DE2641540C2 - Lumineszenzdiodenzeile zur Erzeugung eines sehr feinen Rasters von Lichtpunkten - Google Patents

Lumineszenzdiodenzeile zur Erzeugung eines sehr feinen Rasters von Lichtpunkten

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Description

Lumineszenzdiodenzeile zur Erzeugung eines sehr feinen Rasters von Lichtpunkten.
Die Erfindung betrifft eine Lumineszenzdiodenzeile gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Lumineszenzdiodenzeilen mit lichtemittierenden Dioden, abgekürzt auch LED genannt, bestehen aus Halbleiterplättchen, in denen bei der Rekombination von Elektronen mit Löchern die frei werdende Energie als Licht abgestrahlt wird. Die Halbleiterplättchen weisen einen PN-Übergang auf und sind auf den zu der PN-Übergangsfläche parallelen Außenflächen mit Elektroden versehen. Die spontane Emission der strahlenden Rekombination im PN-Gebiet unmittelbar am Übergang geht in alle Richtungen des Raumes. Ausgenutzt wird aber häufig nur der Teil der Strahlung ins P-Gebiet, der durch ein ebenes Fenster der auf dem P-Gebiet angeordneten Elektrode austritt Bei einer aus der DE-AS 12 62 448 bekannten Halbleiterdiodenzeile der eingangs genannten Art zur Erzeugung von Strahlung wird im wesentlichen die parallel zu der PN-Übergangsfläche radial austretende Strahlung ausgenutzt Hierzu ist jede Diode mit einem Reflektor versehen, welcher in bezug auf den PN-Übergang so angeordnet ist, daß die radial austretende Strahlung umgelenkt und senkrecht zur PN-Übergangsfläche durch die ein Fenster bildende öffnung des Reflektors abgestrahlt wird.
Lumineszenzdiodenzeilen lassen sich in registrierenden und anzeigenden Geräten, wie Lichtstrahloszillographen, Universalschreibern, Druckern, Meßinstrumenten und dergleichen vorteilhaft verwenden. Dabei kann eine komplizierte feinmechanische Anordnung durch einen rein elektronischen Aufbau ersetzt werden.
Erweiterte technische Möglichkeiten, Raum- und Gewichtsersparnis sowie erhöhte Zuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit können je nach Anwendungsfall weitere Vorteile bilden. Voraussetzung für eine s derartige Anwendung sind jedoch Lumineszenzdiodenzeilen mit einem Rastermaß, das der geforderten hohen Auflösung von = 0,5 mm entspricht Außerdem müssen derartige Lumineszenzdiodenzeilen eine veriustarme Nutzung des abgestrahlten Lichtes für Registrierung
ίο oder Anzeige gestatten. Bei den bisher bekannten Lumineszenzdiodenzeilen konnte wegen der Reflektoranordnung jedoch nur ein Abstand von ca. 23 mm verwirklicht werden. Dieses Raster ist jedoch für die meisten Anwendungen der vorstehend erwähnten Art zu grob.
In der DE-OS 24 02 717 ist eine lichtemittierende Anzeigevorrichtung zur Wiedergabe eines lichtmusters oder Symbols beschrieben und dargestellt Die lichtemittierenden Dioden sind an einer Grundplatte so
angeklebt, daß die PN-Übe.gangsflächen senkrecht zu der Oberfläche dieser Grundplatte liegen. An den gegenüberliegenden parallel zur PN-Übergangsfläche angeordneten Seitenflächen sind Lichtabschirmungen angebracht Das Licht tritt durch die parallel zur Grundplatte angeordneten Stirnflächen parallel zu den PN-Übergangsflächen aus.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lumineszenzdiodenzeile mit einem sehr feinen Raster zu schaffen, die eine veriustarme Nutzung des abgestrahlten Lichtes ohne zusätzliche optische Maßnahmen ermöglicht
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Lumineszenzdiodenzeile der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Bei der erfindungsgemäßen Lumineszenzdiodenzeile kann das Rastermaß bis auf ca. 0,2 mm verringert werden. Außerdem kann bei dem stirnseitigen Lichtaustritt die Leuchtkraft unmittelbar am Licht erzeugenden Halbleiterplättchen ausgenutzt werden.
Dabei bilden die als Fenster vorgesehenen Stirnflächen der Halbleiterplättchen mit der entsprechenden Stirnfläche des Trägers eine plane Fläche. Diese plane Fläche, die leicht mechanisch bearbeitet werden kann, gestattet bei Lumineszenzdioden eine besonders verlustarme Nutzung des abgestrahlten Lichtes für die Registrierung oder Anzeige.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.
so Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine erste Ausführungsform einer Lumineszenzdiodenzeile in der teilweise aufgebrochenen Drauf- sieht
Fig.2 eine Schnittansicht der Ausführungsform gemäß der F i g. 1, entlang der Linie H-II,
F i g. 3 eine zweite Ausführungsform einer Lumineszenzdiodenzeile in der teilweise aufgebrochenen Drauf- sieht,
F i g. 4 eine Schnittansicht gemäß der F i g. 3 entlang der Linie IV-IV,
F i g. 5 eine Seitenansicht der in F i g. 3 dargestellten Lumineszenzdiodenzeile im Maßstab 1 :1.
Bei der in den F i g. 1 und 2 in der Draufsicht bzw. im Querschnitt dargestellten Lumineszenzdiodenzeile dient als Träger der dicht nebeneinander in einer Reihe angeordneten Lumineszenzdioden 1 eine gedruckte
Schaltungsplatte 2, welche aus einem isolierenden Substrat 20, einer Leiterbahn 21 für einen gemeinsamen äußeren Anschluß sowie Leiterbahnen 22 für separate äußere Anschlüsse der Lumineszenzdioden 1 besteht. Die Leiterbahn 21 geht in eine stirnseitig «erlaufende AnschhiBfläche 210 über, auf welcher die einzelnen Lumineszenzdioden 1 mit parallel zu ihren pn-Obergangsflädien 10 liegenden Seitenflächen mit Hilfe eines Leitklebers 3 kontaktiert sind. Die Kontaktierung der anderen parallel zu der pn-ÜbergangsP.ächen 10 liegenden Flächen der Lumineszenzdioden 1 erfolgt durch dünne, beispielsweise aus Gold bestehende, Anschlußdrähte 4, welche die Verbindung zu den Leiterbahnen 22 herstellen. Die Kontaktierung dieser Anschlußdrähte 4 auf den Lumineszenzdioden 1 einerseits und den zugeordneten Leiterbahnen 22 andererseits kann beispielsweise mit Hilfe eines Thermokompressionsverfahrens vorgenommen werden. Zum Schutz der Drahtkontaktierung und zur optischen Trennung der einzelnen Luminenzenzdioden 1 ist die gesamte Anordnung in ein elektrisch isolierendes und lichtundurchlässiges Kunstharz, wie z. B. eingefärbtes Expoxidharz, eingegossen. Die durch das Kunstharz gebildete Umhüllung 5 läßt lediglich die senkrecht zu den pn-Obergangsflächen 10 liegenden Stirnseiten 11 der Lumineszenzdioden 1 sowie die in der Zeichnung nicht dargestellten Anschlußflächen, in welche die Leiterbahnen 21 und 22 enden, frei. Beim Betrieb der Lumineszenzdiodenzeile tritt das in den einzelnen Lumineszenzdioden 1 erzeugte Licht ausschließlich durch die Stirnflächen 11 aus, wie es durch die Pfeile 6 angedeutet ist Je nach Anwendungsfall kann die stirnseitige Abschlußfläche der Lumineszenzdiodenzeile mit einer verschleißmindernden oder verschleißfesten Oberfläche versehen werden. Im dargestellten Fall ist auf die Stirnfläche eine Schutzplatte 7 aus einem verschleißfesten Hartmetall, wie z. B. Hartchrom, aufgalvanisiert oder aufgeklebt, wobei die Schutzplatte 7 im Bereich der Stirnfläche 11 mit lichtdurchlässigem Kunststoff 8, wie z. B. Epoxidharz, ausgefüllte Aussparungen aufweist
Die Fig.3 und 4 zeigen in der Draufsicht bzw. im Querschnitt eine zweite Ausführungsform einer Lumineszenzdiodenzeile, bei welcher eine Reihe von GaP-Lumineszenzdioden 30 in 0,5 mm Teilung auf einen Träger 31 in Form einer Kupferplatte angeordnet ist Die einzelnen GaP-Lumineszenzdioden 30 sind hierbei mit parallel zu ihren pn-0bergängen 300 liegenden Flächen über eäie Leitkleberschicht 32 auf die als gemeinsame Kathode dienende Trägerplatte 31 aufgeklebt Für die Kontaktierung der übrigen äußeren Anschlüsse sind auf die der Leitkleberschicht 32 gegenüberliegenden Rächen der GaP-Lumineszenzdioden 30 Anschlußflächen 3Cl aus einer Gold-Zink-Legierung aufgebracht Diese Anschlußflächen 301, welche beispielsweise durch Aufdampfen und anschließende galvanische Verstärkung hergestellt werden können, sind über dünne Aluminiumdrähte 33 mit den zugeordneten Leiterbahnen 340 einer gedruckten Schaltungsplatte 34 verbunden. Die Kontaktierung der Aluminiumdrähte 33 mit den Anschlußflächen 301 und den Leiterbahnen 340 kann beispielsweise durch Uitraschallbonden vorgenommen werden. Die gedruckte Schaltungsplatte 34 schließt unmittelbar an die Zeile der einzelnen GaP-Lumineszenzdioden 30 an und ist mit ihrem isolierenden Substrat unter Zwischenfügung einer beidseitig wirkenden Klebefolie 35 mit der Trägerplatte 31 verbunden. Auf der dem Träger 31 gegenüberliegenden Seite der gedruckten Schaltungsplatte 34 ist eine Deckenplatte 36 angeordnet, welche zur Erzielung einer guten Wärmeabfuhr ebenfalls aus Kupfer besteht Damit durch die Deckplatte 36 keine Kurzschlüsse verursacht werden, ist sie im Bereich der Drahtkontaktierungen mit einer Aussparung 360 versehen und im übrigen Bereich durch die Zwischenfügung einer beidseitig wirkenden, elektrisch isolierenden Klebeschicht 37 von den Leiterbahnen 340 getrennt Die Aussparung 360 der Deckplatte 36 ist zur optischen Trennung der einzelnen GaP-Lumineszenzdioden 30 und zum mechanischen Schutz der Drahtkontaktierungen mit einem lichtundurchlässigen und elektrisch isolierenden Kunstharz 38 ausgegossen. Ein hierfür geeignetes Kunstharz ist beispielsweise eingefärbtes Epoxidharz. Durch das Ausgießen mit dem Kunstharz 38 sind die einzelnen GaP-Lumineszenzdioden 30 bis auf senkrecht zu den pn-Übergängen 300 liegende Stirnflächen 302 vollständig von lichtundurchlässigem Material umhüllt so daß das gesamte in den einzelnen GaP-Lumineszenzdioden 30 erzeugte Licht ausschließlich durch die Stirnflächen 302 austritt wie es durch die Pfeile 39 angedeutet ist Die Stirnflächen 302 der GaP-Lumineszenzdioden 30 sowie die angrenzenden Flächen der Trägerplatte 31, der Deckplatte 36 und des Kunstharzes 38 sind plangeschliffen und zum mechanischen Schutz mit einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten dünnen Schicht eines durchsichtigen Schutzlackes bedeckt
Zur Vermittlung eines natürlichen Größeneindruckes der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Lumineszenzdiodenzeile zeigt Fig.5 eine Seitenansicht im Maßstab 1:1. Weiterhin ist aus F i g. 5 auch ersichtlich, daß die als gemeinsame Kathode dienende Trägerplatte 31 abgewinkelt ist Durch diese abgewinkelte Form der Trägerplatte 31 wird der Einbau der Lumineszenzdiodenzeile in registrierende oder anzeigende Geräte erleichtert
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Lumineszenzdiodenzeile zur Erzeugung eines sehr feinen Rasters von Lichtpunkten mit mehreren Halbleiterplättchen, die jeweils einen lichtemittierenden PN-Übergang besitzen, die auf einem gemeinsamen Träger derart angeordnet sind, daß die PN-Obergangsflächen parallel zur Oberfläche des Trägers verlaufen, und die an ihren parallel zu den PN-Obergangsflächen liegenden Seitenflächen mit äußeren Anschlüssen verbunden sind, wobei die senkrecht zu den PN-Übergangsflächen liegenden Stirnflächen der Haibleiterplättchen als Strahlungsfenster dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterplättchen (1,30) zu ihrer optischen Trennung in einen lichtundurchlässigen elektrisch isolierenden Kunststoff eingebettet und in einer Teilung S 0,5 mm eng aneinander liegend am Rand des gemeinsamen Trägers (2, 31) angeordnet sind und mit ihren als Strahlungsfenster dienenden Stirnflächen und der Stirnfläche des gemeinsamen Trägers (2,31) eine plane Fläche bilden.
2. Lumineszenzdiodenzeile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Anschlüsse der Halbleiterplättchen (1, 30) mit einer gemeinsamen elektrischen Leiterbahn oder dem als elektrischen Leiter ausgebildeten gemeinsamen Träger (31) und die anderen Anschlüsse einzeln oder in Gruppen mit verschiedenen Leiterbahnen (22, 340) auf dem gemeinsamen Träger (2,31) verbunden sind.
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