DE3914448A1 - ARRANGEMENT FOR ILLUMINATING BACKGROUND AREAS - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrundflächen mittels wenigstens einer in ein Bauteil integrierten Leuchtdiode.The invention relates to an arrangement for illumination of background areas by means of at least one in a component integrated light emitting diode.
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. As a special application example for the necessary Illumination of background areas is what they are today common LCD displays that are only related with a homogeneous illumination of their background a clear recognition of the ver ensure the information provided. More application Cases of such illuminations are front panel lights lighting and the background lighting of signs, other light and luminous signs 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.For the generation of a corresponding illumination light emitting diodes are already in the background Application, but only a limited light individually wide or a limited beam angle exhibit. In a known arrangement are therefore several LEDs to illuminate a larger one Area summarized by clicking on the individual LEDs one reflector each with a defined and one surface assigned to individual light emitting diodes sets, with the reflectors on their surface overlapped and covered by a common film are each illuminated by the individual LEDs is.
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.With such an arrangement for illuminating Background areas have the disadvantage that the height of a known arrangement by the the LEDs with their connections still attached Reflectors is comparatively large; another Disadvantage arises from the fact that due to the visual separations to be avoided between the individual Reflect a shadow-free illumination of a larger area can not be achieved.
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.The invention is therefore based on the object Generic arrangement for illuminating the background areas with a lower overall height and a shadow-free area To create illumination.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung vorangestellt sind. The solution to this problem is inclusive advantageous refinements and developments the content of the claims which this description are prefixed.
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.The invention is based on the basic idea that a plate-like component from a translucent casual material with at least one side surface provided recesses for receiving support bodies is provided for light-emitting diode chips, the light diode chips on the insertable into the component and in the interior facing surface of the support body are upset. This has the advantage that special reflectors are completely dispensed with. The LED chips shine directly into it Component made of a translucent material, which not intersected by shadow-creating dividing lines is, so that there is a shadow-free illumination of each individual component through the common radiation of multiple LED chips. So you can according to a preferred embodiment of the invention also several components with inserted light-emitting diodes a surface of any size to be illuminated be set; as far as for the purpose of the To end wires between the components remain gaps, is provided, the components including the given if there are any columns in between to let translucent film span, by means of which provides shadow-free illumination of the entire area is ensured. It is important here that also in the case of one composed of several components Total area opaque dividing lines or wise partitions do not result, so that a uniform Illumination of the entire area is guaranteed.
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.Since the light-emitting diode chips directly over the carrier body are integrated into the respective component Height of such components as a surface display significantly reduced for backlighting; so According to the invention, for example, heights of only 3 mm easily accessible for the area display.
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.According to an embodiment of the invention, that over the length of the rectangular component Carrier body with light-emitting diode chips side by side in the associated recesses of the component inserted are, so that practically any for the component Length results. The width of the plate-shaped component corresponds to the respective light range of the used LED 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.According to a preferred embodiment of the invention there are two light-emitting diode chips on each carrier body applied, the connecting wires each by the carrier body outwards to the component edge run and there for connection to one under the component PCB to be placed facing the underside of the component are turned. Alternatively, according to the invention also be provided, the connecting wires already in Let the carrier body snap down and the Connection wires in correspondingly in the recesses of the component arranged slots.
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.The invention further provides that on the carrier body-mounted light-emitting diode chips by a Protect coating. Carrier body as well as component consist of a translucent according to the invention Material, especially acrylic.
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.The invention can be implemented particularly expediently, if the carrier body to be integrated into the component are very thin-walled. This is particularly so then reachable if a carrier body as a circuit board is made of a non-conductive material, the light-emitting diode chips are arranged on its surface and are bonded via a conductor track; the preferably one-piece printed circuit board extends then the length of the component and carries several Chip arrangements. This board can according to the invention made of epoxy resin, ceramic or a ceramic substitute. Here are the conductors connecting the individual chips evaporated on the film, the die assigned to the chips bonding from the conductors.
Soweit zum Schutz der Chips Bubbles vorgesehen sind, können diese entweder transparent oder auch gleichfarbig mit der Farbe des Leuchtdioden-Chip ausgebildet sein.Insofar as bubbles are provided to protect the chips, can be either transparent or of the same color be designed with the color of the light-emitting diode chip.
Mit der Verwirklichung der Erfindung ergibt sich weiterhin der Vorteil, daß eine automatische Fertigung der Bauteile möglich und erleichtert ist.With the realization of the invention, further results the advantage that an automatic production of the components is possible and easier.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of the invention reproduced, which is described below. Show it:
Fig. 1 Ausschnittsweise ein plattenförmiges Bauteil in einer Draufsicht in vergrößerter Darstellung, Fig. 1 cut, a plate-shaped member in a plan view in enlarged scale;
Fig. 2 die Längsseiten des plattenförmigen Bauteils in einer Stirnansicht, Fig. 2, the longitudinal sides of the plate-shaped member in an end view,
Fig. 3 einen Trägerkörper mit einem Chip in einer vergrößerten Darstellung. Fig. 3 shows a carrier body with a chip in an enlarged view.
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.A plate-shaped component 10 for illuminating background surfaces has a long side 11 , a broad side 12 and a height 13 . As can be seen from FIG. 1, a series of recesses 14 are arranged alongside one another via the longitudinal side 11 , into which carrier bodies 15 are inserted; in Figs. 1 and 2 only two carrier bodies are shown with associated chips respectively. On the end face 16 of each or each carrier body 15 inserted into the component 10 , two light-emitting diode chips 17 are applied with a wire connecting them; From each chip 17 , a connection wire 18 is guided through the carrier body 15 to a surface lying on the longitudinal side of the component 10 . Outside the component, each wire 18 is bent to the underside of the component 10 , so that there are appropriate connection options on a circuit board on which each component 10 can be arranged and fastened. To protect the chips 17 , coatings 19 are applied to these coatings in the form of so-called bubbles.
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.The width of each carrier body 15 or the corresponding recess 14 depends on the distance between the two light-emitting diode chips 17 applied to each carrier body 15 , which are arranged such that the corresponding lighting angles overlap at a short distance from the carrier body, so that there is a complete illumination of the component 10 ; in one embodiment of the invention, a width of 10 mm has proven to be expedient for the carrier body.
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. According to the invention, the width of the plate-shaped component 10 is predetermined by the respective light range of the light-emitting diode chips used, and as an example a light range of 26.8 mm is to be mentioned here, which corresponds to a total width of approximately 27 mm. With these dimensions, there is a need for two LED chips on 2.7 cm 2 .
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. FIG. 3 shows an enlarged representation of a carrier body 15 designed as a circuit board made of a non-conductive material, on which two chips 17 are shown by way of example. Between the chips 17 there is a printed conductor 20 , preferably vapor-deposited, on the carrier board 15 , from which the bond 21 leads to each chip 17 . The chips are provided with protective coatings in the form of so-called bubbles 19 and connected to a supply via connecting wires 18 .
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.According to a preferred embodiment of the invention, these carrier boards 15 can also be designed in the form of foils with a thickness of only 0.8 mm, while the thickness of stable, flat carrier bodies can be approximately 1 mm.
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.The arrangement of the chips on a surface of the carrier body 15 offers the advantage that the chips can also be switched bipolar, so that color changes in the illumination of the component 10 are possible. In an advantageous manner, it is also possible to arrange a plurality of chips on the assigned surface 16 and to interconnect these chips if necessary so that a so-called multicolor effect results as a function of the assigned color of the chip.
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.As is not shown in the drawing, several components can be combined into a larger illuminated area; if the connection wires 18 are led out of the respective end face of a component 10 , there are inevitably small gaps between the individual components 10 , the interrupting de effect of which can be compensated for by a component 10 spanning all of the components 10 to form a surface to be illuminated. If, as provided according to an exemplary embodiment of the invention, the connecting wires in the carrier body 15 are led downwards out of the component 10 , these gaps do not arise. In both cases it has to be taken into account that there are no opaque separating surfaces, so that there can be no question of an impairing shadow effect anyway.
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.The in the above description, the patent Sayings, the summary and the drawing open barten features of the subject of these documents can be used individually or in any combination with each other for the realization of the invention essential in their various embodiments be.
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