DE19813650A1

DE19813650A1 - Lumineszenzdiode, Matrixanzeige und Kippsegmentanzeige

Info

Publication number: DE19813650A1
Application number: DE19813650A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Henze
Original assignee: TRANSIT MEDIA GmbH
Current assignee: TRANSIT MEDIA GmbH
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1999-07-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Lumineszenzdioden mit einem Halbleiter, an den zur Erzeugung von Emissionslicht eine elektrische Spannung anlegbar ist. Der Halbleiter wird von einem Gehäuse, das zumindest in einem lokalen Bereich für das Emissionslicht lichtdurchlässig ist, um hüllt, und aus dem Gehäuse ragen Kontaktstifte zum Zufüh ren einer elektrischen Spannung zu dem Halbleiter heraus. In englischem Sprachgebrauch werden Lumineszenzdioden als LED bezeichnet, was für "Light-Emitting-Diode" steht und im folgenden verwendet wird. Lumineszenzdioden werden auch als Leuchtdioden bezeichnet. Ferner bezieht sich die Erfindung auf Matrixanzeigen und Kippsegmentanzeigen mit LEDs.

Eine LED ist ein Halbleiterbauteil mit einem pn-Übergang. Wird der pn-Übergang in Durchlaßrichtung betrieben, muß eine bestimmte Energie aufgewendet werden. Dabei wird im Gegensatz zu einer herkömmlichen Diode diese Energie nicht in Wärme, sondern zumindest zu einem Teil in Licht umgewandelt. Dieser Effekt wird durch den Einsatz ge eigneter Materalien wie zum Beispiel GaAs, GaP, GaAlAs usw. erreicht. Nach dem derzeitigen Stand der Technik sind praktisch alle Wellenlängen des Lichts und somit LEDs in allen Leuchtfarben herstellbar. Die Betriebsspan nung einer LED liegt je nach Typ zwischen 1,8 und 5 Volt bei einer mittleren Stromaufnahme zwischen 10 und 50 mA. Üblicherweise werden LEDs zur Begrenzung der Stromauf nahme mit einem Vorwiderstand betrieben.

Gebräuchliche LEDs sind, steuerungstechnisch betrachtet, passive Bauteile; alle Komponenten zur Ansteuerung bei einem aktiven Betrieb liegen außerhalb der LED und benö tigen somit zusätzlichen Platz. Bei einer einzelnen oder einer geringen Anzahl von LEDs ist der externe Schal tungsaufwand zumeist akzeptabel. Der Schaltungsaufwand und der Platzbedarf werden jedoch um so größer, je größer und komplexer eine aus einer Mehrzahl von LEDs zusammen gesetzten Anzeigefläche wird.

Wenn eine Information, zum Beispiel ein Text, Zahlen oder Bilder, graphisch mit Bildpunkten dargestellt werden soll, benötigt man hierzu eine Fläche mit Bildpunkten, die auch als Pixel bezeichnet werden. Hierzu ordnet man optisch aktive Bauteile, wie zum Beispiel LEDs, LCDs, Glühbirnen, gerastert als Anzeigeelemente in Form einer Matrix an, wobei jedes der Pixel eine Teilinformation des gesamten Bilds wiedergeben kann. Es ist dann erforder lich, jedes einzelne Pixel anzusteuern. Wegen des bei einer großen Anzahl von Pixeln erheblichen Schaltungsauf wands scheidet die Lösung, jedes Pixel separat über eine individuelle Leitung anzusteuern, aus.

Deshalb setzt man üblicherweise bei derartigen Anwendun gen das sogenannte Multiplexverfahren und Multiplexschal tungen ein, die in einer Vielzahl von Anzeigetafeln, Laufschriften und ähnlichen aktiven Systemen Verwendung finden. Die Anzeigefläche wird dabei als eine XY-Matrix organisiert, d. h. die Bildpunkte werden in X-Richtung, der Bildzeile, zeilenweise verbunden und in Y-Richtung, der Bildspalte, spaltenweise verbunden.

Man unterscheidet zwischen Zeilen- und Spaltenmultiplex ansteuerung, je nachdem, ob die Bildinformationen an Zei len oder Spalten angelegt und von Spalte zu Spalte bzw. von Zeile von Zeile durchgeschaltet werden. Dabei muß der Teilbildwechsel so schnell erfolgen, daß die Trägheit des menschlichen Auges ein stehendes Bild vortäuscht. Eine ruckfreie Bildfolge entsteht bei etwa 25 Teilbildern je Sekunde, was einer Bildfrequenz von mindestens 25 Hz ent spricht. Besteht ein Bild zum Beispiel aus 16 Spalten, die nacheinander durchgeschaltet werden, wobei mit einer Spaltenleitung 16 Bildpunkte angesteuert werden, spricht man von 1 : 16-Multiplexverfahren.

Der Vorteil des Multiplexens besteht darin, daß eine ge ringere Anzahl von Bauteilen zur Ansteuerung der Pixel erforderlich ist, da in einer Multiplexschaltung immer nur die Bauteile für die Ansteuerung einer Zeile oder Spalte, je nachdem, in welcher Richtung der Multiplexvor gang gewünscht wird, benötigt werden. Diese Zeilen oder Spalten werden in einer sehr schnellen Aufeinanderfolge nacheinander für einen kurzen Moment eingeschaltet. Tatsächlich ist immer nur eine Zeile oder Spalte akti viert und erst die Trägheit des menschlichen Auges setzt die nacheinander aufleuchtenden Pixel zu einem Gesamtbild zusammen.

Multiplexschaltungen haben jedoch auch vielfältige Nach teile. Einer der Nachteile besteht darin, daß immer ein mehr oder weniger starker Flimmereffekt auftritt. Bei einer Laufschrift mit 16 LED-Zeilen ist in einem Multi plexschritt immer nur eine Zeile eingeschaltet. Jede der 16 LED-Zeilen ist also immer nur ein Sechzehntel der Zeit eingeschaltet und die restlichen 15 Sechzehntel der Zeit ausgeschaltet. Bei einer Bildwiederholungsrate von 24 kompletten Bildern pro Sekunde zur Erzielung eines gleichmäßigen, ruckfreien Bildablaufs bedeutet dies, daß jede LED-Zeile nur für 2,6 ms elektrisch aktiv ist.

Die heutigen Systeme arbeiten mit einer Bildwiederholfre quenz von über 70 Bildern pro Sekunde, so daß in dem Bei spiel die Leuchtzeit der LEDs nur etwa 0,89 ms beträgt. Aber auch bei hohen Bildwiederholfrequenzen erzeugen Mul tiplexanzeigen immer eine etwas unruhige Darstellung, die durch externe Einflüsse wie zum Beispiel periodisch pul sierende Beleuchtung (zum Beispiel mit Leuchtstofflampen) oder Bewegungen des menschlichen Auges verstärkt werden.

Ein weiterer Nachteil des Multiplexens besteht darin, daß zur Erzeugung einer hohen Leuchtdichte jede LED mit einem sehr hohen, gepulsten Strom angesteuert werden muß. Bei einer Multiplexrate von 1 : 16 ist das rein rechnerisch ge genüber dem statischen Dauerbetrieb der sechzehnfache Strom. Die LED blitzt in dem Moment ihrer Ansteuerung mit einem Mehrfachen ihrer Dauerbetriebsintensität auf und das menschliche Auge registriert aufgrund seiner Trägheit eine über die Hell- und Dunkelphasen gemittelte effektive Intensität, so daß die LED den Eindruck erweckt, durchge hend und gleichmäßig hell zu brennen. Ein solcher Betrieb einer LED ist jedoch hinsichtlich ihrer Lebensdauer und hinsichtlich der Konstanz und Einstellbarkeit ihrer Lichtintensität nicht unkritisch.

Zudem werden die elektronischen Schaltungen zur Erzeugung der erforderlichen Strompulse mit einer hohen Rate mit zunehmender Bildwiederholfrequenz und Anzahl der Pixel aufwendiger, da die Schaltflanken der LEDs stärker, in tensiver und mit höherer Rate realisiert werden müssen.

Auch ist mit zunehmender Größe der Anzeige bzw. der Zahl der Pixel eine immer größere Rechnerleistung erforder lich, um die hohen Datenmengen für die Bilddarstellung auf der Matrixanzeige zu verteilen, obwohl eine statische oder im Verhältnis zu der Taktfrequenz des Rechners ver gleichsweise geringe Bildwiederhol- bzw. Bildänderungs frequenz gewünscht wird.

Im Zusammenhang mit Multiplexanzeigen ergeben sich auch immer größere Probleme hinsichtlich der Einhaltung von EMV-Bestimmungen, die sich häufig gar nicht zufrieden stellend erfüllen lassen. Diese Probleme sind durch die hohe Taktrate, die intensiven Schaltflanken und die flä chenartige Anordnung der LEDs, die eine großflächige Sen deantenne bilden, bedingt. Eine durchgehende Abschirmung der Gehäuse von Matrixanzeigensystemen ist nicht möglich, da die großflächige Frontseite für die Erkennbarkeit der Anzeige offen sein muß; dort können sämtliche Störpulse ungehindert austreten und externe Störungen können in die Schaltung eindringen.

Den Vorteilen von Multiplex-LED-Anzeigen wie ein geringer Bauteilebedarf, eine geringe Anzahl von Verbindungspunk ten und eine geringe Leiterbahnpackungsdichte stehen so mit vielerlei Nachteile (starke Flimmerneigung, unruhiger Bildeindruck, kritische Betriebsparameter, hohe Störab strahlungen, schwierige EMV-Problematik, hohe Rechnerlei stung und Empfindlichkeit gegen Fremdlichteinwirkungen) gegenüber.

Die Nachteile von Multiplex-LED-Anzeigen lassen sich zwar mit statischen LED-Anzeigen, die eine ruhige Bilddarstel lung und gute Betriebsparameter der LEDs ermöglichen, keine Abstrahlstörungen aufweisen, keine hohe Rechnerlei stung erfordern und relativ unempfindlich gegen Ein strahlstörungen und Fremdlicht sind, vermeiden. Die sta tischen Anzeigen haben aber gegenüber Multiplex-Anzeigen den entscheidenden Nachteil, daß ein sehr hoher Bauteil aufwand erforderlich ist, da jede LED gezielt geschaltet werden muß, damit sie so lange leuchtet, wie sie für die Darstellung des jeweiligen Bildinhalts benötigt wird. Für den Aufbau solcher Schaltungen wird ein entsprechend großer Platz benötigt, und es entsteht eine hohe Anzahl von Verbindungen zwischen der Steuerebene und der LED- Ebene, was eine hohe Anzahl von Verbindungspunkten und eine hohe Leiterbahnpackungsdichte zur Folge hat. Aus diesen Gründen haben sich in der Praxis, zumindest bei größeren LED-Anzeigen, die Multiplexsysteme durchgesetzt.

Der Erfindung liegt unter Berücksichtigung dieses Stands der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Lumineszenzdiode und eine Matrixanzeige zu schaffen, die die Vorteile der statischen Anzeige mit den Vorteilen der Multiplexanzeige vereint und die Nachteile der statischen Anzeige und der Multiplexanzeige vermeidet.

Die erfindungsgemäße Lösung bei einer Lumineszenzdiode mit einem Halbleiter, an den zur Erzeugung von Emissions licht eine elektrische Spannung anlegbar ist, einem den Halbleiter umhüllenden, zumindest in einem lokalen Be reich für das Emissionslicht lichtdurchlässigen Gehäuse, und aus dem Gehäuse herausragenden Kontaktstiften zur Zu führung einer elektrischen Spannung zu dem Halbleiter be steht darin, daß die LED eine elektronische Schaltung zum Ansteuern des lichtemittierenden Halbleiters umfaßt, die elektronische Schaltung in das Gehäuse der LED integriert ist und die LED vier aus dem Gehäuse herausragende Kon taktstifte aufweist, von denen zwei als Spannungsversor gung der elektronischen Schaltung und des Halbleiters und zwei als Steuereingänge für das Ein- oder Ausschalten der LED mittels der integrierten, elektronischen Schaltung in Abhängigkeit von einem an den Steuereingängen anliegenden Steuersignal ausgebildet sind.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Schaltele mente, wie sie beispielsweise beim Multiplexen zum An steuern der LED erforderlich sind, in der LED selbst an zuordnen. In einer herkömmlichen LED ist ausreichend Platz vorhanden, um eine entsprechend einfach gestaltete Schaltung unterzubringen und die erforderlichen Kontakt stifte vorzusehen. Auf diese Weise wird eine LED geschaf fen, die zusätzlich zu der Betriebsspannung mit einem Steuersignal versorgt wird, aus dem hervorgeht, ob sie leuchten soll oder nicht. Die erfindungsgemäße LED ist somit eine schalt- bzw. steuerbare LED, deren Betriebs weise dem statischen Betrieb entsprechen kann.

Nach einem bevorzugten weiteren Merkmal wird vorgeschla gen, daß die integrierte elektronische Schaltung eine Speicherschaltung ist, die das zuletzt an den Steuerein gängen anliegende Steuersignal derart speichert, daß die LED auch nach Abfall des Steuersignals den durch das zu letzt anliegende Steuersignal bestimmten Zustand bis zum Anlegen eines nächsten Steuersignals beibehält. Eine sol che LED ist bevorzugt in Multiplex-Schaltungen verwend bar, da sie nur noch jeweils ein Steuersignal zu Beginn und zum Ende einer Brennphase erfordert, unabhängig da von, wieviele Bilder pro Sekunde geschrieben werden. Ent sprechend reduzieren sich die Datenrate in der Anzeige fläche, die Anforderungen an die Rechnerkapazität und die Ansteuerung der LEDs sowie die Abstrahlstörungen.

Die in das Gehäuse der LED integrierte elektronische Schaltung kann in vielerlei Weise realisiert werden, bei spielsweise mittels einer Flip-Chip- oder einer SMD-Tech nologie. Ferner steht die Technologie der sogenannten Lead-Frames zur Verfügung, die heutzutage überwiegend bei der Herstellung von Transistoren verwendet wird, aber problemlos auch im vorliegenden Fall der LED-Fertigung einsetzbar ist.

Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen LEDs als Lichtquelle bei Anzeigeelementen, die ein schwenkbares Kippsegment mit einer hellen und einer dunklen Seite, eine Betätigungseinrichtung zum Schwenken des Kippseg ments und eine dem Kippsegment zugeordnete Lichtquelle umfassen, verwendbar. Solche Anzeigeelemente werden viel fach in Matrixanzeigen, insbesondere bei Fahrtziel- oder Linienanzeigen des öffentlichen Personenverkehrs einge setzt. Jedes Kippsegment umfaßt dabei eine schwenkbare Scheibe, die auf einer Seite hell, beispielsweise gelb, und auf der gegenüberliegenden Seite dunkel, beispiels weise schwarz, gefärbt ist. Die einzelnen Kippsegmente können individuell in die eine oder andere Stellung ge bracht werden, vorzugsweise durch eine magnetische Betä tigung, so daß die Gesamtheit der Kippsegmente bzw. An zeigeelemente aus den hellen Seiten zusammengesetzte Zah len und Buchstaben anzeigen kann.

Eine vorteilhafte Besonderheit kann dabei darin bestehen, daß die Kippsegmente bistabil sind, d. h. nur zum Umklap pen der Kippsegmente ein Steuerstrom erforderlich ist und die Orientierung der Kippsegmente in beiden Positionen stabil ist, ohne daß ein Stromfluß erforderlich ist.

Zur Verbesserung der Lesbarkeit kann bei Anzeigeelementen vorgesehen sein, daß die Kippsegmente mittels einer ge meinsamen Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise einer sich längs des Anzeigemoduls erstreckenden Neonröhre, be leuchtet werden.

Ferner sind Kippsegmentanzeigen bekannt, bei denen die Anzeigeelemente jeweils eine dem Kippsegment zugeordnete Lichtquelle aufweisen. Die Lichtquelle ist vorzugsweise eine LED. Sie kann beispielsweise neben dem Kippsegment angeordnet sein und dieses von der Seite her beleuchten. Andere Ausführungsformen sehen vor, daß die LED so zu dem Kippsegment angeordnet ist, beispielsweise in einem Ab schnitt oder neben einer Kante des Kippsegments, daß sie bei Anzeige der hellen Seite des Kippsegments für den Be trachter sichtbar und bei Anzeige der dunklen Seite des Kippsegments von dem Kippsegment verdeckt ist. Bei diesen und anderen Ausführungsformen kann vorzugsweise vorgese hen sein, daß bei Anzeige der dunklen Seite des Kippseg ments die LED ausgeschaltet ist.

Anzeigeelemente mit Kippsegmenten, die eine dem Kippseg ment zugeordnete Leuchtdiode bzw. Lichtquelle aufweisen, sind beispielsweise in den Dokumenten EP 0401980 B1, EP 0463725 A2, EP 0556954 B1, EP 0731435 A1, US 3,942,274, US 4,243,978, US 4,531,318, US 5,005,305 und US 5,022,171 beschrieben.

Die erfindungsgemäße LED ermöglicht es, kostengünstig und platzsparend derartige Anzeigeelemente und aus diesen zu sammengesetzte Matrixanzeigen herzustellen. Bevorzugt sind solche Ausführungen, bei denen die LEDs nicht perma nent brennen, sondern punktgleich mit den Kippsegmenten geschaltet werden, wobei nur solche LEDs brennen, die für die jeweilige Anzeige benötigt werden. Hierdurch ergibt sich nicht nur eine Stromeinsparung, sondern auch eine bessere Darstellung der Bildinformation und ein guter Kontrast bei Dunkelheit, da kein Störlicht der abgedeck ten, aber nicht ausgeschalteten LED seitlich um das die LED abdeckende Kippsegment herum leuchtet.

Aus dem Wunsch, nicht benötigte LEDs auszuschalten, er gibt sich bei derartigen Matrixanzeigen das Erfordernis, daß die Betätigungseinrichtungen zum Schwenken der Kipp segmente und die LED getrennt voneinander angesteuert werden müssen und die Ansteuerung von dem die Darstellung steuernden Anzeigerechner verwaltet werden muß. Ein zu sätzliches Problem ist dabei dadurch gegeben, daß der An zeigerechner zwar sehr viele Operationen nacheinander durchführen kann, aber nicht zwei gleichzeitig. Das be deutet, daß beim Ansteuern der Betätigungseinrichtungen zum Setzen der Kippsegmente die LEDs nicht gleichzeitig, sondern erst zu einem späteren Zeitpunkt geschaltet wer den können. Erst nach dem Setzen der Kippsegmente kann der Rechner wieder die Aufgaben des Multiplexbetriebs wahrnehmen, so daß Dunkelphasen entstehen, die die Dar stellung negativ beeinflussen und optische Unruhen verur sachen.

Dies kann erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß bei einer Matrixanzeige, die Anzeigeelemente mit erfin dungsgemäßen Lumineszenzdioden umfaßt, insbesondere bei bistabilen Kippsegmenten, als Steuersignal der LED der der Betätigungseinrichtung des Kippsegments zugeführte Strom dient. In diesem Fall werden die Kippsegmente und die LEDs gleichzeitig angesteuert und gesetzt, so daß der Verschaltungsaufwand niedrig ist, keine Dunkelphasen ent stehen und die Rechnerleistung niedriger bemessen sein kann.

Eine erfindungsgemäße, steuerbare Lumineszenzdiode mit integrierter elektronischer Schaltung vereint die Vor teile statischer LED-Anzeigen mit den Vorteilen, die durch Multiplex-LED-Anzeigen gegeben sind und vermeidet oder reduziert die durch die jeweiligen Verfahren gegebe nen Nachteile. Mit der Erfindung werden somit Ziele er reicht, um die die Fachwelt sich schon lange bemüht hat.

Weitere Vorteile ergeben sich in der Entwicklung von Ma trixanzeigen, da mit der erfindungsgemäßen LED dem Ent wickler ein Bauteil zur Verfügung gestellt wird, das ihn in die Lage versetzt, mit deutlich weniger Bauteilen in kürzerer Zeit eine Anzeige zu realisieren. Der Entwick lungsaufwand hinsichtlich der Entwicklungszeit, der Layout-Herstellung, der Software-Entwicklung und der Funktionstests ist gegenüber dem Stand der Technik ver ringert. Ferner werden auch bei der Fertigung Zeit und Kosten bei der Bauteileverwaltung, der Lagerhaltung und der Bestückung eingespart, und zwar sowohl durch die Ver einfachung der Schaltung als auch den Wegfall von vormals erforderlichen aktiven und passiven Bauteilen. Die Mehr kosten einer erfindungsgemäßen LED gegenüber einem kon ventionellen Bauteil sind demgegenüber gering.

Die folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung lassen weitere vorteilhafte Merkmale und Besonderheiten erken nen, die anhand der schematischen Darstellung in den Zeichnungen im folgenden näher beschrieben und erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine LED nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Einzelheit zu Fig. 1,

Fig. 3 eine LED gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine erste elektronische Schaltung,

Fig. 5 eine zweite elektronische Schaltung,

Fig. 6 eine dritte elektronische Schaltung und

Fig. 7 eine Matrixanzeige.

Die Fig. 1 zeigt eine gebräuchliche LED 5. Sie besteht aus einem Gehäuse 6 in Form einer Kunststoffumhüllung, in der sich ein Halbleiterkristall 7 befindet. Der Halblei terkristall 7 sitzt auf einem ersten, aus dem Gehäuse 6 herausgeführten Kontaktstift 1 und ist mittels eines Bonddrahts mit einem zweiten, aus dem Gehäuse 6 herausge führten Kontaktstift 2 verbunden. Ein Detail hierzu zeigt die Fig. 2.

Die Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße LED 10, die eben falls einen Halbleiterkristall 7 in einem Gehäuse 6 um faßt. Die LED 10 weist die Besonderheit auf, daß eine elektronische Schaltung 11 in das Gehäuse 6 integriert ist, die zum Ansteuern des lichtemittierenden Halbleiters 7 dient. Ferner umfaßt die LED 10 vier aus dem Gehäuse 6 herausragende Kontaktstifte 1, 2, 3, 4, von denen der erste 1 und der zweite 2 die Spannungsversorgung GND bzw. +U für die elektronische Schaltung 11 und den Halbleiter kristall 7 bilden und die zwei anderen 3, 4 als Steuereingänge für das Ein- oder Ausschalten der LED 10 mittels der integrierten, elektronischen Schaltung 11 in Abhängigkeit von einem an den Steuereingängen anliegenden Steuersignal ausgebildet sind.

Im dargestellten Beispielsfall ist der Halbleiterkristall 7 auf einem Kontaktstift angeordnet, und auch die elek tronische Schaltung 11 befindet sich auf demselben oder einem anderen Kontaktstift. Die Kontaktstifte 1, 2, 3, 4 bilden in der Herstellungsphase den sogenannten Lead- Frame und die Position der elektronischen Schaltung 11 innerhalb des Gehäuses 6 kann weitgehend beliebig gewählt werden. Der Halbleiterkristall 7 und die elektronische Schaltung 11 sind mittels Bonddrähten 8 mit den Kontakt stiften verbunden. Andere Varianten hinsichtlich Anord nung und Aufbau der in die Vergußmasse der LED 10 inte grierten elektronischen Schaltung 11 sind möglich. Platz probleme sind dabei nicht zu erwarten, da die Größe der elektronischen Schaltung 11 relativ gering ist. Das Bau teilraster und die Größe der LED 10 sind ebenfalls frei wählbar.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der LED 10, bei der die elektronische Schaltung 11 in die LED 10 integriert ist, führt zu einer erheblichen Platzeinsparung bei dem Schal tungsaufbau, wobei die LED 10 gegenüber einer konventio nellen LED 5 keinen zusätzlichen Platz erfordert. Die elektronische Schaltung 11 kann platzsparend auf einem Halbleiter 7 realisiert werden, der mittels einer ge eigneten Technologie in dem Gehäuse 6 angebracht und kon taktiert wird.

Die Fig. 4 zeigt eine erste elektronische Schaltung 11 zur Ansteuerung des lichtemittierenden Halbleiters 7. Alle dargestellten Bauelemente sind in das Gehäuse 6 der LED 10 integriert, ausgenommen gegebenenfalls der Vorwi derstand R12. Die erfindungsgemäße LED 10 kann in der in tegrierten elektronischen Schaltung 11 auch eine nicht dargestellte Stromquelle zur direkten Stromversorgung des lichtemittierenden Halbleiters 7 ohne einen dem Halblei ter vorgeschalteten Vorwiderstand R12 umfassen. Eine an dere vorteilhafte Besonderheit kann darin bestehen, daß die elektronische Schaltung eine Spannungsstabilisierung zum Betreiben der LED 10 in einem Betriebsspannungsinter vall umfaßt. Im Bereich der heutigen CMOS-Technologie liegt diese bei 3 bis 18 VDC. Zweckmäßigerweise sieht man dabei einen externen Vorwiderstand zum Begrenzen des maximalen Betriebsstroms vor.

Die elektronische Schaltung 11 ist mittels einer geeigne ten Substratarchitektur realisiert. Die LED 10 hat insge samt vier Kontaktstifte. Die Kontaktstifte 1 und 2 dienen der Spannungsversorgung der elektronischen Schaltung 11 und des Halbleiters 7, wobei der Kontaktstift 1 für den Masseanschluß GND und der Kontaktstift 2 für die positive Betriebsspannung +U vorgesehen ist. Die Kontaktstifte 3 und 4 sind die Steuereingänge, mittels denen die Licht emission des Halbleiters 7 ein- und ausgeschaltet werden kann. An die Kontaktstifte 3 und 4 wird ein Steuersignal angelegt und von der elektronischen Schaltung 11 zur An steuerung des Halbleiters 7 über den Transistor T5 ausge wertet. Man könnte die Kontaktstifte 3, 4 entsprechend auch als ON/OFF- bzw. als SET/RESET-Eingänge bezeichnen. Die Dioden D1, D2 mit den Transistoren T1 und T2 bilden einen Stromrichtungsdetektor, der die Polarität der an die Kontaktstifte 3 und 4 angelegten Steuersignale ermit telt und entsprechend die von den Transistoren T3 und T4 gebildete Flipflop-Schaltung ansteuert, deren Ausgang über den Widerstand R11 den Transistor T5 durchschaltet oder sperrt.

Die elektronische Schaltung 11 bildet somit eine Spei cherschaltung, die das zuletzt an den von den Kontakt stiften 3, 4 gebildeten Steuereingängen anliegende Steu ersignal derart speichert, daß die LED 10 bzw. der Halb leiter 7 auch nach Abfall des Steuersignals den durch das zuletzt anliegende Steuersignal bestimmten Zustand (LED 10 ON oder OFF) bis zum Anlegen eines nächsten Steuer signals beibehält. Eine solche Schaltung kann auch als D- Flipflop-Schaltung bezeichnet werden bzw. ausgebildet sein.

Die Fig. 5 zeigt eine andere elektronische Schaltung 11 in einer erfindungsgemäßen LED 10, die in das Gehäuse 6 der LED 10 integriert ist. Die elektronische Schaltung 11 ist entsprechend einer kommerziell zur Verfügung stehen den D-Flipflop-Schaltung realisiert, wie sie für das Ent prellen mechanischer Kontakte eingesetzt wird. Darge stellt sind die logischen Verknüpfungen eines solchen D-Flipflops, wobei die Kontaktstifte 3, 4 mit DATA und CLOCK bezeichnet sind. Mittels dieser Eingänge kann die Steuerung den Erfordernissen entsprechend unterschiedlich gestaltet werden, wobei durch gezielte externe Signale die elektronische Schaltung und somit das Leuchten der LED 10 steuerbar ist. Durch einen entsprechenden inneren Aufbau der elektronischen Schaltung 11 mit logischen Gat tern können ganz verschiedene Steuermöglichen realisiert werden. Die dargestellte Flipflop-Steuerung stellt ein bevorzugtes Beispiel dar.

In Fig. 6 ist die elektronische Schaltung der Fig. 4 nochmals dargestellt, wie sie in Verbindung mit mechani schen Kippsegmentanzeigen, die auch als Flip-Dots be zeichnet werden, vorzugsweise mit bistabilen Anzeigeele menten verwendet wird. Die elektronische Schaltung 11 in nerhalb des Gehäuses 6 umfaßt den Stromrichtungsdetektor 12, mit dessen Hilfe der SET- und RESET-Zustand des me chanischen Anzeigeplättchens erfaßt wird. Der Endlagen wechsel des Kippsegments wird mittels magnetischer Fel der, die je nach Anzeige umgepolt werden, hervorgerufen. Dazu werden die beiden in Reihe geschalteten Spulen Sp1 und Sp2 entweder in der einen oder anderen Richtung be stromt.

Die Spulen Sp1 und Sp2 sind die Magnetisierungsspulen für die Flip-Dot-Plättchen und die Dioden D1.1 und D1.2 Ent kopplungsdioden für die Plättchensteuerung. Diese Bau teile befinden sich außerhalb des Gehäuses 6 der LED 10. Die Stromrichtung durch die Spulen Sp1 und Sp2 ist fest mit dem magnetischen Effekt verknüpft und somit eine di rekte Aussage dafür, ob das jeweilige Kippsegment auf die helle Seite gesetzt oder auf die dunkle Seite zurückge setzt wird. Die elektronische Schaltung erfaßt mittels des Stromrichtungsdetektors 12 diese Stromrichtung als Steuersignal an den Kontaktstiften 3, 4, steuert das Flipflop 13 an und bringt bei gesetztem Plättchen über den LED-Schalter 14 den Halbleiter 7 zum Leuchten bzw. schaltet ihn bei rückgesetztem Plättchen aus. Da als Steuersignal der LED 10 der der Betätigungseinrichtung Sp1, Sp2 des Kippsegments zugeführte Strom dient, ist keine separate Ansteuerung der simultan mit dem Kippseg ment gesetzten LED 10 erforderlich.

Fig. 7 zeigt eine Matrixanzeige 15 mit einer Mehrzahl von Anzeigeelementen 16 in einer Matrixanordnung, wobei die Anzeigeelemente 16 jeweils ein Kippsegment und eine zuge ordnete LED 10 umfassen. Die Spannungsversorgung 1, 2 der jeweiligen Anzeigeelemente 16 bzw. LEDs 10 ist nicht dar gestellt.

Die Anzeigeelemente 16 werden mittels eines Multiplexver fahrens, das die Zeileninformation 17 und die Spaltenin formation 18 bereitstellt, angesteuert. Dabei wird die Zeilen- und Spalteninformation sowohl zum Setzen oder Rücksetzen des Kippsegments als auch zum Ein- oder Aus schalten der LED 10 über die Kontaktstifte 3, 4 verwen det. Die LEDs 10 werden somit synchron mit den Kippseg menten der Anzeigeelemente 16 geschaltet, so daß bei der Verwendung von bistabilen Anzeigeelementen und speichern den elektronischen Schaltungen 11 die Anzeigeelemente 16 einschließlich der LEDs 10 statisch betrieben werden und die eigentliche, hochfrequente, repetitierende Multiplex ansteuerung entfällt.

Natürlich kann die Matrixanzeige 15 auch lediglich eine Mehrzahl von LEDs 10 in einer Matrixanordnung ohne schwenkbare Kippsegmente umfassen. Auch in diesem Fall ergibt sich der Vorteil, daß erfindungsgemäße LEDs 10 statisch betrieben werden können und sowohl elektronische als auch mechanische Bauteile eingespart werden.

Bezugszeichenliste

1

erster Kontaktstift, GND

2

zweiter Kontaktstift, +U

3

dritter Kontaktstift

4

vierter Kontaktstift

5

LED

6

Gehäuse

7

Halbleiterkristall

8

Bonddraht

9

10

LED

11

elektronische Schaltung

12

Stromrichtungsdetektor

13

Flipflop

14

LED-Schalter

15

Matrixanzeige

16

Anzeigeelemente

17

Zeileninformation

18

Spalteninformation
R12 Vorwiderstrand
GND Masseanschluß
+U Betriebsspannung

Claims

1. Lumineszenzdiode (LED) (10) mit einem Halbleiter (7), an den zur Erzeugung von Emissionslicht eine elektri sche Spannung anlegbar ist, einem den Halbleiter (7) umhüllenden, zumindest in einem lokalen Bereich für das Emissionslicht lichtdurchlässigen Gehäuse (6), und aus dem Gehäuse (6) herausragenden Kontaktstiften zum Zuführen einer elektrischen Spannung zu dem Halbleiter (7), dadurch gekennzeichnet, daß
die LED (10) eine elektronische Schaltung (11) zum Ansteuern des lichtemittierenden Halbleiters (7) umfaßt,
die elektronische Schaltung (11) in das Gehäuse (6) der LED (10) integriert ist und
die LED (10) vier aus dem Gehäuse (6) herausragende Kontaktstifte (1, 2, 3, 4) aufweist, von denen zwei (1, 2) als Spannungsversorgung (+U, GND) der elektro nischen Schaltung (11) und des Halbleiters (7) und zwei (3, 4) als Steuereingänge für das Ein- oder Aus schalten der LED (10) mittels der integrierten, elek tronischen Schaltung (11) in Abhängigkeit von einem an den Steuereingängen anliegenden Steuersignal aus gebildet sind.

2. LED (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte elektronische Schaltung (11) eine Speicherschaltung ist, die das zuletzt an den Steuer eingängen anliegende Steuersignal derart speichert, daß die LED (10) auch nach Abfall des Steuersignals den durch das zuletzt anliegende Steuersignal be stimmten Zustand (ON, OFF) bis zum Anlegen eines nächsten Steuersignals beibehält.

3. LED (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (11) als D-Flipflop- Schaltung ausgebildet ist.

4. LED (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (11) durch gezielte externe Signale steuerbar ist.

5. LED (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (11) einen Strom- oder Spannungsrichtungsdetektor (12) zum Detektieren der Polarität eines an den Steuereingängen anliegenden Steuersignals umfaßt und zum Ein- bzw. Ausschalten der LED (10) in Abhängig keit von der detektierten Strom- oder Spannungsrich tung ausgebildet ist.

6. LED (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (11) mittels einer Leadframe-, einer flip-chip- oder einer SMD-Technologie hergestellt ist.

7. LED (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (11) eine Stromquelle zur direkten Stromversorgung des lichtemittierenden Halbleiters (7) ohne einen dem Halbleiter (7) vorgeschalteten Vorwiderstand (R12) umfaßt.

8. LED (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (11) eine Spannungsstabilisierung zum Betreiben der LED (10) in einem Betriebsspannungsintervall umfaßt.

9. Anzeigeelement (16) umfassend ein schwenkbares Kipp segment mit einer hellen und einer dunklen Seite, eine Betätigungseinrichtung zum Schwenken des Kipp segments und eine dem Kippsegment zugeordnete Licht quelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine LED (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.

10. Anzeigeelement (16) nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Kippsegment bistabil ist.

11. Matrixanzeige (15) mit einer Mehrzahl von Luminens zenzdioden (LEDs) in einer Matrixanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet sind.

12. Matrixanzeige (15) nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuereingänge der LEDs (10) im Multiplexverfahren ansteuerbar sind.

13. Matrixanzeige (15) nach Anspruch 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, daß sie Anzeigeelemente (16) nach An spruch 9 oder 10 aufweist.

14. Matrixanzeige (15) nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß als Steuersignal der LED (10) der der Betätigungseinrichtung des Kippsegments zugeführte Strom dient.