DE2908460A1

DE2908460A1 - Led-baugruppe und herstellungsverfahren dafuer

Info

Publication number: DE2908460A1
Application number: DE19792908460
Authority: DE
Inventors: Joseph Larue Lockard
Original assignee: AMP Inc
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1978-03-06
Filing date: 1979-03-05
Publication date: 1979-09-13
Also published as: US4247864A; GB2015387B; FR2419589B1; SE7902026L; FR2419589A1; ES478286A1; IT7920359A0; IT1110792B; JPS54126490A; GB2015387A; BE874462A; CA1132694A; NL7901166A

Description

(ο

u.Z.: M 2003 M3+a (Hi/ez)

AMP Incorporated 5_# März 19 79

Harrisburg, Pa, (V, St. A.)

LED-Baugruppe und Herstellungsverfahren dafür

beanspruchte

Priorität: ⁶' ^{März 1978; V}» ^St* ^A'^{; Nr}' ⁸⁸³ ⁵⁵³

Die Erfindung bezieht sich auf eine LED-Baugruppe und ein Herstellungsverfahren dafür.

Das Verfahren nach der Erfindung zum Herstellen einer LED-Baugruppe mit einer zwischen zwei Kontakten angeschlossenen und in

^(lichtemittieirenden Diode) /

einem lichtdurchlässigen Material eingekapselten LSD/ wobei Abschnitte der Kontakte aus dem Einkap selungsmaterial zum Anschluß an eine Schaltung vorspringen, ist gekennzeichnet durch Formen mehrerer mit einem Trägerband einstückig ausgebildeter, identischer Kontakte aus Metallblech, wobei jeder Kontakt aufweist: einen im wesentlichen ebenen länglichen Abschnitt, der von einem Seitenrand des Trägerbands in gleicher Ebene damit und senkrecht zur Trägerband-Längsriehtung ausgeht,- und einen Pederschenkel, der von einer Seite des länglichen Abschnitts an einem vom Trägerband fernen Ende desselben um eine in Längsrichtung des länglichen Abschnitts und senkrecht zum Trägerband verlaufende Achse hochgebogen ist, durch Pestlegen von zwei Abschnitten des Trägerbandc;

909837/0895

T-

mit Abstand voneinander, parallel zueinander und in gleicher Ebene, wobei die Kontakte jedes Trägerbands sich zum jeweils anderen Trägerband erstrecken und Enden der Federschenkel des einen Trägerbands Enden von entsprechenden Federschenkeln des anderen Trägerbands einander zugewandt überlappen^ durch Einstellen der relativen Lagen der Trägerbänder in Längsrichtung, so daß der Abstand zwischen jedem Paar einander zugewandter Federschenkelenden kleiner als eine dazwischen zu greifende LED gemacht wird, durch Auseinanderfedern der 3?ederschenkel und Einsetzen der LED zwischen ihre freien Enden, durch Entspannen der Eederschenkel, so daß sie federnd an der LED anliegen und sie zwischen sich greifen, durch elektrisches Verbinden der freien Enden mit entsprechenden Seiten der LED, durch Einkapseln der gegriffenen LED und von Abschnitten der Federschenkel in lichtdurchlässigem Material, und durch Abtrennen der Kontakte von den Trägerbändern,.

Die mit diesem Verfahren hergestellte LED~Baugruppe ist gekennzeichnet durch zwei identisch ausgebildete Kontakte, deren jeder einen von einem Zuleitungsabschnitt ausgehenden Feder schenkel aufweist, wobei freie Enden der Federschenkel sich überlappend einander sugewandt sind und zwischen sich eine LED greifen xxnä die LED und Abschnitte der Pe der schenkel in lichtdurchlässiges Material eingekapselt sind und die Zuleitungsabschnitte der Kontakte sich außerhalb des eingekapselten Teils zum Anschluß an Schaltungen erstrecken»

909837/069S

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

eine größere Teil-Perspektivansicht von zwei Kontaktelementen, die zur Aufnahme einer IiED zwischen sich angeordnet' sind und je von einem Trägerband ausgehen;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Kontaktelemente nach Fig. 1;

Fig. 3 'eine Seitenansicht der Kontakt elemente na.ch den Fig, I und 2;

Fig, 4 eine Schnittansicht 4-4 nach Fig. 2 in Pfeilrichtung betrachtet;

Fig. 5 eine Teil-Perspektivansicht einer LED-Baugruppe mit Kontaktelementen nach den Fig. 1-4;

Fig. 6 eine Schnittansicht 6-6 nach Fig. 5 in Pfeilrichtung betrachtet;

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Teils einer anderen LED-Baugruppe mit zwei Dioden; und

Fig. 8 eine Teil-Draufsicht auf den oberen Teil der Anordnung nach Figi 7.

Nach Fig. 1 sind»zwei Trägerbänder 1, 1» parallel zueinander und koplanar mit Abstand voneinander angeordnet. Jedes Trägerband 1, I¹ ist über seine LängserStreckung mit einer Reihe von gleichbeabstandeten und identisch ausgebildeten Kontaktabschnitten 2, 2^f ausgebildet, die sich von einer Seitenkante des jeweiligen Trägerbands erstrecken. Zweckmäßigerweise sind die Trägerbänder

909837/Θ69Β

1, 1^{ und ihre zugehörigen Kontaktabschnitte 2, 2' aus einem fortlaufenden bandförmigen Metallblech in einer Hochgeschwindigkeit s- Stanzpresse gestanzt und geformt, und Abschnitte des so geformten Trägerbands sind in einer geeigneten Haltevorrichtung (nicht gezeigt) in der Lage nach Fig. 1 angeordnet. Benachbarte Kontaktabschnitte 2, 2' von Trägerbändern 1, I¹ sind durch einstückig ausgeführte Stützstreifen 3, 3', die zu den Trägerbändern 1, 1' parallel verlaufen, miteinander verbunden.

Jeder Kontaktabschnitt 2, 2' weist auf der dem Trägerband 1, 1' zugewandten Seite des jeweiligen StützStreifens 3, 3' einen schmalen Zuleitungsabschnitt 4, 4^f auf, der in geeigneter Weise mit einer in Längsrichtung verlaufenden Erhöhung ausgebildet und an einem Ende durch einen schmaleren, leicht durchtrennbaren Ab-» schnitt mit dem Trägerband 1, 1' vertranden ist,, während ei' am Stütz streifen 3, 3' zu einem sich verbreiternden (vgl,, Pig. 2), im wesentlichen rechteckigen Steg 5, 5' ausgebildet ist, der sich auf die andere Seite des StützStreifens 3, 3¹ erstreckt. Die Enden des Stegs 5, 5' sind mit einer fingerartigen Kontaktfeder bzw« einem Federschenkel 6, 6· ausgebildet, der aus der Ebene des Stegs um eine zur Längserstreckung des Trägerbands 1, I¹ senkrecht verlaufende Achse hochgebogen ist. Jeder Federschenkel 6, 6' (vgl. Fig, 3) verläuft von der Ebene des Stegs 5, 5' aufwärts unter einer Neigung vom Trägerband 1, I¹ weg und ist an seinem freien Ende mit einer aufrechten Kontaktplatte 7, 7' ausgebildet, die einen vom oberen Rand abwärts verlaufenden mittigen Schlitz 8₉ 8^! h.at_c

909837/069S

Die Trägerbänder 1, I¹ sind in der Haltevorrichtung in der gleichen Ebene befestigt, v/obei die Kontaktabschnitte 2, 2^f aufeinander zu verlaufen und die Kontalctplatten 7, 7^r einander zugewandt sich überlappen. Nach Fig, 2 erstrecken sich die Federschenkel 6, 6' von Stegabschnitten 9, 9^r mit verminderter Breite, so daß die Federschenkel 6, 6' im wesentlichen mittig in bezug auf die Breite der Kontaktabschnitte liegen und gegenüberliegende Kontaktabschnitte 2, 2' im wesentlichen miteinander fluchten. Die Trägerbänder 1, 1' sind in ihrer Lage in der Haltevorrichtung in Bandlängsrichtung so eingestellt, daß dadurch der Abstand zwischen einander zugewandten Kontalctplatten 7, 7¹ sowie die Federkraft bestimmt wird, mit der eine zwischen den Kontaktplatten 7, 7' festzulegende LED (= Licht emittierende Diode) schließlich beaufschlagt wird. Die Einstellung kann derart sein, daß zwischen den Kontaktplatten 7, 7' entweder ein geringes Spiel verbleibt oder daß sie aneinander anliegen und ein Durchbiegen der Federschenkel 6, 6^f bewirken, wodurch eine "Vorspannung¹¹ erzeugt wird.

Es kann erforderlich sein, die richtige Vorspannung durch Probieren zu ermitteln, so daß sichergestellt ist, daß die LED richtig gegriffen v/ird, ohne daß übermäßig hohe Kräfte erzeugt werden, die die LED vor dem Löten und Einkapseln verschieben; andererseits müssen diese Kräfte ausreichend hoch sein, um die LED während des Fertigungsverfahrens gegen jede etwa auftretende Entspannung zu halten.

Nach erfolgter Einstellung werden die einander zugewandten Kontaktplatten 7, 7' durch Durchbiegen der Federrschenkel aueeinan-

909837/069S

- " 2908480 ' 44 .

dergedrückt, eine LED 10 wird zwischen die Kontaktplatten eingebracht, und die Federschenkel 6, 6¹ werden an entgegengesetzten Flächen der LED in Anlage gebracht und entspannen sich in dieser Lage, so daß die LED zwischen den Kontaktplatten 'J₉ 7' unter Federdruck eingespannt ist (vgl, Fig. 4). Anschließend werden die Kontaktplatten 7, 7¹ mit den Flächen der IED, an denen sie anliegen, verlötet; zu diesem Zweck sind die entgegengesetzten Flächen der Kontaktplatten zweckmäßigerweise vorverzinnt, und das Löten erfolgt durch ein Lötverfahren, bei dem das Lot erneut zum Schmelzen gebracht wird. Einsetzen und Verlöten der LED er-, folgen zweekmäßlgerweise an einer Reihe von Paaren von Kontaktplatten 7, 7' in Längsrichtung der Trägerbänder 1, I¹, so daß eine leiterartige Anordnung von LED-Baugruppen erhalten wird, deren jede eine an einem Paar von Kontaktabschnitten 2, 2' gesicherte LED aufweist, wobei die Kontaktabschnitte-2, 2^! jeder Baugruppe durch die Trägerbänder 1, l^f und die Stützstreifen 3, 3^! einstückig mit jeweils benachbarten Baugruppen verbunden sind.

Nach den Fig. 5 und 6 werden nach dem Löten die Trägerbänder 1, I¹ und die Kontaktabschnitte 2, 2' mit den damit verbundenen LED· aus der Haltevorrichtung entnommen, und die Paare von Federschenkeln 6, 6^! mit den jeweiligen LED 10 werden in Linsen 11 eingekapselt. Mehrere Linsenschalen 11 sind streifenförmig durch Paare von Grießstegen 12 in einer Reihe in Abständen entsprechend den Abständen zwischen den Kontaktabschnitten 2, 2' längs den 3?rägerbändern 1, 1' ausgebildet. Jede Linsenschale 11 ist mit einem Hohlraum 13 zxxr Aufnahme eines komplementären Paars von Federsehenkeln 6, 6^f mit der zugehörigen LED 10 ausgebildet, wobei die

S09837/0695

Stege 5, 5¹ an einer Grundfläche der Linsenschale anliegen, V/enn die Reihe von Linsenschalen 11 mit der leiterartigen Anordnung von LED-Baugruppen an den Trägerbändern 1, 1· ausgerichtet ist, werden die Hohlräume 13 wenigstens teilweise mit einem lichtdurchlässigen Einkapselungsmaterial 14 gefüllt, das in den Hohlräumen 13 so ausgehärtet wird, daß die LED IO und die Paare von Federschenkeln 6, 6' in entsprechenden Hohlräumen eingebettet sind. Die Masse des Einlcapselungsmaterials läßt man zweckmäßigerweise so aushärten, daß an der Öffnung zum Hohlraum 13 eine konkave meniskusförmige Fläche 15 gebildet wird, und diese Fläche wird bevorzugt mit einem Reflexionsmaterial 16 beschichtet, so daß Licht, das nach unten (in Jig,. 6) abgestrahlt wird, nach oben durch die Linse reflektiert wird. Ein geeignetes Beschichtungsmaterial ist ein Titanoxid-Anstrich, Die Oberfläche 17 der Linsenschale ist mittig konvex nach oben gewölbt (bei 18), und der Mittenabschnitt ist durch nach oben und einwärts v/eisende Flächen 19, 19^f begrenzt, die von der Fläche 15 im wesentlichen radial verlaufen und zu der Reflexion des von der Diode ausgehenden Lichts in streifenförmiger Ausbreitung über die Linse beitragen. Die Zuleitungen 4* 4' und die Stege 5, 5' liegen außerhalb der Hohlräume der Linsenschalen, und die Zuleitungen 4» 4' springen von den Linsenschalen vor. Die Trägerbänder 1, 1' werden durchschnitten zum Abtrennen der Zuleitungen 4, 4¹, und die Stützstreifen 3, 3' können wahlweise durchtrennt werden, um erwünschte einzelne oder zu Gruppen zusammengefaßte LED-Baugruppen zum Anschluß an Schaltungen zu erhalten.

909837/0S95

23Q846Q

Die Zuleitungen A₉ 4¹ werden zweckmäßigerweise senkrecht zu den Stegen 5, 5' so abgebogen (vgl. die Pig. 5 und 6), daß sie sich tint erhalt) der Linsenschalen 11 erstrecken, wodurch ihre Montage in Buchsen oder in Öffnungen gedruckter Leiterplatten (nicht gegeigt) sum Anschluß der LED-Baugruppe oder -Baugruppen an Schaltungen vereinfacht wird.

Bei der Ausfuhrungsforre nach den Fig. 7 und 8 _e bei der für gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern wie bei den Fig. 1 bis 4 verwendet sind, sind zwei LED 20, 21 zwischen den gegenüberliegenden Kontaktplatten 7, 7¹ eingeschlossen und zwar zu beiden Seiten der Schlitze 8, 8'. Zweckmäßigerweise sind die LED dabei mit entgegengesetzter Polarität relativ zu den Kontaktplatten 7, 7' angeordnet und senden verschiedenes Licht aus. Im Betrieb wird eine Polaritätsumkehr einer angelegten Spannung durch Aufleuchten jeweils einer anderen der LED mit entsprechender Farbänderung angezeigt.

9G98S^l)/0S§

BAD ORIGINAL

Claims

Verfahren zum Herstellen einer !EU-Baugruppe mit einer zwischen zwei Kontakten angeschlossenen und in einem lichtdurchlässigen Material eingekapselten LED, ΐ/obei Abschnitte der Kontakte ZMiii Anschluß an eine Schaltung aus dem Einkapselungsmaterial herausragen,

gekennzeichnet durch

Pormen mehrerer m.i t einem Trägerband einstückig ausgebildeter, identischer Kontakte aus Metallblech, wobei jeder Kontakt aufweist: einen im wesentlichen ebenen länglichen .Abschnitt, der von einem Seitenrand des Trägerbands in gleicher Ebene damit und senkrecht sur Trägerband-Längsrichttmg ausgeht_s und einen Federschenkel, der von einer Seite des länglichen Abschnitts an einem vom Trägerband fernen Ende desselben um eine in Längsrichtung des länglichen Abschnitts und senkrecht atun Trägerband verlaufende Achse hochgebogem ist,

Festlegen von zwei Abschnitten des Trägerbands mit Abstand voneinanöei; parallel zueinander und in. gleicher Ebene, wobei die Kontakte· jedeü Sr'igex-bands sich sum jeweils anderen Trägerband

BAD ORIGINAL

erstrecken und Enden der Federschenkel des .einen Trägerbands Enden von entsprechenden Federschenkeln des anderen Trägerbands einander zugewandt überlappen,

Einstellen der relativen Lagen der Trägerbänder in Längsrichtung, so daß der Abstand zwischen jedem Paar einander zugewandter Federschenkelenden kleiner als eine dazwischen zu greifende LED gemacht wird,

Auseinanderfedern der Federschenkel und Einsetzen der LED zwischen ihre freien Enden,

Entspannen der Federschenkel, so daß sie federnd an der LED anliegen und sie zwischen sich greifen,

elektrisches Verbinden der freien Enden mit entspx^echenden Seiten der LED,

Einkapseln der gegriffenen LED und von Abschnitten der Federschenkel in lichtdurchlässigem Material, und

Abtrennen der Kontakte von den Trägerbändern.

2, Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Trägerbänder so eingestellt werden, daß sie an Paaren von einander zugewandten Enden der Federschenkel anliegen und ein Durchbiegen der Federschenkel und Vorspannen der Federn bewirken,

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

909837/069S

daß benachbarte Kontakte -ursprünglich durch Stützstreifen einstückig miteinander verbunden sindj, die von den !Erägerbändern beabstandet und dazu parallel verlaufen, und daß nach dem Einkapseln mehrerer jeweils eine LED tragender Paare von, Fed er schenkein in Gehäusen die Stützstreifen wahlweise so durchtrennt werden, daß eingekapselte LED-Baugruppen entweder einzeln oder in erwünschten Gruppen abgetrennt werden,

4» Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,

daß Abschnitte eines Paars von Federschenkeln und die zugehörige LED in einer Ausnehmung einer Linsenschale in lichtdurchlässigem Material eingekapselt werden, wobei die meniskusförmige Fläche des Einkapselungsmaterials in Richtung zur LED konvex gewölbt und mit reflektierendem Material beschichtet wird,

5« Durch das Verfahren nach Anspruch 1 hergestellte LED-Baugruppe,

gekennzeichnet durch zv/ei identisch ausgebildete Kontakte (2, 2')> deren jeder einen von einem Zuleitungsabschnitt (4, 4') ausgehenden Federschenkel (6, 6¹) aufweist, wobei freie Enden (7, 7^f) der Federschenkel (6_r 6^!) sich überlappend einander zugewandt sind und zwischen sich eine LED (1O) greifen und die LED (10) und Abschnitte der Federschenkel (6, 6') in lichtdurchlässiges Material (14) eingekapselt sind und die Zuleitungsabschnitte (4, 4') der Kontakte eich außerhalb des eingekapselten Seils (11, 14) zum Anschluß an Schaltungen erstrecken*

909837/0Θ9Β

6. LED-Baugruppe nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß sich überlappende Abschnitte (7, 7^f) der Federschenkel mit von den freien Enden einwärts verlaufenden Schlitzen (8, 8') ausgebildet sind, so daß auf jeder Seite der Schlitze (8, 8') Endabschnitte gebildet sind, und daß zwischen einem Paar von sich überlappenden Abschnitten (7, 7') auf jeder Seite der Schlitze (8, 8») eine eines Paars von LED:(20, 21) gesichert ist, wobei die LEDJ(20, 21) in bezug auf die Kontakte (2, 2») mit umgekehrter Polarität angeordnet sind (Fig. 7, 8).

7, LED-Baugruppe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

daß eine LED (10) und Abschnitte der zugehörigen Federschenkel (6, 6^f) in einer konkaven Ausnehmung (13) einer Linsenschale (11) eingekapselt sind, und

daß die meniskusförmige Fläche (15) des Einkapselungsmaterials (14) in Richtung zur LED (10) konvex gewölbt und mit reflektierendem Material (16) beschichtet ist.

8. LED-Baugruppe nach Anspruch-7,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Linsenschale (ll) mit einem mittigen konvexen Linsenabschnitt (18) und auf jeder Seite mit einem Vorsprung ausgebildet ist, der eine zum konvexen Linsenabschnitt (18) weisende Fläche (19, 19') hat und im wesentlichen radial zu der meniskusförmigen Fläche (15) der Einkapselung geneigt ist.

909837/0695

9. Mit dem Yerfahren nach Anspruch 3 hergestellte lED-Baugruppe, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Paaren von Kontakten (2, 2¹)» wobei jedes Kontaktpaar einer IED (10) zugeordnet ist, die LED (10) und Abschnitte der Federschenkel (6, 6') zugehöriger Kontakte (2, 2') in lichtdurchlässigem Material (14) eingekapselt sind, und entsprechende Kontakte (2, 2^f) der jeweiligen Kontaktpaare durch Stützstreifen (3, 3^f) einstückig miteinander verbunden sind.

909837/0895