DE19814495A1 - Leuchtdiode - Google Patents

Abstract

Eine Leuchtdiode (1) besitzt zur Codierung ihrer Lichtstärkeklasse mehrere Kontaktelemente (3-8), die mit außerhalb einer aus den Kontaktelementen (3-8), einem Anschlußelement (2) und der Leuchtdiode (1) bestehenden baulichen Einheit liegenden Vorwiderständen (13-16) verbunden sind. Je nach Codierung werden Vorwiderstände (13-16) kombiniert und gleichen so die bei der Leuchtdiodenherstellung unvermeidlichen Schwankungen der Lichtstärke aus. Die Leuchtdiode (1) ist daher durch Anschluß des Anschlußelementes (2) automatisch mit dem erforderlichen Vorwiderstand (13-16) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiode mit einer Codie­ rung, insbesondere für unterschiedliche Lichtstärkeklas­ sen, und mit einem Anschlußelement mit wenigstens zwei elektrischen Kontaktelementen zum Anschluß einer Energie­ versorgung.

Solche auch als Lumineszenzdioden bekannten Leuchtdioden (LED) werden in der Praxis häufig zur Beleuchtung im Be­ reich der Armaturentafel eines Kraftfahrzeuges eingesetzt und dienen beispielsweise als Signal- oder Kontrolleuch­ te, aber auch zunehmend zur Beleuchtung von Ziffer­ blättern. Leuchtdioden werden besonders wegen ihrer im Vergleich zu Glühlampen geringen Störanfälligkeit sowie ihres verhältnismäßig geringen Energieverbrauches bevor­ zugt eingesetzt. Hierzu hat neben der Realisierung nahezu beliebiger Farbgebungen vor allem auch eine erheblich ge­ steigerte Lichtstärke beigetragen. Bereits heute sind Leuchtdioden erhältlich, deren Lichtstärke ausreichend ist, um beispielsweise Bremslichter eines Kraftfahrzeuges damit auszurüsten.

Schwierigkeiten bei der Nutzung der Leuchtdioden bereitet in der Praxis die im Herstellungsprozeß nicht exakt vor­ herbestimmbare Lichtstärke. So schwanken die Lichtstärken verschiedener Leuchtdioden, die beispielsweise auch aus demselben Los stammen können, trotz konstanter Spannung und Stromaufnahme. Je nach Anwendungsgebiet wirft dies erhebliche Probleme auf. Beispielsweise verschlechtert sich die Ablesegenauigkeit bei den mit solchen Leuchtdi­ oden ausgerüsteten Anzeigevorrichtungen und es entsteht durch diese Helligkeitsschwankungen mehrerer nebeneinan­ der angeordneter Leuchtdioden ein minderwertiger Ein­ druck.

Bisher versucht man diesem Problem dadurch zu begegnen, daß die Lichtstärke der verschiedenen Leuchtdioden wäh­ rend des Herstellungsprozesses gemessen wird und die Leuchtdioden anschließend mit einer Codierung versehen werden, welche die Lichtstärkeklasse bezeichnet. Diese Codierung besteht hierbei zumeist aus einem Barcode, wel­ cher an der Leuchtdiode oder einem mit der Leuchtdiode verbundenen Anschlußelement angebracht wird. Bei der Montage der Leuchtdiode wird dann zunächst die Codierung gelesen und je nach Lichtstärkeklasse ein Vorwiderstand ausgewählt und der Leuchtdiode vorgeschaltet, so daß ei­ ne annähernd gleichbleibende Lichtstärke verschiedener Leuchtdioden eines Typs gewährleistet wird.

Hierbei wirkt sich vor allem der erhebliche Aufwand nach­ teilig aus, der erforderlich ist, den Barcode zu erfassen und anschließend einen entsprechenden Vorwiderstand der Leuchtdiode vorzuschalten. Weiterhin müssen der Vorwider­ stand und die Leuchtdiode aufgrund der individuellen Ab­ stimmung aufeinander bei einem gegebenenfalls erforderli­ chen Austausch immer zusammen ausgetauscht werden. Aber auch bei der Herstellung des die Leuchtdiode aufweisenden Bauteils entsteht zusätzlicher Aufwand, da die Leuchtdi­ ode und der entsprechende Vorwiderstand eine untrennbare Einheit bilden.

Man könnte daran denken, einen entsprechenden Vorwider­ stand bereits bei der Herstellung der Leuchtdiode zu in­ tegrieren. Dies führt jedoch dazu, daß der Anwendungsbe­ reich vor allem durch die gegenüber bekannten Leuchtdi­ oden geänderten Abmessungen bereits eingeschränkt ist.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Leuchtdiode derart auszuführen, daß der Ausgleich ver­ schiedener möglicher Lichtstärkeklassen der Leuchtdiode bei der Montage selbsttätig, d. h. ohne vorhergehendes Le­ sen der Codierung und anschließende Auswahl und Bestü­ ckung des entsprechenden Vorwiderstandes erfolgen kann.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Anschlußelement zumindest ein weiteres elektrisches Kontaktelement besitzt und daß die Codierung dadurch er­ reicht wird, daß mit dem zumindest einen weiteren Kon­ taktelement eine elektrische Verbindung entweder ge­ schlossen oder unterbrochen ist. Hierdurch wird die Leuchtdiode bereits durch Anschluß der Kontaktelemente genau mit demjenigen elektrischen oder elektronischen Bauteil verbunden, welches für den Ausgleich der Licht­ stärkeklasse geeignet ist. Ein vorhergehendes Erfassen eines Barcodes kann hierdurch entfallen. Die zum Aus­ gleich der Lichtstärkeklassen der verschiedenen Leucht­ dioden erforderlichen elektrischen oder elektronischen Bauteile können hierdurch an den mit der Leuchtdiode zu verbindenden Bauteilen, z. B. einer Leiterplatte eines Kombinationsinstrumentes eines Kraftfahrzeugs, bereits fest montiert sein und werden durch die Kontaktelemente automatisch entsprechend der durch die Codierung vorgege­ benen Lichtstärkeklasse angeschlossen. Weiterhin wird der gegebenenfalls erforderliche Austausch von Leuchtdioden wesentlich erleichtert, da die Lichtstärkeklasse der neu­ en Leuchtdiode automatisch erfaßt und korrigiert wird. Die Kenntnis der Lichtstärkeklasse der ursprünglichen Leuchtdiode ist daher nicht erforderlich, womit es auch dem Laien möglich wird, den Austausch vorzunehmen.

Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung ist hierbei gegeben, wenn wenigstens eines der Kontaktelemen­ te mit einem Vorwiderstand verbunden ist. Im Vergleich zu bekannten Leuchtdioden, bei denen der entsprechende Vor­ widerstand eigens für die Leuchtdiode bestückt wird, ist bei der vorliegenden Erfindung ein möglicherweise erfor­ derlicher Vorwiderstand bereits vorhanden. Welcher Vorwi­ derstand mit der Leuchtdiode verbunden wird, ist durch die Codierung der Kontaktelemente bestimmt.

Die für den Lichtstärkeausgleich erforderlichen Bauteile könnten in einem zu dem Anschlußelement kompatiblen Kupplungselement integriert sein. Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Leuchtdiode mit einer Leiterfolie oder Leiterplatte verbunden ist. Hierdurch lassen sich die Bauteile weitgehend vormontieren und standardisieren. Dabei lassen sich größere Stückzahlen erzielen und zu­ gleich die Herstellungskosten reduzieren. In einfacher Weise ist es dann auch möglich, mehrere Leuchtdioden zur Lichtstärkeerhöhung gemeinsam anzuordnen und entsprechend mit einer einzigen Codierung zu versehen. Vorteilhaft ge­ hören diese zusammengefaßten Leuchtdioden jeweils dersel­ ben Lichtstärkeklasse an.

Eine andere, besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist gegeben, wenn die Codierung für ein Steuer­ element lesbar ausgeführt ist. Hierbei wird die Codierung zunächst mittels des Steuerelementes erfaßt und daraus die für den Lichtstärkeausgleich erforderlichen Daten er­ mittelt. Der zum Betrieb der Leuchtdiode erforderliche Strom kann daher unabhängig von dem zur Erfassung der Co­ dierung erforderlichen Stromkreis eingeleitet werden. Fehlerhafte Kontaktelemente führen daher nicht zu einem Ausfall der Stromversorgung der Leuchtdiode. Es können darüber hinaus auch Lichtstärkeklassen weiterer Leucht­ dioden in einem einzigen zentralen Steuerelement erfaßt und miteinander verglichen werden.

Die bei dieser Anordnung erforderliche Anpassung der Lichtstärkeklasse kann besonders leicht erreicht werden, wenn die Leuchtdiode einen Vorwiderstand aufweist, der in Abhängigkeit von der Codierung mittels des Steuerelemen­ tes vorschaltbar ist. Hierdurch läßt sich eine hohe Be­ triebssicherheit erreichen. Gleichzeitig ist es durch diese Anordnung möglich, bei Verwendung mehrerer Leucht­ dioden der gleichen Lichtstärkeklasse einen gemeinsamen Vorwiderstand vorzusehen.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung gestattet einen Betrieb ohne einen Vorwiderstand, wenn die Stromver­ sorgung der Leuchtdiode mittels des Steuerelementes in Abhängigkeit von der Codierung einstellbar ist. Hierbei sorgt vorzugsweise eine Pulsweitensteuerung für eine An­ passung der Stromversorgung an die jeweilige Lichtstärke­ klasse der Leuchtdiode. Auf zusätzliche Vorwiderstände kann daher verzichtet werden.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist gegeben, wenn die Codierung durch eine Unterbrechung von elektrischen Verbindungen zwischen Kontaktelementen un­ tereinander oder von elektrischen Verbindungen zwischen der Leuchtdiode und Kontaktelementen gegeben ist. Hierbei können im Herstellungsprozeß zunächst alle elektrischen Verbindungen zwischen Kontaktelementen geschlossen sein. Nach Messung der Lichtstärke können dann einzelne oder auch mehrere elektrische Verbindungen durchbrochen und so eine Codierung erreicht werden. Beispielsweise können die Kontaktelemente und ihre Verbindungen untereinander auch aus einer flexiblen Leiterplatte oder einer Leiterfolie bestehen, deren Leiterbahnen einfach durch Ausstanzen oder Lochen unterbrochen werden können, so daß eine schnelle und zuverlässige Codierung durchgeführt werden kann.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Leuchtdiode mit einem Zeiger eines Zei­ gerinstrumentes drehfest verbunden. Auf diese Weise kann die Leuchtdiode einer aktiven Beleuchtung des Zeigers dienen, wodurch dessen Wahrnehmbarkeit, insbesondere nachts, erheblich gesteigert wird. Aufgrund der Codie­ rung, die analog oder digital sein kann, ist zuverlässig gewährleistet, daß die Zeigerbeleuchtung eine vordefi­ nierte Helligkeit aufweist. Besonders günstig ist es bei dieser Ausführung, wenn die Leuchtdiode mit einer Leiter­ folie zur Versorgung mit elektrischer Energie elektrisch verbunden ist, da die Leiterfolie eine verschleißfreie Kontaktierung der Leuchtdiode bietet und zudem eine Dreh­ bewegung des Zeigers nicht behindert.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da­ von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode mit mehreren Vorwiderständen,

Fig. 2 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Leucht­ diode mit einem angeschlossenen Steuer­ element,

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht eines Zeiger­ instrumentes mit einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode.

Die Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Leuchtdiode 1. Entlang eines lediglich schematisch darge­ stellten Anschlußelementes 2 mit sechs Kontaktelementen 3-8 verläuft eine gestrichelt dargestellte Trennlinie 9. Die Leuchtdiode 1 bildet zusammen mit den innerhalb des als Stecker ausgeführten Anschlußelementes 2 ange­ ordneten Kontaktelementen 3-8 eine bauliche Einheit, welche mechanisch von den übrigen Bauteilen entlang der Trennlinie 9, die eine Steckverbindung symbolisiert, trennbar angeordnet ist. Die bauliche Einheit, die z. B. von einer flexiblen Leiterfolie, auf der die Leuchtdiode 1 aufkontaktiert ist und die mit dem Stecker versehen ist, gebildet wird, umfaßt weiterhin elektrische Kon­ taktstellen 10, 11, 12, die in der dargestellten Ausfüh­ rung unterbrochen sind und so eine Codierung der Licht­ stärkeklasse der Leuchtdiode 1 festlegen. Der Leuchtdiode 1 sind zwei in Reihe geschaltete Vorwiderstände 13 und 14 vorgeschaltet. Werden eine oder mehrere der Kontakt­ stellen 10, 11 oder 12 geschlossen, so reduziert sich der Gesamtwiderstand. Codierungen führen z. B. zu einer elek­ trischen Verbindung mit Vorwiderständen 15, 16 oder er­ möglichen eine direkte Verbindung 17. Die Vorwiderstände 13-16 sind dabei außerhalb der baulichen Einheit der mit der Leuchtdiode 1 verbundenen Kontaktelemente 3-8 und des Anschlußelementes 2 z. B. auf einer Leiterplatte angeordnet und müssen somit bei einem Austausch der Leuchtdiode 1 nicht entfernt werden. Es ist zu erkennen, daß die Kontaktelemente 7, 8 einer unmittelbaren Versor­ gung der Leuchtdiode 1 mit elektrischer Energie dienen, wohingegen über die Kontaktelemente 3-6 die Codierung umgesetzt wird.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild der in Fig. 1 dargestellten Leuchtdiode 1, die in diesem Fall mittels des Anschluße­ lementes 2 mit einem als Logikschaltung ausgeführten Steuerelement 18 verbunden ist. In diesem Fall erkennt das Steuerelement 18, z. B. ein Microprozessor, die durch Unterbrechung der Kontaktstellen 10, 11, 12 gegebene Co­ dierung der Lichtstärkeklasse der Leuchtdiode 1 und steu­ ert auf diese Weise über ein als Transistor ausgeführtes, elektronisches Bauteil 19 die für die entsprechende Lichtstärkeklasse erforderliche Stromversorgung der Leuchtdiode 1.

Fig. 3 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Zei­ gerinstrument 20 mit einem eine Zeigerfahne 21 aufweisen­ den Zeiger 23. In diese Zeigerfahne 21 strahlt eine als Leuchtdiode 1 ausgeführte Lichtquelle Licht ein, welche gegenüber einem möglichen Betrachter mit einer Kappe 24 abgedeckt ist. Die Zeigerfahne 21 ist an ihrem einer Zei­ gerspitze 25 gegenüberliegenden Ende an der Unterseite mit einer Zeigerwelle 26 verbunden, welche durch ein Zif­ ferblatt 27 hindurchgeführt ist und mittels eines als Meßwerk ausgeführten Zeigerantriebes 28 auslenkbar ist. Zwischen einer den Zeigerantrieb 28 tragenden Leiterplat­ te 29 und dem Zifferblatt 27 besitzt die Zeigerwelle 26 eine flanschartige Erweiterung 30, welche eine nach außen hin abfallende Schrägfläche 31 hat. Gegen die Erweiterung 30 liegt ein Abschnitt eines aufwickelbaren mittleren Be­ reichs 32 einer um die Zeigerwelle 26 spiralförmig herum­ geführten Leiterfolie 33 mit einer unteren Seitenkante 34 an. Die mit zwei Leiterbahnen 35, 36 zur Verbindung der Leuchtdiode 1 mit einer Energieversorgung versehene Folie 33 ist gegenüber der Zeigerwelle 26 in etwa rechtwinklig nach außen geführt und weist in ihrem der Zeigerwelle 26 abgewandten Endbereich einen verstärkt ausgeführten Ab­ schnitt 37 auf, der nach unten geführt ist. Dieser ver­ stärkte Abschnitt 37 hat ein als Steckverbindung 38 aus­ gebildetes Anschlußelement 2 mittels welcher Steckverbin­ dung 38 die Folie 33 mit der die Stromversorgung bildende Leiterplatte 29 verbunden ist. Nicht dargestellt ist die in einer Ausnehmung der Zeigerwelle 26 verlaufende, ein­ teilige Verbindung der Folie 33 mit der Leuchtdiode 1.

Kontaktstellen 10, 11, 12, die eine Codierung der Leucht­ diode 1 festlegen, sind im Bereich der Steckverbindung 38 angeordnet und mit innerhalb des Anschlußelementes 2 an­ geordneten, hier nicht dargestellten Kontaktelementen entsprechend Fig. 1 verbunden. Ebenfalls nicht darge­ stellte und innerhalb des Anschlußelementes 2 angeordnete Kontaktelemente, die den Kontaktelementen 7, 8 in Fig. 1 entsprechen, sind mit den Leiterbahnen 35, 36 verbunden und versorgen die Leuchtdiode 1 mit elektrischer Energie.

Claims (9)

1. Leuchtdiode mit einer Codierung, insbesondere für un­ terschiedliche Lichtstärkeklassen, und mit einem An­ schlußelement mit wenigstens zwei elektrischen Kontakt­ elementen zum Anschluß einer Energieversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (2) zumindest ein weiteres elektrisches Kontaktelement (3-6) besitzt und daß die Codierung dadurch erreicht wird, daß mit dem zumindest einen weiteren Kontaktelement (3-6) eine elektrische Verbindung entweder geschlossen oder unter­ brochen ist.

2. Leuchtdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Kontaktelemente (3-8) mit ei­ nem Vorwiderstand (13-16) verbunden ist.

3. Leuchtdiode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leuchtdiode (1) mit einer Leiterfolie oder Leiterplatte verbunden ist.

4. Leuchtdiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierung für ein Steu­ erelement (18) lesbar ausgeführt ist.

5. Leuchtdiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (1) einen Vorwiderstand (13-16) aufweist, der in Abhängigkeit von der Codierung mittels des Steuerelementes (18) vorschalt­ bar ist.

6. Leuchtdiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der Leuchtdiode (1) mittels des Steuerelementes (18) in Ab­ hängigkeit von der Codierung einstellbar ist.

7. Leuchtdiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierung durch eine Un­ terbrechung von elektrischen Verbindungen zwischen Kon­ taktelementen (3-8) untereinander oder von elektrischen Verbindungen zwischen der Leuchtdiode (1) und Kontaktele­ menten (3-8) gegeben ist.

8. Leuchtdiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (1) mit einem Zeiger (23) eines Zeigerinstrumentes (20) drehfest verbunden ist.

9. Leuchtdiode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (1) mit einer Leiterfolie (33) elek­ trisch verbunden ist.