Photodiode is designed as a ring surrounding the luminescent diode 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis II, dadurch gekennzeichnet, daß Lumineszenzdiode und optoelektronischer Empfänger in einem einzigen elektronischen Bauelement untergebracht sind.12. Device according to one of claims 8 to II, characterized in that luminescent diode and optoelectronic receiver housed in a single electronic component are. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Lumineszenzdiode und optoelektronischer Empfänger so ausgebildet sind, daß die spektrale Empfindlichkeit des Empfängers an das Emissionspektrum der Lumineszenzdiode angeglichen ist.13. Device according to one of claims 8 to 12, characterized in that that the light emitting diode and optoelectronic receiver are designed so that the Spectral sensitivity of the receiver to the emission spectrum of the light emitting diode is aligned.