DE19608898A1 - Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe und Leuchtdioden-Farbsteuereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe, die verschiedene Farben emittiert, sie betrifft außerdem eine Leuchtdioden-Farbsteuereinrichtung zum Steuern der Emission (Änderungen und Stärke der Farben) durch die Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe.

Üblicherweise werden Lumineszenz-Bauelemente eingesetzt, die ver­ schiedenfarbiges Licht abgeben (z. B. Rot oder Grün). Insbesondere sind Leuchtdioden (LEDs) als kleine und energiesparende Bauelemente be­ kannt. Sie werden für verschiedene Anzeigeeinrichtungen verwendet.

Fig. 1A zeigt eine Draufsicht auf eine herkömmliche Leuchtdiodenvor­ richtung. Fig. 1B zeigt die dazu gehörige Stromsteuerschaltung. Die in Fig. 1A gezeigte Leuchtdiodenvorrichtung enthält ein mit einer Leucht­ diode 3 ausgestattetes Substrat 2. Die Leuchtdiode 3 ist abgedeckt durch eine linsenförmige, lichtdurchlässige Schutzabdeckung. In dem Leucht­ diodenbauelement 1 ist gemaß Fig. 1B eine Stromsteuerschaltung vor­ gesehen. Die Stromsteuerschaltung enthält Anschlüsse 4 und 5 und einen veränderlichen Widerstand 6. Die Anschlüsse 4 und 5 sind an eine Spannungsquelle angeschlossen, wobei der Anschluß 4 direkt an der Kathode der Leuchtdiode liegt und der Anschluß 5 über den veränder­ lichen Widerstand selbst an die Anode der Leuchtdiode 5 angeschlossen ist. Die Anschlüsse 5 und 6 liegen an einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) externen Spannungsquelle. Wenn in Durchlaßrichtung eine Vorspannung an diese Schaltung gelegt wird, emittiert die Leucht­ diode 3 Licht. Die Farbe des emittierten Lichts hängt ab von dem Material der Leuchtdiode 3. Wenn z. B. ein Aufbau mit Ga-As im pn- Übergang vorliegt, wird Infrarotlicht emittiert. Bei einem Ga-P-Bau­ element mit O₂-dotiertem Halbleiter wird rotes Licht emittiert. Bei einer Ga-P-Bauelement mit N₂-dotiertem Halbleiter wird grünes Licht emittiert. In jüngerer Zeit wurde eine blaues Licht liefernde Leuchtdiode für den praktischen Einsatz entwickelt. Die Qualität des von einer Leuchtdiode emittierten Lichts hängt ab von dem durch eine elektrische Vorspannung eingestellten elektrischen Strom. Deshalb läßt sich die Lichtmenge dadurch ändern, daß man den Widerstandswert des ver­ änderlichen Widerstands 6 entsprechend einstellt.

Eine solche Leuchtdiode ist so ausgebildet, daß sie aus einer einzelnen Einheit Licht einer einzelnen Farbe emittiert. Selbst wenn mehrere Leuchtdioden auf einen einzigen LED-Bauelement angeordnet sind, emittieren die Leuchtdioden nur Licht einer einzelnen (derselben) Farbe.

Wenn man davon ausgeht, daß solche LED-Vorrichtungen in eine An­ zeigevorrichtung eingebaut sind, um Bildelemente darzustellen, so sollten die Bildelemente bei einer üblichen Anzeige für verschiedene Farben geeignet sein. Deshalb sind im Stand der Technik LED-Vor­ richtungen in Form von drei Bauelementeinheiten vorgesehen, um separat jeweils eine der Primärfarben zu liefern, so daß eine gewünschte Farbe durch Mischen der Lumineszenz-Farben der drei LED-Vor­ richtungen erhalten wird. Ein LED-Bauelement hat einen Durchmesser von etwa 3 bis 5 mm. In Kombination ergeben also drei LED-Bau­ elemente für wahlweise drei Primärfarben ein Anzeigebildelement, welches so groß wie der Kreis ist, welcher die drei LED-Bauelemente einschließt. Als Ergebnis erhält man ein Anzeigebildelement mit einem Durchmesser von 10 bis 15 mm.

Dieser Wert ist viermal so groß wie der Durchmesser eines einzelnen LED-Bauelements, und für ein Anzeigebildelement ist der Wert sehr groß. Selbst wenn man drei LED-Bauelemente sehr eng benachbart zueinander anordnet, kann der Spielraum zwischen den Leuchtdioden nicht klein genug gehalten werden, um wahlweise drei Primärfarben ausreichend gut zu mischen. Auch wenn man die gemischte Farbe bei Betrachtung aus einiger Entfernung für akzeptierbar halten kann, so ergibt sich bei Betrachtung aus der Nähe jedoch, daß die drei Primär­ farben optisch nicht ausreichend gemischt sind, sondern als getrennte Farben wahrgenommen werden. Unter diesen Umständen ergibt sich bei der Ausgestaltung einer Anzeigevorrichtung mit herkömmlichen LED- Bauelementen, bei denen jedes Bauelement einem Bildelement entspricht, eine sehr umfangreiche Anzeigevorrichtung, so daß der Einsatz einer solchen Vorrichtung leider auf solche Fälle beschränkt ist, in denen die Anzeige nur aus großer Entfernung betrachtet wird.

Außerdem sollten die Leuchtdiodenvorrichtungen in der oben be­ schriebenen Kombination in einer solchen Zahl vorhanden sein, wie für den jeweiligen Einsatz erforderlich ist. Bei der Herstellung der LED- Bauelemente sollten also drei Typen von LED-Bauelementen für drei Primärfarben vorhanden sein. Außerdem sollten die LED-Bauelemente jeweils einem Typ einer Lichtmengensteuerung zugeordnet sein, ent­ sprechend einem jeweiligen Mischverhältnis des Lichts. Hierdurch erge­ ben sich natürlich Probleme, da die LED-Bauelemente es für den Be­ nutzer schwierig machen, die Bauelemente entsprechend dem jeweiligen Typ der Lumineszenzfarbe gruppenweise getrennt zu halten, wenn diese Bauelemente gefertigt, transportiert und zum Verkauf gebracht werden. Ein weiteres Problem entsteht dadurch, daß die konventionellen Bau­ elemente beträchtlichen Lagerplatz beanspruchen, um sie typenweise auf Vorrat halten zu können. Außerdem gestaltet sich das Reparieren und Warten von Anzeigevorrichtungen mit solchen LED-Bauelementen des­ halb so schwierig, weil die Lumineszenzfarben und die Lichtmenge im Verlauf von Reparatur- und Wartungsarbeiten nicht richtig erkannt wird und möglicherweise nicht das richtige neue LED-Bauelement für das richtige Licht eingesetzt wird. Um solche Probleme zu vermeiden, ist ein erheblicher Aufwand erforderlich.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben angegebenen Pro­ bleme des Stands der Technik zu lösen und eine Leuchtdiodenvor­ richtung anzugeben, bei der auf einem Substrat eine Leuchtdioden­ anordnung vorhanden ist, die jede der optischen drei Primärfarben emittiert. Hierdurch wird eine Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe geschaffen. Die Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe enthält eine Stromsteuerschaltung zum Steuern eines durch jede Leucht­ diode auf dem Substrat fließenden elektrischen Stroms entsprechend der jeweiligen Farbe. Außerdem schafft die Erfindung eine entsprechende LED-Farbsteuervorrichtung.

Die erfindungsgemaße Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe kann irgendeine Farbe emittieren, weil die LED-Farbsteuervorrichtung in Verbindung mit der eine jeweilige Farbe der drei Primärfarben emittierenden Leuchtdiode auf einem einzelnen Substrat ausgebildet ist und für jede Farbe der elektrische Strom der Leuchtdiode gesteuert wird. Damit läßt sich die Leuchtdiodenvorrichtung als klein bauendes Lumineszenz-Anzeigebildelement für verschiedene Farbanzeigevor­ richtungen, Signalgeberbauelemente und dergleichen einsetzen.

Durch die Erfindung werden die folgendes Effekte mit Hilfe der Leucht­ diodenvorrichtung veränderlicher Farbe und der Leuchtdioden-Farb­ steuervorrichtung gemaß der Erfindung erzielt. Da sämtliche Farben von einer Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe emittiert werden können, läßt sich ein klein bauendes Lumineszenz-Anzeigebildelement für Anwendungen im Freien und im Zimmer in verschiedenen Farb­ anzeigevorrichtungen, Signalgebereinrichtungen und dergleichen ver­ wenden. Hierdurch erhält man ein Anzeigebild, welches im Vergleich zu der Kombination aus drei LED-Bauelementen, die jeweils eine einzelne Farbe emittieren, wesentlich verbessert ist. Wenn man zweitens die Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe als Lumineszenz-Signal­ geberbauelement z. B. als Ampel einsetzt, welches Farbänderungen emittiert, braucht nur eine einzige Signallampe ungeachtet der Anzahl frei zu wechselnder Farben vorgesehen zu werden, so daß bei der Aus­ gestaltung der Signalgeberlampe und deren Unterbringung wesentlich mehr Gestaltungsfreiheit besteht. Da drittens eine einzelne Leuchtdioden­ vorrichtung veränderlicher Farbe sämtliche Farben zu emittieren im Stande ist, ist es nicht erforderlich, bei der Herstellung, dem Transport und dem Verkauf jeweils einzelne Bauelemente für jeweils nur eine Farbe zu berücksichtigen. Selbst nach dem Einbauen in eine Anzeigevor­ richtung oder dergleichen muß das gerade verfügbare LED-Bauelement nicht einer speziellen Farbe entsprechen, so daß Verwechslungen und Schwierigkeiten bei der Lagerhaltung des Bauelements ebenso entfallen wie größerer Speicherbedarf für die Lagerhaltung. Der Zusammenbau der Leuchtdiodenvorrichtungen wird vereinfacht, Wartungsarbeiten sind weniger aufwendig.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A eine Draufsicht auf ein herkömmliches LED-Bauelement;

Fig. 1B die Stromsteuerschaltung des LED-Bauelements nach Fig. 1A;

Fig. 2A eine Draufsicht auf eine Leuchtdiodenvorrichtung veränder­ licher Farbe gemaß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2B eine Seitenansicht des LED-Bauelements veränderlicher Farbe nach der ersten Ausführungsform;

Fig. 2C eine Bodenansicht der Leuchtdiodenvorrichtung veränder­ licher Farbe nach der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 die Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe und die Stromsteuerschaltung zum Steuern des Stroms in dem Bauelement bei der ersten Ausführungsform;

Fig. 4A eine Draufsicht auf eine Leuchtdiodenvorrichtung veränder­ licher Farbe gemaß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4B eine Schaltung der Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe in Verbindung mit einer Stromsteuerschaltung;

Fig. 5A eine dritte Ausführungsform einer Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe mit zugehöriger Stromsteuer­ schaltung;

Fig. 5B eine vierte Ausführungsform der Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe und der dazu gehörigen Stromsteuer­ schaltung;

Fig. 6 eine fünfte Ausführungsform einer Leuchtdiodenvor­ richtung veränderlicher Farbe in Verbindung mit der da­ zugehörigen Stromsteuerschaltung;

Fig. 7A eine sechste Ausführungsform einer Leuchtdiodenvor­ richtung veränderlicher Farbe mit dazugehöriger Strom­ steuerschaltung;

Fig. 7B eine siebte Ausführungsform der Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe mit dazugehöriger Stromsteuer­ schaltung;

Fig. 8 eine Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe zum Emittieren von Licht verschiedener Farben, begrenzt durch die siebte Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 9 ein Anwendungsbeispiel für die Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe in Form einer Signallampe.

Fig. 2A ist eine Draufsicht auf die erste Ausführungsform einer er­ findungsgemaßen Leuchtdiodenvorrichtung (LED-Bauelement) veränder­ licher Farbe; Fig. 2B ist eine Seitenansicht des Bauelements und Fig. 2C ist eine Bodenansicht des Bauelements.

Wie in den Fig. 2A bis 2C zu sehen ist, enthält eine Leuchtdioden­ vorrichtung 10 veränderlicher Farbe ein kreisrundes Substrat 12 auf einem Körper 11. Auf dem Substrat 12 sind drei Leuchtdioden R, G und B gelagert. Eine Schutzabdeckung 13 deckt das Substrat 12 und sämt­ liche drei Leuchtdioden R, G und B ab. Vier Anschlüsse 14r, 14g, 14b und 14 sind aus dem Boden des Körpers 11 herausgeführt.

Die oben beschriebene rote Leuchtdiode R emittiert rotes Licht, die grüne Leuchtdiode G emittiert grünes Licht, und die blaue Leuchtdiode B emittiert blaues Licht. Diese Leuchtdioden R, G und B sind in gleich­ maßigen Abständen über den Umfang des Substrats 12 verteilt. In Fig. 2A sind die Leuchtdioden R, G und B derart angeordnet, daß die Kathodenseiten zur Mitte des Substrats 12 hinweisen, während die Anoden zur Außenseite des Substrats 12 hinweisen. Die Kathoden der Leuchtdioden R, G und B sind direkt an einen gemeinsamen Anschluß 14 gekoppelt, während die Anoden getrennt an Anschlüsse 14r, 14g und 14b über die noch zu beschreibende Stromsteuerschaltung angeschlossen sind.

Die Schutzabdeckung 13 besteht aus lichtdurchlässigem Material. Die Lichtdurchlässigkeit läßt sich durch transparentes oder halbtransparentes Material erzielen. Allerdings ist es wünschenswert, wenn das Material halbtransparent und photodiffus ist, so daß das Mischen von drei optischen Primärfarben am besten erreicht wird.

Fig. 3 zeigt die Verschaltung zwischen der Leuchtdiodevorrichtung veränderlicher Farbe 10 und der Stromsteuerschaltung (der LED-Farb­ steuereinrichtung). Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Kathode jeder der Leuchtdioden R, G und B an den Anschluß 14 gekoppelt, während die Anode jeder Leuchtdiode über die veränderlichen Widerstände 16r, 16g und 16b der Stromsteuerschaltung 15 an die Anschlüsse 14r, 14g bzw. 14b angeschlossen ist.

Die Anschlüsse 14r, 14g und 14b sind an den Pluspol der (in der Zeichnung nicht dargestellten) Spannungsquelle angeschlossen. Der gemeinsame Anschluß 14 ist an den Minuspol der Spannungsquelle angeschlossen. Der Strom, der in die rote Leuchtdiode R fließt, läßt sich dadurch steuern, daß man den Widerstandswert des veränderlichen Wi­ derstands 16r einstellt. Die Stärke des Stroms steuert das Maß der Licht­ emission. In ähnlicher Weise läßt sich das Maß der Lichtemission durch die Leuchtdiode G einstellen, indem man den Widerstand des veränder­ lichen Widerstands 16r justiert, und die Emission durch die Leuchtdiode B läßt sich dadurch einstellen, daß man den Widerstandswert des ver­ änderlichen Widerstands 16b entsprechend einstellt.

Die veränderlichen Widerstände 16r, 16g und 16b der Stromsteuer­ schaltung 15 sind in den beigefügten Zeichnungen nicht dargestellt. Sie können in dem in Fig. 2B gezeigten Körper 11 untergebracht werden, wobei die entsprechenden Widerstands-Bauelemente mit einer kleinen Trimmschraube gekoppelt sind, die sich mit Hilfe eines Schrauben­ drehers oder dergleichen wahlweise im Uhrzeigersinn oder im Gegen­ uhrzeigersinn verstellen läßt, um den zugehörigen Widerstand zu justieren. Damit läßt sich die Spannung (und somit der Strom) der drei Leuchtdioden R, G und B für drei optische Primärfarben frei steuern. D. h.: die Lichtmenge seitens der Leuchtdioden R, G oder B kann wahlweise gesteuert werden, während die Leuchtdiodenvorrichtung mit Leistung versorgt wird. So kann sich die gewünschte Leuchtfarbe wahl­ weise einstellen lassen, indem man mit Hilfe des Schraubendrehers die Einstellung vornimmt und gleichzeitig die Gesamt-Lumineszenzfarbe beobachtet.

Da die Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe 10 gemaß der Erfindung mit den Leuchtdioden R, G und B ausgestattet ist, welche jeweils Licht der drei Primärfarben emittieren, läßt sich die Leucht­ diodenvorrichtung veränderlicher Farbe so einsetzen, daß jeder beliebige Farbton emittiert wird, wozu die drei Farben gemischt werden.

Soll z. B. nur Rot emittiert werden, so wird der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 16r verringert, um Strom lediglich in die rote Leuchtdiode R einzuspeisen. Die Widerstandswerte der übrigen veränderlichen Widerstände 16g und 16b werden auf maximalen Wert erhöht, um die Leistungszufuhr zu den Leuchtdioden B und G zu sperren. Wird lediglich Grün gefordert, so wird nur die grüne Leucht­ diode G gespeist, während die Leuchtdioden R und B gesperrt werden. Wenn die Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe Licht irgend­ einer anderen Farbe emittieren soll, werden die Widerstandswerte der veränderlichen Widerstände 16r, 16g und 16b in geeigneter Weise so eingestellt, daß der elektrische Stromfluß durch die Leuchtdioden R, G und B so groß ist, daß die drei Primärfarben in geeigneter Weise zur Erzielung der gewünschten Farbe gemischt werden.

Die einzelnen veränderlichen Widerstände müssen nicht unbedingt in dem Körper 11 untergebracht werden, sie können auch in einem ex­ ternen Peripherie-Bauelement angeordnet sein. Beispielsweise sind die Anschlüsse 14r, 14g, 14b und 14 nicht als metallische flexible Leitungen ausgebildet, sondern als harte Metall-Steckeinheiten, um ein ähnliches Ergebnis dadurch zu erreichen, daß man einen veränderlichen Wider­ stand zwischen den Eingangsanschluß und den Ausgangsanschluß der mit den Steckanschlüssen gekoppelten Fassung legt. In diesem Fall läßt sich der Widerstandswert in einfacher Weise einstellen, wenn der veränder­ liche Widerstand entlang der Achse der Fassung gelagert ist, wobei die Fassung in ihrem hinteren Bereich länglich ausgebildet ist. Der Wider­ standswert läßt sich auch dadurch einfach einstellen, daß man aus der Seite der Fassung die Leitung herauszieht, welche die Fassung mit der Spannungsquelle verbindet, und die Einstelleinheit mit dem ver­ änderlichen Widerstand so anordnet, daß die Oberseite einer Schraube im hinteren Bereich der Fassung angeordnet ist. D. h.: die Fassung läßt sich wahlweise zu dem genannten Zweck ausgestalten, solange der ver­ änderliche Widerstand in geeigneter Weise eingestellt werden kann.

Wenn eine Stromsteuerschaltung innen oder außen in bzw. an der be­ schriebenen Fassung für die Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe vorgesehen ist, und wenn die Stromsteuerschaltung von der An­ zeigesteuerschaltung gemaß einem Bildsignal gesteuert wird, kann die Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe auch als Bildelement eines Anzeigeschirms einer Anzeigevorrichtung zur Erzeugung dynamischer Bilder eingesetzt werden. Die Steuerung durch die Anzeigesteuer­ schaltung kann in der Weise geschehen, daß eine Nachschlagetabelle eingerichtet wird, in der die Beziehung zwischen dem Stärkensignal des Bildsignals und dem jeweiligen veränderlichen Widerstand der Strom­ steuerschaltung angegeben ist, durch welche das Bildelement der An­ zeige (die Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe) Licht (Farb­ licht) emittiert. Durch die Verwendung der Nachschlagetabelle läßt sich das Bildsignal umsetzen in ein Steuersignal für einen veränderlichen Widerstand.

Man erhält dadurch ein Lumineszenz-Bildelement, welches verschiedene Farben mit einem einzigen LED-Bauelement gemaß der Erfindung emittieren kann. Die Größe der Lichtemissionsfläche des LED-Bau­ elements beträgt in der Länge nur wenige Millimeter, was sehr wenig ist. Man kann daher ein Bild hoher Auflösung erzielen, wenn die Leuchtdiodenvorrichtung als Bildelement einer Anzeige insbesondere in einer im Freien aufgestellten Anzeigevorrichtung verwendet wird. Es ist ersichtlich, daß man auch ein Bild genauer Auflösung erzielt, wenn die Vorrichtung als Bildelement einer Innenraum-Anzeigevorrichtung einge­ setzt wird.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind in einer einzelnen Leuchtdiodenvorrichtung (einem einzelnen LED-Bauelement gemaß der Erfindung) insgesamt drei Leuchtdioden vorgesehen, von denen jede eine der drei Primärfarben emittiert. Man kann auch zwei Leuchtdioden jeweils für eine der drei Primärfarben vorsehen. Ein solcher An­ wendungsfall wird unten als zweite Ausführungsform der Erfindung vorgestellt.

Fig. 4A und 4B zeigen die zweite Ausführungsform, bei der zwei Leuchtdioden für jede der drei optischen Primärfarben vorgesehen ist. Fig. 4A ist eine Draufsicht auf die Leuchtdiodenvorrichtung veränder­ licher Farbe. Fig. 4B zeigt die Leuchtdiodenvorrichtung und die dazu gehörige Stromsteuerschaltung zum Steuern des Stroms in der Leucht­ diodenvorrichtung. Wie aus Fig. 4A ersichtlich ist, ist eine Leucht­ diodenvorrichtung 20 veränderlicher Farbe mit insgesamt sechs Leucht­ dioden ausgestattet, nämlich zwei roten Leuchtdioden R1 und R2, zwei grüne Leuchtdioden G1 und G2 sowie zwei blauen Leuchtdioden B1 und B2, die sämtlich auf einem Substrat 22 angeordnet sind.

Die Leuchtdiodenvorrichtung 20 veränderlicher Farbe gemaß Fig. 4A ist, abgesehen von der Anzahl der Anschlüsse, in der Form ähnlich aufgebaut wie der Körper 11 der in den Fig. 2B und 2B gezeigten Leuchtdiodenvorrichtung 10 veränderlicher Farbe, wenn man die An­ ordnung von der Seite und von Boden her betrachtet (wenngleich die Ähnlichkeit in den Zeichnungen nicht hervorgehoben ist). Die Leucht­ diodenvorrichtung 20 veränderlicher Farbe hat einen Durchmesser von weniger als 5 mm in der Emissionsfläche. Diese kleine Fläche ist nach oben von einer durchlässigen Schutzabdeckung abgedeckt.

Hier sind die Leuchtdioden R1, R2, G1, G2, B1 und B2 in gleich­ maßigen Intervallen über den Umfang des Substrats 22 verteilt ange­ ordnet. Wie aus Fig. 4B hervorgeht, sind die Anoden der Leuchtdioden R1, R2, G1, G2, B1 und B2 an den Anschluß 14 angeschlossen, während ihre Kathoden an die Anschlüsse 14r-1, 14r-2, 14g-1, 14g-2, 14b-1 und 14b-2 über veränderliche Widerstände 16r-1, 16r-2, 16g-1, 16g-2, 16b-1 und 16b-2 einer Stromsteuerschaltung 25 angeschlossen sind. Damit führen insgesamt sieben Anschlüsse aus dem Boden des Körpers heraus.

Bei der zweiten Ausführungsform sind die Anschlüsse 14r-1, 14r-2, 14g- 1, 14g-2, 14b-1 und 14b-2 an den Pluspol der Versorgungsspannung angeschlossen, während der gemeinsame Anschluß 14 an den Minuspol der Spannungsquelle angeschlossen ist. Die Stärke der Emission durch die roten Leuchtdioden R1 und R2 wird eingestellt, indem der Strom mit Hilfe der Widerstandswerte der veränderlichen Widerstände 16r-1 und 16r-2 in geeigneter Weise eingestellt wird. In ähnlicher Weise wird die Emissionsstärke der grünen Leuchtdioden G1 und G2 eingestellt, indem die Widerstandswerte der veränderlichen Widerstände 16g-1 und 16g-2 gesteuert werden. Die Emissionsstärke der blauen Leuchtdioden B1 und B2 wird durch Steuerung der Widerstandswerte der veränderlichen Widerstände 16b-1 und 16b-2 gesteuert.

Wie bei der ersten Ausführungsform können auch bei dieser zweiten Ausführungsform sämtliche veränderlichen Widerstände 16r-1 bis 16b-2 der Stromsteuerschaltung in dem Körper untergebracht sein, wobei kleine Schrauben, die mit den veränderlichen Widerstände gekoppelt sind, mit einem Schraubendreher und dergleichen gedreht werden, um so die Widerstandswerte einzustellen. Im übrigen sind die Anschlüsse 14r, 14g, 14b und 14 als Hartmetall-Steckanschluß ausgebildet, um ein ähn­ liches Ergebnis durch Einstellen der veränderlichen Widerstände 16r-1 bis 16b-2 zwischen dem Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß der mit den Steckanschlußeinheiten gekoppelten Fassung zu erreichen. Jeder der veränderlichen Widerstände 16r-1 bis 16b-2 läßt sich unter Verwendung einer Nachschlagetabelle über eine externe Anzeigesteuer­ schaltung derart steuern, daß das Bauelement als Anzeige-Bildelement zur Darstellung eines dynamischen Bildes verwendet werden kann.

Da die zweite Ausführungsform eine doppelt so große Anzahl von Leuchtdioden aufweist, wie die erste Ausführungsform, beträgt die Emissionsmenge der Leuchtdiodenvorrichtung 20 veränderlicher Farbe doppelt so viel. Auch wenn das Bauelement als Anzeige-Bildelement für eine im Freien aufgestellte Anzeigevorrichtung verwendet wird, läßt sich also genügend Emission (Lichtstärke) erreichen, um ein deutliches Bild zu erhalten.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind der veränderliche Widerstand und der Anschluß an der Anodenseite derart ausgebildet, daß sie jeweils in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung für jeweils eine Leucht­ diode vorgesehen sind. Allerdings kann die Anordnung des veränder­ lichen Widerstands und des Anschlusses an der Anodenseite der Leucht­ diode auch anders als bei dieser Ausführungsform gestaltet sein. Weiter unten sind Ausführungsbeispiele für eine solche Anordnung und Ver­ bindung der veränderlichen Widerstände und Anschlüsse auf der Anodenseite dargestellt.

Fig. 5A zeigt eine Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe und eine Stromsteuerschaltung zum Steuern des Stroms bei einer dritten Ausführungsform. Wie bei der zweiten Ausführungsform ist eine Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe 30 mit sechs Leucht­ dioden ausgestattet, die mit ihren Kathoden jeweils an einen gemein­ samen Anschluß 14 gekoppelt sind. Bei dieser Ausführungsform sind auf den Anodenseiten die Leuchtdioden R1 und R2 parallel geschaltet, die Leuchtdioden G1 und G2 sind parallel geschaltet und die Leuchtdioden B1 und B2 sind parallel geschaltet, und zwar jeweils für jede Farbe an die Ausgangsanschlüsse der veränderlichen Widerstände 36r, 36g bzw. 36b. Die Eingangsanschlüsse der veränderlichen Widerstände 36r, 36g und 36b sind an die Anschlüsse 34r, 34g bzw. 34b angeschlossen. Dies ist der einzige Unterschied zwischen der dritten und der zweiten Aus­ führungsform. Bei der dritten Ausführungsform sind also zwei Leucht­ dioden für jede Farbe der drei Primärfarben vorgesehen. Der Strom der Leuchtdioden läßt sich nicht individuell wie bei der zweiten Aus­ führungsform steuern, sondern er läßt sich gemeinsam jeweils für ein Paar von Leuchtdioden derselben Farbe steuern. Wenn dabei die Leucht­ diodenvorrichtung 30 veränderlicher Farbe mit der Stromsteuerschaltung 35 kombiniert wird, sind insgesamt vier Anschlüsse vorhanden.

Fig. 5B zeigt eine Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe und eine dazugehörige Stromsteuerschaltung zum Steuern des Stroms bei einer vierten Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist wie bei der zweiten und dritten Ausführungsform eine Leuchtdiodenvorrichtung 40 veränderlicher Farbe mit Leuchtdioden R1, R2, G1, G2, B1 und B2 ausgestattet, wobei jeweils ein Paar von Leuchtdioden für eine der drei Primärfarben vorgesehen ist. Bei der vierten Ausführungsform sind die Leuchtdioden für jede Farbe in Reihe geschaltet, und ein Paar von in Reihe geschalteten Leuchtdioden für jede Farbe (rote Leuchtdioden R1 und R2; grüne Leuchtdioden G1 und G2; und blaue Leuchtdioden B1 und B2) sind an die Ausgangsanschlüsse von veränderlichen Wider­ ständen 46r, 46g bzw. 46b angeschlossen. Die Eingangsanschlüsse der veränderlichen Widerstände 46r, 46g und 46b sind an die Anschlüsse 44r, 44g bzw. 44b angeschlossen. Dies macht den Unterschied zwischen der dritten und der vierten Ausführungsform aus. Bei der vierten Aus­ führungsform ist eine Gesamtzahl von vier Anschlüssen für die Leucht­ diodenvorrichtung 40 veränderlicher Farbe in Kombination mit der Stromsteuerschaltung 45 vorgesehen.

Die Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe und die dazugehörige Stromsteuerschaltung können derart ausgebildet werden, daß sie nicht wie bei der dritten und der vierten Ausführungsform miteinander kom­ biniert sind. Die Stromsteuerschaltung kann als externes Bauelement mit der Leuchtdiodenvorrichtung über eine Fassung oder dergleichen ver­ bunden werden. Ferner können die veränderlichen Widerstände für die Anzeige im Echtzeitbetrieb abhängig von einem Bildsignal gesteuert werden, wozu eine Anzeigesteuereinrichtung und eine Tabelle verwendet werden.

Fig. 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer Leuchtdiodenvor­ richtung veränderlicher Farbe und eine Stromsteuerschaltung zum Steuern des Stroms. Fig. 7A zeigt eine Leuchtdiodenvorrichtung nach einer sechsten Ausführungsform mit dazugehöriger Stromsteuerschaltung und Fig. 7B zeigt eine siebte Ausführungsform einer Leuchtdioden­ vorrichtung veränderlicher Farbe mit einer dazugehörigen Stromsteuer­ schaltung zum Steuern des Stroms.

Eine in Fig. 6 gezeigte Leuchtdiodenvorrichtung 50 veränderlicher Farbe gemaß dem fünften Ausführungsbeispiel ist mit insgesamt neun Leuchtdioden ausgestattet, nämlich drei roten Leuchtdioden R1, R2 und R3, drei grünen Leuchtdioden G1, G2 und G3, und drei blauen Leucht­ dioden B1, B2 und B3, die auf dem Substrat angeordnet sind.

Die in Fig. 6 dargestellte Leuchtdiodenvorrichtung 50 veränderlicher Farbe ist, abgesehen von der Anzahl der Anschlüsse, ähnlich wie die Leuchtdiodenvorrichtung 10 nach Fig. 2B und 2C in dem Körper 11 angeordnet, wenn man die Anordnung von der Seite und vom Boden her betrachtet. Allerdings ist diese Ähnlichkeit in der Zeichnung nicht be­ sonders hervorgehoben. Die Leuchtdiodenvorrichtung 50 veränderlicher Farbe kann mit einem Durchmesser von etwa 7 bis 8 mm in der leuchtenden Fläche ausgebildet sein. Abgedeckt ist das Bauelement mit einer durchlässigen Schutzabdeckung.

Die Leuchtdioden R1, R2, . . . B2 und B3 sind entlang dem Umfang des Substrats in gleichmäßigen Abständen angeordnet. Die Anoden sind mit dem gemeinsamen Anschluß 14 verbunden. Die Kathoden sind über die veränderlichen Widerstände 56r-1, 56r-2, 56r-3, 56g-1, 56g-2, 56g-3, 56b-1, 56b-2 und 56b-3 einer Stromsteuerschaltung 55 an Anschlüsse 54r-1, 54r-2, 54r-3, 54g-1, 54g-2, 54g-3, 54b-1, 54b-2 und 54b-3 ange­ schlossen. Wenn also die Leuchtdiodenvorrichtung 50 veränderlicher Farbe mit der Stromsteuerschaltung 55 kombiniert wird, sind insgesamt 10 Anschlüsse aus dem Boden des Körpers herausgeführt.

Bei diesem Beispiel sind Anschlüsse 54r-1 bis 54r-3 an den Pluspol der (in der Zeichnung nicht dargestellten) Spannungsquelle angeschlossen, während der gemeinsame Anschluß 14 an den Minuspol der Spannungs­ quelle angeschlossen ist. Die Emissionsmenge der roten Leuchtdioden R1 bis R3 wird auf der Grundlage der Widerstandswerte der veränder­ lichen Widerstände 56r-1 bis 56r-3 gesteuert. Die Emissionsmenge der grünen Leuchtdioden G1 bis G3 wird auf der Grundlage der Wider­ standswerte der veränderlichen Widerstände 56g-1 bis 56g-3 gesteuert.

Die Emission der blauen Leuchtdioden B1 bis B3 wird durch die Wider­ standswerte der-veränderlichen Widerstände 56b-1 bis 56b-3 gesteuert.

Eine Leuchtdiodenvorrichtung 60 veränderlicher Farbe gemaß der sechsten Ausführungsform nach Fig. 7A ist wie die fünfte Aus­ führungsform mit insgesamt neun Leuchtdioden ausgestattet. Die Kathoden sind an den gemeinsamen Anschluß 14 angeschlossen, während die Anoden der drei Leuchtdioden für jede Farbe an die Aus­ gangsanschlüsse der veränderlichen Widerstände 66r, 66g und 66b in Reihe angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der veränderlichen Widerstände 66r, 66g und 66b sind an Anschlüsse 64r, 64g bzw. 64b angeschlossen. Dies ist der Unterschied zwischen der fünften und der sechsten Ausführungsform. Bei der sechsten Ausführungsform sind drei Leuchtdioden für jede der drei Primärfarben vorgesehen. Der durch die Leuchtdioden fließende Strom wird nicht bei der fünften Ausführungs­ form individuell gesteuert, sondern es wird kollektiv ein Satz aus drei Leuchtdioden für eine Leuchtfarbe gesteuert. Wenn die Leuchtdioden­ vorrichtung 60 veränderlicher Farbe mit einer Stromsteuerschaltung 65 kombiniert wird, führen insgesamt vier Anschlüsse aus dem Bauelement heraus.

Gemaß Fig. 7B besitzt eine Leuchtdiodenvorrichtung 70 veränderlicher Farbe insoweit einen ähnlichen Aufbau wie die fünfte und die sechste Ausführungsform, als drei rote Leuchtdioden R1, R2 und R3, drei grüne Leuchtdioden G1, G2 und G3 sowie drei blaue Leuchtdioden B1, B2 und B3 für die jeweiligen drei Primärfarben vorgesehen sind. Allerdings sind bei dieser siebten Ausführungsform drei Leuchtdioden für jede Farbe in Reihe geschaltet, und ein Satz von drei in Reihe geschalteten Leuchtdioden (rote Leuchtdioden R1, R2 und R3; grüne Leuchtdioden G1, G2 und G3; blaue Leuchtdioden B1, B2 und B3) ist an die Aus­ gangsanschlüsse veränderlicher Widerstände 76r, 76g bzw. 76b ange­ schlossen. Die Eingangsanschlüsse der veränderlichen Widerstände 76r, 76g und 76b sind an Anschlüsse 74r, 74g und 74b angeschlossen. Dies ist der Unterschied zwischen der fünften und der sechsten Ausführungs­ form. Wenn bei dieser Ausführungsform die Leuchtdiodenvorrichtung 70 veränderlicher Farbe kombiniert wird mit einer Stromsteuerschaltung 75, werden insgesamt vier Anschlüsse aus dem Bauelement herausgeführt.

Bei der fünften, der sechsten und der siebten Ausführungsform braucht die Leuchtdiodenvorrichtung nicht mit der Stromsteuerschaltung kom­ biniert zu sein, sondern die Stromsteuerschaltung kann als externes Bauelement über eine Steckverbindung mit einer Fassung oder der­ gleichen oder über eine feste Verdrahtung mit der Leuchtdioden­ vorrichtung gekoppelt sein. Der veränderliche Widerstand kann für die Anzeige auf Echtzeitbasis entsprechend einem Bildsignal gesteuert werden, wozu eine Anzeigesteuervorrichtung und eine Nachschlage­ tabelle eingesetzt werden.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel für die eine veränderliche Farbe liefernde Leuchtdiodenvorrichtung mit einer Ausgestaltung, die die Merkmale der siebten Ausführungsform aufweist, um verschiedene Leuchtfarben zu emittieren. Die Leuchtdiodenvorrichtung gemaß Fig. 8 besitzt acht Chip-Widerstände 83 mit zugehörigen Widerstandswerten, zwei rote Leuchtdioden R, vier grüne Leuchtdioden G und zwei blaue Leucht­ dioden B auf einem Substrat 82. Damit ist die Anzahl von Leuchtdioden nicht für jede Farbe identisch. Da die Lichtmenge jeder der drei Primär­ farben für die Erzeugung einer jeweiligen Farbe vorbestimmt ist, kann man die Anzahl der Leuchtdioden für die betreffende Farbe so festlegen, das die benötigte Lichtmenge dieser Farbe erzeugt wird. Da die Licht­ menge für eine bestimmte zu emittierende Farbe dadurch gebildet wird, daß die drei Primärfarben gemischt werden, läßt sich die Anzahl der zu kombinierende Leuchtdioden festlegen. Außerdem ermöglicht das Schalten der Verbindung mit den Chip-Widerständen, daß eine ge­ wünschte Farbe aus begrenzten Farbänderungen gewonnen wird. Wenn ein Trimmwiderstand (ein Widerstands-Chip, welches z. B. mit Hilfe von Laserlicht auf einen bestimmten Widerstandswert eingestellt wird) als Chip-Widerstand zum Steuern des Stroms der Leuchtdiodenvor­ richtung eingesetzt wird, lassen sich die Widerstandswerte wahlweise variieren.

Wie oben beschrieben wurde, kann praktisch irgendeine Anzahl von Leuchtdioden für die jeweilige der drei Primärfarben in der erfindungs­ gemaßen Leuchtdiodenvorrichtung verwendet werden. Es ist ersichtlich, daß, je größer die Anzahl der Leuchtdioden ist, desto höher die emittierte Lichtmenge ist. Der Aufbau der Stromsteuerschaltung und die Verbindung mit der Stromsteuerschaltung können abhängig von der jeweiligen Ausgestaltung der Ausführungsform aufgebaut sein. Da außer­ dem Licht jeder Farbe mit Hilfe einer einzelnen Leuchtdioden­ vorrichtung veränderlicher Farbe emittiert werden kann, lassen sich die Funktionen mehreren konventioneller Leuchtdioden auf einem einzelnen emittierenden Bauelement (Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe) vereinen.

Fig. 9 zeigt eine Anwendung der erfindungsgemaßen Leuchtdioden­ vorrichtung veränderlicher Farbe für den Einsatz in Verkehrsampeln. Die Anordnung zeigt eine neue Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe gemaß der Erfindung zu Vergleichszwecken unter einer Verkehrsampel mit drei Signallampen. Die in Fig. 9 gezeigte Verkehrs­ ampel enthält eine rote Signallampe 84, eine gelbe Signallampe 85 und eine grüne Signallampe 86. Sie arbeitet in üblicher Weise, indem sie sequentiell Licht der drei Farben abstrahlt. Es werden also drei Licht­ quellen eingesetzt, jeweils ausschließlich für eine spezielle Farbe. Andererseits läßt sich unter Verwendung der erfindungsgemaßen Leucht­ diodenvorrichtung veränderlicher Farbe eine solche Ampel mit lediglich einer einzigen Signallampe 87 realisieren. Eine Stromsteuerschaltung steuert für jede Farbe den elektrischen Strom durch die Leuchtdioden­ vorrichtung. Wenn die Leuchtdiodenvorrichtung Rot anzeigen soll, erfolgt die Steuerung so, daß rotes Licht emittiert wird. Wenn die Leuchtdiodenvorrichtung Gelb anzeigt, wird gelbes Licht emittiert. Wenn die Leuchtdiodenvorrichtung Grün anzeigt, wird grünes Licht emittiert.

Claims (6)

1. Leuchtdiodenvorrichtung (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70. 87), gekennzeichnet durch Leuchtdioden (R1, R2 . . .; G1, G2 . . .; B1, B2 . . .) für jede von drei Primärfarben.

2. Leuchtdiodenvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Leuchtdioden (R1, R2 . . .; G1, G2 . . .; B1, B2, . . .) für jede der drei Primärfarben.

3. Leuchtdiodenvorrichtung, umfassend eine veränderliche Wider­ standsanordnung (16r, 16g, 16b; 36r . . .; 46r . . .; 56r-1 . . .; 66r . . .; 76r . . .) mit mehreren veränderlichen Widerständen, die an einer Bauelement­ unterlage (11) in Verbindung mit Leuchtdioden für jede der drei Primär­ farben angeordnet sind, wobei die veränderlichen Widerstände an einen oder mehrere An­ schlüsse der Leuchtdioden für jede der drei Primärfarben angeschlossen sind, um den in einer oder mehreren Leuchtdioden (R1 . . ., G1 . . .; B1 . . .) fließenden elektrischen Strom veränderlich zu steuern.

4. Leuchtdiodenvorrichtung mit einer veränderlichen Widerstands­ schaltung, die mehrere veränderliche Widerstände enthält, die in einem Körper (11) mit Leuchtdioden für jede der drei Primärfarben angeordnet sind, wobei die veränderlichen Widerstände in einer Eins-zu-Eins-Ent­ sprechung an Leuchtdiodenanschlüsse für jede der drei Primärfarben angeschlossen sind, um einen elektrischen Stromfluß durch eine oder mehrere Leuchtdioden veränderlich zu steuern.

5. Leuchtdiodenvorrichtung, gekennzeichnet durch:
eine oder mehrere Leuchtdioden für je eine der drei Primär­ farben, wobei
ein Anschluß der Leuchtdioden aus einer Hartmetall-Stecker­ anordnung besteht, die außerhalb des Bauelements angeordnet ist.

6. Leuchtdiodenvorrichtung, umfassend:
eine Fassung zur Aufnahme einer Hartmetall-Steckereinheit außerhalb einer Leuchtdiodenanordnung veränderlicher Farbe, wobei
die Fassung eine veränderliche Widerstandsanordnung für die Verbindung mit der Steckereinheit aufweist, und
die veränderliche Widerstandsanordnung den elektrischen Stromfluß in einer oder mehreren Leuchtdioden für jeweils eine der Primärfarben in der Leuchtdiodenvorrichtung veränderlicher Farbe steuert.