DE2324553B2 - Elektrische Lichtemissions-Vorrichtung - Google Patents

Elektrische Lichtemissions-Vorrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Lichtemissions-Vorrichtung mit einer elektrisch leitenden Unterlage mit einer bestimmten Anzahl von Aussparungen, die jeweils einen ebenen Boden, glatte vertikale Seitenwände und eine schrage Reflexionsebene aufweisen, wobei die schräge Ebene mit dem ebenen Boden einen stumpfen Winkel einschließt, mit einer am Boden einer jeden Aussparung befestigten Lichtemissionsdiode, deren eine Elektrode mit dem Boden elektrisch verbunden ist. mit einer lichtdurchlässigen, lichtleitenden Platte aus Harz, die in jede Aussparung so eng eingebettet ist, daß sie die Lichtemissionsdiode umgibt, mit einem Draht, der die andere Elektrode einer jeden Lichtemissionsdiode mit einer Verbindungsstelle auf einer isolierenden Unterlage verbindet, die die leitende Unterlage trägt, und mit einer Schablone, die alle vorstehend genannten Teile bedeckt.
Eine derartige elektrische Lichtemissions-Vorrirhtung ist Gegenstand des älteren Deutschen Patents 2 321 855.
Zum Stand der Technik gehört bereits eine elektrische Lichtemissions-Vorrichtung, die mehrere elektrische Lichtemissionsdioden aufweist, welche in entsprechende lichtleitende. lichtdurchlässige I'Lieu η aus Harz eingebettet oder solchen Platten zugewandt sind. Die Kanten dieser Platten sind so angeordnet, daß sie insgesamt einen Buchstaben oder ein Symbol anzeigen, wenn sie beleuchtet werden (US-PS 3 555 335).
Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß die lichtdurchlässige Platte aus Harz nicht flach auf einer Stützplatte angeordnet werden kann, da die Kanten der Kontaktputten aus Harz von dem Betrachter gesehen werden müssen. Außerdem ist die elektrische Verbindung mit den Elektroden der elektrischen I.ichtemissionsdioden .'ehr kompliziert. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Licht in benachbarte Platten aus Harz eindringen kann, wodurch die Anzeige unklar wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Lichtemissionsvorrichtung von gedrängter Bauart zu schaffen, die eine klare Anzeige ermöglicht und anders gebaut ist als die Vorrichtung nach dem älteren Patent.
Diese Aufgabe wird durch die elektrische Lichtemissions-Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei weicher die schrägen Reflexionsebenen eine glatte Oberfläche aufweisen und die Schablone lichtstreuende Bereiche mit aufgerauhter Oberfläche aufweist, die so angeordnet sind, daß das von den schrägen Reflexionsebenen reflektierte Licht auf die lichtstreuenden Bereiche fällt.
Die Erfindung bietet dabei die Vorteile einer leicht und genau durchzuführenden Massenproduktion der elektrischen Lichtemissionsvorrichtung. Außerdem kann die Vorrichtung flach wie eine gedruckte Schaltungsplatte ausgebildet werden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schernatischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Es zeigt
F i g. I eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung ohne eine Schablone,
F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung gemäß F i g. 1 und
F i g. 3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung.
In F i g. I ist eine Unterlage 1 in Form einer isolierenden Platte mit einer elektrisch leitenden Unterlage. z. B. einer Aluminiumunterlage 2, versehen, beispielsweise durch Kleben oder auf eine andere Art verbunden. Auf der Oberfläche der Aluminiumunterlage 2 sind
mehrere Aussparungen 3 in einem bestimmten Muster ausgebildet, ζ B. eingepreßt. Jede Aussparung 3 weist «inen glatten, ebenen Boden 31 auf, der von glatten, vertikalen Wanden 32 und einer schrägen, glatten Reflexions-Ebene 6 umgeben ist. Beispielsweise ist die ^luminiumunterlage 2 etwa 0,5 mm dick und jede Ausiparung 3 ist etwa 0,2 mm tief. In jeder Aussparung 3 fet jeweils eine Lichtemissionsdiode 4 vorgesehen, die einen Halbleiter, beispielsweise aus Galliumphosphid (GaP) oder Galliumarsenidphosphid (GaAsP) mit einem lichteniittierenden pn-übergang It, aufweist, wobei die Breite 0,4 mm und die Tiefe 0,2 mm beträgt; diese Lichtemissionsdiode 4 ist mit dem ebenen Boden 31 verbunden, wobei ihre untere Elektrode mit einer aus einem bekannten, elektrisch leitenden Kleb- bzw. Bindemittel bestehenden Schicht 7 verbunden ist. Ferner ist eine dicht an den Innenflächen der Aussparung 3 anliegende und aus Hchtleitendem, lichtdurchlässigem Harz bestehende Platte 5 durch Gießen von schmelzbarem Harz oder ungehärtetem Harz in die Aussparung 3 in derselben so eingebettet, daß die lichtdurchlässige Platte 5 aus Harz die Lichtemissionselektrode 4 umgibt.
Auf diese Weise bildet die die Lichtemissionsdiode 4 enthaltende, aus lichtdurchlässigem Kirz bestehende Platte 5 einen Lichtleiter, bei dem die Oberflache und die Bodenfläche zusammen parallele Flächen bilden, die das Licht nach Art der totalen Reflexion leiten, und die glatten vertikalen Flächen der Platte 5, die an den vertikalen Wänden 32 des Metalls anliegen, bilden reflektierende Spiegel, die das Licht in Richtung auf die schräge, glatte Reflexions-Ebene 6 leiten.
Die glatte Reflexions-Ebene 6 ist sehr glatt und glänzend ausgebildet, um das Licht wirksam zu reflektieren, und schließt mit dem ebenen Boden 31 einen stumpfen 3i Winkel λ ein. Der für eine klare Anzeige beste stumpfe Winkel λ wurde auf Grund von Versuchen mit zwischen 135 und 145° gefunden. Beispielsweise ist die Ebene 6 in Form eines Bandes von 4 bis 10 mm Länge ausgebildet.
Düi.ne Verbindungsdrähte 10, die beispielsweise aus Aluminium oder Gold bestehen können, verbinden die jeweiligen oberen Elektroden 8 der Lichtemissionsdioden 4 mit Verbindungsstellen 9 auf der isolierenden Unterlage 1.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit sieben Elementen für die Anzeige der Ziffern 0 bis 9.
Auf der Oberseite der leitenden Unterlage 2 wird eine Schablone 12, die von einer Abstands- bzw. Ab-Stützeinrichtung JS getragen wird, angeordnet. Dabei befindet sich die Schablone 12 im dargestellten Ausführungabeispiel in einem kleinen Abstand von den Platten 5 und parallel zu diesen. Die Abstützeinrichtung 18 fußt auf der isolierenden Unterlage 1 außerhalb der Alumi- S5 niumunterlage 2. Die Schablone 12 besteht beispielsweise aus einer lichtdurchlässigen Platte mit mehreren balkenförmigen lichtstreuenden Bereichen 16. die den glatten Reflcxions-Ebenen 6 zugewandt und diesen jeweils zugeordnet sind, um die jeweils davon ausgehen- ί>ο den Lichtstrahlen zu empfangen.
leder lichtstreuende Bereich 16 weist eine aufgerauhte untere Oberfläche 14 auf, die das von der glatten Reflexions-Ebene 6 reflektierte Licht aufnimmt und nach oben streut bzw. diffus verteilt. Die aufgerauhte ft5 Oberfläche 14 wird beispielsweise durch Fräsen, Kratzen oder Sandstrahlen der Oberfläche, durch Gießen des Harzes in eine Form mit aufgerauhter Oberfläche oder durch Beschichten der Oberfläche mit durchsichtigen feinen Körnern erhalten. Die lichtdurchlässige Platte der Schablone 12 besteht aus einem, beispielsweise roigefärbien Harz, das das Licht der Lichtemissionsdioden selektiv durchläßt, d. h., das dazu dient, durch Lichtstrahlen von außen verursachte unnötige Lichtreflexionen auf ein Minimum zu reduzieren.
Es ist vorzugsweise eine lichtundurchlässige bzw. lichiabschirmende Schicht 15 vorgesehen, mit der die Schablone 12 auf ihrer Innenseite so beschichtet ist, daß nur die lichtstreuenden Bereiche 16 der Schablone frei bleiben, um unnötige Lichtreflexionen der Verdrahtung 10, der Verbindungsstellen 9 oder etwaiger gedruckter Schaltkreise auszuschließen.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann die mit der Isolierplatte 1 verbundene Aluminiumunterlage 2 mit den Aussparungen 3 durch eine Isolierplatte mit ähnlich gestalteten Aussparungen ersetzt werden, wobei ein bestimmter Teil dieser Platte mit einer aufgedampften Aluminiumschichi beschichtet ist.
Bei anderen abgewandelten Ausführungsformen können die Aussparungen andere Muster bilden als das vorstehend erwähnte, mit hieben Elementen versehene Ziffernanzeige-Muster, um ·.:ne andere Art von Buchstaben oder Zeichen anzuzeiger..
Wenn bei der wie vorstehend beschriebenen elektrischen Lichlemissions-Vorrichtung gemäß der Erfindung eine oder mehrere ausgewählte Lichtemissionsdioden 4 erleuchtet sind, werden die von den pn-Übergängen 11 der Lichtemissionsdioden 4 ausgestrahlten Lichtstrahlen durch Reflexion an den vertikalen Wänden 32 und an der Oberfläche und der Bodenfläche 31 der lichtdurchlässigen Platten 5 aus Harz zu den glatten Reflexions-Ebenen 6 geleitet und gemäß den Pfeilen L in F i g. 2 reflektiert, so daß sie auf die aufgerauhten unteren Oberflächen 14 der Schablone 12 auftreffen. Auf diese Weise beleuchten die von sehr kleinen Bereichen der Lichtemissionsdioden 4 ausgehenden Lichtstrahlen die lichtstreuenden Bereiche 16 von gewünschter Länge und Breite, wodurch eine klare Anzeige des betreffenden Buchstabens oder Zeichens ermöglicht wird. Da die von der Lichtemissionsdiode 4 kommenden Lichtstrahlen mittels totaler Reflexion durch die dünne lichtdurchlässige Platte 5 aus Harz geleitet werden, dringen die Lichtstrahlen nicht nach außen; nur von der Reflexions-Ebene 6 dringen sie nach oben, so daß eine wirksame Lichtleitung und klare Anzeige möglich ist. Die Aussparungen 3 der dargestellten Ausführungsform haben in der Draufsicht trapezförmige Gestalt, wobei die Ebenen 6 an der längeren Grundseite angeordnet sind.
Da die die Lichtemissionsdiode 4 enthaltenden lichtdurchlässigen Platten 5 aus Harz flach auf die elektrisch leitende Unterlage gelegt sind, ist die Vorrichtung sehr einfach ausgebildet, wodurch sie stoßfest und von geringer Dicke ist und leicht automatisch in Massenproduktion hergestellt werden kann.
Da weiterhin die untere Elektrode der Lichtemissionsdiode 4 direkt mit der leitenden Unterlage 2 verbunden ist, muß nur die obere Elektrode durch Draht mit den Verbindungsstellen bzw. -vorsprüngen 9 auf der isolierenden Unterlage 1 verbunden werden. Auf diese Weise ist die Verdrahtung der Vorrichtung vereinfacht.
Da die aufgerauhten unteren Oberflächen 14 das diffus gestreute Licht als sekundäre Lichtquellen abgeben, wird eine klare Anzeige eines Buchstabens oder Zeichens dadurch erhalten, daß die lichtstreuenden Bcrei-
ehe 16 ausreichend breit ausgebildet und so ungeordnet sind, daß unnötige Zwischenräume /wischen den landen der balkenförmigcn, lichtstreuenclcn Bereiche 16 auf ein Minimum reduziert sind.
Außerdem ist es nicht möglich, den durch die l.ichtemission angezeigten Buchstaben b/w. das Zeichen falsch zu lesen, selbst wenn der Buchstabe oder das Zeichen von einem schräg dazu befindlichen Betrachter gesehen wird, da das Licht von der Oberflache d Schablone 12 gestreut wird.
Wenn die lichtundurchlässige Schicht 15 vorgeschi ist. sind unnötige Teile, wie /.. B. die Verdrahtung 10, ei Verbindungsstellen 9 oder etwaige gedruckte Scha kreise, mit der lichtundurchlässigen Schicht 15 bedcc wodurch unnötige Reflexionen von diesen Teilen ai geschlossen sind und eine klare Anzeige crhaltbar ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

  1. Patentansprüche:
    J. Elektrische Lichtemissians-Vorriehtung mit einer elektrisch leitenden Unterlage mit einer be- s stimmten Anzahl von Aussparungen, die jeweils einen ebenen Boden, glatte vertikale Seilenwände und eine schräge Reflexionsebene aufweisen, wobei die schräge Ebene mit dem ebenen Boden einen stumpfen Winkel einschließt, mit einer am Boden einer jeden Aussparung befestigten Lichtemissionsdiode, deren eine Elektrode mit dem Boden elektrisch verbunden ist, mit einer lichtdurchlässigen, lichtleitenden Platte aus Harz, die in jede Aussparung so eng eingebettet ist, daß sie die Lichtemissionsdiode umgibt, mit einem Draht, der die andere Elektrode einer jeden Lichtemissionsdiode mit einer Verbindungsstelle auf einer isolierenden Unterlage verbindet, die die leitende Unterlage trägt, und mit einer Schablone, die alle vorstehend genannten Teile bedeckt, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägen Reflexionsebenen (6) eine glatte OLorfläche aufweisen und die Schablone (12) lichtstreuende Bereiche (16) mit aufgerauhter Oberfläche (14) aufweist, die so angeordnet sind, daß das von den schrägen Reilexionsebenen (6) reflektierte Licht auf die lichtstreuenden Bereiche (16) fällt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Unterlage (2) aus einer Metallplatte aus weichem Metall oder einer weichen Legierung mit eingepreßten Aussparungen (3) besteht.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pn Übergang (11) der Lichtemissionsdiode (4) ii,i wesentlichen parallel zu dem ebenen Boden (31) der Aussparung (3) angeordnet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der stumpfe Winkel (α) zwischen 135 und 145° beträgt.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Reflexions-Ebene (6) eine größere Fläche einnimmt a's die Lichtemissionsfläche der Lichtemissionsdiode (4).
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die aufgerauhte Fläche (14) des lichtstreuenden Bereichs (16) auf der Unterseite der Schablone (12) befindet und der schrägen Reflexions-Ebene (6) zugewandt ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (12) aus einer lichtdurchlässigen Platte besteht, die so gefärbt ist. daß sie die Lichtstrahlen von den Lichtemissionsdioden (4) selektiv durchläßt.
    0. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine lichtundurchlässige Schicht (15) vorgesehen ist, mit der die Schablone (12) auf ihrer Innenseite so beschichtet ist. daß nur die lichtstreuenden Bereiche (16) der Schablone (12) frei bleiben.
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