DE4141978A1

DE4141978A1 - Leuchtdiode mit einer umhuellung

Info

Publication number: DE4141978A1
Application number: DE4141978A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Ludwig
Original assignee: Alcatel SEL AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1993-06-24

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtdiode, insbesondere Hochleistungsleuchtdiode, mit einer hermetisch dichten Umhüllung aus transparentem oder durchscheinendem Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen im Handel befindlichen Leuchtdioden ist im Bereich der Lichtaustrittsfläche ein Ringflansch vorgesehen, an den ein bis oder bis nahe zur Stirnseite der Anschlüsse reichendes Außengewinde in Form einer aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Metallhülse anschließt. Derartige Leuchtdioden können von der Frontseite her in eine Gehäusewand oder Frontplatte eingesetzt und mittels einer auf der Rückseite der Wand oder Frontplatte auf das Außengewinde aufschraubbaren Mutter befestigt werden.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Leuchtdiode der genannten Art derart auszubilden, daß sie ohne zusätzliche Bauteile oder Maßnahmen mit ihrer Lichtaustrittsfläche in eine Aussparung eines zu beleuchtenden Teils einsetzbar, in einfacher Weise darin befestigbar und ggf. auch noch in unkomplizierter Weise kontaktierbar ist. Zweckmäßig sollte sie zusätzlich so ausgeführt sein, daß auch ein Einbau in bekannter Weise von der Frontseite her möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Das Außengewinde kann bei der Formgebung der Umhüllung mit angeformt werden, so daß weder ein besonderes Bauteil, wie die bekannte Metallhülse, noch ein zusätzlicher Verfahrensprozeß zur Herstellung des Gewindes erforderlich ist. Durch die spezielle Formgebung der Umhüllung im Bereich der Lichtaustrittsfläche kann die Leuchtdiode in eine mit einem Innengewinde versehene Bohrung z. B. eines zu beleuchtenden Leuchtblockes etc. ein- und festgeschraubt werden. Dies ist in besonders einfacher Weise dann möglich, wenn die Umhüllung im Bereich der Anschlüsse derart ausgebildet ist, daß sie mit einem Werkzeug, z. B. einem Schraubendreher oder Schraubenschlüssel, erfaßt und in Schraubrichtung gedreht werden kann.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 je eine Seitenansicht unterschiedlicher Ausführungsarten von Leuchtdioden,

Fig. 4 und 6 je eine Leuchtdiode mit einem Ringflansch und

Fig. 5 die zugehörige Ansicht auf die Lichtaustrittsseite,

Fig. 7 eine Seitenansicht einer Leuchtdiode mit Flanschabschnitten und die

Fig. 8 bis 10 je eine Frontansicht mit unterschiedlich gestalteten Flanschabschnitten,

Fig. 11 eine Seitenansicht mit axial versetzten Flanschabschnitten,

Fig. 12 eine Seitenansicht mit einem Verschlußteil eines Bajonettverschlusses,

Fig. 13 eine Seitenansicht mit zwei axial voneinander entfernten unabhängigen Befestigungsmöglichkeiten,

Fig. 14, 16 und 18 je eine Seitenansicht und die

Fig. 15, 17 und 19 bis 24 zugehörige Ansichten der Anschlußstirnseite von Leuchtdioden mit speziellen Formen der Umhüllung für die Drehbefestigung mit einem zugehörigen Werkzeug und die

Fig. 25 bis 32 mögliche Ausführungen der Anschlüsse.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Leuchtdiode bezeichnet, deren aktives Element 2 mit einer zylindrischen, hermetisch dichten Umhüllung 3 aus transparentem oder durchscheinendem organischen Material umhüllt ist. Als Material eignen sich Gießharze oder Thermoplaste oder Duroplaste ect., die im Spritz- oder Spritzgießverfahren verarbeitbar sind.

Die eine Stirnseite 4 der Umhüllung 3 ist als Lichtaustrittsfläche 5 z. B. plan ausgebildet. Diese kann je nach Anwendungsfall poliert oder mattiert sein. Auf der der Stirnseite 4 gegenüberliegenden Stirnseite 6 ragen Anschlüsse 7, 8 heraus, die innerhalb der Umhüllung 3 mit dem aktiven Element 2 kontaktiert sind.

Die Umhüllung 3 ist auf der gesamten Länge mit einem aus dem Material der Umhüllung 3 bestehenden Außengewinde 9 versehen. Dies wird vorzugsweise bei der Herstellung der Umhüllung 3 mit angeformt und kann als Spitz- oder Trapezgewinde etc. ausgebildet sein.

Die Leuchtdiode 1 ist in eine als Sackloch ausgebildete Gewindebohrung 10 eines für Leucht- und Anzeigezwecke geeigneten Körpers 11 derart eingeschraubt, daß die Lichtaustrittsfläche 5 insbesondere formschlüssig am Boden 12 des Sackloches der Gewindebohrung 10 anliegt.

Der Körper 11 besteht aus einem transparenten oder durchscheinenden Material aus organischen oder anorganischen Stoffen. Zweckmäßig wird ein Material verwendet, das den gleichen oder nahezu gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten besitzt wie das Material der Umhüllung 3.

Nach dem Einschrauben der Leuchtdiode 1 und Anlegen einer geeigneten Betriebsspannung an die Anschlüsse 7 und 8 tritt das aus der Lichtaustrittsfläche 5 ausgestrahlte Licht in den Körper 11 ein. Je nach Gestaltung der Begrenzungsflächen und Auswahl des Materials des Körpers 11 wird erreicht, daß das eingestrahlte Licht aus einer oder mehreren Begrenzungsflächen austritt und/oder der gesamte Körper aufleuchtet, insbesondere z. B. bei Verwendung von durchscheinendem oder opakem Material. Bei Anwendung einer Hochleistungsleuchtdiode können Anzeigewürfel oder -platten für Hinweis- oder Werbezwecke mit relativ großen Abmmessungen bei kleinem Leistungsbedarf hergestellt werden.

Die Leuchtdiode 1 kann, wie Fig. 1 zeigt, mit einer Konternmutter 40, ggf. unter Zwischenlegen einer Beilagscheibe oder Sicherungsscheibe 41, gesichert sein.

Die erfindungsgemäße Leuchtdiode 1 kann auch als Rückstrahler für Fahrzeuge aller Art verwendet werden, indem sie in einen entsprechend ausgebildeten Körper 11 eingeschraubt wird.

Die Lichtaustrittsfläche 5 kann in einem nicht mit dem Außengewinde 9 versehenen Abschnitt 1.1 zweckmäßig in Kalottenform, z. B. die Form einer Kugelkalotte 5.1, wie in Fig. 2 gezeigt, oder in Stabform 5.2, wie Fig. 3 zeigt, ausgebildet sein. Sie kann auch gemäß Fig. 4 als Kegel 5.3 oder gemäß Fig. 6 als Kegelstumpf 5.4 oder gemäß Fig. 12 als Scheibe 5.5 ausgeführt sein. Dabei kann die Oberfläche je nach Anwendungszweck glatt, z. B. poliert oder strukturiert, z. B. mattiert sein. Bei diesen Ausführungen ist der zwischen Lichtaustrittsfläche 5 und Gewindeanfang vorhandene Bereich 1.1 in seinen Außenabmessungen derart gewählt, daß dieser kleiner oder höchstens gleich dem vom Gewindegrund gebildeten Durchmesser ist.

Die in Fig. 2 dargestellte Leuchtdiode 1 ist in eine Platte 42, z. B. eine Frontplatte eines Gehäuses oder eine Schaltungsplatine, etc. eingeschraubt oder in eine Bohrung gesteckt und mittels einer Konternmutter 40 und einem aufgeschraubten Frontring 43 oder einem Reflektor etc. sicher gehaltert.

Die Leuchtdiode 1 kann z. B. zwecks Bildung einer Anschlagfläche im Bereich 13 der Stirnseite 6 mit einem radial nach außen über den Außendurchmesser des Außengewindes 9 überstehenden Ringflansch 14 versehen sein, wie anhand der Seitenansichten der Fig. 4 und 6 und der zugehörigen Frontansicht der Fig. 5 ersichtlich. Beim Beispiel gemäß Fig. 4 ist der Ringflansch 14 bündig mit der Stirnseite 6 und beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist er im Abstand von dieser vorgesehen, so daß zur Stirnfläche 6 ein Abschnitt stehenbleibt, der mit dem Außengewinde 9 versehen sein kann oder eine andere Form, z. B. gemäß der später beschriebenen Fig. 15 bis 17, besitzen kann.

In Fig. 6 sind die Anschlüsse als Punkt- oder Flächenkontakte 7.1 und 8.1 ausgebildet. Zur Kennzeichnung oder zum Ertasten des einen Pols der Diode ist eine Kennung in Form einer Abschrägung 44 der Umhüllung 3 bei dem einen Kontakt, z. B. 7.1, angebracht. Anstelle der Abschrägung 44 kann auch ein erhaben vorspringender Teil oder andere sichtbare oder tastbare Kennungen angeformt sein.

Um eine gute Lichtkopplung zwischen Leuchtdiode 1 und Körper 11 zu erreichen, kann gemäß Fig. 7 zwischen der Lichtaustrittsfläche 5, der Leuchtdiode 1 und der Gegenfläche, z. B. dem Boden 12, im Körper 11 ein transparentes oder durchscheinendes Lichtkoppelelement 15 vorgesehen sein. Insbesondere bei Verwendung eines elastischen oder plastischen Materials oder eines Gels oder einer Flüssigkeit wird an allen Grenzflächen eine gute Überkopplung der Lichtstrahlen erreicht, da eine formschlüssige Verbindung eintritt.

Eine Lichtkopplung kann auch über das Außengewinde 9 erfolgen. Hierzu dienen vor allem die beim Einschrauben der Leuchtdiode 1 auf Druck beanspruchten, der Stirnseite 6 zugesandten Flanken des Gewindes.

Anstelle des gezeigten Spitzgewindes kann auch ein Gewinde mit anderer Querschnittsform, z. B. ein Trapezgewinde, vorgesehen sein.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können als Anschlag oder/und als Einschraubhilfe und/oder zum Festlegen einer definierten Lage eines Kontaktsatzes zum Kontaktieren der Anschlüsse 7, 8 anstelle eines Ringflansches 14 zwei oder mehrere gleiche oder unterschiedlich lange Flanschabschnitte 14.1, 14.2 im Bereich 13 vorgesehen sein. Diese können einander gegenüberstehend, also symmetrisch, angeordnet sein, wie in Fig. 8 und 9 gezeigt, oder sie können unsymmetrisch, z. B. gemäß Fig. 10 in Umfangsrichtung oder gemäß Fig. 11 in Richtung der zentralen Längsachse 16 der Leuchtdiode 1 versetzt zueinander angeordnet sein. Auch kann ein Flanschabschnitt, z. B. gemäß 14.2 in Fig. 8, in Umfangsrichtung und/oder gemäß 14.2 in Fig. 9 in radialer Richtung länger und/oder dicker ausgebildet sein als der jeweils andere Flanschabschnitt 14.1. Die Flanschabschnitte können auch als abstehende Stäbe ausgebildet sein.

In Fig. 12 ist eine Ausführung gezeigt, bei der ein Ringflansch 14 oder ein Flanschabschnitt mit dem einen Verschlußteil 17 eines Bajonettverschlusses versehen ist. Das Gegenstück ist z. B. an einem Anschlußkupplungsteil K vorgesehen. Auf diese Weise kann eine einwandfreie Kontaktierung der Leuchtdiode 1 hergestellt werden. Zusätzlich zu dem Verschlußteil 17 können in einer anderen Ebene längs der Längsachse 16 ein oder mehrere weitere Befestigungs- und/oder lagebestimmende Mittel, z. B. Flanschabschnitte 14.1, 14.2, vorgesehen sein, wie in Fig. 13 dargestellt. Diese Leuchtdiode kann so durch einen Bajonettverschluß z. B. an einer Frontplatte 42 montiert und an der Rückseite kann ein Kupplungsteil K befestigt werden. Auf das außen an der Frontplatte 42 überstehende Außengewinde 9 kann ein Körper 11 oder eine Schutzkappe S aufgeschraubt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können, ggf. zusätzlich zu den oben beschriebenen Anordnungen, im Bereich 13 Angriffsflächen 18 vorgesehen sein, die mit einem entsprechend ausgebildeten Werkzeug zusammenwirken können. Mit einem solchen Werkzeug ist die Leuchtdiode 1 leicht in einen Körper 11 ein- und bzw. aus diesem ausschraubbar.

Beispielsweise bilden die Angriffsflächen 18 ein Außenmehrkant 18.1, z. B. gemäß Fig. 14 bis 17 ein Sechskant, wobei beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14 und 15 die Außenabmessungen den Außendurchmesser des Außengewindes 9 radial überragen und gemäß Fig. 16 und 17 diese Außenabmessungen gleich oder kleiner sind als der Außendurchmesser des Außengewindes 9.

Die Angriffsflächen 18 können auch gemäß den Fig. 18 bis 20 ein Innenmehrkant 18.2, z. B. gemäß Fig. 18 und 19 ein Innensechskant, oder gemäß Fig. 20 eine Innenverzahnung 18.3 bilden.

Bei dem in Fig. 21 gezeigten Ausführungsbeispiel bilden die Angriffsflächen 18 einen Längsschlitz 18.4 für einen Schraubendreher mit flacher Klinge und gemäß Fig. 22 einen Kreuzschlitz 18.5 für einen Kreuzschlitzschraubendreher.

Für die Drehung durch Spezialwerkzeuge können auch gemäß Fig. 23 zwei seitliche Aussparungen 18.6 oder gemäß Fig. 24 zwei Bohrungen 18.7 oder andere Formen von Aussparungen vorgesehen sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Anschlüsse 7, 8 für die Leuchtdiode 1, z. B. gemäß Fig. 25 und 26, als Punkt- oder Flächenkontakte 7.1, 8.1 ausgebildet sein, die z. B. im Abstand von der zentralen Längsachse 16 angeordnet sein können. Zur Kennzeichnung der unterschiedlichen Pole kann die Abschrägung 44 oder eine Erhebung etc. vorgesehen sein. Beim Ausführungsbeispiel ist hier zusätzlich der eine Anschluß 7.1 als stegförmiger, in der Darstellung senkrecht verlaufender Flachkontakt und der andere als Punktkontakt 8.1 ausgebildet. Der letztere könnte, ggf. zusätzlich, als waagrecht verlaufender Steg ausgeführt sein.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 27 und 28 sind sie als zur zentralen Längsachse 16 und zueinander konzentrische Flächenkontakte 7.2, 8.2 ausgebildet, wobei der Anschluß 8.2 als Punktkontakt zentral angeordnet ist. Die Anschlüsse können auch, wie in Fig. 29 und 30 dargestellt, als Steck- oder Rastkontakte 7.3 und 8.3 ausgebildet sein und ggf. zugleich zur Befestigung der Leuchtdiode 1, z. B. durch Rasten oder einen Bajonettverschluß etc., dienen. Beim Ausführungsbeispiel besitzen sie daher eine unterschiedliche Form oder es sind gemäß Fig. 31 und 32 am Umfang der Umhüllung 3 über diese überstehende und evtl. noch axial gegeneinander versetzte Anschlußkontakte 7.4, 8.4 vorgesehen.

Die Leuchtdiode 1 kann einen integrierten Widerstand oder einen temperaturabhängigen Widerstand oder spannungsabhängigen Widerstand aufweisen. Auch kann eine integrierte Blinkschaltung vorgesehen sein. Weiterhin können zwei aktive Leuchtdioden-Einheiten, z. B. eine rot und eine grün leuchtende, integriert sein. Ggf. sind dann mehr als zwei Anschlüsse notwendig, die ebenfalls als Punkt- oder Flächenkontakte ausgeführt sein können.

Claims

1. Leuchtdiode, insbesondere Hochleistungsleuchtdiode, mit einer hermetisch dichten Umhüllung aus transparentem oder durchscheinendem Kunststoff mit einer Lichtaustrittsfläche und einem zylindrischen, das Außengewinde tragenden Teil sowie mit an einer Stirnfläche austretenden Anschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewinde (9) durch den die Umhüllung (3) bildenden Kunststoff selbst gebildet ist und sich von der Lichtaustrittsfläche (5) aus in Richtung der Anschlüsse (7, 8) erstreckt, wobei ein eventueller nicht mit dem Außengewinde (9) versehener Abschnitt (1.1) zwischen der Lichtaustrittsfläche (5) und dem Anfang des Außengewindes (9) einen Außendurchmesser aufweist, der höchstens gleich dem vom Gewindegrund gebildeten Durchmesser ist.

2. Leuchtdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (3) im Anschlußbereich (Stirnseite 6, Bereich 13) einen radial über das Außengewinde (9) überstehenden Ringflansch (14) oder Flanschabschnitte (14.1, 14.2) aufweist.

3. Leuchtdiode nach Anpruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei unsymmetrisch bezüglich dem Umfang und/oder bezüglich der axialen Richtung des Außengewindes (9) angeordnete Flanschabschnitte (14.1, 14.2) vorgesehen sind.

4. Leuchtdiode nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Flanschabschnitte (14.1, 14.2) in radialer und/oder Umfangsrichtung eine voneinander unterschiedlich große Länge aufweisen.

5. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich (13) der Leuchtdiode (1) oder der Flansch (14) oder ein Flanschabschnitt (14.1; 14.2) als der eine Verschlußteil (17) eines Bajonettverschlusses ausgebildet oder mit einem solchen versehen ist.

6. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußbereich (6; 13) mit einem Außen- oder Innenvielkant (18.1; 18.2, 18.3) versehen ist.

7. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (6), an der oder in deren Bereich die Anschlüsse (7, 8) austreten bzw. vorgesehen sind, einen Schraubendreherschlitz (18.4) oder -kreuzschlitz (18.5) oder seitlich offene Aussparungen (18.6) oder Bohrungen (18.7) aufweist.

8. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (7, 8) als von der zentralen Längsachse (16) beabstandete Punktkontakte oder Flächenkontakte (7.1, 8.1; 7.2, 8.2) ausgebildet sind.

9. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (7.3, 8.3) als Steck- oder Rastkontakte oder als der eine Verschlußteil einer Bajonettfassung ausgebildet sind.

10. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Anschlüsse (7.2, 8.2) sowohl zur zentralen Längsachse (16) als auch zueinander konzentrisch angeordnet sind.

11. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsfläche (5) als Kalotte (5.1) ausgebildet ist.

12. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsfläche (5) als Kegel (5.3) oder Kegelstumpf (5.4) oder als Scheibe (5.5) ausgebildet ist.

13. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu wenigstens zwei Flanschabschnitten (14.1, 14.2) in axialem Abstand von diesen ein Ringflansch (14) oder weitere Flanschabschnitte vorgesehen sind.

14. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewinde (9) als Lichtaustrittsfläche ausgebildet ist.

15. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Flanschabschnitte (14.1, 14.2) oder Ansätze oder die Anschlüsse (7.1, 8.2) derart angeordnet sind, daß nur eine zulässige Einsetzlage und/oder Anstecklage einer Anschlußfassung (K) möglich ist.

16. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen integrierten Vorwiderstand, insbesondere einen spannungsabhängigen oder temperaturabhängigen Widerstand, enthält.

17. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine integrierte Blinkschaltung enthält.

18. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere farblich unterschiedliche aktive Leuchtdiode-Einheiten enthält.

19. Leuchtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (3) eine zur Anschlußkennzeichnung geeignete Anfasung oder Aussparung oder Anformung (44) aufweist.

20. Leucht- oder Anzeigeeinrichtung mit einer Leuchtdiode nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (1) in eine Gewindebohrung (10) eines aus transparentem oder durchscheinendem, organischem oder anorganischem Material bestehenden Körpers (11) eingeschraubt ist und die Lichtaustrittsfläche (5; 5.X) direkt oder über ein transparentes oder durchscheinendes Licht-Koppelelement (15) formschlüssig an einer Gegenfläche (12) des Körpers (11) anliegt und/oder die Strahlung der Leuchtdiode (1) über das Außengewinde (9) auf den Körper (11) übertragen wird.