DE3914448A1 - Anordnung zur ausleuchtung von hintergrundflaechen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrundflächen mittels wenigstens einer in ein Bauteil integrierten Leuchtdiode.

Als ein besonderes Anwendungsbeispiel für die notwendige Ausleuchtung von Hintergrundflächen sind die heute verbreiteten LCD-Anzeigen zu nennen, die nur in Zusammenhang mit einer homogenen Ausleuchtung ihres Hintergrundes eine deutliche Erkennbarkeit der von den Anzeigen ver­ mittelten Informationen sicherstellen. Weitere Anwendungs­ fälle derartiger Ausleuchtungen sind Frontblendenbe­ leuchtungen sowie die Hintergrundausleuchtung von Schildern, sonstigen Licht- und Leuchtzeichen etc.

Für die Erzeugung einer entsprechenden Ausleuchtung von Hintergrundflächen sind bereits Leuchtdioden in Anwendung, die aber einzeln nur eine begrenzte Leucht­ weite beziehungsweise einen begrenzten Leuchtwinkel aufweisen. Bei einer bekannten Anordnung sind daher mehrere Leuchtdioden zur Ausleuchtung einer größeren Fläche zusammengefaßt, indem auf die einzelnen Leuchtdioden jeweils ein Reflektor mit einer definierten und einer einzelnen Leuchtdiode zugeordneten Oberfläche aufge­ setzt ist, wobei die Reflektoren an ihrer Oberfläche durch eine gemeinsame Folie übergriffen und abgedeckt sind, die von den einzelnen Leuchtdioden jeweils angestrahlt ist.

Mit einer derartigen Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrundflächen ist der Nachteil verbunden, daß die Bauhöhe einer bekannten Anordnung durch die auf die Leuchtdioden mit ihren Anschlüssen noch aufgesetzten Reflektoren vergleichsweise groß ist; ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß aufgrund der nicht zu vermeidenden Sichttrennungen zwischen den einzelnen Reflektoren sich eine schattenfreie Ausleuchtung einer größeren Fläche nicht erzielen läßt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrund­ flächen mit einer geringeren Bauhöhe und einer schattenfreien Ausleuchtung zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung vorangestellt sind.

Die Erfindung geht dabei von dem Grundgedanken aus, daß ein plattenartiges Bauteil aus einem lichtdurch­ lässigen Material mit an wenigstens einer Seitenfläche vorgesehenen Ausnehmungen zur Aufnahme von Trägerkörpern für Leuchtdioden-Chips vorgesehen ist, wobei die Leucht­ dioden-Chips an der in das Bauteil einschiebbaren und in dessen Inneres weisenden Fläche der Trägerkörper aufgebracht sind. Hiermit ist der Vorteil verbunden, daß auf besondere Reflektoren völlig verzichtet ist. Die Leuchtdioden-Chips strahlen unmittelbar in das Bauteil aus einem lichtdurchlässigen Material ab, welches von Schatten erzeugenden Trennlinien nicht durchschnitten ist, so daß sich demzufolge eine schattenfreie Ausleuchtung jedes einzelnen Bauteils durch die gemeinsame Abstrahlung der mehreren Leuchtdioden-Chips ergibt. Somit können nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung auch mehrere Bauteile mit eingesetzten Leuchtdioden zu einer auszuleuchtenden Fläche beliebiger Größe zusammen­ gesetzt werden; soweit zum Zwecke der herauszuführenden An­ schlußdrähte zwischen den Bauteilen dabei Spalten verbleiben, ist vorgesehen, die Bauteile einschließlich der gegebenen­ falls dazwischen sich befindenden Spalten von einer lichtdurchlässigen Folie überspannen zu lassen, mittels welcher eine schattenfreie Ausleuchtung der Gesamtfläche sichergestellt ist. Hierbei ist von Bedeutung, daß sich auch bei einer aus mehreren Bauteilen zusammengesetzten Gesamtfläche lichtundurchlässige Trennlinien beziehungs­ weise Trennwände nicht ergeben, so daß eine einheitliche Ausleuchtung der Gesamtfläche gewährleistet ist.

Da die Leuchtdioden-Chips über die Trägerkörper unmittel­ bar in das jeweilige Bauteil integriert sind, ist die Bauhöhe von derartigen Bauteilen als Flächendisplay zur Hintergrundbeleuchtung erheblich reduziert; so sind gemäß der Erfindung beispielsweise Bauhöhen von nur 3 mm für das Flächendisplay ohne weiteres erreichbar.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß über die Länge des rechteckigen Bauteils mehrere Trägerkörper mit Leuchtdioden-Chips nebeneinander in die zugehörigen Ausnehmungen des Bauteils eingeschoben sind, so daß sich praktisch für das Bauteil eine beliebige Länge ergibt. Die Breite des plattenförmigen Bauteils entspricht dabei der jeweiligen Leuchtweite der eingesetzten Leuchtdioden-Chips.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind auf jedem Trägerkörper zwei Leuchtdioden-Chips aufgebracht, wobei die Anschlußdrähte jeweils durch den Trägerkörper hindurch nach außen zum Bauteilrand verlaufen und dort zum Anschluß an eine unter dem Bauteil anzuordnende Platine zur Unterseite des Bauteils hinzeigend abgebogen sind. Alternativ kann nach der Erfindung auch vorgesehen sein, die Anschlußdrähte bereits im Trägerkörper nach unten abknicken zu lassen und die Anschlußdrähte in entsprechend in den Ausnehmungen des Bauteils angeordneten Schlitzen zu führen.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, die auf dem Träger­ körper aufgebrachten Leuchtdioden-Chips durch einen Überzug zu schützen. Trägerkörper wie auch Bauteil bestehen gemäß der Erfindung aus einem lichtdurchlässigen Material, insbesondere Acryl.

Die Erfindung läßt sich besonders zweckmäßig verwirklichen, wenn die in das Bauteil zu integrierenden Trägerkörper sehr dünnwandig ausgebildet sind. Dies ist insbesondere dann erreichbar, wenn ein Trägerkörper als Platine aus einem nichtleitenden Material ausgebildet ist, auf dessen Fläche die Leuchtdioden-Chips angeordnet und über eine Leiterbahn mit Bondung verbunden sind; die vorzugsweise einstückig gefertigte Platine erstreckt sich dann über die Länge des Bauteils und trägt mehrere Chip-Anordnungen. Diese Platine kann nach der Erfindung aus Epoxydhharz, Keramik oder einem Keramikersatz bestehen. Hierbei sind die die einzelnen Chips verbindenden Leiter auf der Folie aufgedampft, wobei die den Chips zuzuord­ nende Bondung von den Leitern abgeht.

Soweit zum Schutz der Chips Bubbles vorgesehen sind, können diese entweder transparent oder auch gleichfarbig mit der Farbe des Leuchtdioden-Chip ausgebildet sein.

Mit der Verwirklichung der Erfindung ergibt sich weiterhin der Vorteil, daß eine automatische Fertigung der Bauteile möglich und erleichtert ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:

Fig. 1 Ausschnittsweise ein plattenförmiges Bauteil in einer Draufsicht in vergrößerter Darstellung,

Fig. 2 die Längsseiten des plattenförmigen Bauteils in einer Stirnansicht,

Fig. 3 einen Trägerkörper mit einem Chip in einer vergrößerten Darstellung.

Ein plattenförmiges Bauteil 10 zur Ausleuchtung von Hintergrundflächen hat eine Längsseite 11, eine Breitseite 12 und eine Höhe 13. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, sind über die Längsseite 11 eine Reihe von Ausnehmungen 14 nebeneinander angeordnet, in welche Trägerkörper 15 eingesetzt sind; in den Fig. 1 und 2 sind jeweils nur zwei Trägerkörper mit zugeordneten Chips dargestellt. Auf der in das Bauteil 10 eingesteckten Stirnfläche 16 eines beziehungsweise jedes Trägerkörpers 15 sind zwei Leuchtdioden-Chips 17 aufgebracht mit einem diese verbindenden Draht; von jedem Chip 17 ist ein Anschluß­ draht 18 durch den Trägerkörper 15 hindurch zu einer an der Längsseite des Bauteils 10 liegenden Fläche geführt. Außerhalb des Bauteils ist jeder Draht 18 zur Unterseite des Bauteils 10 umgebogen, so daß ent­ sprechende Anschlußmöglichkeiten auf einer Platine bestehen, auf welcher jedes Bauteil 10 anordnen- und befestigbar ist. Zum Schutz der Chips 17 sind auf diese Überzüge 19 in Form von sogenannten Bubbles aufgebracht.

Die Breite eines jeden Trägerkörpers 15 beziehungsweise der damit korrespondierenden Ausnehmung 14 hängt ab von dem Abstand der auf jedem Trägerkörper 15 aufgebrachten zwei Leuchtdioden-Chips 17, die so angeordnet sind, daß sich die entsprechenden Leuchtwinkel in einem geringen Abstand von dem Trägerkörper überschneiden, so daß sich eine vollständige Ausleuchtung des Bauteils 10 ergibt; bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat sich eine Breite von 10 mm für den Trägerkörper als zweckmäßig erwiesen.

Die Breite des plattenförmigen Bauteils 10 ist nach der Erfindung durch die jeweilige Leuchtweite der eingesetzten Leuchtdioden-Chips vorgegeben, und als Beispiel ist hier eine Leuchtweite von 26,8 mm zu nennen, die einer Gesamtbreite von etwa 27 mm entspricht. Bei diesen Abmessungen ergibt sich ein Bedarf von zwei Leuchtdioden- Chips auf 2,7 cm².

In Fig. 3 ist einer vergrößerten Darstellung ein als Platine aus einem nichtleitenden Material ausgebildeter Trägerkörper 15 dargestellt, auf dem zwei Chips 17 beispielhaft dargestellt sind. Zwischen den Chips 17 befindet sich eine auf der Trägerplatine 15 aufgebrachte, vorzugsweise aufgedampfte Leiterbahn 20, von der aus die Bondung 21 zu jedem Chip 17 führt. Die Chips sind mit Schutzüberzügen in Form von sogenannten Bubbles 19 versehen und über Anschlußdrähte 18 an eine Versorgung angeschlossen.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können diese Trägerplatinen 15 auch folienartig mit einer Stärke von nur 0,8 mm ausgebildet sein, während die Stärke stabiler, flacher Trägerkörper etwa bei 1 mm liegen kann.

Die Anordnung der Chips auf einer Fläche des Trägerkörpers 15 bietet den Vorteil, daß die Chips auch bipolar geschal­ tet sein können, so daß Farbwechsel bei der Beleuchtung des Bauteils 10 möglich sind. In vorteilhafter Weise ist es weiterhin möglich, auch mehrere Chips auf der zugeordneten Fläche 16 anzuordnen und diese Chips bei Bedarf so miteinander zu verschalten, daß sich in Ab­ hängigkeit von der zugeordneten Farbe des Chips eine sogenannte Multicolorwirkung ergibt.

Wie in der Zeichnung nicht weiter dargestellt ist, können auch mehrere Bauteile zu einer größeren ausgeleuchte­ ten Fläche zusammengefaßt werden; sind dabei die Anschluß­ drähte 18 aus der jeweiligen Stirnseite eines Bauteils 10 herausgeführt, so ergeben sich zwangsläufig geringe Spalte zwischen den einzelnen Bauteilen 10, deren unterbrechen­ de Wirkung jedoch durch eine alle zur Bildung einer auszuleuchtenden Fläche zusammengefaßten Bauteile 10 überspannende Folie kompensiert werden kann. Sind, wie nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, die Anschlußdrähte im Trägerkörper 15 selbst nach unten aus dem Bauteil 10 herausgeführt, ergeben sich diese Spalte nicht. In beiden Fällen ist zu berücksichtigen, daß sich hierbei aber lichtundurchlässige Trennflächen nicht einstellen, so daß von einer beeinträchtigenden Schattenwirkung ohnehin nicht die Rede sein kann.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentan­ sprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offen­ barten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (13)

1. Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrundflächen mittels wenigstens einer in ein Bauteil integrierten Leuchtdiode, gekennzeichnet durch ein plattenartiges Bauteil (10) aus lichtdurchlässigem Material mit an wenigstens einer Seitenfläche (11) vorgesehenen Ausnehmungen (14) zur Aufnahme von Trägerkörpern (15) für Leuchtdioden-Chips (17), welche an der in das Bauteil (10) einschiebbaren und in dessen Inneres weisenden Fläche (16) der Trägerkörper (15) aufgebracht sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge (11) des rechteckigen Bauteils (10) mehrere Trägerkörper (15) mit Leuchtdioden-Chips (17) nebeneinander in die zugehörigen Ausnehmungen (14) des Bauteils (10) eingeschoben sind und daß die Breite (12) des plattenartigen Bauteils (10) der jeweiligen Leuchtweite der eingesetzten Leuchtdioden- Chips (17) entspricht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf jedem Trägerkörper (15) zwei Leuchtdioden-Chips (17) mit jeweils einem durch den Trägerkörper (15) nach außen zum Bauteilrand geführten Anschlußdraht (18) aufgebracht sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (18) am Rand des Bauteils (10) jeweils zur Unterseite des Bauteils zum Anschluß an eine unter dem Bauteil anzuordnende Platine abgebogen sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (18) im Trägerkörper (15) zur Unterseite des Bauteils (10) abgebogen und über in den Ausnehmungen (14) vorgesehene Schlitze aus dem Bauteil (10) herausge­ führt sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf jedem Trägerkörper (15) aufgebrachten Leuchtdioden-Chips (17) durch einen Überzug (19) geschützt sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der auf einem Trägerkörper (15) angebrachten Chips (17) zueinander und die dadurch bestimmte Breite der Trägerkörper (15) so bemessen ist, daß die Leuchtwinkel in einem geringen Abstand vom Trägerkörper (15) einander überschneiden.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerkörper (15) aus einem lichtdurchlässigen Material bestehen.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (10) und die Trägerkörper (15) aus Acryl bestehen.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (15) als Platine aus einem nichtleitenden Material ausge­ bildet ist, auf dessen Fläche (16) die Leuchtdioden- Chips (17) angeordnet und über eine Leiterbahn (20) mit Bondung (21) verbunden sind.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauhöhe des Trägerkörpers (15) etwa ein Millimeter beträgt.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (15) als eine dünne folienartige Platine aus einem flexiblen nichtleitenden Material ausgebildet ist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekenn­ zeichnet durch mehrere Bauteile (10) mit eingesetzten Leuchtdioden-Chips (17), wobei zur Überbrückung von zwischen den einzelnen Bauteilen (10) bestehenden Spalten die Bauteile (10) mit einer ihre Oberfläche einschließlich der Spalten überspannenden Folie aus einem lichtdurchlässigen Material versehen sind.