DE3320953C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein optoelektronisches Bauelemente-System gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Bauelemente-System ist aus der US-PS 41 46 883 bekannt.

Aus der US-PS 42 67 486 ist ein Standard-7-Segment-Bauelement bekannt, bei dem jedem Segment ein bestimmtes LED-Chip zugeordnet ist, und dessen Gehäuse Anschlußpins in Standard-DIL-Technik besitzt. Hierbei sind die LED-Chips auf einem elektrisch leitfähigen Träger befestigt.

Bei LED-Displays sollen einerseits die Lichtausbeute und die mechanische Stabilität möglichst hoch sein und andererseits die Fertigungs- und Material­ kosten, vor allem auch im Falle der Herstellung kundenspezifischer Bauele­ mente, möglichst gering sein.

Insbesondere hinsichtlich einer Reduzierung der Fertigungs- und Material­ kosten sind bei den herkömmlichen Herstellungsmethoden die Möglichkeiten äußerst begrenzt, weil entweder, wie bei der US-PS 42 67 486, jedes Bau­ element ein für sich abgeschlossenes System bzw. eine speziell für den jeweiligen Anwender konzipierte Baueinheit darstellt oder, wie bei der US-PS 41 46 883, die Halbleiter-Bauelemente mittels einer aufwendigen beam­ lead Technik kontaktiert werden müssen.

Es ist Aufgabe der Erfindungen, ein optoelektronisches Bauelemente-System anzugeben, das kostengünstig, automatisierbar und materialsparend hergestellt werden kann, wobei gleichzeitig eine sehr einfache Kontaktierung der Bauelemente möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einem optoelektronischen Bauelemente-System gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Das elektrische Modul, das für alle Displays eine ähnliche Form hat, kann dabei mit einer Maschine automatisch verarbeitet werden (elektrischer An­ schluß, LED-Träger, LED und eventuell Ansteuer-IC).

Das optische Modul stellt die Verbindung nach außen dar (Gehäuse, Licht­ leitkanäle) und ist je nach Display-Typ verschieden.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die einige Aus­ führungsbeispiele veranschaulicht, erläutert. Es zeigt

Fig. 1a eine Ausführungsform des elektrischen Teils des Bauelements mit einem geätzten Kupfer-Träger, der beidseitig mit Halbleiter- Leuchtelementen bestückt ist und in dieser Form in den optischen Teil einbaubar ist,

Fig. 1b eine Ansicht des Kupfer-Trägers gemäß Fig. 1a in Richtung A,

Fig. 2a einen geätzten Kupfer-Träger in abgewinkelter Form, bei dem die Halbleiter-Leuchtelemente (LED-Chips) auf den abgewinkelten Seg­ menten der Anschlußfahnen angebracht sind,

Fig. 2b eine Ansicht des Trägers nach Fig. 2a in Richtung B,

Fig. 3 eine Ausführungsvariante eines Kupfer-Trägers gemäß Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Bauelement,

Fig. 5 ein Bauelement mit Lichtleitkanälen in 7 Segment-Konstellation,

Fig. 6 die Anschlußseite eines Bauelements,

Fig. 7, 8a und 8b einige kundenspezifische Displays,

Fig. 9 ein aus mehreren Displays zusammen­ gesetztes Großdisplay,

Fig. 10 eine Leiterplatte für mehrere im Multi­ plexverfahren betriebene Bauelemente mit kreuzungsfreier Leiteranordnung.

Das elektrische Modul gemäß den Fig. 1a und 1b besteht aus einem ebenen, Anschlußfüße 1 aufweisenden und geätzten Trä­ ger 2 aus Kupfer, der beidseitig mit Halbleiterleuchtelemen­ ten 3 (LED-Chips) bestückt ist und vertikal bzw. stehend, also ohne vorher abgebogen zu werden, in das optische Modul eingebaut wird. Die unter den Winkeln ϕ und ϕ′, wobei ϕ auch = ϕ′ sein kann, geneigt zu den gestrichelt angedeuteten Hauptstrahlungsachsen 3′ und 3′′ der Halbleiterleuchtelemente 3 verlaufenden Lichtleitkanäle sind hier mit 4 und 5 bezeichnet.

Die Fig. 2a und 2b zeigen einen geätzten Cu-Träger 2′, der abgebogen ist und auf den abgebogenen Schenkeln 6 in gleicher Richtung und im gleichen Abstand voneinander ange­ ordnete Halbleiterleuchtelemente 3 enthält, die automatisch aufgebracht werden können. Der Träger kann auch mit LED-Chips bestückt werden, bei denen sich beide Kontakte auf einer Seite befinden. Mit 4′ und 5′ sind zwei geneigt zur Hauptstrahlungs­ achse 3′′′ des Leuchtelements 3 verlaufende Lichtleitkanäle des optischen Moduls bezeichnet.

Der gegenüber dem Träger gemäß Fig. 2 modifizierte Träger 2′′ nach Fig. 3 enthält in seinen abgebogenen Teilen 7 einge­ prägte Vertiefungen 8, in welche die einzelnen Leuchtdioden 3 eingesetzt sind. Die von den Halbleiterleuchtelementen ausge­ sandten Lichtstrahlen werden dann teilweise an der Innenwandung der Vertiefungen reflektiert und in den Lichtleitkanal bzw. den Lichtleiter abgelenkt.

Bei dem im Querschnitt dargestellten Bauelement nach Fig. 4 besteht das elektrische Modul aus einem geätzten Cu-Träger 2′ gemäß Fig. 2 mit den Halbleiterleuchtelementen 3 und den Anschlußfüßen 1, mit dem das aus dem Gehäuse 9 mit den Licht­ leitkanälen 4 und 5 bestehende, optische Modul vereinigt ist, wobei die schräg verlaufenden Lichtleitkanäle der einzelnen Symbole 10 (Segmente) den einzelnen Halbleiter­ leuchtelementen 3 zugeordnet sind. Die durch die Symbole 10 definierten Lichtaustrittsöffnungen befinden sich infolge der schrägen Lichtleitkanäle 4 und 5 nicht senkrecht über den lichtemittierenden Elementen 3. Die elektrischen Mo­ dule können jeweils in verschiedene optische Module eingebaut werden.

Ein Ausführungsbeispiel eines Bauelements mit einer Lichtleit­ kanalkonzeption, bei welcher sieben plattenförmige Fortsätze 10′ als Lichtleiter vorgesehen sind, deren Stirnflächen in der Draufsicht etwa eine Doppelrechteckform mit gemeinsamem Mittelsteg bilden (7-Segmentanzeige), ist in Fig. 5 veranschaulicht. Das elektrische Modul entspricht dabei der Ausführungsform nach Fig. 3.

Eine Grundausführungsform eines elektrischen Moduls kann nunmehr für Gehäuse mit verschiedenen Lichtleitkanälen (Displays) und unterschiedlicher Größe verwendet werden. Insbesondere können kundenspezifische Displays mit einem Geringstmaß an Aufwand hergestellt werden.

Aus der in Fig. 6 dargestellten Anschlußseite eines Bauelements ist ersichtlich, daß durch die an den Ecken vorhandenen Gehäu­ seauflageflächen 11 und die in der Mittenebene befindlichen elektrischen Anschlüsse (Anschlußfüße 1), die auf der Cu- kaschierten Platine verlötet werden, eine gute mechanische Stabilität und eine exakte plane Ausrichtung des Bauelements gewährleistet ist.

Die Fig. 7, 8a und 8b veranschaulichen je einen Baustein in moduler Bauweise mit einem kundenspezifischen Display, Fig. 9 zeigt ein aus vier Bauelementen zusammengesetztes Bauelement mit einer dadurch gewonnenen Großanzeige.

Die Einfachheit der Verschaltung einer Leiterplatte 12 für mehrere im Multiplexverfahren betriebene Bauelemente und kreuzungsfreier Leiteranordnung ist aus Fig. 10 ersichtlich. Eine solche Leiterplatte kann mit den verschiedensten Gehäu­ seformen bestückt werden.

Die module Bauweise nach der Erfindung bietet neben dem Vorteil der Verwendung des elektrischen Teils für verschiedene optische Teile auch unterschiedlicher Größe die weiteren Vorzüge, daß der Materialeinsatz beim Cu-Träger vergleichsweise geringer wird, daß das Bestücken, Bonden und Funktionsprüfen des elek­ trischen Teils vor der Endmontage ohne Schwierigkeiten automatisierbar ist, daß lediglich ein einmaliges Stanzen und gegebenenfalls ein einmaliges Biegen erforderlich ist und daß die Verdrahtung auf der Cu-kaschierten Leiterbahn­ platte sehr einfach ist.

Schließlich sind die mechanische Stabilität und das genaue plane Ausrichten der Bauelemente bzw. Displays durch die Eckpunkt­ auflage des Gehäuses auf der Leiterbahnplatte vergleichsweise verbessert. Gegebenenfalls können die Lichtleitkanäle bei­ spielsweise durch das Aufbringen einer dünnen reflektierenden Schicht verspiegelt werden, oder es können lichtleitende Elemente verwendet werden, durch welche das Licht an die Lichtaustrittsöffnungen gelangt.

Es ist ohne weiteres auch möglich, den zu beleuchtenden Sym­ bolen (Segmenten) verschiedene Lichtleitkanäle zuzuordnen.

Claims (2)

1. Optoelektronisches Bauelemente-System, bei dem der elektrische Teil aus einem elektrisch leitfähigen Träger (2) besteht, auf dem eine Vielzahl lichtemittierender Elemente (3) kontaktbildend befestigt ist und bei dem der optische Teil aus einem auf dem Träger (2) aufsteckbaren und mit diesem vergießbaren Gehäuse (9) besteht, das an seiner Oberfläche als Anzeige-Symbole (10) ausgebildete, flächenhaft verteilte Lichtaustrittsöffnungen aufweist, die über Lichtleitkanäle (4, 5 bzw. 4′, 5′) mit den auf dem Träger angeordneten lichtemittierenden Elementen verbunden sind, wobei diese Lichtleit­ kanäle geneigt zur Hauptstrahlungsachse (3′, 3′′, 3′′′) der lichtemittierenden Elemente (3) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Träger (2) ein kammförmiger Streifen ist, der einzelne für die Aufnahme und Kontaktierung der lichtemittierenden Elemente (3) vorgesehene Anschlußfüße (1) aufweist, wobei alle licht­ emittierenden Elemente (3) auf einer geraden Linie und im gleichen Abstand voneinander auf den Anschlußfüßen (1) angeordnet sind, daß alle aus dem Gehäuse (9) herausragenden Teile der Anschluß­ füße (1) in einer Reihe liegen, und daß der elektrische und der optische Teil des Bauelemente-Systems jeweils derart ein separates Modul verkörpern, daß der stets gleiche elektrische Teil mit verschiedenen, hinsichtlich der Symbole (10) unterschiedlichen optischen Teilen kombinierbar ist.

2. Bauelemente-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Symbole (10) eine 7-Segment-Anzeige bilden.