DE2324553C3 - Elektrische Lichtemissions-Vorrichtung - Google Patents
Elektrische Lichtemissions-VorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Lichtemis- »ions-Vorrichtung mit einer elektrisch leitenden Unterlage
mit einer bestimmten Anzahl von Aussparungen, die jeweils einen ebenen Boden, glatte verukale Seiten
wände und eine schräg« Reflex ionsebene aufweisen, wobei die schräge Ebene mit dem ebenen Boden einen
stumpfen Winkel einschließt, mit einer am Boden einer jeden Aussparung befestigten Lichtemissiomdiode, deren
eine Elektrode mit dem Boden elektrisch verbunden ist mit einer lichtdurchlässigen, lichtlcitenden 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 Lichtemis sionsdiode mit einer Verbindungsstelle auf einer isolie
renden Unterlage verbindet, die die leitende Unterlage trägt, und mit einer Schablone, die alle vorstehend genannten
Teile bedeckt.
Eine derartige jlekjrische Lichtemissions-Vomch
tung ist Gegenstand des älteren Deutschen Patents
2 321855. . .
Zum Stand der Technik gehört bererts eine elektn
sehe I ichtcmissions Vorrichtung, die mehrere elektn
sehe Lichtemissionsdioden aufweist, welche in entsprechende
licntleitende, lichtdurchlässige Platten aus Harz eingebettet oder solchen Platten zugewandt sind Die
Kanten dieser Platten sind so angeordnet daß sie ins
gesamt einen Buchstaben oder ein Symbol an/eigen, 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 Stüt/plattc angeordnet werden kann, da die Kan
ten der Kontaktplatten aus Harz von dem Betrachter gesehen werden müssen. Außerdem ist die elektrische
Verbindung mit den Elektroden der elektrischen Licht emissionsdioden sehr kompli/iert. Ein weiterer Nach
teil 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 Bau art zu schaffen, die eine klare Anzeige ermöglicht und
anders gebaut ist als die Vorrichtung nach dem älteren Patent.
Diese Aufgabe wild durch die elektrische I ichtemissions-Vorrichtung
der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei welcher die schrägen Reflexionsebenen eine
glatte Oberfläche aufweisen und die Schablone licht streuende 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 schematischer 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 crfindungsgemäße 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, z. B. eingepreßt. Jede Aussparung J weist
einen glatten, ebenen Boden 31 auf. der ;on glatten,
vertikalen Wänden 32 und einer schrieen, glatten Reflexions
Ebene 6 umgeben ist Beispielsweise ist die Aiuminiiimunicrlage 2 etwa 0,5 mm dick und jede Aussparung
3 ist etwa 0.2 mm tief. In jeder Aussparurg 3
ist jeweils eine Lichlemissionsdiode 4 vorgesehen, die
einen Halbleiter, beispielsweise aus Galliumphosphid (CJaP) oder Galliumarsenidphosphid (CJaAsP) mit «o
einem lichlcmitlierendcn pn Übergang U, aufweist, wobei die Breite OA 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 lichtleitendem, lichtdurchlässigem
Harz bestehende Platte 5 durch Gießen von schmelzbarem Harz oder ungehärtetem Harz in die Aussparung
i in derselben so eingebettet, daß die lichtdurchlässige Platte 5 aus Harz die l.ichtcmissionselekirode 4
umgibt.
Aul diese Weise bildet die die Lichtemissionsdiode 4
enthaltende, aus lichtdurchlässigem Harz bestehende Platte 5 einen Lichtleiter, bei dem die Oberfläche und
die Bodenfläche zusammen parallele Flächen bilden, die das Licht nach An der totalen Reflexion leiten, und
die glatten vertikalen Flächen der Platte 5, die an den
vertikalen Wänden 12 des Metalls anliegen, bilden rcflektierende
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 /u reflektieren, und schließt mit Mem ebenen Boden it einen stumpfen .Ii
Winkel <x 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.
Dünne Verbindungsdrähte 10. die beispielsweise aus Λ minium oder Gold bestehen können, verbinden die
jeweiligen oberen Elektroden 8 der Lieh1 missionsdioden
4 mit Verbindungsstellen 9 auf der isolierenden Unterlage 1.
Die Ausführungsform gemäß F i g. I 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. Abslützeinrichtung
18 getragen wird, angeordnet. Dabei befindet sich die Schablone 12 im dargestellten Ausführungsbeispiel
in einem kleinen Abstand von den Platten 5 und parallel zu diesen. Die Abstützeinrichtung 18 fußt
auf der isolierenden Unterlage 1 außerhalb der Aluminiumunterlage 2. Die Schablone 12 besteht beispielsweise
aus einer lichtdurchlässigen Platte mit mehreren balkenförmigen lichtstreuenden Bereichen 16, die den
glatten Reflexions-Ebenen 6 zugewandt und diesen jeweils zugeordnet sind, um die jeweils davon ausgehen- Ίο
den Lichtstrahlen zu empfangen.
jeder lichtstreuendc 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
rotgefärbten 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. liehtabschirmende 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 Aluminiumschicht beschichtet ist.
Bei anderen abgewandelten Ausfuhrungsformen können die Aussparungen andere Muster bilden als d; s
vorstehend erwähnte, mit sieben Elementen versehene Ziffernan/eige-Muster, um eine andere Art von Buchstaben
oder Zeichen anzuzeigen.
Wenn bei der wie vorstehend beschriebenen elektrischen Lichtcmissions·Vorrichtung gemäß der Erfindung
eine oder mehrere ausgewählte Lichtemissionsdioden 4 erleuchte! 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 Bodenflache 31
der lichtdurchlässigen Platten 5 aus Harz zu den glatten Reflexions-Ebenen 6 geleitet und gemäß den Pfeilen /.
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 Vo-richtung 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 ausgebildel und so angeordnet
sind, daß unnötige Zwischenräume zwischen den linden der balkenförmigen, lichtstreuenden Bereiche 16 auf
ein Minimum reduziert sind.
Außerdem ist es nicht möglich, den durch die Lichiemission
angezeigten Buchstaben bzw. 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 Obcrflilchc de
Schablone 12 gestreut wird.
Wenn die lichlundurchlässigc Schicht 15 vorgeschci ist, sind unnötige Teile, wie z. B. die Verdrahtung 10, dii
Verbindungsstellen 9 oder etwaige gedruckte Schall kreise, mit der lichiundurchlässigcn Schicht 15 bcdecki
wodurch unnötige Reflexionen von diesen Teilen aus geschlossen sind und eine klare Anzeige crhalibar ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Elektrische l.ichiemissions-Vorrichtung mit
einer elektrisch leitenden Unterlage mit einer be- S stimmten Anzahl von Aussparungen, die jeweils
einen ebenen Boden, glatte vertikale Seitenwände und eine schräge Rcflexionsebene aufweisen, wobei
die schräge Ebene mit dem ebenen Boden einen stumpfen Winkel einschließt, mit einer ero 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 Oberfläche aufweisen und die Schablone
(12) lichtstreuende Bereiche (16) mit aulgerauhter Oberfläche (14) aufweist, die so angeordnet sind,
daß das von den schrägen Reflexionsebenen (6) reflektierte Licht auf die lichtstreuenden Bereiche (16)
fällt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Unterlage (2) aus einer
Metallplatte aus weiihem Metall oder einer weichen Legierung mit eingepreßien Aussparungen (3)
besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pn-Übergang (11) der
Lichtemissionsdiode (4) im wesentlichen parallel /u
dem ebenen Boden (31) der Aussparung (3) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der stumpfe Winkel
(λ) /wischen 135 und 145" beträgt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Reflexions-Ebene
(6) eine größere Fläche einnimmt als die Lichtemissionsfläche der lichtemissionsdiode
(4).
b. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I 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. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I 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.
8. 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 fio
nur die lichtstreuenden Bereiche (16) der Schablone (12) frei bleiben.
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