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Die
Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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Seit
langem sind Lichtanzeigevorrichtungen bekannt, bei denen eine SMD-LED
oder Leuchtdiode dazu dient, über
Lichtleitkörper,
beispielsweise aus transparentem Kunststoff, das von dem LED emittierte
Licht eine Anzeigefläche
zuzuleiten. Bei derartigen Lösungen,
wie sie beispielsweise in der
DE-OS 38 33 315 beschrieben sind, erstreckt
sich der Lichtleitkörper
unter Bildung eines Symbols zu einer Anzeigefläche, während die Lichteinleitung möglichst
verlustfrei erfolgen soll. Für
eine flache Anzeige ist es bei der genannten Druckschrift vorgesehen,
die LED seitlich der Anzeigefläche
vorzusehen, um so eine möglichst flache
Anzeige zu erzielen.
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Derartige
Anzeigen können
auch als indirekte Anzeigen bezeichnet werden.
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Ferner
sind auch direkte Anzeigen bekannt geworden, bei denen die von der
LED abgegebene Strahlung unmittelbar, also umlenkungsfrei, der Anzeige
dient. Anzeigen mit geringen Umlenkungen können auch als fokussierende
Anzeigen bezeichnet werden. Fokussierende Anzeigen werden auch im Bereich
der Verkehrstechnik eingesetzt, wozu beispielsweise auf die
DE 197 48 522 A1 zu
verweisen ist, die eine Anzeige mit SMD-LEDs zeigt, deren Licht von
einer Sammellinse fokussiert wird. Hierzu gehört auch die Mehrfachanzeigeanordnung
gemäß der
EP 884 786 A2 ,
die das Einstecken einer LED in ein Sackloch in einer so genannten
Schwarz/Weißscheibe
zeigt.
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Die
bekannten Lösungen
sind jedoch recht aufwendig, gerade, wenn es gilt, eine ausgesprochen flache
Anzeige für
die Verkehrstechnik oder dergleichen bereitzustellen, die zudem
eine gute Lichtemittion zeigen soll. Für derartige Lösungen ist
es vorgeschlagen worden, eine Mehrfachanordnung von LED-Chips, die
recht eng benachbart sind, auf einer Leiterplatte anzuordnen und
eine Lochmaske aus Stahlblech oder dergleichen vorzusehen, wobei
je eine Öffnung
der Lochmaske vor einer LED angeordnet ist. Die Lichtemission kann
bei dieser Lösung
gegebenenfalls durch eingearbeitete Sammellinsen unterstützt werden.
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Diese
Lösung
ist jedoch mechanisch recht aufwendig und erfordert auch die Bereitstellung
eines Kühl-Luftspaltes
zwischen der Leiterplatte und Lochmaske für die Ableitung der Verlustwärme der
LEDs.
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In
der
DE 43 11 937 A1 wird
eine Vorrichtung zur Hinterleuchtung von schmalen Anzeigenfeldern beschrieben,
wobei LED's in Ausnehmungen
in einem separaten Dämpfungsblock
versenkt sind. Für große Leuchtstärken, wie
sie für
auch bei Tageslicht weithin deutlich zu erkennende Anzeigen nötig sind, ist
diese Vorrichtung aufgrund der wenigen eingesetzten LED's jedoch nicht geeignet.
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In
der
DE 25 31 968 A1 eine
explosionsgeschützte
Leuchte beschrieben, bei der prinzipbedingt alle Hohlräume ausgegossen
sein müssen,
wodurch mehrere verschiedene Werkstoffe zum Einsatz kommen, was
bei einer größeren abzuführenden
Verlustwärme
zu Wärmeausdehnungs-
und -ableitungsproblemen führt.
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Die
DE 41 01 192 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zur Hinterleuchtung von Schaltern in elektronischen
Geräten
mit einer LED wobei eine recht aufwändige Konstruktion zum Einsatz
kommt, um bspw. durch statische Aufladung gefährdete CMOS-Bauteile vor Berührungsspannungen
zu schützen,
was relativ hohe Herstellungskosten verursacht.
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In
der
DE 295 14 771
U1 wird eine Anzeigeeinheit, bestehend aus einer von LEDs
beleuchteten Lichtleitplatte, beschrieben. Die LEDs sind in eine Nut
an mindestens einer Kante der Lichtleitplatte eingelassen, um eine
homogene Helligkeitsverteilung in dem Lichtleitkörper bereitzustellen. Insofern
ist die Darstellung von Symbolen mit dieser Lösung nicht möglich.
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Eine
sehr ähnliche
Anordnung beschreibt
DE 199
62 040 A1 , wobei hier die Leuchtkörper nicht in die Lichtleitplatte
eingelassen sind, sondern sich außen an einer Kante der Lichtleitplatte
befinden.
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Die
DE 195 28 459 C2 beschreibt
ein mit LEDs bestücktes
Leuchtaggregat, dessen Verlustwärme über einen
separaten Kühlkörper abgeführt wird.
Durch die verschiedenen Erfordernisse wie thermisch leitfähige, jedoch
elektrisch nicht leitende Montage der Bauelemente auf dem Kühlkörper ist diese
Konstruktion relativ aufwändig
und daher teuer zu fertigen.
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Durchsichtige
Kunststoffe wie Acrylglas weisen einen vergleichsweise hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten
auf, der meist höher
als der Wärmeausdehnungskoeffizient
der Leiterplatte ist, die beispielsweise aus glasfaserverstärktem Epoxidharz bestehen
kann. Wenn sich daher bei der vorgeschlagenen Lösung die Acrylglasplatte mit
eingeschliffenen Linsen stärker
ausdehnt als die Leiterplatte, kann es zur Dejustierung der Fokussierung
kommen.
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Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 zu schaffen, die gegenüber Umwelteinflüssen wie
Temperatur stabil ist, eine flache Bauweise erlaubt, aber dennoch
einfach und preisgünstig
zu fertigen ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Überraschend
lassen sich mit der erfindungsgemäßen Lösung gleich mehrere Vorteile
in Kombination erzielen. Durch die Ausbildung des Lichtleitkörpers als
Maskenkörper
entfällt
die zusätzliche
Notwendigkeit, eine Lochmaske bereitzustellen. Durch die entsprechende
Größenwahl
für die
Maskenöffnungen
lässt sich
eine deutlich sichtbare Anzeige bei Verwendung eines transparenten
Maskenkörpers
erzielen.
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Erfindungsgemäß ist in überraschend
einfacher Weise vorgesehen, das gleiche Material sowohl für die Bereitstellung
von lichtdurchlässigen
Bereichen als auch für
die Bereitstellung von lichtundurchlässigen Bereichen zu verwenden.
Dies geschieht durch entsprechende Wahl der Materialstärke. Die Beleuchtungsbereiche
des Maskenkörpers
sind überraschend
recht scharf begrenzt und weisen eine gute Sichtbarkeit bei der
Verwendung von LED-Chips auf, die auch viel kleiner als der Durchmesser
der Beleuchtungsbereiche sein können.
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Die
Leiterplatte weist eine flache Ausgestaltung auf, und zu ihr parallel
erstreckt sich die plane Oberfläche
des Maskenkörpers.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung liegt der Maskenkörper auf der Leiterplatte auf.
Hierdurch ergibt sich automatisch eine Abdichtung jeder Maskenausnehmung
mit in dieser vorgesehenen LED. Verschmutzungen sind so ausgeschlossen,
wobei es sich versteht, dass randseitig der Anzeigevorrichtung besondere
Maßnahmen
getroffen werden können, um
eine Abdichtung zu gewährleisten.
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Durch
die Aufnahme der Lichtquellen in den Maskenausnehmungen ohne oder
mit höchstens
geringer Berührung
zwischen den LED- Chips
und dem Maskenkörper
lässt sich
die von den LED-Chips erzeugte Verlustleistung hauptsächlich über die
großflächig kupferbeschichtete
Leiterplatte ableiten. Dies bedeutet, dass die Leiterplatte prinzipbedingt
stärker erwärmt wird
als der Maskenkörper,
so dass die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
in der Tendenz kompensiert werden. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Lösung in
der vorteilhaften Ausgestaltung mit planen Beleuchtungsbereichen weniger
kritisch hinsichtlich Fokussierungsfehlern, so dass auch eine außermittige
Anordnung der Lichtquelle in der Maskenausnehmung unkritisch ist.
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Bei
Bedarf ist es sogar möglich,
die Steuervorrichtung mindestens teilweise in entsprechenden Ausnehmungen
in dem Maskenkörper
auf der Maskenkörperseite
der Leiterplatte anzuordnen. Durch die sehr flache Bauweise steht
aber regelmäßig ausreichend
Raum auf der Rückseite
zur Verfügung.
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Erfindungsgemäß besteht
der Maskenkörper aus
einem transparenten Material mit einem Dämpfungsanteil, so dass die
Maskenwirkung erreicht wird. Die Lichtdurchlässigkeit kann dennoch mehr
als 90% in den Beleuchtungsbereichen betragen.
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Die
erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung ist
bevorzugt eine direkte Anzeige, so dass keine Umlenkungen Verluste
mit sich bringen.
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Weitere
Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der
Zeichnungen.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Draufsicht auf einen Teil einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;
und
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2 eine
Schnittansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung im Hinblick der
Ausführungsform
gemäß 1.
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Die
in 1 dargestellte Anzeigevorrichtung 10 weist
einen Maskenkörper 12 als
Lichtleitkörper auf,
der auf einer lediglich aus 2 ersichtlichen Leiterplatte 14 aufgebracht
ist und dort bündig
aufliegt. Ein Randbereich 16 des Maskenkörpers dient der
Auflage und Befestigung von Leiterplatte und Maskenkörper aneinander.
Es versteht sich, dass dort in an sich bekannter Weise ein umlaufendes Gummiprofil
eingelegt sein kann, um eine hermetische Abdichtung zu gewährleisten.
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Die
Befestigung erfolgt bevorzugt über
Langlöcher,
so dass eine gewisse Relativbewegung zwischen Maskenkörper 12 und
Leiterplatte 14 möglich ist,
ohne die Befestigung zu belasten. Hierdurch lässt sich auch bei einem großen Temperatur-Arbeitsbereich
der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung verhindern,
dass übermäßige Kräfte in die
Befestigung zwischen Maskenkörper
und Leiterplatte eingeleitet werden.
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Erfindungsgemäß weist
der Maskenkörper 12 eine
Vielzahl von Maskenausnehmungen 18 auf. Bevorzugt sind
die Maskenausnehmungen in Reihen angeordnet und können beispielsweise
der Bereitstellung einer Elf-Segment-Anzeige, einer Zwölf-Segment-Anzeige oder einer
Sieben-Segment-Anzeige dienen. In den dargestelltem Ausführungsbeispiel
nimmt jede Maskenausnehmung eine Lichtquelle auf, die durch eine
SMD-LED 20 gebildet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein Schrägbalken 22 der
Anzeigevorrichtung 10 mit etwas größeren LEDs 20 bestückt, während der
vertikale und der horizontale Balken 26 und 24 je
mit etwas kleineren LED-Chips bestückt sind.
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Es
versteht sich, dass anstelle der dargestellten Ausführungsform
für jede
Maskenausnehmung 18 auch Mehrfachanordnungen von LEDs verwendet
werden können,
die dann auch auf einen gemein samen Kühlkörper angebracht sein können.
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Die
Maskenausnehmungen 18 sind jedenfalls je deutlich größer als
die Diagonalen der rechteckigen oder quadratischen LED-Chips, so dass in
der Regel keine Berührung
zwischen den LED-Chips
und dem Maskenkörper 12 stattfindet.
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Die
Maskenausnehmungen 18 sind von hinten in dem Maskenkörper 12 vorgesehen.
Die Vorderfläche
des Maskenkörpers 14 bildet
eine plane Oberfläche 28,
wie es besser aus 2 ersichtlich ist.
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Jede
Maskenausnehmung 18 weist insofern einen zugeordneten Beleuchtungsbereich 30 auf,
der durch die zugehörige
Lichtquelle erleuchtet wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
weist der Beleuchtungsbereich 20 eine Form eines flachen
Zylinders, also je gerade Ober- und Unterseiten auf. Es versteht
sich, dass anstelle dessen nach Belieben auch im geraden Bereich
der Unterseite andere Konturen gewählt werden könne, um
beispielsweise doch eine Fokussierung zu realisieren. Über entsprechend
geformte Treppen lässt
sich auch der an sich bekannte Fresnel-Linsen-Effekt bereitstellen.
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2 zeigt
die Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 10 im
Schnitt. Die SMD-LED-Chips 20 sind in an sich bekannter Weise
auf der Leiterplatte 14 in SMD-Technik aufgelötet. An
ihrer Unterseite erstreckt sich eine großflächige Kupferschicht, die auch
beispielsweise gegenüber
den üblichen
Schichtstärken
von 35 Micrometern für
Leiterplatten vergrößert sein
kann und beispielsweise 70 Micrometer betragen kann.
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Es
versteht sich, dass diese Kupferschicht Ausnehmungen durch Kontaktierungen
und dergleichen aufweist, die aber ihrer Wärmeableitfunktion nicht schaden.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Stärke des
Maskenkörpers
4 mm, und die Leiterplatte weist eine Stärke von 1,5 mm auf. Die Beleuchtungsbereiche 30 haben
eine Stärke
von etwas weniger als 1 mm, und die Bauhöhe jeder LED 20 beträgt etwas
mehr als 1 mm. Insgesamt ergibt sich so eine Gesamtstärke von
weniger als 6 mm für die
erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung.
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Bevorzugt
ist jede LED 20 in der betreffenden Maskenausnehmung 18 von
den Seitenwänden des
Maskenkörpers 12 beabstandet.
Hierdurch erfolgt die Wärmeableitung überwiegend über die
Leiterplatte 14.