DE2653191B2

DE2653191B2 - Leuchtdiodensegmentanzeige

Info

Publication number: DE2653191B2
Application number: DE2653191A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 8450 Amberg Flach; Gerhard 8461 Dachelhofen Reinert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-11-23
Filing date: 1976-11-23
Publication date: 1978-08-31
Also published as: DE2653191A1; DE2653191C3; JPS5366193A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Anpassung einer Leuchtdiodensegmentanzeige an eine überhöhte Versorgungsspannung unter Verwendung eines Decoders und von Anpassungswiderständen.

Bei einer bekannten Anordnung der obengenannten Art sind der Leuchtdiodensegmentanzeige niederohmige Widerstände vorgeschaltet, die mit einem TTL-Decoder zusammenwirken. Die 24 V-Signale werden über einen Widerstand mit Z-Diodenableitung auf den Decoder gegeben. Diese bekannte Anordnung ist laut Datenblatt für einen Temperaturbereich vor 0 bis 60° C geeignet. Der Nennversorgungsstrom ist infolge der niederohmigen Vorwiderstände zur Anpassung der überhöhten Versorgungsspannung an die Nennspannung der Leuchtdiodensegmentanzeige relativ hoch, zum anderen wird in dem TTL-Decoder ein Verluststrom verbraucht, so daß die Wärmeentwicklung in dem Gerät relativ hoch ist. Durch die Erfindung soll eine Anordnung der obengenannten Art dahingehend ertüchtigt werden, 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 ausreichender Leuchtintensität zugeordnet ist. Die Verwendung des handelsüblichen CMOS-Decoders (Complementär-Metalloxyd-Semiconductor), wie er beispielsweise durch die Druckschrift »Semiconductor Data Library« Vol. 5, 1975, S. 7 bis 173, der Firma MOTOROLA bekannt ist, setzt die Verlustleistung schon wesentlich herunter, da diese im Verhältnis zu den TTL-Decodern um mindestens zwei Zenerpotenzen kleiner im Bereich von nA liegen. Diese Decoder werden zur Ansteuerung von Siebensegmentanzeigen verwendet Der Erfindung liegt weiterhin die Erkenntnis zugrunde, daß die Leuchtdioden mit einem unter dem Nennstrom 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 Z-Diode besteht, die im gemeinsamen Ausgang der Leuchtdiodensegmentanzeige liegt Die Verlustleistung der erfindungsgemäßen Anordnung kann weiter vermindert werden, wenn ein Taktgenerator für die Betriebsspannung der Leuchtdiodensegmentanzeige Verwendung findet und die Umschaltanordnung aus einer das Taktverhältnis ändernden Überbrükkungsschaltung besteht Dieser Taktgenerator 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 Verlustleistung die Leuchtintensität höher erscheint. Das Stromniveau kann dem maximal zulässigen Ausgangsstrom des Decoders angepaßt werden, wozu vorteilhafterweise Strombegrenzungswiderstände und Schutzdioden für den CMOS-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 gebrückten Zustand ca. 1 :1,4 beträgt

Anhand der Zeichnung werden Schaltungsanordnungen gemäß der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung für eine Ziffernanzeige unter Verwendung von Serienwiderständen und einer überbrückbaren Z-Diode,

F i g. 2 eine der F i g. 1 ähnliche Ausführung, bei der die Ziffernanzeige mit einer intermittierenden Stromversorgung versehen ist.

Die in F i g. 1 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-Decoders 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 Vorvviderstände 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. Eingangsseitig 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 am Eingang wie auch höher liegende Störsignale begrenzt. Die Widerstände II binden die CMOS-Eingänge an ein definiertes Versorgungspotential. Die am gemeinsamen Ausgang 12 in den Stromkreis der sieben Dioden eingeschaltete Z-Diode 13 kann durch eine Brücke 14 überbrückt werden, so daß das Stromniveau bei höheren Temperaturen durch Fortlassen der Brücke 14 weiter reduziert werden kann. Das Stromniveau generall kann durch die Widerstände 3 bestimmt werden, die — wie oben erwähnt — möglichst hochohmig gehalten werden und in einem Bereich liegen, in dem die Leuchtdiode 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 darin, daß anstelle der Z-Diode 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 1975, 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 (vergl. F i g. 1) an die Klemmen 18,19(F i g. 2) bewirkt ebenfalls eine Umschaltung auf verschiedene Temperaturbereiche, beispielsweise wahlweise auf den Bereich 0—40° und auf einen Bereich 0—70°. 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 F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung in jedem Fall eine weitere Reduzierung der Verlustleistung um ca. 20% erreichen. Wie erwähnt, ist der gepulste Diodenstrom bei vergleichbarer Leuchtdiode ohne Pulsung mit einer kleineren Verlustleistung behaftet. Darüber hinaus kann kurzzeitig ein relativ hoher Leuchtdiodenstrom vorgesehen werden, der durch die nachfolge lange Pause der Leuchtsegmentanzeige nicht schadet, jedoch dem Betrachter eine höhere Leuchtintensität vortäuscht. Die Widerstände 3, denen im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 Schutzdioden 25 nachgeschaltet sind, sind im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 etwa im Verhältnis 1 :2 niedriger im Widerstandswert. Der Widerstandswert wird bestimmt 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 DE-OS 24 20 106 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 Verlustleitungen in Kauf nehmen zu müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Anpassung einer Leuchtdiodensegmentanzeige an eine überhöhte Versorgungsspannung unter Verwendung eines Decoders und von Anpassungswiderständen, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines CMOS-Decoders (4) eine Umschaltanordnung (14, 18, 19) auf mindestens zwei Betriebstemperaturbereiche vorgesehen ist, wobei dem Hochtemperatur- to bereich ein unter den Nennsegmentströmen liegender Strom mit ausreichender Leuchtintensität zugeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltanordnung (14) aus einer überbrückbaren Z-Diode (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 (18,19) 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, daß Strombegrenzungswiderstände (3) und Schutzdioden (25) für den CMOS-Decoder (4) der Leuchtdiodensegmentanzeige (1) vorgeschaltet sind.

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