DE2257057A1

DE2257057A1 - ARRANGEMENT FOR LIGHTING DIODES

Info

Publication number: DE2257057A1
Application number: DE19722257057
Authority: DE
Inventors: Waldemar Dipl Phys Gaertner; Kurt Wickinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-11-21
Filing date: 1972-11-21
Publication date: 1974-05-22

Description

Anordnung bei Leuchtdioden Die Erfindung betrifft eine Anordnung bei Leuchtdioden für optische Projektionseinrichtungen, insbesondere für die bedarfsweise Ausleuchtung und Darstellung von Symbolen auf den Frontplatten von Schaltgeräten und Schaitwarten unter Verwendung von fest mit den Leuchtdioden verbundenen Linsenanordnungen.Arrangement in light emitting diodes The invention relates to an arrangement in Light-emitting diodes for optical projection devices, in particular for when required Illumination and display of symbols on the front panels of switching devices and control room using lens assemblies fixedly connected to the light emitting diodes.

Bei Einzelprojektionseinrichtungen, beispielsweise Tasten und Schaltern, und Mehrfachprojektionssystemen, wie optischen Digitalahzeigern und Mosaikbausteinen von Schaltwarten werden zum Darstellen beliebiger Symbole mit zunehmender Miniaturisierung der Bauelemente anstelle von herkömmlichen Signallampen immer häufiger Leuchtdioden verwendet. Leuchtdioden haben gegenüber Signallampen den Vorteil einer äußerst geringen Leistungsaufnahme; sie können daher von integrierten Schaltkreisen direkt gesteuert werden. Sie besitzen ferner eine sehr hohe Lebensdauer, führen zu keiner unzulässigen Erwärmung in ihrer näheren Umgebung und weisen eine außerordentlich hohe Leuchtdichte auf. Dem Einsatz derartiger Leuchtdioden in herkömmlichen optischen Projektionseinrichtungen steht lediglich ihre geringe räumliche Ausdehnung und damit ihre niedrige Flächenleuchtdichte bezogen auf die Leuchtfläche von -Signallampen entgegen. Will man dennoch zu einer brauchbar kontrastreichen Darstellung der abzubildenden Smbole gelangen, muß dafür gesorgt werden, daß ein möglichst großer Anteil des von den Leuchtdioden in verschiedene Richtungen ausgehenden Lichtstromes für die Projektion erfaßt und zur- Ausleuchtung einer Leuchtfläche verwendet wird, die größer ist als die Abt messungen der eigentlichen Leuchtdioden.For single projection devices, e.g. buttons and switches, and multiple projection systems such as digital optical pointers and mosaic tiles Control rooms are used to display any symbols with increasing miniaturization The components are increasingly being replaced by light-emitting diodes instead of conventional signal lamps used. Compared to signal lamps, light-emitting diodes have the advantage of being extremely low Power consumption; they can therefore be controlled directly by integrated circuits will. They also have a very long service life and do not lead to any impermissible ones Warming in their immediate vicinity and have an extraordinarily high luminance on. The use of such light-emitting diodes in conventional optical projection devices only stands for their small spatial extent and thus their low surface luminance in relation to the illuminated area of signal lamps. You still want to join one A useful high-contrast representation of the smbole to be displayed must be achieved for this it is ensured that the largest possible proportion of the light emitting diodes in different Directions of outgoing luminous flux detected for projection and for illumination a luminous area is used that is larger than the Abt measurements of the actual Light emitting diodes.

Zu diesem Zweck sind heute Leuchtdioden auf dem Narkt, die mit einer Projektionslinse versehen sind. Aufgabe dieser Projektionslinse ist es, das von der Leuchtdiode ausgehende Licht zu bündeln und über einen Informationsträger bestimmte Symbole auf einer Darstellungsfläche zur Anzeige zu bringen.For this purpose, light-emitting diodes are on the market today, with a Projection lens are provided. The task of this projection lens is that of to bundle the light emanating from the light emitting diode and to determine it via an information carrier To bring symbols on a display surface for display.

Die Güte einer solchen optischen Projektionseinrichtung ist maßgeblich bestimmt durch die Güte der Projektionslinse der verwendeten Leuchtdiode. Wegen der äußerst geringen Abmessungen der Leuchtdioden, ihrer Temperaturempfindlichkeit und der feinen Verbindungsleitungen zu den Anschlußelektroden ist es unmöglich, derartige Leuchtdiodenanordnungen durch einen Spritzvorgang herzustellen. Aus diesem Grunde erfolgt die Herstellung derartiger Anordnungen bisher durch Gießen der Proåektionslinsen und Einbetten der Leuchtdioden in die noch flüssige Gießmasse. Die Güte derartiger gegossener Projektionslinsen liegt erheblich unterhalb der Güte gleichartiger Linsen, die unter Druck durch einen Spritzvorgang herstellbar sind.The quality of such an optical projection device is decisive determined by the quality of the projection lens of the light-emitting diode used. Because the extremely small dimensions of the light emitting diodes, their temperature sensitivity and the fine connection lines to the connection electrodes, it is impossible produce such light emitting diode arrangements by an injection molding process. For this Basically, the production of such arrangements has so far been carried out by casting the proåection lenses and embedding the light emitting diodes in the still liquid casting compound. The goodness of those cast projection lenses is considerably below the quality of lenses of the same type, which can be produced under pressure by an injection process.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leuchtdiode zu schaffen, die zu Projektionszwecken mit einer durch einen Spritzvorgang hergestellten Linsenanordnung versehen ist.The object of the present invention is to create a light emitting diode, those for projection purposes with a lens arrangement produced by an injection molding process is provided.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Linsenanordnung aus einem Spritzteil besteht und daß die Leuchtdiode mit den zugehörigen Anschlußelektroden durch einen Gießvorgang mit der Linsenanordnung fest verbunden ist. Die Linsenanordnung besteht zweckmäßigerweise aus einer Sammellinse und einer diese umgebenden katadioptrischen Ringoptik, die einen homogenen Körper mit gemeinsamem Brennpunkt bilden, wobei die gekrümmte Fläche der Linsenanordnung in der Brennebene abgeblattet ist und als Anlage für eine Leuchtdiode dient. Die die Leuchtdiode und die Linsenanordnung umgebende Gießmasse weist zweckmäßigerweise einen oberhalb des Brechungsindex der Linsenanordnung liegenden Brechungsindex auf.This object is achieved in that the lens arrangement consists of one Molded part consists and that the light-emitting diode with the associated connection electrodes is firmly connected to the lens arrangement by a casting process. The lens assembly expediently consists of a converging lens and a catadioptric lens that surrounds it Ring optics that form a homogeneous body with a common focal point, the curved surface of the lens arrangement is flattened in the focal plane and as an attachment serves for a light emitting diode. The one surrounding the light-emitting diode and the lens arrangement The casting compound expediently has one above the refractive index of the lens arrangement lying refractive index.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to in the drawing Embodiments explained in more detail.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung drei Leuchtdioden, die nach der Erfindung mit speziellen Linsenanordnungen versehen worden sind, Pig. 2 und 3 ähnliche Anordnungen mit unterschiedlich ausgebildeten Anschlußelektroden.Fig. 1 shows a perspective view of three light-emitting diodes which have been provided with special lens arrangements according to the invention, Pig. 2 and 3 similar arrangements with differently designed connection electrodes.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist angenommen, daß die für die Leuchtdioden zu verwendenden Linsenanordnungen aus einer Sammellinse 1 und einer diese umgebenden katadioptrischen Ringoptik 2 durch einen Spritzvorgang hergestellt sind. Dies ist angedeutet durch Verbindungsstege 3 zwischen den durch den gleichen Spritzvorgang hergestellten Linsenanordnungen für verschiedene Leuchtdioden. Diese Verbindungsstege können bis zur endgültigen Fertigstellung der Leuchtdiodenanordnungen zur gegenseitigen Fixierung der Linsenanordnungen dienen. Es ist aber auch möglich, jede Linsenanordnung für sich herzustellen oder gemeinsam hergestellte Linsenanordnungen nach dem Auftrennen der Verbindungsstege auf andere Art und Weise zu fixieren.In the embodiment of FIG. 1 it is assumed that the for the light emitting diodes to be used lens arrangements from a collecting lens 1 and a these surrounding catadioptric ring optics 2 produced by an injection molding process are. This is indicated by connecting webs 3 between the by the same Injection process produced lens arrangements for various light emitting diodes. These Connecting webs can be used up to the final completion of the light-emitting diode arrangements serve for mutual fixation of the lens assemblies. But it is also possible to manufacture each lens assembly individually or jointly manufactured lens assemblies after separating the connecting webs to be fixed in another way.

Linsenanordnungen aus Sammellinsen und diese umgebenden katadioptrischen Ringoptiken sind an sich bekannt Sie werden beispielsweise im Eisenbahnsicherungswesen für hochwertige Signaloptiken verwendet. Die Erfindung besteht nicht in der Verkleinerung einer auf einem anderen Anwendungsgebiet bewährten Linsenanordnung für die Verwendung bei Leuchtdioden, sondern in, der Schaffung einer Leuchtdiode mit einer beliebigen Linsenanordnung, deren Projektionsgüte sehr viel höher liegt als bei allen bisher bekannten Leuchtdioden dieser Art.Lens arrangements made up of converging lenses and catadioptric lenses surrounding them Ring optics are known per se. They are used, for example, in railway security used for high quality signal optics. The invention is not downsizing a lens arrangement that has proven itself in another field of application for use in the case of light emitting diodes, but rather in, creating a light emitting diode with any one Lens arrangement, the projection quality of which is much higher than any other before known light emitting diodes of this type.

Jede Leuchtdiode 4 besitzt zwei Anschlußelektroden 5 und 6, die durch zwei nachträglich ausbrechbare oder ausschneidbare Stege 7 und 8 miteinander verbunden sind. Die Anschlußelektroden können über weitere Stege 9 und 10 mit den Anscnlußelektroden weiterer Leuchtdioden verbunden sein. Zweck dieser Stege ist es, die Anschlußelektroden untereinander und gegeneinander bis zur Fertigstellung der Leuchtdiodenanordnungen zu fixieren. Die eine der beiden Anschlußelektroden für eine Leuchtdiode ist an ihrem oberen Ende abgewinkelt und bildet eine Anlagefläche für die Leuchtdiode, die mit ihr elektrisch leitend verbunden ist. Die jeweils andere Anschlußelektrode ist durch einen feinen Draht 11 mit dem anderen Pol der Leuchtdiode verbunden. Die gegenseitige Pixierung der Anschlußelektroden durch die Verbindungsstege stellt sicher, daß die elektrischen Anschlüsse zwischen Leuchtdiode und Anschlußelektrode während des Zusammenfügens der Linsenanordnung mit der eigentlichen Leuchtdiode nicht zerstört wird.Each light emitting diode 4 has two connection electrodes 5 and 6, which through two subsequently knock-out or cut-out webs 7 and 8 connected to one another are. The connection electrodes can be connected to the connection electrodes via further webs 9 and 10 further Light emitting diodes be connected. The purpose of these bars is to connect the connecting electrodes to one another and to fix against each other until the completion of the light-emitting diode arrangements. One of the two connection electrodes for a light-emitting diode is on its upper one Angled end and forms a contact surface for the light-emitting diode, which is electrically connected to it is conductively connected. The other terminal electrode is through a fine one Wire 11 connected to the other pole of the light emitting diode. The mutual pixing the connection electrodes through the connecting webs ensures that the electrical Connections between light emitting diode and connection electrode during assembly the lens arrangement with the actual light-emitting diode is not destroyed.

Yür die Herstellung der Leuchtdiodenanordnung werden die Anschlußelektroden 5 und 6 eines Elektrodenpaares zusammen mit der zugehörigen Leuchtdiode 4 auf die Rückseite der Linsenanordnung aufgesetzt und ausgerichtet. Die Linsenanordnung ist in der gemeinsamen Brennebene von Sammellinse und katadioptrischer Ringoptik abgeplattet, so daß die Leuchtdiode in der Brennebene der Linsenanordnung angeordnet werden kann.The connection electrodes are used for the production of the light-emitting diode arrangement 5 and 6 of a pair of electrodes together with the associated light emitting diode 4 on the Back of the lens assembly placed and aligned. The lens arrangement is flattened in the common focal plane of the converging lens and catadioptric ring optics, so that the light-emitting diode can be arranged in the focal plane of the lens arrangement.

Nach dem Ausrichten der Anschlußelektroden werden diese mit der Linsenanordnung durch einen Gießvorgang fest verbunden.After aligning the connecting electrodes, they are attached to the lens assembly firmly connected by a casting process.

Beide Anschlußelektroden sind im Bereich der sie umgebenden Gießmasse abgebogen bzw. hakenförmig ausgebildet, so daß ein sicherer Sitz der Anschlußelektroden in der Gießmasse gewährleistet ist.Both connection electrodes are in the area of the casting compound surrounding them bent or hook-shaped, so that a secure fit of the connection electrodes is guaranteed in the casting compound.

Nach dem Aushärten der Gießmasse werden die Verbindungsstege zwischen den Anschlußelektroden untereinander und zu den Anschlußelektroden weiterer Leuchtdioden ausgebrochen oder ausgeschnitten. Die Leuchtdiode für die Anwendung in optischen ProJektioneeinrichtungen ist damit fertiggestellt. Es kann zweckmäßig sein, mindestens eine der Anschlußelektroden durch eine besondere Formgebung oder eine besondere Markierung zum Anschluß für positives oder negatives Potential zu kennzeichnen.After the casting compound has hardened, the connecting webs are between the connection electrodes to each other and to the connection electrodes of further light emitting diodes broken out or cut out. The light-emitting diode for use in optical ProJection equipment is now completed. It may be useful at least one of the connection electrodes by a special shape or a special one Marking to identify the connection for positive or negative potential.

In Fig. 2 ist die Leuchtdiode für optische Projektionseinrichtungen in einem Metallgehäuse 12 angeordnet. Eine der Anschlußelektroden ist über eine metallische Grundplatte 13 mit dem einen Pol der Leuchtdiode 4 und ggf. auch mit dem Metallgehäuse 12 elektrisch leitend verbunden, während die andere Anschlußelektrode für den Gegenpol der Leuchtdiode isoliert in die Metallplatte 13 eingebettet ist. Die Verbindung zwischen Grundplatte 13 und Leuchtdiode 4-erfolgt ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durch Ausgießen des Metallgehäuses 12 mit einer Gießmasse.In Fig. 2 is the light-emitting diode for optical projection devices arranged in a metal housing 12. One of the connection electrodes is via a metallic base plate 13 with one pole of the light-emitting diode 4 and possibly also with the metal housing 12 is electrically connected, while the other connection electrode for the opposite pole of the light-emitting diode is embedded in the metal plate 13 in an insulated manner. The connection between the base plate 13 and the light-emitting diode 4 takes place in a similar manner to that in FIG the embodiment of FIG. 1 by pouring the metal housing 12 with a Casting compound.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist nur eine einzige Anschlußelektrode vorgesehen. Diese Anschlußelektrode ist isoliert in eine metallische Grundplatte 13 eingebettet und mit dem einen Pol der Leuchtdiode 4 elektrisch leitend verbunden. Der andere Pol der Leuchtdiode ist über eine Zùleitung mit der metallischen Grundplatte verbunden, die zur Kontaktierung dient und ständig an dem einen Pol einer Speisespannungsquelle liegt. Die Anordnung nach Fig. 3 ist besonders geeignet für-die Verwendung in Projektionseinrichtungen, bei denen die Leuchtdioden gegebenenfalls zusammen mit weiteren elektronischen Bauelementen auf gedruckten Leiterplatten angeordnet sind.In the embodiment according to FIG. 3, there is only a single connection electrode intended. This connection electrode is insulated in a metallic base plate 13 embedded and connected to one pole of the light-emitting diode 4 in an electrically conductive manner. The other pole of the light-emitting diode is connected to the metal base plate via a lead connected, which is used for contacting and constantly at one pole of a supply voltage source lies. The arrangement according to FIG. 3 is particularly suitable for-use in projection devices, in which the light-emitting diodes may be used together with other electronic components are arranged on printed circuit boards.

9 Patentansprüche 3 Figuren9 claims 3 figures

Claims

Claims G arrangement of light-emitting diodes for optical production devices, especially for the interpretation and representation of symbols as required the front panels of switchgear and control rooms, using fixed with Lens arrangements connected to the light-emitting diodes, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the lens arrangement (1 and 2) consists of an injection-molded part and that the light-emitting diode (4) with the associated connection electrodes (5 and o) through a Casting process is firmly connected to the lens assembly.

2. Arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the lens arrangement consists of a converging lens (1) and a surrounding lens catadioptric ring optics (2), which share a homogeneous body with Form focal point, with the curved surface of the lens assembly in the focal plane is flattened and serves as an attachment for a light emitting diode (4).

3. Arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the light emitting diode (4) and the lens arrangement (1 and 2) surrounding Casting compound has a refractive index lying above the refractive index of the lens arrangement having.

4. Arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the connection electrodes (5 and Z) for each light-emitting diode (4) are strip-shaped formed and by at least two subsequently knock-out or knock-out Bars (7 and 8) form a single body until they meet with the lens arrangement are connected.

5. Arrangement according to claim 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that one (5) of the two connection electrodes for a light emitting diode within of the area to be enclosed by the casting compound is angled and one is parallel to the focal plane of the lens arrangement (1 and 2) running contact surface for the light-emitting diode (4) and that the other terminal electrode connected to the light-emitting diode via a wire (6) is hook-shaped.

6. Arrangement according to connection 4 and 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the connection electrodes (5 and ó) by different training or applied markings are distinguishable.

7. Arrangement according to claim 1, 4, 5 and 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the two strip-shaped connection electrodes (5 and 6) for a light-emitting diode (4) with the connection electrodes of other light-emitting diodes via breakable or cut-out webs (9 and 10) are connected until the possibly also Lens arrangements that are still connected to one another are firmly connected to the light-emitting diodes are.

8. The arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e-i c h n e t that the light-emitting diode firmly connected to the lens arrangement by the casting compound is arranged in a metal housing (12 in Fig. 2).

9. The arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the one connection of the light-emitting diode with a metallic outside (13 in Fig. 3) of the arrangement is conductively connected.

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