DE102008005391B4

DE102008005391B4 - Self-sufficient light-emitting diode clock with permanent display

Info

Publication number: DE102008005391B4
Application number: DE200810005391
Authority: DE
Inventors: Martin Spies
Original assignee: INGBUERO SPIES GbR; Ingenieurbuero Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter Hans Spies Martin Spies 86558 Hohenwart)
Current assignee: INGBUERO SPIES GbR; Ingenieurbuero Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter Hans Spies Martin Spies 86558 Hohenwart)
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2028-01-22
Also published as: DE102008005391A1

Abstract

Autarke Uhr mit Leuchtdioden als Anzeigeelemente mit Daueranzeige die zur Anzeige mindestens eine Leuchtdiode verwendet mit einem bekannten Oszillator-Teilerbaustein, die die Uhrzeit ständig repetierend in einem vorwiegend als Binärcode ausgeführten zeitlichen Pulspausencode anzeigt dadurch gekennzeichnet, dass eine der Leuchtdioden als Stromversorungsdiode zur Ladung der Batterie aus dem Umgebungslicht verwendet wird.Autarkic clock with LEDs as display elements with permanent display used to display at least one light emitting diode with a known oscillator divider module, the time continuously repeating in a predominantly executed as a binary code pulse pause code indicates that one of the LEDs as a power supply diode for charging the battery the ambient light is used.

Description

Leuchtdioden werden bereits seit langer Zeit zur Zeitanzeige in Uhren verwendet. Die Anzeigen der mit dieser Technik gebauten Uhren werden entweder aus dem Netz oder aus unhandlichen Batteriesätzen gespeist oder werden auf Knopfdruck oder durch Armbewegung nur für sehr kurze Zeit eingeschaltet. Es gibt auch Exemplare als Armanduhr, die durch Drehen des Armes in die Ablesestellung für kurze Zeit aktiviert werden.LEDs have been used for a long time for time display in watches. The displays of the watches built with this technology are fed either from the mains or from unwieldy battery packs or are switched on at the push of a button or by arm movement only for a very short time. There are also copies as Armanduhr, which are activated by turning the arm in the reading position for a short time.

Alle diese Exemplare sind für einen Dauerbetrieb, das bedeutet für die ständige Anzeige der Uhrzeit z. B. als Armbanduhr oder Taschenuhr mit niedrigem Bauteileaufwand, nur bedingt geeignet.All these copies are for a continuous operation, which means for the constant display of the time z. B. as a wristwatch or pocket watch with low component cost, only partially suitable.

Eine elektronische autarke Armbanduhr mit Leuchtdioden ist z. B. in der Auslegeschrift CH 613 599 G A3 beschrieben. In der Veröffentlichung wird auf die Stromversorgung und die Lade- oder Nachlademöglichkeiten und die Mehrfachnutzung von Bauteilen nicht weiter eingegangen.An electronic self-sufficient wristwatch with LEDs is z. B. in the patent application CH 613 599 G A3 described. The publication does not elaborate on the power supply and the charging or recharging possibilities and the multiple use of components.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es eine autarke Uhr z. B. eine Armbanduhr oder Taschenuhr mit Leuchtdiodenanzeige zu erstellen, die ständig die Zeit anzeigt und mittels handelsüblichen Batterien oder Generatoren versorgt wird. Um Laufzeiten von mindestens einem Jahr und mehr zu erreichen, wird zugleich eines der Anzeigeelemente zur Aufladung oder Nachladung der Batterie aus dem Umgebungslicht verwendet.The object of the invention is a self-sufficient clock z. B. to create a wristwatch or pocket watch with LED display that constantly displays the time and is powered by standard batteries or generators. In order to achieve maturities of at least one year and more, one of the display elements for charging or recharging the battery from the ambient light is used at the same time.

Beschreibungdescription

Die Erfindung soll im Folgenden anhand der 1 bis 7 beschrieben werden. Da die Leuchtdioden während ihrer Leuchtdauer relativ viel Strom verbrauchen, wird eine Schaltung gemäß 1 verwendet.The invention will be described below with reference to the 1 to 7 to be discribed. Since the LEDs consume a relatively large amount of power during their lighting period, a circuit according to 1 used.

Der als monolithische Schaltung oder als Mikroprozessor mit geeigneten Schnittstellen ausgeführte Baustein 101 wird von der Stromquelle 102, z. B. aus einer 3 V Lithiumbatterie, gespeist und enthält den Oszillator mit dem Steuerquarz 103 sowie alle Teilerstufen bisher ab zu Sekunden, Minuten und Stunden. Die Zeit wird über mindestens eine Leuchtdiode 106 angezeigt.The executed as a monolithic circuit or as a microprocessor with suitable interfaces block 101 is from the power source 102 , z. B. from a 3 V lithium battery, fed and contains the oscillator with the control quartz 103 and all divisors so far from seconds, minutes and hours. The time is over at least one light emitting diode 106 displayed.

Zur Zeiteinstellung dienen z. B. zwei Schalter 104 und 105. Eine Weiterführung der Erfindung zeigt 2. Die zeitbestimmende Einheit 202 enthält den Steuerquarz 103 und die Zeiteinstellschalter 104 und 105. Die Zeiteinstellung kann auch über einen Normalfrequenzsender, der über die Antennenspule 207 vom Baustein 206 empfangen und dekodiert wird, korrigiert werden. Die Stromversorgungseinheit wird von der z. B. wiederaufladbaren Batterie 102 über die Stromversorgungseinheit 201 sichergestellt. Die Ladung der Batterie kann aus dem Generator 205 erfolgen, der die Stromversorgung aus dem Umgebungslichte oder der Bewegungsenergie des Armes oder eines Generators der die Temperaturdifferenz nützt, sicherstellt. Der Baustein 203 schaltet die LED 106 und passt deren Einschaltdauer oder die Stromversorgung der Umgebungshelligkeit über die Diode 204 an.To adjust the time z. B. two switches 104 and 105 , A continuation of the invention shows 2 , The time-determining unit 202 contains the tax quartz 103 and the time setting switch 104 and 105 , The time setting can also be via a standard frequency transmitter, which is via the antenna coil 207 from the building block 206 received and decoded, be corrected. The power supply unit is powered by the z. B. rechargeable battery 102 via the power supply unit 201 ensured. The charge of the battery can come from the generator 205 be made, which ensures the power supply from the ambient light or the kinetic energy of the arm or a generator which uses the temperature difference. The building block 203 turns off the LED 106 and adjusts their duty cycle or the power supply of the ambient brightness via the diode 204 at.

In 3 ist die einfachste Anzeige dargestellt. Sie kommt mit einer einzigen Leuchtdiode aus. Die Stunden werden gemäß dem Schema 302 binär dadurch angezeigt, dass die notwendigen 5 Bit zeitlich seriell mit z. B. dem zeitlichen Abstand 303 so kodiert werden, dass die gültigen Einser z. B. mindestens zwei Ansteuerpulse enthalten und die Nullen nur einen. Dadurch dass die Ansteuerpulse zeitlich oder kurz aufeinanderfolgen, stellt das Auge einen höheren Helligkeitswert fest.In 3 the simplest display is shown. It comes with a single LED. The lessons will be according to the schedule 302 binary indicated by the fact that the necessary 5 bit time series with z. B. the time interval 303 be coded so that the valid Einser z. B. contain at least two drive pulses and the zeros only one. Because the drive pulses follow one another in terms of time or in short, the eye establishes a higher brightness value.

Beginnend mit dem Most Significant Bit 304 und der folgenden Bits 305, 306, 307 und 308 werden auf der Zeitskala 301 alle Stellen so angezeigt, wie in 3 Schema 302 die Zahl 10 für z. B. 10 Uhr. In gleicher Weise werden nach bemerkbarer Pause die Minuten gemäß Schema 310 angezeigt dargestellt, z. B. 30. Für die Minuten werden 6 Bit benötigt mit dem Zeitintervall 317 und den Bits 311 bis 316.Starting with the Most Significant Bit 304 and the following bits 305 . 306 . 307 and 308 be on the time scale 301 all digits displayed as in 3 scheme 302 the number 10 for z. B. 10 o'clock. In the same way, after a noticeable break, the minutes become according to the schedule 310 displayed displayed, for. B. 30. 6 bits are required for the minutes with the time interval 317 and the bits 311 to 316 ,

Durch die Pulsbeleuchtung und relativ großen Pausen wird so viel Energie angespart, dass diese Uhr mit so wenig Energie auskommt, wie LCD- oder Schrittmotoruhren.Due to the pulse lighting and relatively large breaks so much energy is saved that this clock gets along with as little energy as LCD or stepper motor clocks.

Die Helligkeitsmessung für die Helligkeitsanpassung kann entsprechend 4 so ausgeführt werden, dass die Leuchtdiode 106 oder eine für die Stromversorgung dienende Diode 204 über den Schalter 407 innerhalb der Pausen über dessen Gattereingang 408 auf den Kondensator 405 geschaltet wird, der vorher über den Schalter 403 über dessen Gatter 404 entladen wurde. Die Anordnung ist mit dem Gatter des Schalters 409 verbunden. Je intensiver die Beleuchtung an der Diode 106 bzw. 204 ist, um so schneller wird der Schwellwert am Gatter erreicht und damit über die Drainelektrode 410 ein Signal an den Steuerprozessor weitergegeben. Die Impulssteuerung für die Anzeige wird anhand dieser Werte nachgesteuert. Entweder durch die Ansteuerzeit der Impulse oder durch die Anzahl der Impulse. Der Schalter 401 trennt in der Zeit der Beleuchtungsmessung die Leuchtdiode 106 vom Pulstreiber für die Zeitanzeige oder die Stromversorgungsdiode 204 von der Ladeschaltung. Dies kann auch direkt an der Ladeschaltung für Diode 204 oder direkt am Pulstreiber für die Diode 106 bewerkstelligt werden.The brightness measurement for the brightness adjustment can be adjusted accordingly 4 be executed so that the light emitting diode 106 or a diode used for the power supply 204 over the switch 407 during the breaks over his gate entrance 408 on the capacitor 405 is switched, the previously on the switch 403 over its gate 404 was unloaded. The arrangement is with the gate of the switch 409 connected. The more intense the lighting on the diode 106 respectively. 204 is, the faster the threshold value is reached at the gate and thus via the drain electrode 410 a signal is passed to the control processor. The pulse control for the display is readjusted on the basis of these values. Either by the activation time of the pulses or by the number of pulses. The desk 401 disconnects the light-emitting diode during the time of the illumination measurement 106 from the pulse driver for the time display or the power supply diode 204 from the charging circuit. This can also be done directly on the charging circuit for diode 204 or directly on the pulse driver for the diode 106 be accomplished.

Damit das Gehäuse für z. B. eine Armbanduhr gemäß den vorausgehenden Ausführungen absolut dicht gestaltet werden kann, werden die Schalter gemäß 5 entweder als Reedschalter 501 oder als magnetisch steuerbarer Widerstand 503 ausgeführt und jeweils durch die Gehäusewand hindurch mit einem Magneten 502 betätigt. Eine Ausführungsform ist in 5a als Beispiel gezeigt.So that the housing for z. B. a wristwatch according to the previous versions can be designed absolutely tight, the switch according to 5 either as a reed switch 501 or as a magnetically controllable resistor 503 executed and in each case through the housing wall through with a magnet 502 actuated. One embodiment is in 5a shown as an example.

Im Gehäuse 504 ist eine abgedichtete Kavität 505 eingearbeitet in der über das Schraubgewinde 507 eine lösbare Schraube 506, die am oberen Ende den Magneten 502, trägt, befestigt ist. Durch herausschrauben kann der Magnet 502 den Reedschalter 501 oder den magnetischen Widerstand 503 betätigen. Die beiden benötigten Schalter können gleichartig ausgeführt sein, wenn sie eine entsprechende Kennzeichnung tragen.In the case 504 is a sealed cavity 505 incorporated in the over the screw thread 507 a detachable screw 506 at the top of the magnet 502 , carries, is attached. By unscrewing the magnet 502 the reed switch 501 or the magnetic resistance 503 actuate. The two required switches can be made similar if they bear a corresponding label.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes ist in 6 dargestellt. Die Zeitbestimmungseinheit 202 und die Energieversorgungseinheit 201 mit der Batterie 102 sind in der Einheit 205 zusammengefasst und steuern über die Verbindung 205a den Schaltkreis 601, der seinerseits die Leuchtdioden 602a bis 602m ansteuert. Die Leuchtdioden 602a bis 602m sind in der normalen Zwölferanordnung entsprechend einer Analoguhr angebracht. Die Ansteuerung erfolgt so, dass die gültige Ziffer heller aufleuchtet wie die nicht gültigen z. B. durch das vorher beschriebene Verfahren der Ansteuerung mit längeren oder mehrfachen Pulsen. Die Leuchtdioden sind z. B. auf einer Seite auf Massepotential 603 angeschlossen.A further embodiment of the article according to the invention is disclosed in 6 shown. The time determination unit 202 and the power supply unit 201 with the battery 102 are in unity 205 summarized and control over the connection 205a the circuit 601 , in turn, the light-emitting diodes 602a to 602m controls. The light-emitting diodes 602a to 602m are mounted in the normal twelve-way arrangement according to an analog clock. The activation takes place in such a way that the valid number lights up brighter like the non-valid z. B. by the previously described method of driving with longer or multiple pulses. The LEDs are z. B. on one side to ground potential 603 connected.

Damit können ohne Umrechnung Sekunden, Minuten und Stunden zeitlich nacheinander angezeigt werden. Zwischenwerte kann man wie in 3 beschrieben durch Blinkzeichen anzeigen.This allows seconds, minutes and hours to be displayed one after the other without conversion. Intermediate values can be as in 3 described by flashing display.

In Weiterführung der Erfindung kann entsprechend 7 die Ansteuerung von Dioden 701 so ausgeführt werden, dass die über die Schnittstelle 205a vom Baustein 205 kommende Zeitinformation jeweils pro Ziffer durch Leuchtdioden unterschiedlicher Farben z. B. rot 702 und grün 703 und blau 704 angezeigt werden.In continuation of the invention may accordingly 7 the control of diodes 701 be executed that over the interface 205a from the building block 205 incoming time information in each case per digit by light emitting diodes of different colors z. Loaf 702 and green 703 and blue 704 are displayed.

Damit können entweder Sekunden, Minuten und Stunden gleichzeitig durch die verschiedenen Farben gezeigt werden oder über entsprechende Mischfarben durch Wahl der Pulsverhältnisse der drei Grundfarben erzeugt werden.Thus, either seconds, minutes and hours can be shown simultaneously by the different colors or be generated via appropriate mixed colors by selecting the pulse ratios of the three primary colors.

Die Leuchtdioden können auch durch beliebige andere elektrisch ansteuerbare Leuchtmittel, die eine kurze Anstiegs- und Abfallzeit bei gleichzeitig hoher Lichtausbeute aufweisen ersetzt werden, wie z. B. Laserdioden als Kantenemitter oder Bauteile mit einer vertikalen Kavität (VCSELs) oder organische elektrisch ansteuerbare Leuchtdioden (OLEDs).The LEDs can also be replaced by any other electrically controllable bulbs, which have a short rise and fall time with high light output, such. As laser diodes as edge emitter or components with a vertical cavity (VCSELs) or organic electrically controllable light-emitting diodes (OLEDs).

Da die Lichtemission von Laserdioden und auch moderner Leuchtdioden in einem sehr schmalen Spektralbereich stattfindet, kann als Abdeckung der Leuchtmittel ein optisches Bandpassfilter mit einer sehr kleinen Bandbreite verwendet werden.Since the light emission of laser diodes and also modern light-emitting diodes takes place in a very narrow spectral range, an optical band-pass filter with a very small bandwidth can be used as coverage of the light sources.

Dadurch lässt sich der Kontrast der Anzeige auch bei sehr intensiver Umgebungsbeleuchtung noch wesentlich gegenüber den Tiefpassfiltern der üblichen LED-Uhren verbessern. Dies verbessert einerseits die Ablesemöglichkeit des Betrachters andererseits die Energiebildung der Uhren. Diese Methode ist auch anwendbar wenn mehrere Farben zum Einsatz kommen. Entweder durch Bandpassfilter mit mehreren Durchlassbereichen oder durch Belegung der jeweiligen Diode mit dem ihrer Farbe entsprechende Bandpassfilter.As a result, the contrast of the display even with very intense ambient lighting can be significantly improved over the low-pass filters of the usual LED watches. On the one hand, this improves the viewer's ability to read, on the other hand, the energy production of the clocks. This method is also applicable when multiple colors are used. Either by bandpass filters with multiple passbands or by occupying the respective diode with the bandpass filter corresponding to its color.

Claims

Self-sufficient clock with LEDs as display elements with continuous display used to display at least one light-emitting diode is used with a known oscillator-divider block, which continuously displays the time repetitively in a predominantly designed as a binary code temporal pulse pause code characterized in that one of the light than current verso approximate diode for charging the battery the ambient light is used.

Autarkic clock with LEDs as display elements with permanent display according to claim 1, characterized in that a plurality of light emitting diodes is marked by their respective position, the time display and the respective valid digit by greater brightness by means of pulse width or number of pulses.

Autarkic clock with LEDs as display elements with permanent display according to claim 1 or 2, characterized in that the brightness of the display is adjusted by the external brightness which is measured by means of the same diode.

Autarkic clock with LEDs as display elements with permanent display according to claim 1 to 3, characterized in that in addition to the coding of the digit by location and brightness, a pulse code for the necessary intermediate values is used.

Autarkic clock with LEDs as display elements with permanent display according to claim 1 to 4, characterized in that a color code is used to distinguish between seconds, minutes and hours.

Autarkic clock with LEDs as display elements with permanent display according to claim 1 to 5 characterized in that come as light emitting diode and power supply diode semiconductor light emitting diodes are used.

Autarkic clock with LEDs as display elements with permanent display according to claim 1 to 5, characterized in that laser diodes are used as lighting and power supply diodes.

Autarkic clock with LEDs as display elements with permanent display according to claim 1 to 6, characterized in that organic light-emitting diodes are used.

Autarkic clock with LEDs as display elements with permanent display according to claim 1 to 6, characterized in that the cover of the lighting means, an optical bandpass filter is used to improve the contrast with the ambient lighting.