DE10239090B4

DE10239090B4 - Anzeigevorrichtung und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE10239090B4
Application number: DE2002139090
Authority: DE
Inventors: Frank Haselmaier; Rolf Kleiner; Gerhard Tritt
Original assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: DE10239090A1; FR2844380A1; FR2844380B1; ITMI20031659A1

Abstract

Anzeigevorrichtung mit mehreren Lichtquellen und einem opaken Rahmen, an dessen Oberseite ein im Bereich von Leuchtflächen für das Licht der Lichtquellen durchlässiges Leuchtfeld vorgesehen ist, wobei die in zugeordneten Hohlräumen des Rahmens angeordneten Lichtquellen unmittelbar auf einer gedruckten Leiterplatte befestigt und elektrisch kontaktiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die restlichen Volumina der jeweiligen Hohlräume (10), in denen die Lichtquellen (1) angeordnet sind, mit bis zur Leuchtfläche (9) reichenden Diffusoren (12) angefüllt sind, wobei der opake Rahmen (4) und die Diffusoren (12) als ein Spritzgussteil aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet sind und dass an der Uterseite (6) des Rahmens (4) Führungsvorsprünge (7) befestigt sind, welche mit Formschluss in entsprechende Ausnehmungen (8) der Leiterplatte (2) eingerastet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige aus DE 694 11 948 T2 bekannte Anzeigevorrichtung beinhaltet einen opaken Rahmen in Form einer Frontwand mit Lochreihen, durch welche bei der Montage Lampen so geschoben werden, dass sie auf der Außenfläche der Frontwand nach außen vorstehen. Der Zusammenbau der Frontwand mit einer gedruckten Leiterplatte erfolgt in der Weise; dass an der Rückseite der Leiterplatte eine Rückwand angeordnet wird und Frontwand und Rückwand miteinander verbunden werden.

Aus DE 197 38 972 A1 sind Lichtquellen zwischen lichtabschirmenden Elementen, welche zu einem Rahmen zusammengebaut sein können, angeordnet. Die Lichtquellen sind an einer gedruckten Leiterplatte befestigt und elektrisch kontaktiert. Die einzelnen Lichtquellen, welche aus einem Halbleiterbauelement oder einem Chip bestehen können, sind in einem Gehäuse eingegossen. Die Hohlräume, in denen die Lichtquellen angeordnet sind, werden mit einer Schicht, die ganz oder teilweise lichtdurchlässig ist oder Filtereigenschaften aufweist, abgedeckt. Die Schicht kann auch als lichtstreuende Schicht ausgebildet sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ohne großen Aufwand herstellbar ist, wobei ein für den Rahmen wärmeschonender Zusammenbau erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Das Leuchtfeld, welches beispielsweise eine 7-Segment-Anzeige oder eine ganzflächig bedruckte Leuchtfläche mit individueller Beschriftung oder Symbolen sein kann, befindet sich an der Oberseite des Rahmens. Zur Bildung eines Formschlusses befinden sich an der Unterseite des Rahmens Führungsvorsprünge, welche in entsprechende Ausnehmungen der Leiterplatte eingerastet sind. Die Verrastung kann durch Klemmsitz, federnden Rastsitz, Verstemmen des jeweiligen Führungsvorsprungs und dergleichen erfolgen. Durch die Anordnung der Führungsvorsprünge am Rahmen und der entsprechenden Ausnehmungen in der gedruckten Leiterplatte kann die wenigstens eine Lichtquelle mit wenigstens einer Licht durchlässigen Leuchtfläche des Leuchtfeldes ausgerichtet werden. Beispielsweise bei einer 7-Segment-Anzeige sind sieben, insbesondere als LEDs ausgebildete Lichtquellen vorgesehen, welche den sieben lichtdurchlässigen Leuchtflächen auf dem Leuchtfeld zugeordnet und mit diesen Leuchtflächen ausgerichtet sind.

Die Bauhöhe des Rahmens kann vorzugsweise derart bemessen sein, dass die Oberseite, an welcher das Leuchtfeld angeordnet ist, von der Unterseite einen Abstand von weniger als 3 mm aufweist. Diese Bauhöhe besitzt die Anzeigevorrichtung von der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte aus. Die gedruckte Leiterplatte bildet somit die Grundplatte, an welcher die insbesondere als LEDs ausgebildeten Lichtquellen und der Rahmen mit dem Leuchtfeld unmittelbar befestigt sind.

Die jeweilige Lichtquelle befindet sich in einem zugeordneten Hohlraum des Rahmens, dessen restliches Volumen von einem bis zur jeweiligen zugeordneten Leuchtfläche reichenden Diffusor ausgefüllt ist. Die oben liegende Fläche des Diffusors kann dabei die Leuchtfläche bilden.

Die Begrenzungsfläche des Hohlraums, in welchem die Lichtquelle angeordnet ist, kann zumindest teilweise als Reflektor ausgebildet sein. In Zusammenwirkung mit dem Diffusor erreicht man eine gleichmäßige und helle Ausleuchtung der jeweiligen Leuchtflächen des Leuchtfeldes. Der opake Rahmen und der Diffusor bilden eine Abdeckung oder ein Gehäuse der Lichtquelle.

Die vorzugsweise als LEDs ausgebildeten Lichtquellen sind vorzugsweise in SMD-Technik an der gedruckten Leiterplatte befestigt und elektrisch kontaktiert.

Bei der Herstellung der Anzeigevorrichtung wird zunächst die wenigstens eine Lichtquelle an der gedruckten Leiterplatte elektrisch mit SMD-Technik kontaktiert und dann der Rahmen bzw. das vom Rahmen und dem Diffusor gebildete Ge häuse direkt mit der gedruckten Leiterplatte mittels Formschluss fest verbunden. Hierdurch wird eine thermische Belastung des Gehäuses bei der elektrischen Kontaktierung der Lichtquelle, beispielsweise durch Löten, insbesondere SMD-Technik vermieden. Der Rahmen und der Diffusor, welche das Gehäuse bilden, können daher aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere durch Spritzgießen hergestellt sein. Sowohl die elektrische Kontaktierung der Lichtquelle bzw. der Lichtquellen und das anschließende Befestigen des Rahmens bzw. Gehäuses an der gedruckten Leiterplatte können in einem automatischen Durchlaufverfahren durchgeführt werden.

Die Herstellung des aus dem opaken Rahmen und dem Diffusor gebildeten Gehäuse erfolgt durch Spritzgießen des thermoplastischen Kunststoffs, wobei zunächst der aus einem optisch dichten Kunststoff, insbesondere weißem Kunststoff bestehende Rahmen in einem Werkzeug durch Spritzgießen hergestellt wird und anschließend als Nutzen in einem weiteren Spritzgießwerkzeug mit dem lichtdurchlässigen Diffusormaterial umspritzt wird. Es ist jedoch auch möglich, den Rahmen und den Diffusor als Zwei-Komponenten-Spritzgussteil herzustellen.

Die beschriebene Anzeigevorrichtung kann in solchen technischen Bereichen eingesetzt werden, in welchen sehr flache Bauhöhen erforderlich sind, beispielsweise auch zusammen mit in SMD-Technik angeordneten optischen Bauelementen (Touch-Control). Vorzugsweise erfolgt die Verwendung bei Küchengeräten, insbesondere bei Elektroherden, Kochmulden, Dunstabzugshauben und dergleichen. Auch bei Instrumentierungseinrichtungen in Kraftfahrzeugen kann die oben beschriebene Anzeigevorrichtung eingesetzt werden.

Anhand der Figuren wird an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigt
1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schnittbildliche Darstellung entlang einer Schnittlinie A-A in 1 bei einer ersten Ausführungsform;
3 eine schnittbildliche Darstellung entlang einer Schnittlinie B-B in 1 bei der ersten Ausführungsform;
4 eine schnittbildliche Darstellung entlang einer Schnittlinie A-A in 1 bei einer zweiten Ausführungsform; und
5 einer schnittbildlichen Darstellung entlang einer Schnittlinie B-B in 1 bei der zweiten Ausführungsform.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen betreffen eine 7-Segment-Anzeige. An einer gedruckten Leiterplatte 7, welche in herkömmlicher Weise nicht näher dargestellte Leiterbahnen aufweist und welche in herkömmlicher Weise mit – nicht näher dargestellten elektrischen oder elektronischen Bauteilen bestückt ist, sind unmittelbar Lichtquellen 1, welche als LEDs ausgebildet sind, befestigt und elektrisch mit den Leiterbahnen zur Stromversorgung vorzugsweise mit SMD-Technik kontaktiert. Ferner ist an der gleichen Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 2 ein Rahmen 4 mit Formschluss unmittelbar befestigt. Der Formschluss wird bei den dargestellten Ausführungsbeispielen von Führungsvorsprüngen 7, welche als Führungsstifte ausgebildet sind, gebildet. Die Führungsvorsprünge 7 sind in entsprechende Ausnehmungen 8 der Leiterplatte 2 eingesteckt und vorzugsweise verrastet. Die Führungsvorsprünge 7 befinden sich an einer Unterseite 6 des Rahmens 4. Die Unterseite 6 liegt unmittelbar auf der gedruckten Leiterplatte 2 auf. Der Formschluss kann im Bereich der Führungsvorsprünge dadurch hergestellt werden, dass diese mit Klemmsitz, wie in den 2 und 3 dargestellt ist, in die entsprechenden Ausnehmungen 8 der Leiterplatte eingesteckt sind. Ferner kann durch federnden Verrastung mit hinterschnittenem Rastsitz oder durch Verstemmen des jeweils hindurchgesteckten Führungsvorsprungs 7, wie es bei den Ausführungsformen der 4 und 5 dargestellt ist, der Formschluss hergestellt werden. Hierdurch wird der Rahmen 4 fest mit der gedruckten Leiterplatte 2 verbunden.
Die gedruckte Leiterplatte 2 bildet somit den Grundkörper für den Rahmen 4 und die Lichtquellen 1. Die Lichtquellen 1 befinden sich in zugeordneten Hohlräumen 10 des Rahmens 4. Der Rahmen 4 besteht aus einem opaken Grundkörper, in welchem die Hohlräume 10 vorgesehen sind. Die Begrenzungsflächen der Hohlräume 10 sind zumindest teilweise als Reflekto ren 11 ausgebildet. Insbesondere die schräg verlaufenden Begrenzungsflächen bilden Reflektoren 11 (2, 4). Das restliche Volumen des jeweiligen Hohlraumes 10 ist mit einem Diffusor 12 ausgefüllt, welcher für eine gleichmäßige Ausleuchtung einer jeweiligen Leuchtfläche 9 durch das Licht der zugeordneten Lichtquelle 1 bewirkt. Die an einer Oberseite 5 des Rahmens 4 liegende Leuchtfläche 9 kann dabei von der ebenen Oberseite des Diffusors 12 gebildet werden. Die Begrenzung der jeweiligen Leuchtfläche 9 wird von dem opaken Grundkörper des Rahmens 4 gebildet.
Jeder Lichtquelle 1 ist ein Hohlraum 10, ein Diffusor 12 und eine Leuchtfläche 9 zugeordnet. Mehrere Leuchtflächen 9 bilden ein Leuchtfeld 3 an der Oberseite 5 des Rahmens 4. Zusätzlich zu den sieben Segmenten können weitere Leuchtflächen, beispielsweise kreisrunde Leuchtflächen 9 mit zugeordneten Lichtquellen 1 vorgesehen sein (1, 2 und 4).
Die Herstellung des als Abdeckung oder Gehäuse dienenden Rahmens 4 mit Reflektor und/oder Diffusor 11 kann durch Spritzgießen in einer Mehrfachform erfolgen. Der Grundkörper des Rahmens 4 aus optisch dichtem weißen Kunststoff, welcher in einem ersten Werkzeug erstellt wurde, kann als Nutzen in einem weiteren Werkzeug mit dem lichtdurchlässigen Diffusor-Material umspritzt werden. Es ist auch möglich, die Abdeckung oder das Gehäuse als 2-Komponenten-Spritzgußteil herzustellen.
Der als Abdeckung bzw. Gehäuse dienende Rahmen 4 mit Reflektor 11 und/oder Diffusor 12 ist so ausgebildet, dass er auf mehrere Lichtquellen, insbesondere LEDs passt. Die entsprechenden Hohlräume 10 sind an den Stellen vorgesehen, welche den Anordnungen der Lichtquellen auf der gedruckten Leiterplatte 2 entsprechen. Das Leuchtfeld 3 kann ganzflächig be druckt sein und individuelle Beschriftungen und Symbole aufweisen. Dies kann beispielsweise durch Entfernen eines Lackes mit Laserbestrahlung erreicht werden.
Die beschriebene Anzeigevorrichtung gewährleistet einen flachen Aufbau, der durch automatische Bestückung in einem Durchlaufverfahren erreicht werden kann. Hierzu können in Kombination als Abdeckung auch weitere SMD-TOP-LED-Gehäuse verwendet werden. Das Leuchtfeld 3 kann universell laserbeschriftbar sein.
Geeignete Kunststoffe für den Rahmen 4 und den Diffusor 12 sind Thermoplaste, insbesondere thermoplastische Polycarbonate, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere, thermoplastische Copolymere aus Styrol und Acrylnitril, Polybutylenterephtalate und andere für das Spritzgießen geeignete Kunststoffe.

1: Lichtquelle (LED)
2: gedruckte Leiterplatte
3: Leuchtfeld
4: Rahmen
5: Oberseite des Rahmens
6: Unterseite des Rahmens
7: Führungsvorsprünge (Stifte)
8: Ausnehmungen der Leiterplatte
9: Leuchtfläche
10: Hohlraum
11: Reflektor
12: Diffusor

Claims

Anzeigevorrichtung mit mehreren Lichtquellen und einem opaken Rahmen, an dessen Oberseite ein im Bereich von Leuchtflächen für das Licht der Lichtquellen durchlässiges Leuchtfeld vorgesehen ist, wobei die in zugeordneten Hohlräumen des Rahmens angeordneten Lichtquellen unmittelbar auf einer gedruckten Leiterplatte befestigt und elektrisch kontaktiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die restlichen Volumina der jeweiligen Hohlräume (10), in denen die Lichtquellen (1) angeordnet sind, mit bis zur Leuchtfläche (9) reichenden Diffusoren (12) angefüllt sind, wobei der opake Rahmen (4) und die Diffusoren (12) als ein Spritzgussteil aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet sind und dass an der Uterseite (6) des Rahmens (4) Führungsvorsprünge (7) befestigt sind, welche mit Formschluss in entsprechende Ausnehmungen (8) der Leiterplatte (2) eingerastet sind.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anordnung der Führungsvorsprünge (7) am Rahmen (4) und der entsprechenden Ausnehmungen (8) der Leiterplatte (2) die wenigstens eine Lichtquelle (1) mit wenigstens einer lichtdurchlässigen Leuchtfläche (9) des Leuchtfeldes (3) ausgerichtet ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Rahmen (4) die Oberseite (5) von der Unterseite (6) einen Abstand von weniger als 3 mm aufweist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlraumbegrenzungsfläche zumindest teilweise als Reflektor (11) ausgebildet ist.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Lichtquelle (1) als LED ausgebildet ist, die in SMD-Technik an der gedruckten Leiterplatte (2) befestigt und kontaktiert ist.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (4) mit seiner Unterseite (6) unmittelbar auf der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte (2) aufliegt.
Verfahren zur Herstellung einer Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem mehrere in einem opaken Rahmen angeordnete Lichtquellen an einer gedruckten Leiterplatte zunächst elektrisch kontaktiert werden und dann der Rahmen direkt mit der gedruckten Leiterplatte verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des opaken Rahmens in einer Mehrfachform aus optisch dichtem Kunststoff durch Spritzgießen erfolgt und anschließend der so gebildete Rahmen als Nutzen in einem weiteren Formwerkzeug mit einem lichtdurchlässigen Kunststoff zur Bildung des Leuchtfeldes umspritzt wird oder das aus opakem Rahmen und lichtdurchlässigem Leuchtfeld bestehende Gehäuse als Zwei-Komponenten-Spritzgussteil hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung der Lichtquellen und die anschließende Befestigung des Rahmens an der gedruckten Leiterplatte in einem automatischen Durchlaufverfahren durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung der Lichtquellen in SMD-Technik durchgeführt wird.