本發(fā)明描述一種具有簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED的發(fā)光二極管的安全元件、例如芯片卡。該安全元件特別地被配置用于非接觸數(shù)據(jù)傳輸，為此具有線圈，線圈不僅用于在安全元件的芯片、例如安全控制器和外部終端、例如非接觸讀取設(shè)備之間進(jìn)行能量傳輸，而且用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

背景技術(shù)：

通常，LED的反向方向上的最大允許電壓為大約5伏。如果LED在不與安全元件的芯片連接的自己的第二線圈上運(yùn)行，則必須注意限制LED的反向方向上由第二線圈提供的電壓，以便LED不被反向方向上過(guò)高的電壓損壞。為了避免這，通常將第二LED與第一LED反向并聯(lián)連接。反向并聯(lián)意為，第一和第二LED雖然彼此并聯(lián)電連接，但是每一個(gè)LED的導(dǎo)通方向不同。這種解決方案的缺點(diǎn)是，通過(guò)第二LED的電流消耗以及第二LED的成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是找到避免所描述的缺點(diǎn)的解決方案。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求來(lái)解決。在從屬權(quán)利要求中描述了有利實(shí)施方式。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開了一種用于限制處于安全元件上的發(fā)光二極管的反向方向上的電壓的方法，

其中，發(fā)光二極管與線圈并且與集成電路的工作電壓接線端并聯(lián)電連接，

其中，線圈不僅用于通過(guò)借助通過(guò)外部終端、例如卡讀取設(shè)備或者具有NFC接口的移動(dòng)電話產(chǎn)生的電磁場(chǎng)在線圈中感生電壓，來(lái)對(duì)集成電路和發(fā)光二極管進(jìn)行能量供應(yīng)，而且用于在集成電路和所述終端之間進(jìn)行非接觸數(shù)據(jù)傳輸，

其中，集成電路用于處理在所述終端和集成電路之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，

其特征在于，

分流調(diào)節(jié)器將集成電路工作所需的工作電壓調(diào)節(jié)到允許范圍內(nèi)的值，并且由此進(jìn)行限制，使得不超過(guò)發(fā)光二極管的反向方向上的最大允許電壓。

有利的是，可以使用分流調(diào)節(jié)器來(lái)同時(shí)完成兩個(gè)任務(wù)，即調(diào)節(jié)芯片的工作電壓和限制發(fā)光二極管的反向方向上的電壓，從而避免發(fā)光二極管由于反向方向上的電壓過(guò)高而損壞。

一個(gè)有利實(shí)施例是，集成電路工作所需的最小工作電壓小于在導(dǎo)通方向上降落在二極管上的電壓。

由此確保對(duì)于集成電路的工作總是提供足夠的能量?；蛘邠Q句話說(shuō)：首先集成電路開始工作，之后，當(dāng)線圈提供足夠的能量時(shí)，發(fā)光二極管開始工作，從而當(dāng)終端僅提供弱的電磁場(chǎng)時(shí)，發(fā)光二極管不從集成電路取走工作所需的能量，其中，安全元件距離終端越遠(yuǎn)，電磁場(chǎng)越弱。

另一個(gè)有利實(shí)施例是，發(fā)光二極管與至少一個(gè)電子部件串聯(lián)連接，以增大包含發(fā)光二極管的電流支路上的電壓降。

由此確保，當(dāng)集成電路具有足夠的能量工作時(shí)，發(fā)光二極管才發(fā)光。此外，作為電子部件，可以使用不同類型的二極管，例如普通二極管、齊納二極管、發(fā)光二極管、肖特基二極管等，以獲得足夠高的電壓降。

另一個(gè)有利實(shí)施例是，除了作為電子部件的二極管之外，發(fā)光二極管還與用于進(jìn)行電流限制的歐姆電阻串聯(lián)連接。

此外，通過(guò)歐姆電阻可以限制流過(guò)發(fā)光二極管的電流，由此可以調(diào)整發(fā)光二極管的亮度。

另一個(gè)有利實(shí)施例是，使用開關(guān)元件，以接通或者斷開發(fā)光二極管。開關(guān)元件通常整體上可以被視為歐姆電阻，其在斷開狀態(tài)下是高歐姆的，而在閉合狀態(tài)下是低歐姆的。由此，開關(guān)還可以通過(guò)具有上述特性的任意其它合適的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

另一個(gè)有利實(shí)施例是，開關(guān)元件或者集成在集成電路中，或者作為單獨(dú)的部件存在。

另一個(gè)有利實(shí)施例是，開關(guān)元件通過(guò)集成電路激活或者自激活。

另一個(gè)有利實(shí)施例是，開關(guān)元件通過(guò)時(shí)間控制來(lái)自激活。

另一個(gè)有利實(shí)施例是，使用開關(guān)元件，以便以脈沖方式驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。

由此，除了展現(xiàn)靜態(tài)調(diào)節(jié)的上述歐姆電阻之外，通過(guò)開關(guān)元件還可以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)發(fā)光二極管的亮度。

另一個(gè)有利實(shí)施例是，分流調(diào)節(jié)器集成在集成電路中或者形成與集成電路分離的單元。

另一個(gè)有利實(shí)施例是，分流調(diào)節(jié)器是與電壓相關(guān)的電阻，其中，其通過(guò)電子部件或電子電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

另一個(gè)有利實(shí)施例是，使用便攜式數(shù)據(jù)載體、例如芯片卡、信用卡、身份證、SIM卡等作為安全元件。

附圖說(shuō)明

下面，根據(jù)附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電路。

圖2示出了補(bǔ)充了開關(guān)的根據(jù)本發(fā)明的電路，該開關(guān)由集成電路操作。

圖3示出了補(bǔ)充了開關(guān)的根據(jù)本發(fā)明的電路，該開關(guān)與集成電路獨(dú)立地以時(shí)間控制的方式進(jìn)行開關(guān)。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的電路，其中，開關(guān)包含在集成電路中。

具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電路。該電路由線圈2和集成電路4、例如RFID芯片的并聯(lián)電路構(gòu)成，其中，集成電路4經(jīng)由其工作電壓接線端與線圈2連接。通過(guò)終端的外部電磁場(chǎng)在線圈2中感生電壓。在線圈2中感生的電壓用于對(duì)該電路進(jìn)行能量供應(yīng)。此外，線圈2還用于在集成電路4和未示出的終端之間進(jìn)行非接觸數(shù)據(jù)傳輸。原則上，也可以存在接觸連接的接口，但是為了清楚起見其并未示出。示出了與集成電路4并聯(lián)的串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路由發(fā)光二極管6、二極管8和歐姆電阻10構(gòu)成，其中，二極管8和電阻10是可選部件。本發(fā)明實(shí)質(zhì)上在于線圈2、集成電路4和發(fā)光二極管6。

為了避免發(fā)光二極管6上的反向方向上的電壓過(guò)高，而可能導(dǎo)致發(fā)光二極管6損壞，根據(jù)本發(fā)明，未示出、但是通常包含在集成電路4中的分流調(diào)節(jié)器將集成電路4的工作電壓調(diào)節(jié)到使得能夠無(wú)干擾地運(yùn)行并且防止發(fā)光二極管6的反向方向上的電壓過(guò)高的值。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中重要的是，存在足以使集成電路4運(yùn)行的能量，而該能量不足以使發(fā)光二極管6運(yùn)行。這意味著，在根據(jù)本發(fā)明的電路接近具有電磁場(chǎng)的終端時(shí)，集成電路4首先獲得提供的足夠的能量，以使其開始運(yùn)行。在根據(jù)本發(fā)明的電路進(jìn)一步接近該終端時(shí)，與提供的能量的增加、最后還與由線圈2提供的電壓的增大相關(guān)聯(lián)，自距該終端特定距離起與發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓有關(guān)地提供足夠的電能，以使發(fā)光二極管發(fā)光。發(fā)光二極管6的導(dǎo)通電壓的值在此與其發(fā)出的波長(zhǎng)或發(fā)光二極管6的發(fā)光顏色和材料有關(guān)。由此不會(huì)發(fā)生集成電路4不會(huì)開始其運(yùn)行，特別是在例如在距終端的距離大時(shí)電磁場(chǎng)弱的情況下，因?yàn)槟芰勘话l(fā)光二極管6消耗。這可以通過(guò)具有盡可能高的正向方向上的導(dǎo)通電壓的發(fā)光二極管6實(shí)現(xiàn)。

二極管8用于進(jìn)一步提高發(fā)光二極管6和集成電路4之間的電壓差，由此確保在發(fā)光二極管6開始發(fā)光之前，集成電路4首先獲得足夠的能量開始其運(yùn)行。二極管8例如可以是普通二極管、齊納二極管、發(fā)光二極管或者任意其它合適的二極管。實(shí)現(xiàn)與二極管8相同的目的的其它部件和電路也是可以的。還可以根據(jù)需要對(duì)二極管8串聯(lián)連接另外的二極管，這未示出。

歐姆電阻10用于進(jìn)行電流限制，由此通過(guò)限制流過(guò)的電流，來(lái)調(diào)整發(fā)光二極管6的亮度。電阻10在此可以具有例如直至1000歐姆的值。作為結(jié)構(gòu)形式，可以想到所有合適的結(jié)構(gòu)形式，例如作為SMD結(jié)構(gòu)形式中的分立構(gòu)件或者作為具有分布式電阻的印制導(dǎo)體軌跡。

在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，線圈2由至少兩個(gè)單獨(dú)的線圈構(gòu)成，其中，在兩個(gè)線圈中的至少一個(gè)中布置鐵氧體。兩個(gè)線圈針對(duì)同一諧振頻率設(shè)計(jì)。在此，一個(gè)線圈可以用于對(duì)集成電路4供電，并且另一個(gè)線圈用于對(duì)負(fù)載供電。例如用于使包含在卡中的信息可視化、例如為了個(gè)性化的熱致變色的顏色的加熱線圈或者至少一個(gè)照明用具、例如LED、OLED或者其它功能性負(fù)載適合作為負(fù)載。

鐵氧體使得與沒(méi)有鐵氧體的線圈相比，終端能夠響應(yīng)或激活具有更小的響應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)的線圈。由此能夠根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或者客戶要求的預(yù)給定參數(shù)對(duì)至少一個(gè)線圈的響應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行優(yōu)化。例如，RFID功能必須滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其中，LED6可以以較低的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行處理。由此，鐵氧體使得能夠與各個(gè)線圈相應(yīng)地包圍的面積無(wú)關(guān)并且與另一個(gè)線圈無(wú)關(guān)地對(duì)單個(gè)線圈供應(yīng)能量，其中，各個(gè)線圈的響應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)同時(shí)減小或者終端能夠以更小的場(chǎng)強(qiáng)工作，以便對(duì)各個(gè)線圈供應(yīng)能量，用于集成電路4或者功能性負(fù)載的運(yùn)行。

線圈可以被布置為，將其布置在卡的共同的平面中或者不同的平面中。線圈可以作為部分或完全重疊的線圈、并排布置的線圈或者交錯(cuò)布置的線圈布置。

兩個(gè)線圈可以具有相同或者不同的大小。這意味著，一個(gè)線圈包圍卡的整個(gè)面積，例如所謂的全尺寸線圈，或者一個(gè)線圈僅包圍卡的整個(gè)面積的一部分，例如所謂的半尺寸線圈。

線圈可以以單層或者多層的方式構(gòu)造。例如，一個(gè)線圈可以是單層的，另一個(gè)線圈可以是多層的。在多層線圈中，例如在線圈的繞組之間布置絕緣層。

在多于一個(gè)線圈的情況下，線圈不一定必須布置在基板的同一側(cè)，例如在卡的內(nèi)箔層上，或者在同一個(gè)基板上，而可以布置在基板的不同側(cè)，或者在不同的基板上。

兩個(gè)線圈分別具有至少一個(gè)繞組，其中，兩個(gè)線圈可以具有相同或不同數(shù)量的繞組。

鐵氧體可以作為箔或者借助印制處理或者以其它合適的方式布置在線圈內(nèi)。通過(guò)在兩個(gè)線圈中的至少一個(gè)中布置鐵氧體，優(yōu)選對(duì)在其內(nèi)部布置鐵氧體的線圈供應(yīng)能量，因?yàn)殍F氧體在一定程度上收集場(chǎng)線。

通過(guò)鐵氧體的幾何結(jié)構(gòu)和電磁特性的變化，例如通過(guò)例如在印制時(shí)選擇材料或加工參數(shù)，調(diào)整各個(gè)線圈的諧振頻率和其它電特性也是可能的。鐵氧體在此可以比在其內(nèi)部布置鐵氧體的相應(yīng)的線圈小，或者可以具有類似的大小，或者也可以比所屬的線圈大。

鐵氧體在卡中的布置原則上獨(dú)立于線圈的位置。鐵氧體可以布置在與線圈中的一個(gè)相同的基板表面上或者在基板的背面，或者也可以布置在卡內(nèi)部的另一個(gè)箔層上。此外，鐵氧體也可以在外部施加在卡上。鐵氧體的有利效果是，鐵氧體影響兩個(gè)線圈的電感的比率，使得在其內(nèi)部布置鐵氧體的線圈的響應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)減小，由此得到改善。

作為另一個(gè)有利實(shí)施例設(shè)置為，將LED 6與光學(xué)閃光體組合。在芯片卡中使用時(shí)，引入的光學(xué)閃光體、例如反射金屬或云母顆粒、例如優(yōu)選小片形狀的顏料，通過(guò)小片產(chǎn)生具有所謂的閃光效果、即代替平面的光散射的點(diǎn)狀光反射的明亮的閃爍，可以產(chǎn)生光學(xué)可見圖像。

通過(guò)在卡內(nèi)部結(jié)合閃光體使用LED 6作為點(diǎn)光源，產(chǎn)生明亮的閃爍點(diǎn)。日光或人造光分別是漫射光光源，其僅產(chǎn)生具有非常小的光強(qiáng)度的漫射光反射。由此，通過(guò)借助卡的LED 6的主動(dòng)照明，與如例如日光所呈現(xiàn)的漫射光光源相比，產(chǎn)生明顯不同的圖像。由此，由卡中的LED 6和閃光體構(gòu)成的組合適合作為安全特征。

作為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)構(gòu)型，還可以進(jìn)一步對(duì)具有反射金屬或云母顆粒的透明卡材料添加熒光染料，以將內(nèi)置的LED 6的光轉(zhuǎn)換為觀察者從外部可以識(shí)別的具有更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光。

在另一個(gè)構(gòu)型中，光學(xué)閃光體或者散射體具有與包圍其的卡材料不同的折射率，以獲得例如反射、折射或者散射的光學(xué)效果。光學(xué)閃光體或者散射體可以作為安全特征、例如作為安全條或者作為在光學(xué)上引人注目的效果使用。

光學(xué)閃光體可以在制造卡的最后一個(gè)步驟之前例如借助層壓施加在至少一個(gè)箔上，其中，在制造卡之后將箔例如布置在卡內(nèi)部。光學(xué)閃光體可以借助涂覆施加在箔的整個(gè)表面上或者例如借助印制法僅施加在箔的部分表面上。

作為另一個(gè)實(shí)施例，可以例如借助將光學(xué)閃光體添加到用于制造箔的壓注機(jī)中，將光學(xué)閃光體例如集成到箔的材料中。具有集成的光學(xué)閃光體的箔可以稍后在整個(gè)表面上或者以具有集成的光學(xué)閃光體的條狀箔的形式以任意朝向布置在卡中，其中，優(yōu)選取向在縱向或者橫向方向上。

作為光學(xué)閃光體，還可以使用以下材料，例如玻璃纖維屑、所謂的微纖維、實(shí)心或者空心的由玻璃或塑料制成的球。在此，特別是空心球由于包圍的空氣而具有強(qiáng)的光學(xué)效果。球直徑越小，穩(wěn)定性越高，其中，在直徑較大的情況下，光學(xué)效果更好。例如，球的直徑處于1至200μm的范圍內(nèi)。

一般來(lái)說(shuō)，引入的光學(xué)閃光體形式的材料也可以是彩色的，即其僅在表面上是彩色的，或者材料整個(gè)是彩色的。其它可能的示例性變化是，材料是單色或多色和/或透明的，并且同時(shí)是UV熒光的。

對(duì)于使用空心球的情況，則也可以用磁性顏料、例如E墨填充這些空心球。球的填充物在此可以由彩色液體構(gòu)成并且包含另一顏色的帶電或磁性納米顆粒。由此得到從外部或內(nèi)部可切換的安全特征。

在成品卡中，引入的光學(xué)閃光體形式的材料可以被觀察者識(shí)別。當(dāng)閃光體布置在卡的未印制區(qū)域中并且光從卡背面通過(guò)卡照射時(shí)，光學(xué)閃光體可以從卡的一側(cè)或兩側(cè)識(shí)別。此外，當(dāng)光源的光在印制表面下方照射通過(guò)時(shí)，引入的閃光體形式的材料在成品卡中可以在印制表面中被識(shí)別。

例如，當(dāng)將LED 6布置在印制的卡表面下方時(shí)，是這種情況。替換地，引入的閃光體在卡的正面或者背面可識(shí)別。作為另一個(gè)替換方案，例如當(dāng)將光從外部耦合到卡的光導(dǎo)體中，并且光經(jīng)由光導(dǎo)體傳輸?shù)搅硪粋?cè)并且在那里又退耦時(shí)，光學(xué)閃光體在卡的邊緣可識(shí)別。

由此，在成品卡中，在通過(guò)光中觀察時(shí)，在入射光中觀察時(shí)，通過(guò)激活存在于卡體中的光源、例如LED 6或者通過(guò)例如耦合到透明層或區(qū)域中并且進(jìn)一步傳導(dǎo)的存在于卡體中的光，引入的光學(xué)閃光體形式的材料是可見的，其中，光例如借助平面或者條狀的光導(dǎo)體進(jìn)一步傳導(dǎo)。

作為光導(dǎo)體，可以使用條狀箔。條狀箔在此可以具有一個(gè)或更多個(gè)層。此外，相同的條狀箔可以平行或者成角度地、例如交叉地鋪設(shè)在卡中。此外，不僅可以鋪設(shè)包含光學(xué)閃光體、而且可以鋪設(shè)不包含光學(xué)閃光體的條狀箔。在此，包含光學(xué)閃光體的條狀箔至少是部分透明的，其中，沒(méi)有光學(xué)閃光體的條狀箔是不透明或者透明的。此外，存在如下可能性：在卡表面上條狀箔相交的區(qū)域中形成觀察窗。替換地，也可以在邊緣區(qū)域中形成觀察窗。

圖2示出了補(bǔ)充了開關(guān)12的根據(jù)本發(fā)明的電路，開關(guān)12由集成電路4操作。開關(guān)12這里作為通過(guò)集成電路4的信號(hào)操作或激活的單獨(dú)的元件示出。一旦集成電路4開始其運(yùn)行或者提供了足夠的能量，則例如集成電路4操作開關(guān)12，以便還驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管或者例如使得通過(guò)發(fā)光二極管6顯示處理結(jié)果。

圖3示出了補(bǔ)充了開關(guān)12的根據(jù)本發(fā)明的電路，開關(guān)12與集成電路4獨(dú)立地以時(shí)間控制的方式進(jìn)行開關(guān)。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的電路，其中，開關(guān)12包含在集成電路4中。

現(xiàn)在給出具有開關(guān)12的根據(jù)本發(fā)明的電路的不同的應(yīng)用情況。

在自動(dòng)交易確認(rèn)的情況下，全部以非接觸方式接收到的能量首先用于由集成電路4、例如RFID芯片執(zhí)行交易。因?yàn)榧呻娐?獲得全部以非接觸方式接收到的能量，因此根據(jù)本發(fā)明的電路和終端之間的距離可以最大化。

在交易結(jié)束之后，經(jīng)由開關(guān)12激活發(fā)光二極管6，由此顯示交易結(jié)束。開關(guān)12在此可以由集成電路4直接操作，或者可以在經(jīng)過(guò)例如在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中作為最大交易時(shí)間允許的特定時(shí)間之后，與集成電路4獨(dú)立地操作。

在另一種應(yīng)用情況下，經(jīng)由發(fā)光二極管6的發(fā)光通知布置在安全元件、例如信用卡上的根據(jù)本發(fā)明的電路處于終端的電磁場(chǎng)中。在操作處于安全元件中并且由用戶操作的開關(guān)12時(shí)，集成電路4獲得執(zhí)行交易所需的能量。在執(zhí)行交易期間，集成電路4將發(fā)光二極管6斷開，以便確保集成電路4和發(fā)光二極管6不必分享提供的能量。

這里，發(fā)光二極管6作為所有可能的其它類型的負(fù)載、例如電致發(fā)光顯示器或者加熱電阻器的示例而存在。

在一個(gè)特別的應(yīng)用中，可以使用開關(guān)12來(lái)以脈沖方式驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管6。這在將進(jìn)行電流限制的電阻10對(duì)應(yīng)地選擇為低，并且通過(guò)以高頻率斷開和閉合開關(guān)12，以脈沖方式驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管6時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)。于是人眼看到的發(fā)光二極管6的光與在相同的能量消耗下以非脈沖方式驅(qū)動(dòng)看到的發(fā)光二極管6的光相比更亮。由此，通過(guò)以脈沖方式驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管6，在人眼看到的發(fā)光二極管6的亮度相同的情況下可以節(jié)省能量，其中，于是向集成電路提供更多的能量，或者在能量消耗相同的情況下，可以提高人眼看到的發(fā)光二極管6的亮度。

此外，通過(guò)合適地調(diào)整脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖中斷時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度，盡管距終端的距離不同，由此相關(guān)聯(lián)的電磁場(chǎng)強(qiáng)不同，也可以將發(fā)光二極管6的亮度調(diào)節(jié)為，使得人眼在卡距終端的特定距離范圍內(nèi)看到的亮度始終同樣亮。

附圖標(biāo)記列表

2 線圈

4 集成電路、例如RFID芯片

6 發(fā)光二極管

8 二極管

10 歐姆電阻

12 開關(guān)元件