DE20314391U1

DE20314391U1 - Leuchtdiodenanzeige

Info

Publication number: DE20314391U1
Application number: DE20314391U
Authority: DE
Original assignee: Everlight Electronics Europe GmbH
Current assignee: Everlight Electronics Europe GmbH
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2013-09-17

Abstract

Leuchtdiodenanzeige zum Anzeigen von Zeichen, insbesondere Ziffern mit wechselnder Gestalt, die aus einer Anzahl von Zeichen- bzw. Ziffernsegmenten zusammengesetzt sind, mit
– einem Substrat,
– einer Anzahl von Leuchtdioden, die auf dem Substrat entsprechend der Anordnung der Zeichen- bzw. Ziffernsegmente angeordnet sind, und
– einer auf dem Substrat angebrachten Gehäusekappe, die eine Anzahl von Fenstern entsprechend den Zeichen- bzw. Ziffernsegmenten der anzuzeigenden Zeichen bzw. Ziffern aufweist und die sich so über die Leuchtdioden erstreckt, dass jedes der Fenster einer Leuchtdiode mit Abstand gegenüberliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiodenanzeige zum Anzeigen von Zeichen, insbesondere Ziffern, mit wechselnder Gestalt, die aus einer Anzahl von Zeichen- bzw. Ziffernsegmenten zusammengesetzt sind.
Derartige Leuchtdiodenanzeigen werden in unterschiedlichen Umgebungen eingesetzt, in denen es insbesondere auch zu erheblichen Temperaturschwankungen kommen kann, wie beispielsweise im Bereich von Glaskeramik-Herdplatten. Hohe Temperaturen und große Temperaturschwankungen führen auf Dauer zur Materialermüdung insbesondere dort, wo unterschiedliche Bauelemente mit einander verbunden sind, beeinträchtigen damit die Betriebszuverlässigkeit und verkürzen die Lebensdauer der Leuchtdiodenanzeigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Leuchtdiodenanzeige der Eingangs genannten Art bereitzustellen, insbesondere soll eine Leuchtdiodenanzeige geschaffen werden, die bei hoher Zuverlässigkeit und verbesserter Lebensdauer für die Massenproduktion geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Leuchtdiodenanzeige gemäß Schutzanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß weist eine Leuchtdiodenanzeige zum Anzeigen von Zeichen, insbesondere Ziffern, mit wechselnder Gestalt, die aus einer Anzahl von Zeichen- bzw. Ziffernsegmenten zusammengesetzt sind, ein Substrat, eine Anzahl von Leuchtdioden, die auf dem Substrat entsprechend der Anordnung der Zeichen- bzw. Ziffernsegmente angeordnet sind, und eine auf dem Substrat angebrachten Gehäusekappe auf, die eine Anzahl von Fenstern entsprechend den Zeichen- bzw. Ziffernsegmenten der anzuzeigenden Zeichen bzw. Ziffern besitzt und die sich so über die Leuchtdioden erstreckt, dass jedes der Fenster einer Leuchtdiode mit Abstand gegenüberliegt. Die Gehäusekappe ist dabei so ausgebildet, dass sie keinen Kontakt mit den Leuchtdioden hat, wodurch verhindert werden kann, dass die Verbindungen zwischen Gehäusekappe und Substrat einerseits und zwischen Leuchtdioden und Substrat anderseits durch unterschiedliches thermisches Verhalten von Leuchtdioden und Gehäusekappe beeinträchtigt werden.
Um eine klar leuchtende Anzeige zu erhalten, ohne dass ausgeschaltete Zeichen- oder Ziffernsegmente ein störendes Hintergrundleuchten zeigen, ist zweckmäßiger Weise vorgesehen, dass die Gehäusekappe um jedes der Fenster herum eine im wesentlichen lichtdichte Wand aufweist, die sich vom Fenster bis zum Substrat erstreckt und die jeweilige Leuchtdiode umschließt.
Um eine gleichmäßiges Anzeigebild zu erhalten, weist jedes Fenster eine Fensteröffnung auf, in der ein transparentes Verschlußelement angeordnet ist, dessen der jeweiligen Leuchtdiode zugewandte Seite in einem Abstand zu dieser liegt, wobei das transparente Verschlußelement auf der der Leuchtdiode zugewandten Seite eine Wölbung aufweist. Hierdurch lässt sich nicht nur ein Kontakt zwischen den Leuchtdioden und den Verschlußelement verhindern, sondern es lässt sich gleichzeitig eine verbesserte Lichtführung und -verteilung im Verschlusselement erreichen, die die Sichtbarkeit und Erkennbarkeit der Anzeige erhöht.
Zweckmäßigerweise besteht das transparente Verschlußelement aus Glas oder einem transparenten Harz, insbesondere aus einem transparenten Kunstharz, vorzugsweise aus Epoxidharz.
Die Gehäusekappe besteht aus Kunststoff und ist mittels Noppen am Substrat befestigt, die sich in entsprechende Öffnungen erstrecken.
Um die Montage zu vereinfachen und Fehlausrichtungen zwischen dem mit den Leuchtdioden bestückten Substrat und der Gehäusekappe zu verhindern, ist es von Vorteil, wenn zur Befestigung der Gehäusekappe am Substrat zwei Noppen mit unterschiedlichen Durchmessern an der Gehäusekappe vorgesehen sind, die sich in entsprechende Öffnungen im Substrat erstrecken, wobei zur Befestigung der Gehäusekappe am Substrat die Noppen in den Öffnungen heissverstemmt werden, um eine punktuelle Verbindung der Gehäusekappe mit dem Substrat zu erhalten.
Zur elektrischen Verbindung der Leuchtdioden sind auf dem Substrat Leiterbahnen aufgebracht, die zu externen Anschlußelektroden für die Oberflächenmontage führen, und die Leuchtdioden sind mit ihren Anschlußelektroden mit den Leiterbahnen verbunden, vorzugsweise verlötet.
Um bei hohen Umgebungstemperaturen von beispielsweise mehr als 100°C zu verhindern, dass die Leuchtdioden bei sich erweichender Lotverbindung verschieben oder "wandern", ist vorgesehen, dass die Leuchtdioden mit dem Substrat verklebt sind.
Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Leuchtdioden mit einem höher schmelzenden Lot mit den Leiterbahnen verlötet sind.
Die Leiterbahnen erstrecken sich zweckmäßigerweise über den Rand des Substrats bis auf dessen Bodenfläche, um dort eine Kontaktfläche für die Oberflächenmontage zu bilden.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand von in der Zeichnung gezeigten Ausgestaltungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische vereinfachte perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leuchtdiodenanzeige;
2 eine schematische perspektivische Draufsicht einer Gehäusekappe einer erfindungsgemäßen Leuchtdiodenanzeige;
3 eine schematische Draufsicht auf ein mit Leuchtdioden bestücktes Substrat einer erfindungsgemäßen Leuchtdiodenanzeige;
4a einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Leuchtdiodenanzeige im Wesentlichen nach Linie IVa – IVa in 3;
4b einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Leuchtdiodenanzeige im Wesentlichen nach Linie IVb – IVb in 3; und
5 einen schematischen vereinfachten Schnitt durch ein Substrat einer erfindungsgemäße Leuchtdiodenanzeige im Wesentlichen nach Linie V – V in 3.
In der verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauelemente und Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wie in den 1, 2 und 3 dargestellt ist, weist eine erfindungsgemäße Leuchtdiodenanzeige zum Anzeigen von Zeichen oder Ziffern mit wechselnder Gestalt ein Substrat 10 und eine darauf angeordnete Gehäusekappe 11 auf. Wie insbesondere in 2 zu erkennen ist, sind auf der Oberseite der Gehäusekappe 11 Fenster 12 ausgebildet, die den Zeichen- oder Ziffernsigmenten der anzuzeigenden Zeichen oder Ziffern entsprechen. In 2 ist eine Siebensegmentanzeige für Ziffern dargestellt, wobei auch noch ein Fenster 12' für einen Punkt vorgesehen ist, der der jeweilig angezeigten Ziffer zugeordnet werden kann. Anstelle von Ziffern können auch andere Zeichen, wie zum Beispiel Buchstaben, Piktogramme oder ähnliches dargestellt sein.
Wie in 3 zu erkennen ist, sind auf dem Substrat 10 Leuchtdioden 14 entsprechend der Anordnung der Zeichen oder Ziffernsegmente in der Gehäusekappe 11 angeordnet.
Dem Fenster 12' für einen Punkt ist dabei eine Leuchtdiode 14' zugeordnet.
Zur elektrischen Verbindung der Leuchtdioden 14, 14' sind auf dem Substrat 10 Leiterbahnen 15 aufgebracht, beispielsweise aufgedruckt, die nur im oberen Bereich von 3 gestrichelt dargestellt sind. Die Leiterbahnen 15 erstrecken sich dabei bis an den Rand des Substrats 10 und über diesen hinweg bis zum Boden 16 des Substrats 10, wie insbesondere in 5 zu erkennen ist. Um für die Oberflächenmontage geeignete große Kontaktbereiche der von den Leiterbahnen 15 gebildeten externen Anschlusselektroden 15' zu schaffen, sind im Bereich der Anschlusselektroden 15' runde, z. B. kreisförmige Ausnehmungen 17 im Rand des Substrats 10 vorgesehen.
Die Leuchtdioden 14, sind in herkömmlicher Weise mit ihren äußeren Anschlüssen mit den Leiterbahnen 15 des Substrats vorzugsweise durch Löten elektrisch verbunden. Um die Leuchtdioden 14 zusätzlich auf dem Substrat zu fixieren, können diese mit dem Substrat 10 verklebt sein, wobei zweckmäßigerweise ein wärmebeständiger Kleber eingesetzt wird. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass für die Verbindung der Leuchtdioden 14 mit den Leiterbahnen 15 ein höher schmelzendes Lot eingesetzt wird, sodass auch beim Einsatz der erfindungsgemäßen Leuchtdiodenanzeige in einer Hochtemperaturumgebung eine sichere Lotverbindung gewährleistet ist.
Wie insbesondere in den 4a und 4b zu erkennen ist, weist die Gehäusekappe 11 eine Vielzahl von lichtdichten Wänden 18 auf, die sich von den Fenstern 12 bis zum Substrat 10 erstrecken und so um die einzelnen Leuchtdioden 14 herum angeordnet sind, dass das Licht einer Leuchtdiode 14 nur zu dem ihr zugeordneten Fenster 12 nicht aber zu Fenstern 12 benachbarter Leuchtdioden dringen kann.
In die von den Wänden 18 gebildeten Fensteröffnungen 19 der einzelnen Fenster 12 ist jeweils ein transparentes Verschlusselement 20 eingesetzt, dessen der jeweiligen Leuchtdiode 14 zugewandte Seite 21 mit Abstand zur Leuchtdiode 14 liegt und eine Wölbung aufweist.
Das Verschlusselement kann aus Glas, einem transparenten Harz, insbesondere aus einem Kunstharz bestehen. Vorzugsweise wird ein Epoxidharz verwendet, das so in die einzelnen Fensteröffnungen 19 eingefüllt wird, dass in der fertigen Gehäusekappe 11 für jede Leuchtdiode 14 ein Hohlraum vorgesehen ist, der von dem transparenten Verschlusselement 20 und den Wänden 18 begrenzt wird. Das Material für das Verschlusselement ist dabei so gestaltet, dass es difus streut, wodurch eine gleichmäßige Lichterverteilung in den Fenstern 12 der einzelnen Ziffernsegmente erhalten wird.
Obwohl es grundsätzlich denkbar ist die Gehäusekappe 11 auf das Substrat 10 aufzukleben oder anderweitig zu befestigen, sind vorzugsweise zur Befestigung der Gehäusekappe 11 am Substrat 10 sind im Substrat 10 zwei Durchgangslöcher 22, 23 vorgesehen, die zweckmäßigerweise unterschiedliche Durchmesser aufweisen. An der Gehäusekappe 11 sind entsprechende Noppen 24, 25 angebracht, die in die Durchgangslöcher 22, 23 eingreifen und dort befestigt sind. Die Befestigung der Noppen 24, 25 in den Durchgangslöchern 22, 23 im Substrat 10 erfolgt dabei vorzugsweise durch Heißverstemmen.
Da die Durchgangslöcher 22, 23 ebenso wie die Noppen 24, 25 unterschiedliche Durchmesser aufweisen, kann eine Fehlmontage zuverlässig verhindert werden.
Da die Leuchtdioden 14, 14' und die Gehäusekappe 11 unabhängig voneinander an dem Substrat 10 befestigt sind, beeinflusst ein unterschiedliches ther misches Verhalten von Gehäusekappe 11 und Leuchtdioden 14 nicht deren jeweilige Verbindung mit dem Substrat 10. Da also thermische Ausdehnungen der Gehäusekappe 11 nicht die Befestigung der einzelnen Leuchtdioden 14 auf dem Substrat 10 beeinträchtigen können, und umgekehrt auch die Befestigung der Gehäusekappe 11 am Substrat 10 nicht durch das thermische Verhalten der Leuchtdioden gestört werden kann, wird die Zuverlässigkeit der Leuchtdiodenanzeige bei erhöhter Lebensdauer deutlich verbessert.
Obwohl die erfindungsgemäße Leuchtdiodenanzeige beispielsweise anhand einer Leuchtdiodenanzeige für eine einzelne Ziffer erläutert wurde, kann diese auch mehrere Ziffern oder Zeichen umfassen. Zu diesem Zweck kann in nicht näher dargestellter Weise das Substrat entsprechend verlängert werden, um mehrere Gehäusekappen mit entsprechenden Fenstern 12 aufzunehmen. Es ist auch denkbar, eine durchgehende Gehäusekappe vorzusehen, die entsprechende Fenster für mehrere Ziffern oder Zeichen aufweist.

Claims

Leuchtdiodenanzeige zum Anzeigen von Zeichen, insbesondere Ziffern mit wechselnder Gestalt, die aus einer Anzahl von Zeichen- bzw. Ziffernsegmenten zusammengesetzt sind, mit – einem Substrat, – einer Anzahl von Leuchtdioden, die auf dem Substrat entsprechend der Anordnung der Zeichen- bzw. Ziffernsegmente angeordnet sind, und – einer auf dem Substrat angebrachten Gehäusekappe, die eine Anzahl von Fenstern entsprechend den Zeichen- bzw. Ziffernsegmenten der anzuzeigenden Zeichen bzw. Ziffern aufweist und die sich so über die Leuchtdioden erstreckt, dass jedes der Fenster einer Leuchtdiode mit Abstand gegenüberliegt.
Leuchtdiodenanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusekappe um jedes der Fenster herum eine im wesentlichen lichtdichte Wand aufweist, die sich vom Fenster bis zum Substrat erstreckt und die jeweilige Leuchtdiode umschließt.
Leuchtdiodenanzeige nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Fenster eine Fensteröffnung aufweist, in der ein transparentes Verschlußelement angeordnet ist.
Leuchtdiodenanzeige nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der Leuchtdiode zugewandte Seite des transparenten Verschlußelements in einem Abstand zu dieser liegt.
Leuchtdiodenanzeige nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Verschlußelement auf der der Leuchtdiode zugewandten Seite eine Wölbung und damit eine Linsenwirkung aufweist.
Leuchtdiodenanzeige nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Verschlußelement aus Glas oder einem transparenten Harz, insbesondere aus einem transparenten Kunstharz, vorzugsweise aus Epoxidharz besteht.
Leuchtdiodenanzeige nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusekappe aus Kunststoff besteht und mittels Noppen am Substrat befestigt ist, die sich in entsprechende Öffnungen erstrecken.
Leuchtdiodenanzeige nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung der Gehäusekappe am Substrat zwei Noppen mit unterschiedlichen Durchmessern an der Gehäusekappe vorgesehen sind, die sich in entsprechende Öffnungen im Substrat erstrecken.
Leuchtdiodenanzeige nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung der Gehäusekappe am Substrat die Noppen in den Öffnungen heissverstemmt werden, um eine punktuelle Verbindung der Gehäusekappe mit dem Substrat zu erhalten.
Leuchtdiodenanzeige nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Verbindung der Leuchtdioden auf dem Substrat Leiterbahnen aufgebracht sind, die zu externen Anschlußelektroden für die Oberflächenmontage führen, und dass die Leuchtdioden mit ihren Anschlußelektroden mit den Leiterbahnen verbunden, vorzugsweise verlötet sind.
Leuchtdiodenanzeige nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden mit dem Substrat verklebt sind.
Leuchtdiodenanzeige nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden mit einem höher schmelzenden Lot mit den Leiterbahnen verlötet sind.
Leuchtdiodenanzeige nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiterbahnen über den Rand des Substrats bis auf dessen Bodenfläche erstrecken, um dort eine Kontaktfläche für die Oberflächenmontage zu bilden.