DE4311937A1 - Lichtemittierende Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine lichtemittierende Vorrich­ tung mit Lumineszenzdioden.

Lumineszenzdioden sind gegenüber üblichen Glühlampen extrem zuverlässig und billig und werden daher als In­ dikatorlämpchen und Displays oder zur Hinterleuchtung von Anzeigenfeldern eingesetzt. Bei der letztgenannten Anwendung besteht oft der Nachteil, daß das Anzeigen­ feld ungleichmäßig ausgeleuchtet wird. Die Ursache hierfür kann darin liegen, daß die optischen Achsen der Lumineszenzdioden nicht parallel zueinander verlaufen oder daß die Lumineszenzdioden untereinander unter­ schiedliche Helligkeiten aufweisen. Eine Möglichkeit zur Beseitigung dieser Nachteile besteht darin, mehr Lumineszenzdioden zu verwenden bzw. hierfür geeignete Lumineszenzdioden auszuwählen, wodurch jedoch die Her­ stellungskosten als auch der Stromverbrauch erhöht wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine lichtemittierende Vorrichtung mit Lumineszenzdi­ oden anzugeben, die einen einfachen Aufbau erlaubt und eine gleichmäßige Lichthelligkeit emittiert, so daß An­ zeigenfelder gleichmäßig hinterleuchtet werden.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst, wonach ein quaderförmi­ ger Leuchtkörper mit lichtstreuenden Eigenschaften vor­ gesehen ist, an dessen Rückseite Öffnungen zur Aufnahme der Lumineszenzdioden vorgesehen sind und die Seiten­ flächen so beschaffen sind, daß das von den Lumines­ zenzdioden erzeugte, auf die Seitenflächen auftreffende Licht durch Totalreflexion nahezu vollständig in den Leuchtkörper zurückreflektiert wird. Außerdem werden die rückseitigen Öffnungen zur Aufnahme der Lumines­ zenzdioden so ausgebildet, daß deren optischen Achsen parallel verlaufen.

Durch die Verwendung eines Leuchtkörpers wird das er­ zeugte Licht der Lumineszenzdioden innerhalb des Leuchtkörpers aufgrund seiner lichtstreuenden Eigen­ schaften diffus in alle Richtungen gestreut, so daß dieser Leuchtkörper selbst vollständig gleichmäßig aus­ geleuchtet wird, unabhängig von möglicherweise unter­ schiedlichen Helligkeiten der einzelnen Lumineszenzdi­ oden. Die an den Seitenflächen des Leuchtkörpers statt­ findende Totalreflexion verhindert das seitliche Aus­ treten des Lichtes, so daß nahezu ausschließlich die Vorderseite des Leuchtkörpers ausgeleuchtet wird. Die Gleichmäßigkeit der Helligkeit wird auch dadurch unter­ stützt, daß die optischen Achsen der Lumineszenzdioden parallel zueinander und gleichzeitig senkrecht zur Vor­ derseite des Leuchtkörpers verlaufen. Die mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielte Helligkeit ist so hoch, daß zur Ausleuchtung von schmalen und langen Anzeigenfeldern nur eine äußerst geringe Anzahl von Lumineszenzdioden erforderlich ist.

Eine weitere Verbesserung der Ausleuchtung als auch eine weitere Erhöhung der Helligkeit kann bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung mittels ei­ nes auf der Vorderseite des Leuchtkörpers angeordneten Dämpfungsblockes erreicht werden, dessen domartige Wöl­ bungen an den Lichtkegel der Lumineszenzdioden derart angepaßt sind, daß das Licht in der Hauptstrahlrichtung der Lumineszenzdioden stärker als in den anderen Rich­ tungen gedämpft wird. In Fortbildung dieser Ausfüh­ rungsform wird die freie Vorderseite dieses Dämpfungs­ blockes durch Aufbringen eines als Lichtleiter dienen­ den, lichtdurchlässigen Materials planarisiert.

Vorzugsweise wird die Vorderseite des Leuchtkörpers bzw. die Vorderseite des Dämpfungsblocks aufgerauht, so daß an den fraglichen Oberflächen eine möglichst große Lichtstreuung erreicht wird, wodurch eine weitere Ver­ besserung der Gleichmäßigkeit der Helligkeit erreicht wird.

Weiterhin können zur Verhinderung des Lichtaustrittes aus den Seitenflächen diese in bezug auf die Rücksei­ tenfläche derart geneigt ausgebildet werden, daß hier­ durch das von den Lumineszenzdioden abgestrahlte Licht in Richtung der Vorderseite des Leuchtkörpers reflek­ tiert wird. Vorzugsweise können diese Seitenflächen hochglanzpoliert sein oder eine lichtreflektierende Be­ schichtung aufweisen. Der Leuchtkörper selbst wird vor­ zugsweise aus Polyamid oder Polyäthylen hergestellt.

Desweiteren wird zur Hinterleuchtung eines Anzeigenfel­ des eine entsprechende Anzeigenplatte auf die Oberseite des Leuchtkörpers bzw. auf die planarisierte Oberfläche des Dämpfungsblockes gelegt.

Ferner wird zur Verbesserung der Montage auf einer Lei­ terplatte die Rückseite des Leuchtkörpers mit wenig­ stens einem Fügestift versehen, der zur Arretierung in eine dafür vorgesehene Öffnung in der Leiterplatte ein­ geführt und anschließend auf der Rückseite der Leiter­ platte als Heißniet ausgebildet wird. Die Lumineszenz­ dioden werden dabei als SMD-Chips mit den auf der Lei­ terplatte angeordneten Leitbahnen verlötet.

Im folgenden soll die erfindungsgemäße Vorrichtung an­ hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen dargestellt und beschrieben werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausfüh­ rungsbeispieles der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Ausfüh­ rungsbeispiels nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines weiteren Aus­ führungsbeispiel, dessen Leuchtkörper einen Dämpfungsblock aufweist.

Die lichtemittierende Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 weist einen Leuchtkörper 1 mit einer Vorderseite 1a und einer Rückseite 1b auf. An der Rückseite 1b sind zwei Öffnungen 6 zur Aufnahme von jeweils einer Lumi­ neszenzdiode 2 vorgesehen. Dabei werden diese Öffnungen 6 so hergestellt, daß die mit den optischen Achsen der Leuchtdioden 2 zusammenfallenden Symmetrieachsen einmal parallel zueinander und zum anderen senkrecht auf der Vorderseite 1a des Leuchtkörpers verlaufen. Die Seiten­ flächen des Leuchtkörpers 1 sind in Richtung der Vor­ derseite 1a leicht nach außen geneigt und gleichzeitig mit einer Hochglanzpolierung versehen, so daß einmal der Austritt des Lichts aus dem Leuchtkörper verhindert wird und andererseits das von den Lumineszenzdioden kommende Licht an diesen Seitenflächen in Richtung der Vorderseite 1a reflektiert wird. Die Vorderseite 1a des Leuchtkörpers 1 weist eine aufgerauhte Oberfläche mit beispielsweise einer Rauhtiefe von 60 µm auf, um hier­ durch eine größtmöglichste Lichtstreuung zu erreichen.

Die Lumineszenzdioden 2 sind als SMD-Chips ausgeführt und auf einer Leiterplatte 7 an den dafür vorgesehenen Stellen gelötet. Um den Leuchtkörper 1 auf den Lumines­ zenzdioden 2 zu arretieren und zu fixieren, weist die Rückseite 1b des Leuchtkörpers 1 zwei Fügestifte 1d auf, die jeweils in eine Öffnung 7a der Leiterplatte 1 eingeführt werden (vgl. Fig. 2). Anschließend wird der auf der Rückseite der Leiterplatte 7 überstehende Teil dieses Fügestiftes 1d als Heißniet ausgebildet um hier­ durch den Leuchtkörper 1 zu fixieren wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Mit dem Bezugszeichen 5 ist in der Fig. 1 und 2 eine Anzeigenplatte bezeichnet, die formschlüssig auf der Vorderseite 1a des Leuchtkörpers 1 aufliegt. Diese An­ zeigenplatte 5 enthält die auszuleuchtenden Anzeigen­ felder und wird durch den Leuchtkörper 1 homogen hin­ terstrahlt.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Leuchtkörper 1 weist eine Länge von ca. 32 mm, eine Breite von ca. 12 mm und eine Höhe von ca. 8 mm auf und enthält ledig­ lich zwei Lumineszenzdioden.

Die lichtemittierende Vorrichtung nach Fig. 3 ist mit einem quaderförmigen Leuchtkörper 1 aufgebaut, der an seiner Vorderseite 1a einen, mit demselben einstückig verbundenen Dämpfungskörper 3 aufweist, bei dem jeweils in der entsprechenden Position einer Lumineszenzdiode 2 eine an den Lichtkegel der Lumineszenzdiode angepaßte domartige Wölbung angeordnet ist. Hierdurch soll das in Richtung der optischen Achse abgestrahlte Licht einer Lumineszenzdiode stärker gedämpft werden als das in die anderen Richtungen abgestrahlte Licht. Die Oberfläche 3a dieses Dämpfungskörpers ist ebenfalls aufgerauht mit einer Rauhtiefe von beispielsweise 60 µm und ist mit­ tels eines lichttransparenten Materials 4, beispiels­ weise aus Plexiglas (Handelsname: Plexi 7N) planari­ siert. An diese planarisierte Oberfläche 4a schließt sich eine wie in den Fig. 1 und 2 dargestellte An­ zeigeplatte 5 an, die die auszuleuchtenden Anzeigenfel­ der aufweist.

Auch der Leuchtkörper 1 nach Fig. 3 kann mittels an dessen Rückseite 1b angeordneten Fügestiften 1d auf ei­ ner die SMD-Chips 2 tragenden Leiterplatte 7 fixiert werden, indem diese Fügestifte 1d auf der Rückseite der Leiterplatte 7 zu Heißnieten 1e verschmolzen werden.

Der Leuchtkörper nach Fig. 3 weist ebenfalls eine Länge von ca. 32 mm, lediglich eine Breite von 6 mm und eine Höhe von ca. 7 mm auf und kommt für eine homogene Hinterleuchtung der Anzeigenfelder ebenfalls wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 oder 2 mit zwei Lumi­ neszenzdioden aus. Die in den Fig. 1 bis 3 darge­ stellten Leuchtkörper werden aus Polyamid oder Poly­ äthylen hergestellt.

Der Einsatz der in den Figuren dargestellten lichtemit­ tierenden Vorrichtungen eignet sich besonders zur Hin­ terleuchtung von schmalen und langen Anzeigenfeldern, die in Frontpaneelen entsprechender Geräte integriert sind.

Anstatt der in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 3 verwendeten SMD-Chips können auch übliche LED-Lampen verwendet werden. Die Öffnungen 6 in dem Leuchtkörper müssen dann an die entsprechende Form der Gehäuse dieser LED-Lampen angepaßt werden.

Claims (12)

1. Lichtemittierende Vorrichtung mit Lumineszenzdioden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) es ist ein quaderförmiger Leuchtkörper (1) mit lichtstreuenden Eigenschaften und mit einer Vor­ der- und Rückseite (1a, 1b) vorgesehen, wobei die­ ser Leuchtkörper (1) auf der Rückseite (1b) Öff­ nungen (6) zur Aufnahme der Lumineszenzdioden (2) aufweist,
• b) die die Lumineszenzdioden (2) aufnehmenden Öffnun­ gen (6) sind derart ausgestaltet, daß die mit den optischen Achsen der Lumineszenzdioden (2) zusam­ menfallenden Symmetrieachsen der Öffnungen (6) parallel zueinander verlaufen,
• c) die Seitenflächen des Leuchtkörpers (1) sind so beschaffen, daß das von den Lumineszenzdioden (2) erzeugte, auf die Seitenflächen auftreffende Licht durch Totalreflexion nahezu vollständig in den Leuchtkörper (1) zurückreflektiert wird.

2. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Dämpfungsblock (3) auf der Vorderseite (1a) des Leuchtkörpers (1) angeordnet und mit ihm einstückig verbunden ist, wobei dieser Dämpfungsblock (3) eine Mehrzahl von an den Lichtkegel der Lumineszenzdioden (2) angepaßte domartige Wölbungen aufweist, die entsprechend den Lumineszenzdioden (2) positioniert sind.

3. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Dämpfungs­ blocks (3) durch Aufbringen eines lichtdurchlässigen Materials (4) planarisiert wird.

4. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Vorderseite (1a, 3a) des Leuchtkörpers (1) bzw. des Dämpfungsblockes (3) aufgerauht ist.

5. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen des Leuchtkörpers (1) in bezug auf dessen Rückseitenfläche (1b) derart geneigt ausgebildet ist, daß das von den Lumineszenzdioden (2) abgestrahlte Licht an den Seitenflächen in Richtung der Vorderseite (1a) des Leuchtkörpers (1) reflektiert wird.

6. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen des Leuchtkörpers (1) eine Hochglanzpo­ lierung aufweisen.

7. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflä­ chen des Leuchtkörpers (1) eine lichtreflektierende Be­ schichtung aufweisen.

8. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite (1a) des Leuchtkörpers (1) bzw. auf der pla­ narisierten Oberfläche (4a) des Dämpfungsblockes (3) eine Anzeigenplatte (5) zu deren Hinterleuchtung ange­ ordnet ist.

9. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtkörper (1) aus stark streuendem Material besteht.

10. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das stark streuende Material Polyamid oder Polyäthylen ist.

11. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite (1a) des Leuchtkörpers (1) wenigstens ein Fügestift (1d) angeordnet ist.

12. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der Leuchtkörper (1) zusammen mit den Lumineszenzdioden (2) auf einer Leiterplatte (7) angeordnet sind und daß zur Aufnahme der Fügestifte (1d) in der Leiterplatte (7) Öffnungen (7a) vorgesehen sind.