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Die Erfindung betrifft eine Lichtquellen-Anordnung, vorzugsweise mit LED als Lichtquelle, mit lichtdurchlässiger Leiterplatte, insbesondere für Signalisierungszwecke.
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Als Signalgeber werden Leuchtdioden oder auch sonstige Lichtquellen in vielfältigster Weise eingesetzt, wobei die Lichtquellen heute typischerweise auf Leiterplatten angeordnet sind. Solche Leiterplatten werden meist gesondert eingehaust, um die Lichtquellen und sonstige elektrische, auf der Leiterplatte befindliche Bauelemente von der Umgebung abzusondern.
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Beispielsweise offenbart die
DE 20 2009 013 355 U1 einen Leuchtdioden-Körper mit mehreren lichtemittierenden Dioden. Diese sind auf einer flexiblen Leiterplatte angeordnet, die ihrerseits in einem lichtdurchlässigen Rohr untergebracht ist. Die Lichtabgaberichtung der einzelnen Dioden ist typischerweise von der Leiterplatte weg gerichtet.
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Weiter offenbart die
DE 198 11 076 A1 eine Schichtstoffplatte in Gestalt eines Schichtverbands aus harzimprägniertem Faserbahnschichten, wobei in eine Platte dieses Schichtverbands Leuchtdioden eingebracht und zusammen mit dem Schichtenverband unter Aushärtung der Harzimprägnierung zu der Schichtstoffplatte verpresst worden sind. Die in den Schichtverband eingebettete Platte enthält außerdem Leiterbahnen, die mit den Leuchtdioden verbunden sind. Die Leuchtdioden bilden innerhalb der Schichtstoffplatte liegende von außen sichtbare Lichtpunkte.
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Aus der Praxis sind außerdem Leuchtdioden bekannt, die Licht in Richtung ihrer Montageebene abgeben. Solche Leuchtdioden werden in der Fachwelt auch als „Reverse Mount LEDs” bezeichnet. Üblicherweise wird die zur Aufnahme solcher Leuchtdioden vorgesehene Leiterplatte an den für die Leuchtdioden vorgesehenen Stellen jeweils mit einem Loch versehen, an dem die Leuchtdiode platziert wird. Das Licht der Leuchtdiode kann durch das in der Leiterplatte vorgesehene Loch abstrahlen. Meist ist die Abdeckung derartiger Löcher durch geeignete Folien, Platten oder dergleichen erforderlich.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine vereinfachte und verbesserte Lichtquellenanordnung zu schaffen.
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Die erfindungsgemäße Lichtquellenanordnung umfasst eine Leiterplatte und wenigstens eine Lichtquelle, vorzugsweise eine oder mehrere Leuchtdioden oder sonstige Halbleiterlichtquellen als Lichtquelle. Die Leiterplatte wird durch einen wenigsten abschnittsweise lichtdurchlässigen plattenförmigen Körper gebildet, der an wenigstens einer seiner Flachseiten Leiterzüge trägt. Der Körper der Leiterplatte ist wenigstens an der Stelle, an der die Lichtquelle, insbesondere die Leuchtdiode platziert ist, lichtdurchlässig ausgebildet. Vorzugsweise ist der Körper im Ganzen lichtdurchlässig.
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Die Leuchtdiode oder sonstige Lichtquelle ist so angeordnet, dass ihr Licht in Richtung auf den Körper hin abgestrahlt wird. Weil der Körper zumindest an der im Lichtkegel der Lichtquelle liegenden Stelle geschlossen, d. h. unterbrechungsfrei bzw. fensterlos, dabei aber lichtdurchlässig ausgebildet ist, wird er von dem Licht der Lichtquelle durchstrahlt. Das Licht ist somit von der Lichtquelle abgewandten Flachseite der Leiterplatte her sichtbar.
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Diese Anordnung eröffnet zahlreiche Einsatzmöglichkeiten. Zum Beispiel kann die betreffende, vorzugsweise steif ausgebildete Leiterplatte unmittelbar als Frontplatte an einem Gerätegehäuse eingesetzt werden. Die Leuchtdioden oder sonstigen Lichtquellen sind dabei vor äußeren Einflüssen geschützt. Eine mit einer derartigen Leiterplatte aufgebaute Anzeigeeinheit weist nach außen hin eine ebene Oberfläche auf. Außerdem ist die elektrische Schaltung der Leiterplatte insbesondere so weit sie mit den Leuchtdioden oder sonstigen Lichtquellen elektrisch verbunden ist, elektrisch gegen die Umgebung isoliert. Die elektrische Schaltung ist deshalb vor elektrostatischen Einflüssen aus der Umgebung gut geschützt. Außerdem sind Bedienpersonen vor elektrischen Durchströmungen sicher. Dies gilt insbesondere, wenn die Leiterplatte zumindest in ihren freiliegenden von außen zugänglichen Partien vollkommen unterbrechungsfrei ausgebildet ist.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Anordnung Mittel zur Begrenzung des von jeder Lichtquelle an der Leiterplatte erzeugten Lichtflecks aufweist. Insbesondere können so z. B. mehrere Leuchtdioden auch in enger Nachbarschaft zueinander angeordnet werden, wobei die von den Leuchtdioden oder sonstigen Lichtquellen erzeugten optischen Lichtpunkte oder -flecken ausreichend scharf umgrenzt bleiben. Solche Mittel zur Begrenzung des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtkegels bzw. des von der Lichtquelle erzeugten Lichtflecks sind insbesondere bei Anwendung von lichtdurchlässigen Leiterplatten vorteilhaft, die eine lichtstreuende Wirkung haben. Solche Leiterplatten bestehen beispielsweise aus einem glasfaserverstärktem Harzmaterial. Jedoch können die Leiterplatten auch aus anderen mehr oder weniger lichtdurchlässigen Materialien bis hin zu ganz durchsichtigen Materialien organischer oder mineralischer Natur ausgebildet sein.
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Das Mittel zur Begrenzung des von der Leuchtdiode oder sonstigen Lichtquelle ausgehenden Lichtkegels kann beispielsweise eine in der Leiterplatte ausgebildete Vertiefung sein. Die Vertiefung legt eine Zone verringerter Wandstärke der Leiterplatte. fest. Diese Vertiefung kann prinzipiell sowohl in der der Lichtquelle zugewandten Flachseite als auch in der von der Leiterplatte abgewandten Flachseite oder auch in beiden Flachseiten untergebracht sein. Die Vertiefung kann in Form einer Sackbohrung oder auch einer randseitig flach auslaufenden Delle ausgebildet sein und die Lichtdurchlässigkeit der Leiterplatte verbessern, ohne diese an der betreffenden Stelle zu unterbrechen. Die Vertiefung bewirkt eine lokal verbesserte Lichtdurchlässigkeit der Leiterplatte und dadurch einen schärferen Rand des von der Lichtquelle erzeugten Lichtpunkts.
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Es ist auch möglich, zusätzlich oder alternativ als Mittel zur Begrenzung des Lichtkegels eine Maske vorzusehen, die auf eine der Flachseiten der Leiterplatte aufgebracht ist. Eine solche Maske kann beispielsweise aus einem Lötstopplack oder einem anderen Lack bestehen. Die Maske lässt ein Lichtdurchtrittsfenster frei, durch das der Rand des von der Lichtquelle erzeugten Lichtflecks begrenzt wird. Die Maske kann auf der Bestückungsseite der Leiterplatte oder auch auf der von den Leuchtdioden abgewandten Seite angebracht sein. Die Form des in der Maske vorgesehenen Fensters ist beliebig. Es kann eckig, rund, in Form eines Schriftzugs, eines Symbols oder dergleichen ausgebildet sein.
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Als Mittel zur Begrenzung des von der Leuchtdiode oder sonstigen Lichtquelle ausgehenden Lichtkegels kann auch ein optisches Element wie beispielsweise eine Linse vorgesehen sein. Die Linse ist vorzugsweise an der der Lichtquelle (z. B. Leuchtdiode) selbst oder an der der Lichtquelle (z. B. Leuchtdiode) zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet. Es ist auch möglich, die Linse an der von der Lichtquelle abgewandten Seite der Leiterplatte anzuordnen. Die Linse kann hier beispielsweise durch eine randseitig flach auslaufende dellenartige Vertiefung gebildet sein, die zum Beispiel mit einem durchsichtigen Gießharz ausgefüllt ist, dessen Brechungsindex von dem der Leiterplatte verschieden ist. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Lichtbündelung oder auch eine Aufweitung des Lichtkegels und somit Vergrößerung des Betrachtungswinkels erzielt werden.
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Weiter ist es möglich, anderweitige optisch wirksame Elemente an der Leiterplatte anzuordnen. Zum Beispiel können in oder an der Leiterplatte auf oder in einer oder beiden Flachseiten Körper oder Schichten aus Licht streuendem Material oder Licht konvertierendem Material, wie beispielsweise Leuchtstoffen angeordnet sein, um gewünschte Lichtfarben, gewünschte Lichtverteilungen und/oder gewünschte Leuchtfleckformen zu erzielen. Derartige Elemente können auf der jeweiligen Flachseite (z. B. als Bedruckung) oder in Vertiefungen derselben vorgesehen sein.
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Wie erwähnt kann das optisch wirksame Element somit beispielsweise eine Linse, ein Leuchtstoffkörper, ein Streukörper oder dergleichen sein.
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Die beschriebene Anordnung kann zum optischen Signalisieren von elektrischen Signalen an verschiedenen Geräten eingesetzt werden, um dort durch die Leiterplatte hindurch sichtbare Lichtpunkte zu erzeugen. Es ist aber auch möglich, an der von der Lichtquelle (z. B. Leuchtdiode) weg weisenden Flachseite der Leiterplatte ein lichtempfindliches elektrisches Bauelement anzuordnen, das die Lichtsignale in elektrische Signale umwandelt. Auf diese Weise kann eine Signalübertragung mit galvanischer Trennung realisiert werden. Es können eine oder mehrere Leuchtdioden oder sonstige Lichtquellen auf einer Flachseite der Leiterplatte mit einem oder mehreren lichtempfindlichen elektrischen Bauelementen auf der anderen Flachseite der Leiterplatte kombiniert werden. Auch können eine oder mehrere Leuchtdioden oder sonstige Lichtquellen sowie ein oder mehrere lichtempfindliche Bauelemente auf einer Flachseite der Leiterplatte mit einem oder mehreren lichtempfindlichen elektrischen Bauelementen und einer oder mehreren Lichtquellen auf der anderen Flachseite der Leiterplatte kombiniert werden.
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Weitere Details von vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, der Beschreibung und Ansprüchen. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Aspekte der Erfindung und weitere zur Erläuterung des Gesamtzusammenhangs dienende Details. Es zeigen:
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1 eine Leiterplatten-Anordnung mit Leuchtdioden, in perspektivischer Prinzipdarstellung,
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2 die Leiterplatten-Anordnung nach 1, in ausschnittsweiser Vertikalschnittdarstellung,
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3 eine abgewandelte Ausführungsform der Leiterplattenanordnung, in ausschnittsweiser Vertikalschnittdarstellung,
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4 bis 10 weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Anordnung, jeweils, in ausschnittsweiser Vertikalschnittdarstellung,
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11 die Anwendung der erfindungsgemäßen Leuchtdioden-Anordnung als Frontplatte in einem elektrischen Gerät, in schematisierter Perspektivdarstellung und
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12 die erfindungsgemäße Anordnung zur Signalübertragung mit galvanischer Trennung, in ausschnittsweiser schematisierter Vertikalschnittdarstellung.
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In 1 ist stellvertretend für alle erfindungsgemäßen Lichtquellen-Anordnungen eine Leuchtdioden-Anordnung 1 veranschaulicht, zu der eine Leiterplatte 2 und als Lichtquellen mindestens eine erste Leuchtdiode 3 sowie gegebenenfalls weitere Leuchtdioden, wie zum Beispiel die Leuchtdiode 4 gehören. Alternativ können bei dieser und allen nachfolgenden Ausführungsformen anstelle der Leuchtdioden 3, 4 andere Lichtquellen, insbesondere Halbleiterlichtquellen vorgesehen werden.
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Die Leiterplatte 2 kann außerdem weitere elektrische Bauelemente tragen. Zur Veranschaulichung und stellvertretend für eine prinzipiell beliebig große Anzahl weiterer Bauelemente ist in 1 ein einzelner SMD-Widerstand 5 veranschaulicht. Weitere elektrische Bauelemente gleichen oder anderen Typs können vorgesehen sein. Die Leuchtdioden 3, 4 stehen mit elektrischen Leiterbahnen 6, 7 in Verbindung, die aus 2 ersichtlich und auf einer Flachseite 8 der Leiterplatte 2 angeordnet sind. Die Leiterbahnen 6, 7 dienen beispielsweise der Stromversorgung der Leuchtdiode 3 und/oder 4 und/oder zur elektrischen Verbindung mit weiteren Bauelementen.
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Die Leuchtdiode 3 und gegebenenfalls auch die Leuchtdiode 4 sowie bedarfsweise weitere Leuchtdioden sind so angeordnet, dass sie im montierten Zustand den größten Anteil des von ihnen abgegebenen Lichts zu der Leiterplatte 2 hin abstrahlen. Vorzugsweise steht die Lichtaustrittsrichtung jeder Leuchtdiode 3, 4, zumindest näherungsweise senkrecht zu der Leiterplatte 1. Die Lichtaustrittsrichtung wird zum Beispiel durch die Mittelachse eines von der Leuchtdiode 3 oder 4 ausgesandten Lichtkegels 9 festgelegt. Die Mittelachse ist in 2 als optische Achse 10 strichpunktiert eingetragen und mit einem Pfeil versehen, um die Lichtaustrittsrichtung anzuzeigen.
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Die Leiterplatte 2 weist einen vorzugsweise steif ausgebildeten plattenförmigen Körper 11 auf, der zumindest unterhalb der Leuchtdiode 3, vorzugsweise aber insgesamt aus lichtdurchlässigem Material besteht. Beispielsweise kann es sich bei dem Körper 11 um ein plattenförmiges Element aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder ein ähnliches Trägermaterial handeln, auf das die Leiterbahnen 6, 7 aufgebracht sind. Der Körper 11 ist somit zumindest transluzent. Er kann opak oder auch klar ausgebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei der Leiterplatte 2 um herkömmliches handelsübliches Leiterplattenmaterial geeigneter Dicke von z. B. 0,5 mm bis 3 mm.
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Der Körper 11 weist eine zweite von den Leuchtdioden 3, 4 abgewandte Flachseite 12 auf, die insbesondere in Nachbarschaft der Leuchtdiode 3 unterbrechungsfrei ausgebildet ist. Vorzugsweise ist sie auch im Übrigen unterbrechungsfrei ausgebildet.
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Wie 2 veranschaulicht kann die Leiterplatte 2 an ihrer Leiterseite 13 mit einer Maske 14 aus Lötstopplack versehen sein, der die Leiterzüge 6, 7 weitgehend, d. h. unter Freilassung der Lötstellen abdeckt. Die Maske 14 kann ein oder mehrere Fenster 15, 16 (1) aufweisen, in denen die Leuchtdioden 3, 4 platziert sind. In einem solchen Fenster 15 kann, wie es 2 veranschaulicht, wiederum ein Abschnitt der Maske 14 vorgesehen sein, der ein Lichtaustrittsfenster 17 umgrenzt. Dieses ist vorzugsweise unmittelbar unter der Leuchtdiode 3 so angeordnet, dass es den Lichtkegel 9 der Leuchtdiode 3 randseitig begrenzt, um an der rückseitigen Flachseite 12 der Leiterplatte 2 einen einigermaßen scharf umgrenzten Leuchtfleck erscheinen zu lassen. Der das Lichtaustrittsfenster 17 umgrenzende Lötstopplack ist vorzugsweise wenig lichtdurchlässig, um Randbereiche des Lichtkegels 9 abzuschatten.
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Eine alternative Ausführungsform der Leuchtdiodenanordnung 1 ist in 3 veranschaulicht. Für diese Ausführungsform der Leuchtdiodenanordnung 1 gilt die zu den 1 und 2 mit Ausnahme der nachfolgend erläuterten Besonderheiten entsprechend:
Wiederum sind die Leuchtdioden 3, 4 auf der Flachseite 8 angeordnet und mit nicht weiter veranschaulichten Leiterbahnen verbunden. Wiederum strahlen die Leuchtdioden 3, 4 ihren jeweiligen Lichtkegel 9 in den Körper 11 der Leiterplatte, wobei das Licht in den Körper 11 der Leiterplatte 2 mehr oder weniger gestreut wird. Die Lichtkegel 9 treten somit einigermaßen diffus aus der dem Nutzer zugewandten Flachseite 12 der Leiterplatte 2 aus.
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Bei der Leuchtdiodenanordnung 1 nach 3 ist die Maske 14 auf der den Leuchtdioden 3, 4 abgewandten (dem Nutzer zugewandten) Flachseite 12 der Leiterplatte 2 angeordnet. Die Fenster 15, 16 sind zum Beispiel als runde, quadratische, rechteckige oder anderweitig ausgebildete Öffnung oder jeweils als Gruppe von Öffnungen (zum Beispiel in Gestalt eines Schriftzugs oder Symbols) ausgebildet. Sie lassen einen Teil, vorzugsweise einen großen Teil, des durch den Körper 11 tretenden Lichts austreten und begrenzen den Rand der Lichtkegel 9 scharf. Vorzugsweise besteht die Maske 11 aus einem wenig oder nicht lichtdurchlässigen Lack, beispielsweise Lötstopplack mit entsprechender Einfärbung.
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Die Maske 14 kann bei allen vorstehend und nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Leuchtdiodenanordnung 1 auch aus einem Metall, z. B. Kupfer, Zinn oder dergleichen bestehen. Z. B. kann die Maske 14 bei Herstellung der Leiterbahnen 6, 7 in dem gleichen (z. B. photochemischen, galvanischen oder anderweitigen) Herstellungsprozess erzeugt werden.
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Bei den bisherigen Ausführungsformen ist der Körper 11 sowohl an der den Leuchtdioden 3, 4 zugewandten Seite wie auch an der von den Leuchtdioden 3, 4 abgewandten Seiten jeweils eben und unterbrechungsfrei ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, in den Körper 11 in Nachbarschaft der Leuchtdiode 3 (oder 4) Vertiefungen anzubringen. Die Vertiefung mindert die Wandstärke des Körpers 11 lokal und verbessert dadurch die Lichtdurchlässigkeit lokal. Diese Maßnahme kann als Mittel zur Erhöhung der Helligkeit des erzeugten Lichtflecks und zur schärferen Abgrenzung desselben gegen die umgebende Leiterplatte genutzt werden.
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Zur Veranschaulichung eines Beispiels wird auf 4 verwiesen. Bei der dort dargestellten Ausführungsform ist in der von der Leuchtdiode 3 abgewandten Flachseite 12, vorzugsweise zu der Leuchtdiode 3 zentriert eine Vertiefung 18 angebracht. Diese Vertiefung ist hier beispielshalber als randseitig flach auslaufenden Delle dargestellt. Andere Formen der Vertiefung zum Beispiel Pyramidenstumpfform, Kegelstumpfform, Sacklochform oder dergleichen sind möglich. Durch die Vertiefung wird die von dem Licht des Lichtkegels 9 zu durchquerende Dicke des Körpers 11 reduziert, so dass die Helligkeit des von dem Betrachter wahrgenommenen Lichts zunimmt, wenn dieser auf die Flachseite 12 blickt. Außerdem kann durch die hier im Beispiel konkave Form der Vertiefung 18 eine Vergrößerung des Öffnungswinkels des Lichtkegels 9 und somit eine verbesserte Wahrnehmbarkeit des Lichtpunkts aus verschiedenen Richtungen erreicht werden.
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Es ist auch möglich, die Vertiefung 18 mit einem durchsichtigen Medium (z. B. einem aushärtenden Harz, einem eingeklebten durchsichtigen Körper oder dergleichen) auszufüllen, um wiederum eine unterbrechungsfreie ebene Flachseite 12 zu erhalten. Hat dieses Material eine Lichtbrechung, die größer als die Lichtbrechung des Materials des Körpers 11 ist, wirkt es als Sammellinse und bewirkt eine Bündelung des Lichtkegels 9. Die Vertiefung 18, die gegebenenfalls, wie erwähnt, mit optisch transparentem Material ausgefüllt sein kann, führt zu einer Eingrenzung und Begrenzung des wahrnehmbaren Lichtpunkts.
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Alternativ kann die Vertiefung 18 mit einem Licht umsetzenden Material, beispielsweise einem transparenten, einen Leuchtstoff enthaltenden Material gefüllt sein. Der Leuchtstoff ist vorzugsweise dazu eingerichtet, aus dem von der Leuchtdiode 3 abgegebenen Licht ein Licht anderer Wellenlänge zu erzeugen. Beispielsweise kann der Leuchtstoff ein Infrarot pumpbarer (anti-Stokes'scher) Leuchtstoff sein, der sichtbares Licht abgibt. In diesem Fall kann die Leuchtdiode 3 eine Infrarotleuchtdiode sein. Dies ergibt einen in seiner Form, wie gewünscht, gestaltbaren, scharf abgegrenzten Leuchtfleck, der zum Beispiel zu Signalzwecken genutzt werden kann. Alternativ kann der Leuchtstoff von kurzwelligen, zum Beispiel blauen oder violettem Licht der Leuchtdiode 3 gepumpt werden und wiederum sichtbares Licht abgeben (Stokes'scher Leuchtstoff). Der Lichtkegel 9 kann in diesem Fall ausschließlich aus von dem Leuchtstoff erzeugten Licht oder aus einem Mischlicht bestehen, das teilweise von der Leuchtdiode 3 und teilweise aus dem Leuchtstoff stammt. Im Übrigen können Masken nach dem Vorbild der Ausführungsform der 2 oder 3 vorgesehen sein. Die Beschreibung der Ausführungsformen nach den 2 und 3 gilt somit für 4 entsprechend.
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5 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Leuchtdioden-Anordnung 1. Der Körper 11 weist hier die Vertiefung 18 in Gestalt, beispielsweise einer Sackbohrung, an der der Leuchtdiode 3 zugewandten Flachseite 8 auf. Für die Vertiefung 18 und deren optionale Füllung und Formen gelten die zu der Vertiefung 18 der Ausführungsform nach 4 gegebenen Erläuterungen entsprechend.
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Weiter ergänzend wird darauf hingewiesen, dass an dem Gehäuse der Leuchtdiode 3 ein optisches Element beispielsweise in Gestalt einer Linse 19 vorgesehen sein kann Diese kann sich in die Vertiefung 18 hinein erstrecken und ist somit jedenfalls zwischen dem Körper 11 bzw. der Leiterplatte 2 und der Leuchtdiode 3 angeordnet. Im Übrigen gelten auch hier die zur Maske 14 und dem Körper 11 bei den vorstehenden Ausführungsformen getroffenen Ausführungen entsprechend. Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass auch hier Streukörper und/oder Leuchtstoffkörper nach allen vorgenannten Ausführungsformen zur Anwendung kommen können.
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Es ist auch möglich, auf die Vertiefung 18 zu verzichten. Z. B. kann eine Leuchtstoffschicht auf die ebene, der Leuchtdiode 3 abgewandte Flachseite 12 der Leiterplatte 2 aufgebracht sein, um aufzuleuchten, wenn sie von der Leuchtdiode 3 getroffen wird. Die Leuchtstoffschicht kann ein Symbol, Schriftzug oder dergleichen bilden und z. B. als Farbaufdruck erzeugt worden sein.
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Eine weitere Ausführungsform der Leuchtdioden-Anordnung 1 veranschaulicht 6. Die dort dargestellte Leuchtdioden-Anordnung 1 stimmt mit der Leuchtdioden-Anordnung 1 nach 5 weitgehend überein, so dass die vorige Beschreibung hier entsprechend gilt. Jedoch kann die Leuchtdiode 3 ganz oder teilweise in der Vertiefung 18 versenkt sein. Im Übrigen gelten hinsichtlich etwaiger Masken 14 sowie der Beschaffenheit des Körpers 11 die vorigen Ausführungen.
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Wie 7 veranschaulicht, ist die Linse 19 an der Leuchtdiode 3 bei versenkter Anordnung derselben in der Vertiefung 18 nicht zwingend. Außerdem kann die Vertiefung 18 mit einem vollkommen transparenten, einem Licht streuenden oder auch einen Licht konvertierenden Material 20 z. B. nach dem Vorbild der zu 4 gegebenen Beschreibung ganz oder teilweise gefüllt sein. Im Übrigen gilt hinsichtlich des Körpers 11 und etwaiger Masken 14 ebenfalls die vorige Beschreibung.
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Die Leuchtdioden 3, 4 können, wie vorstehend veranschaulicht als SMD-Bauelemente, insbesondere als Reverse Mount LEDs ausgebildet sein. Wie 8 veranschaulicht, ist es jedoch auch möglich, die Leuchtdiode 3 als bedrahtetes Bauelement auszuführen. Seine Anschlussdrähte 21, 22 sind so gebogen, dass sie mit den Leiterbahnen 6, 7 verlötet werden können und die Leuchtdiode 3 dabei wiederum ihren Lichtkegel gegen die Leiterplatte 2 richtet. Das Gehäuse der Leuchtdiode 3 ist an der der Leiterplatte 2 zugewandten Seite, beispielsweise konvex gewölbt, um als Linse zu wirken und den Lichtkegel 9 auf einen gewünschten Abstrahlwinkel zu bündeln. Wiederum ist somit zwischen der eigentlichen durch einen Chip 23 gebildeten Leuchtdiode und der Leiterplatte 2 ein optisches Element in Gestalt eines Gehäuses mit Linsenwirkung angeordnet. Diese Linse bzw. von dem Gehäuse erbrachte Linsenwirkung ist wiederum wie schon die Maske 14 bzw. die Vertiefung 18 ein Mittel zur Erhöhung der Randschärfe des sichtbaren Leuchtflecks. Hinsichtlich etwaiger optisch wirksamer Elemente z. B. in oder an der Leiterplatte 2 gelten die vorigen Beschreibungen entsprechend.
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Eine weitere Ausführungsform der Leuchtdioden-Anordnung 1 veranschaulicht 9. Hier ist die Vertiefung 18 mit einem optisch transparenten oder auch opaken Material 20 ausgefüllt, wobei die Leuchtdiode 3 nicht in (7), sondern auf dieser Füllung angeordnet ist. Wiederum gilt die vorige Beschreibung hinsichtlich der Maske 14 sowie der sonstigen vorhandenen Bezugszeichen entsprechend.
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10 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Leuchtdioden-Anordnung 1, die sich von der vorbeschriebenen lediglich dadurch unterscheidet, dass das Material 20 einen Leuchtstoff enthält, der das Licht der Leuchtdiode 3 farblich konvertiert.
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11 veranschaulicht schematisch ein elektrisches Gerät mit einem Gehäuse 24, das ein Fenster 25 aufweist, in dem die Leiterplatte 2 angeordnet ist. Die Leiterplatte 2 weist dabei mit ihrer von den Leuchtdioden 3, 4, usw. abgewandten Flachseite 12 nach außen, so dass diese durch das Fenster 25 zugänglich ist. Die Leiterplatte 2 ist vorzugsweise mit dem Gehäuse 24 entsprechend den elektrischen Anforderungen dicht verbunden. Vorzugsweise ist die gesamte durch das Fenster 25 sichtbare Fläche der Leiterplatte 2 unterbrechungsfrei ausgebildet. Mindestens aber ist die Leiterplatte 2 im Bereich der vorhandenen Leuchtdioden unterbrechungsfrei ausgebildet. Die sich bei Aktivierung an der Flachseite 12 der Leiterplatte 2 abbildenden Lichtpunkte 26, 27 sind in 11 schematisch dargestellt. Zur Abgrenzung gegeneinander kann jedes der oben genannten Mittel, einschließlich der Masken 14 der verschiedenen Formen der Vertiefung 18 sowie gegebenenfalls der verschiedenen Materialfüllungen der Vertiefung 18 genutzt werden. Durch die Nutzung der Leiterplatte 2 als Gerätefrontplatte wird eine gute Nutzung des Gerätevolumens erreicht. Außerdem kann das Gehäuse auf einfache Weise hinsichtlich des Explosionsschutzes optimiert werden. Die üblicherweise glasfaserverstärkte Leiterplatte 2 ermöglicht bei Anwendung als Gerätegehäuseaußenwand wegen ihrer hohen mechanischen Festigkeit die Erzielung einer guten Schlagfestigkeit. Dies dient der elektrischen Sicherheit sowie einem guten Feuchtigkeits- und Staubschutz.
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Während die Leuchtdiodenanordnung 1 im Vorstehenden an Beispielen erläutert worden ist, bei denen die Leuchtdiode dazu dient, einem Betrachter oder Bediener bestimmte Schaltzustände zu signalisieren, zeigt 12 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das von der Leuchtdiode 3 ausgesandte Licht auf ein lichtempfindliches Bauelement 28 trifft. Bei dieser Ausführungsform sind beide Flachseiten 8, 12 mit jeweils nicht weiter veranschaulichten Leiterbahnen versehen, die dem elektrischen Anschluss der Leuchtdiode 3 bzw. des lichtempfindlichen Bauelementes 28 dienen. Letzteres ist der Leuchtdiode 3 vorzugsweise gegenüberliegend angeordnet, so dass seine lichtempfindliche Fläche etwa im Zentrum des von der Leuchtdiode 3 ausgehenden, den Körper 11 durchstrahlenden Lichtkegels 9 sitzt. Alternativ können der Leuchtdiode 3 gegenüber liegend mehrere lichtempfindliche Bauelemente 28 angeordnet sein, um beispielsweise bei der Lichterfassung eine gewisse Redundanz zu haben. Es ist auch möglich, eine oder mehrere, dem lichtempfindlichen Bauelement 28 gegenüber liegend angeordnete Leuchtdioden 3, 4, usw. anzuordnen. So kann das lichtempfindliche Bauelement 28 alternativ von dem Licht mehrerer Leuchtdioden 3, 4 (sowie gegebenenfalls weiteren) aktiviert werden. Auf diese Weise können einfache logische Verknüpfungen oder auch Redundanzen erzeugt werden. Jedenfalls bilden die Leuchtdiode 3 und das lichtempfindliche Bauelement 28 einen Optokoppler, dessen Licht durch den Körper 11 der Leiterplatte 2 hindurch fällt, während der Körper 11 eine hohe elektrische Isolation und Spannungsfestigkeit sicherstellt. Die vorigen Beschreibungen auch und insbesondere hinsichtlich etwaiger Ausnehmungen und optisch wirksamer Elemente wie Linsen, Streukörper, Leuchtstoffe und dergleichen gelten für die Ausführungsform der Leuchtdioden-Anordnung 1 nach 12 entsprechend.
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Die erfindungsgemäße Leuchtdioden-Anordnung 1 umfasst eine optisch transparente Leiterplatte 2 und mindestens eine Leuchtdiode 3, die auf dieser Leiterplatte so montiert ist, dass sie ihr Licht auf den Körper 11 der Leiterplatte 2 hin strahlt, so dass an der von der Leuchtdiode 3 abgewandten Flachseite der Leiterplatte 2 ein Leuchtfleck entsteht. Dieser kann zur Signalisierung von Schaltzuständen an elektrischen Geräten verwendet werden, bei denen die Leiterplatte 2 z. B. als Frontplatte dient. Die Flachseite 12 bildet dann eine elektrisch isolierende, von außen zugängliche Fläche des entsprechenden Gehäuses 24 des Geräts. Schutzfolien oder dergleichen Maßnahmen, wie sie sonst z. B. zur Abdeckung etwaiger Bohrungen zur Anwendung kommen, sind entbehrlich. Die Leiterplatte schützt die Schaltung vor äußeren elektrostatischen Einwirkungen sowie Staub und Feuchtigkeit.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leuchtdioden-Anordnung
- 2
- Leiterplatte
- 3
- Erste Leuchtdiode
- 4
- Weitere Leuchtdiode
- 5
- Widerstand
- 6
- Leiterbahn
- 7
- Leiterbahn
- 8
- Flachseite
- 9
- Lichtkegel
- 10
- Optische Achse
- 11
- Körper
- 12
- Flachseite
- 13
- Leiterseite
- 14
- Maske
- 15
- Fenster
- 16
- Fenster
- 17
- Lichtaustrittsfenster
- 18
- Vertiefung
- 19
- Linse
- 20
- Material
- 21
- Anschlussdraht
- 22
- Anschlussdraht
- 23
- Chip
- 24
- Gehäuse
- 25
- Fenster
- 26
- Leuchtfleck
- 27
- Leuchtfleck
- 28
- Lichtempfindliches Bauelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009013355 U1 [0003]
- DE 19811076 A1 [0004]
