DE7242805U

DE7242805U - ARRANGEMENT FOR LIGHTING DIODES

Info

Publication number: DE7242805U
Application number: DE19727242805
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-11-21
Filing date: 1972-11-21
Publication date: 1973-07-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung bei Leuchtdiode^ für opcische Projektionseinrichtungen, insbesondere für die bedarfsweise Ausleuchtung und Barstellung von Symbolen auf den Frontplatten von Schaltgeräten und Schaltwarten unter Verwendung von fest mit den Leuchtdioien verbundenen Linsenanordnungen. The invention relates to an arrangement in light emitting diode ^ for optical projection devices, in particular for If necessary, illumination and display of symbols on the front panels of switchgear and control rooms below Use of lens arrangements firmly connected to the light emitting diodes.

Bei Einzelprojektionseinrichtungen, beispielsweise Tasten und Schaltern, und Mehrfachprojektionssystemen, wie optischen Digitalanzeigern und Mosaikbausteinen von Schaltwarten werden zum Darstellen beliebiger Symbole mit zunehmender Miniaturisierung der Bauelemente anstelle von herkömmlichen Signallampen immer häufiger Leuchtdioden verwendet. Leuchtdioden haben gegenüber Signallampen den Vorteil einer äußerst geringen Leistungsaufnahme; sie können daher von integrierten Schaltkreisen direkt gesteuert werden. Sie besitzen ferner eine sehr hohe Lebensdauer, führen zu keiner unzulässigen Erwärmung in ihrer näheren Umgebung und weisen eine außerordentlich hohe Leuchtdichte auf. Dem Einsatz derartiger Leuchtdioden in herkömmlichen optischen Projektionseinrichtungen steht lediglich ihre geringe räumliche Ausdehnung und damit ihre niedrige Flächenleuchtdichte bezogen auf die Leuchtfläche von Signallampen entgegen. Will man dennoch zu einer brauchbar kontrastreichen Darstellung der abzubildenden Symbole gelangen, muß dafür gesorgt werden, daß ein möglichst großer Anteil des von den Leuchtdioden in verschiedene Richtungen ausgehenden Lichtstromes für die Projektion erfaßt und zur Ausleuchtung einer Leuchtfläche verwendet wird, die größer ist als die Abmessungen der eigentlichen Leuchtdioden.In single projection devices, such as buttons and switches, and multiple projection systems, such as optical Digital displays and mosaic modules in control rooms are used to display any symbols with increasing miniaturization the components are increasingly using light-emitting diodes instead of conventional signal lamps. Light emitting diodes have the advantage of extremely low power consumption compared to signal lamps; they can therefore be of integrated Circuits can be controlled directly. You also own have a very long service life, do not lead to inadmissible heating in their immediate vicinity and have an extraordinary high luminance. The use of such light-emitting diodes in conventional optical projection devices is available only their small spatial extent and thus their low surface luminance in relation to the luminous area of Signal lamps against. If you still want to achieve a usable high-contrast representation of the symbols to be depicted, It must be ensured that as large a proportion as possible of the emanating from the light-emitting diodes in different directions Luminous flux is detected for the projection and used to illuminate a luminous area that is larger than the dimensions the actual light emitting diodes.

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Zu diesem 7weck sind heute Leuchtdioden auf dem Markt, die mit einer Projektionslinse versehen sind. Aufgabe dieser Projektionslinse ist es, das von der Leuchtdiode ausgehende Licht zu bündeln und über einen Informationsträger bestimmte Symbole auf einer Darstellungsfläche zur Anzeige zu bringen. Die Güte einer solchen optischen Projektionseinrichtung ist maßgeblich bestimmt durch die Güte der Projektionslinse der verwendeten Leuchtdiode. Wegen der äußerst geringen Abmessungen der Leuchtdioden, ihrer Temperaturempfindlichkeit und der feinen Verbindungsleitungen zu den Anschlußelektroden ist es unmöglich, derartige Leuchtdiodenanordnungen durch einen Spritzvorgang herzustellen. Aus diesem Grunde erfolgt die Herstellung derartiger Anordnungen bisher durch Gießen der Projektionslinsen und Einbetten der Leuchtdioden in die noch flüssige Gießmasse. Die Güte derartiger gegossener Projektionslinsen liegt erheblich unterhalb der Güte gleichartiger Linsen, die unter Druck durch einen Spritzvorgang herstellbar sind.For this purpose, there are light-emitting diodes on the market today, which are provided with a projection lens. Task this The projection lens is to bundle the light emanating from the light-emitting diode and to determine it via an information carrier To bring symbols on a display surface for display. The quality of such an optical projection device is largely determined by the quality of the projection lens of the light-emitting diode used. Because of the extremely small dimensions the light-emitting diodes, their temperature sensitivity and the fine connecting lines to the connection electrodes it is impossible to produce such light-emitting diode arrangements by an injection molding process. For this reason it takes place the manufacture of such arrangements so far by casting the projection lenses and embedding the light emitting diodes in the still liquid casting compound. The quality of such molded projection lenses is considerably below the quality of lenses of the same type that can be produced under pressure by an injection molding process are.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leuchtdiode zu schaffen, die zu Projekcionszwecken mit einer durch einen Spritzvorgang hergestellten Linsenanordnung versehen ist.The object of the present invention is to provide a light-emitting diode for projection purposes with a through a Injection process produced lens assembly is provided.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Linsenanordnung aus einem Spritzteil besteht und daß die Leuchtdiode mit den zugehörigen Anschlußelektroden durch einen Gießvorgang mit der Linsenanordnung fest verbunden ist. Die Linsenanordnung besteht zweckmäßigerweise aus eine.».· Sammellinse und einer diese umgebenden katadioptrischen Ringoptik, die einen homogenen Körper mit gemeinsamem Brennpunkt bilden, wobei die gekrümmte Fläche der Linsenanordnung in der Brennebene abgeblattet ist und als Anlage für eine Leuchtdiode dient. Die die Leuchtdiode und die Linsenanordnung umgebende Gießmasse weist zweckmäßigerweise einen oberhalb des Brechungsindex der Linsenanordnung liegenden Brechungsindex auf.This object is achieved in that the lens arrangement consists of an injection-molded part and that the light-emitting diode with the associated terminal electrodes is firmly connected to the lens arrangement by a casting process. The lens arrangement exists expediently from a. ». · converging lens and one of these surrounding catadioptric ring optics, which form a homogeneous body with a common focal point, the curved The surface of the lens arrangement is peeled off in the focal plane and serves as an attachment for a light-emitting diode. The the light emitting diode and the casting compound surrounding the lens arrangement expediently has has a refractive index lying above the refractive index of the lens arrangement.

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Die Erfindung ist nachatehend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is subsequently based on in the drawing illustrated embodiments explained in more detail.

Pig, 1 zeigt in perapektiviaoher Daratellung drei Leuchtdioden, die nach der Erfindung mit speziellen Linsenanordnungen veraehen worden sind,Pig, 1 shows three light-emitting diodes in perspective view, which have been provided with special lens arrangements according to the invention,

Pig. 2 und 3 ähnliche Anordnungen mit unterschiedlich ausgebildeten Anschlußelektroden.Pig. 2 and 3 similar arrangements with differently trained Connection electrodes.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist abgenommen, daß die für die Leuchtdioden zu verwendenden Linsenanordnungen aus einer Sammellinse 1 und einer diese umgebenden katadioptrisehen Ringoptik 2 durch einen Spritzvorgang hergestellt sind. Dies ist angedeutet durch Verbindungsstege 3 zwischen den durch den gleichen Spritzvorgang hergestellten Linsenanordnungen für verschiedene Leuchtdioden. Diese Verbindungsstege können bis zur endgültigen Fertigstellung der Leuchtdiodenanordnungen zur gegenseitigen Fixierung der Linsenanordnungen diene'i. Es ist aber auch möglich, jede Linsenanordnung für pich herzustellen oder gemeinsam hergestellte Linsenanordnungen nach dem Auftrennen der Verbindungsstege auf andere Art und Weise zu fixieren. In the embodiment of FIG. 1 it is assumed that the for the light-emitting diodes to be used lens arrangements made up of a converging lens 1 and a catadioptric ring optics surrounding it 2 are produced by an injection molding process. This is indicated by connecting webs 3 between the through the lens assemblies for different light emitting diodes produced in the same injection molding process. These connecting webs can be up to serve for the final completion of the light-emitting diode arrangements for the mutual fixation of the lens arrangements. It is but also possible to produce each lens arrangement for one piece or jointly produced lens arrangements after separation to fix the connecting webs in a different way.

Linsenanordnungen aus Sammellinsen und diese umgebenden katadioptrischen Ringoptiken sind an sich bekannt. Sie v/erden beispielsweise im Eisenbahnsicherungswesen für hochwertige Signaloptiken verwendet. Die Erfindung besteht nicht in der Verkleinerung einer auf einem anderen Anwendungsgebiet bewährten Linsenanordnung für die Verwendung bei Leuchtdi^den, sondern in der Schaffung einer Leuchtdiode mit einer beliebigen Linsenanordnung, deren Projektionsgüte sehr viel höher liegt als bei allen bisher bekannten Leuchtdioden dieser Art.Lens arrangements made up of converging lenses and catadioptric lenses surrounding them Ring optics are known per se. For example, they are used in railway safety systems for high-quality signal optics used. The invention does not consist in reducing a lens arrangement which has proven itself in another field of application for use in light emitting diodes, but in creating a light emitting diode with any lens arrangement, whose projection quality is much higher than with all previously known light-emitting diodes of this type.

Jede Leuchtdiode 4 besitzt zwei Anschlußelektroden 5 und 6, die durch zwei nachträglich ausbrechbare oder auaschneidbare Stege 7 und 8 miteinander verbunden sind. Die Anschlußelektroden können über weitere Stege 9 und 10 mit den AnschlußelektrouenEach light-emitting diode 4 has two connection electrodes 5 and 6, which can be broken out or cut out by two Web 7 and 8 are connected to one another. The connection electrodes can be connected to the connection electronics via further webs 9 and 10

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weiterer Leuchtdioden verbunden sein. Zweck dieser Stege ist es, die Anschlußelektroden untereinander und gegeneinander bis zur Fertigstellung der Leuchtdiodenanordnungen zu. fixieren. Die eine der beiden An&chlußelektroden für eine Leuchtdiode ist an ihrem oberen Ende abgewinkelt und bildet eine Anlagefläche für die Leuchtdiode, die mit ihr elektrisch leitend verbunden ist. Die jeweils andere Anschlußelektrode ist durch einen feinen Draht 11 mit dem anderen Pol der Leuchtdiode verbunden. Die gegenseitige Fixierung der Anschlußelektroden durch die Verbindungsstege stellt sicher, daß die elektrischen Anschlüsse zwischen Leuchtdiode und Anschlußelektrode während des Zusammenfügens der Linsenanordnung mit der eigentlichen Leuchtdiode nicht zerstört wird.be connected to other light emitting diodes. The purpose of these webs is to close the connection electrodes to one another and to one another until the light-emitting diode arrangements have been completed. fix. One of the two connection electrodes for a light-emitting diode is angled at its upper end and forms a contact surface for the light-emitting diode, which is connected to it in an electrically conductive manner. The other terminal electrode is connected by a fine wire 11 to the other pole of the light-emitting diode. The mutual fixation of the connection electrodes by the connecting webs ensures that the electrical connections between the light-emitting diode and connection electrode are not destroyed during the assembly of the lens arrangement with the actual light-emitting diode.

Für die Herstellung der Leuchtdiodenanordnung werden die Anschlußelektroden 5 und 6 eines Elektrodenpaares zusammen mit der zugehörigen Leuchtdiode 4 auf die hückseite der Linsenanordnung aufgesetzt und ausgerichtet. Die Linsenanordnung ist in der gemeinsamen Brennebene von Sammellinse und katadioptrischer Ringoptik abgeplattet, so daß die Leuchtdiode in der Brennebene der Linsenanordnung angeordnet werden kann. Nach dem Ausrichten der Anschlußelektroden werden diese mit der Linsenanordnung durch einen Gießvorgang fest verbunden. Beide Anschlußelektroden sind im Bereich der sie umgebenden Gießmasse abgebogen bzw. hakenförmig ausgebildet, so daß ein sicherer Sitz der Anschlußelektroden in der Gießmasse gewährleistet ist.For the production of the light-emitting diode arrangement, the connection electrodes 5 and 6 of a pair of electrodes together with the associated light-emitting diode 4 on the rear of the lens arrangement put on and aligned. The lens arrangement is in the common focal plane of the converging lens and the catadioptric lens Ring optics flattened so that the light-emitting diode can be arranged in the focal plane of the lens arrangement. After the connection electrodes have been aligned, they are firmly connected to the lens arrangement by a casting process. Both connection electrodes are bent or hook-shaped in the area of the casting compound surrounding them, so that a secure fit of the connection electrodes in the casting compound is guaranteed.

Nach dem Aushärten der Gießmasse werden die Verbindungsstege zwischen den Anschlußelektroden untereinander und zu den Anschlußelektroden weiterer Leuchtdioden ausgebrochen oder ausgeschnitten. Die Leuchtdiode für die Anwendung in optischen Projektionseinrichtungen ist damit fertiggestellt. Es kann zweckmäßig sein, mindestens eine der Anschlußeiektroden durch eine besondere Formgebung oder eine besondere Markierung zuiu Anschluß für positives oder negatives Potential zu kennzeichnen. After the casting compound has hardened, the connecting webs between the connecting electrodes and to the connecting electrodes of other light-emitting diodes are broken out or cut out. The light-emitting diode for use in optical projection devices is now complete. It can be useful to identify at least one of the connection electrodes by a special shape or a special marking for connection for positive or negative potential.

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In Pig. 2 ist die Leuchtdiode für optische Projektionseinrichtungen in einem Metallgehäuse 12 angeordnet. Eine der Anschlußelektroden ist über eine metallische Grundplatte 13 mit dem einen Pol der Leuchtdiode 4 und ggf. auch mit dem Metallgehäuse 12 elektrisch leitend verbunden, während die andere Anschlußelektrode für den Gegenpol der Leuchtdiode isoliert in die Metallplatte 13 eingebettet ist. Die Verbindung zwischen Grundplatte 13 und Leuchtdiode 4 erfolgt ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig- 1 durch Ausgießen des Metallgehäuses 12 mit einer Gießmasse.In Pig. 2 , the light-emitting diode for optical projection devices is arranged in a metal housing 12. One of the connection electrodes is electrically conductively connected via a metallic base plate 13 to one pole of the light-emitting diode 4 and possibly also to the metal housing 12, while the other connection electrode for the opposite pole of the light-emitting diode is embedded in the metal plate 13 in an insulated manner. The connection between the base plate 13 and the light-emitting diode 4 takes place similarly to the exemplary embodiment according to FIG. 1, by pouring the metal housing 12 with a casting compound.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist nur eine einzige Anschlußelektrode vorgesehen. Diese Anschlußelektr^de ist isoliert in eine metallische Grundplatte 13 eingebettet und mit dem einen Pci der Leuchtdiode 4 elektrisch leitend verbunden. Der andere Pol der Leuchtdiode ist über eine Zuleitung mit der metallischen Grundplatte verbunden, die zur Kontaktierung dient und ständig an dem einen Pol einer Speisespannung squelle liegt. Die Anordnung nach Pig. 3 ist besonders geeignet für die Verwendung in Projektionseinrichtungen, bei denen die Leuchtdioden gegebenenfalls zusammen mit weiteren elektronischen Bauelementen auf gedruckten Leiterplatten angeordnet sind .In the embodiment of FIG. 3 is only one Connection electrode provided. This connection electrode is embedded and insulated in a metallic base plate 13 with one Pci of the light-emitting diode 4 connected in an electrically conductive manner. The other pole of the light-emitting diode is connected to the metallic base plate via a lead that is used for contacting and is constantly connected to one pole of a supply voltage source. The arrangement according to Pig. 3 is special suitable for use in projection equipment in which the light-emitting diodes may be used together with other electronic components arranged on printed circuit boards are .

3 Figuren VPA 9/260/30033 figures VPA 9/260/3003

Claims

g-a a 4Ln s ρ r ü c h e

1. Arrangement of light-emitting diodes for optical projection devices, especially for the illumination and display of symbols on the front panels of Switching devices and control rooms, using lens arrangements permanently connected to the light-emitting diodes, characterized in that the lens arrangement (1 and 2) consists of a molded part and that the light-emitting diode (4) with the associated connection electrodes (5 and 6) is firmly connected to the lens arrangement by a casting process.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the lens arrangement consists of a converging lens (1) and a catadioptric ring optics surrounding it (2), which form a homogeneous body with a common focal point, the curved surface of the Lens arrangement is flattened in the focal plane and serves as an attachment for a light emitting diode (4).

3 · Arrangement according to claim 1, characterized that the casting compound surrounding the light-emitting diode (4) and the lens arrangement (1 and 2) is above of the refractive index of the lens arrangement lying refractive index.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the connection electrode ^ ri (5 and 6) for each light-emitting diode (4) is shown in strips: .ilet and durch at least two subsequently knockout .rw. cuttable Web (7 and 8) ao long form a common body until they are connected to the lens arrangement.

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• r. 7 -

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that that one (5) of the two connection electrodes for a light emitting diode within the through the casting compound to be enclosed area is angled and a parallel to the focal plane of the lens arrangement (1 and 2) running Forms contact surface for the light-emitting diode (4) and that the other is connected to the light-emitting diode via a wire Connection electrode (6) is designed in the shape of a hook.

6. Arrangement according to claim 1, 4 and 5, characterized characterized in that the two strips enförrnigen connection electrodes (5 and 6) for a light emitting diode (4) with connected to the connection electrodes of further light emitting diodes via knockout or cut-out webs (9 and 10) are until the lens arrangements, which may also be connected to one another, are firmly attached to the light-emitting diodes are connected.

7. Arrangement according to claim 1, characterized in that the through the casting compound with the lens arrangement permanently connected light-emitting diode is arranged in a metal housing (12 in Fig. 2).

8. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the one connection of the light-emitting diode with a metallic outside (13 in Fig. 3) of the arrangement is conductively connected.

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