DE2542095A1 - Halbleiteranordnung fuer die ziffernanzeige - Google Patents

Halbleiteranordnung fuer die ziffernanzeige

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DE2542095A1 DE19752542095 DE2542095A DE2542095A1 DE 2542095 A1 DE2542095 A1 DE 2542095A1 DE 19752542095 DE19752542095 DE 19752542095 DE 2542095 A DE2542095 A DE 2542095A DE 2542095 A1 DE2542095 A1 DE 2542095A1
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Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH
6 Frankfurt/Main,> Theodor-Stern-Kai 1
Heilbronn, den 12.9.1975 PT-Ma/sr - HN 75/3
"Halbleiteranordnung für die Ziffernanzeige"
Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung für die Ziffernanzeige mittels Halbleiterleuchtelementen. Es sind Halbleiteranordnungen bekannt, bei denen die Halbleiterkörper in Form einer - auf einer Kermaikplatte angeordnet werden. Die Keramikplatte wird dann zusammen mit über den Halbleiterbauelementen angeordneten Lichtleitern in eine Kunststoffmasse eingegossen, die gleichzeitig das Gehäuse oder einen Teil des Gehäuses bildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung anzugeben, die auf industrielle Weise einfach und billig hergestellt werden kann. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung anzugeben, bei der die jeweils angesteuerte Ziffer ohne Fehler abgeben werden kann.
Diese Aufgabe wird bei der erwähnten Leuchtanordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leuchtelemente auf einem
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strukturierten Kontaktierungsstreifen angeordnet und elektrisch an Teile des Kontaktierungsstreifens angeschlossen sind, daß der KontaktL erungsstreifen mit Ausnahme der äußeren Anschlußteile in eine einheitliche Kunststoffmasse eingebettet ist, die eine Grundplatte mit senkrecht zur'Grundplatte verlaufenden, plattenförmigen Fortsätzen bildet, wobei die als Lichtleiter dienenden plattenförmigen Fortsätze' über den Leuchtelementen angeordnet sind, daß zum Abschluß der Gesamtanordnung eine Gehäusekappe vorgesehen ist, die mit einer Filterscheibe als Deckplatte versehen ist.
Die plattenförmigen Fortsätze bilden Lichtleiter, deren balkenförmige Stirnflächen in der Draufsicht eine ^-'bilden. Die Stirnflächen der Lichtleiter sind aufgerauht, wodurch trotz des vorhandenen;großen Sichtwinkels eine optimale Ausleuchtung der Lichtleiter—Stirnflächen ermöglicht wird. Die Kunststoffmasse besteht vorzugsweise aus Polycarbonat, dem 2 bis 4 % Glaspulverteile beigemischt werden. Durch diese Glaspulverteile werden im Lichtleiter Mehrfachreflektionen ausgelöst, wodurch sich eine gleichmäßige Ausleuchtung· der Lichtleiter ergibt.
Die Lichtleiter sitzen an ihrer den anderen Lichtleitern zugewandten Innenseite unmittelbar oder nahezu unmittelbar auf
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den Kontaktierungsstreifen auf. Die Kunststoffschicht auf dem Kontaktierungsstreifen im Inneren derf-1 ist daher extrem dünn.
Auf diese Weise wird ein Übersprechen von einem angesteuerten Lichtleiter auf einen benachbarten Lichtleiter verhindert. Um den plattenförmigen Lichtleitern dennoch mechanische Stabilität zu verleihen, sind sie auf ihrer Innenseite durch auf der Grundplatte verlaufende, schmale Stege aus der Kunststoffmasse . gegeneinander abgestützt. Vorzugsweise haben diese Stützstege von 4 ein Viereck bildende Lichtleitern die Form eines Sterns.
Zur Verbesserung der Lichtausbeute wird der Kontaktierungsstreifen unter den Lichtleitern mit einer gut reflektierenden Glanzsilberschicht veredelt. Die Lichtausbeute kann zusätzlich noch dadurch verbessert werden, daß in den Kontak tierungsstreifen Vertiefungen eingeprägt werden, in die die Halbleiterbauelemente eingesetzt werden. Diese Vertiefungen bilden dann für die seitlich vom Halbleiterbauelement ausgehenden Lichtstrahlen einen Reflektor.
Die von der Kunststoffmasse gebildete Grundplatte weist an den Seitenflächen vorzugsweise Einschnitte oder Erhöhungen auf, die in entsprechende Erhöhungen oder Einschnitte der Gehäuse-
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kappe einrasten. Die Gehäusekappe ist mit einer Filterscheibe abgedeckt. Diese Filterscheibe ist so ausgebildet, daß bei nicht leuchtenden Bauelementen die Lichtleiter nicht oder nur sehr schwach erkennbar sind. Um diesen Effekt zu erreichen, wird die Gehäusekappe in einem entsprechenden Farbton gehalten. Dadurch ist sichergestellt, daß auch bei ungünstigen Lichtverhältnissen Fehlablesungen ausgeschlossen sind.
Die Gehäusekappe weist im Inneren senkrecht zur Grundplatte verlaufende Trennstege auf, die so ausgebildet sind, daß alle Lichtleiter voneinander abgeschirmt werden. Auch durch diese Maßnahme wird ein unerwünschtes Übersprechen zwischen benachbarten Lichtleitern verhindert.
Der wesentliche Vorteil der erfxndungsgemaßen Halbleiteranordnung liegt darin, daß die Kontrastverhältnisse und die Ausleuchtung der Lichtleiter gegenüber deJi bekannten Anordnungen wesentlich verbessert wurde. Die vorgeschlagene Anordnung kann auf einfache Weise in großer Zahl gefertigt werden. Durch entsprechende Bestückung der Halbleiteranordnung mit verschiedenen Bauelementen und durch entsprechende Wahl der Filterscheibe eignet sich das geschilderte Gehäuse", sowohl für rot-, gelbals auch grün- leuchtende Ziffernanzeigen.
Die Erfindung und ihre weitere, vorteilhafte Ausgestaltung
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soll noch anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Schnitt durch einen Lichtleiter und einen Teil der Grundplatte dargestellt.
Die Figur 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Grundplatte mit den senkrecht von ihr ausgehenden Lichtleitern.
Die Figur 4 läßt die Stützstege zwischen den einzelnen Lichtleitern erkennen.
In der Figur 5 ist die angeschnittene Gehäusekappe und die Filterscheibe dargestellt.
Die Figur 6 zeigt die fertige Gesamtanordnung.
In der Figur 1 ist der Teil eines Kontaktierungsstreifens 1 dargestellt, der für den Anschluß eines einzelnen Halbleiterbauelementes benötigt wird. Das Halbleiterbauelement 2 wird mit seiner einen Elektrode beispielsweise auf dem Streifenteil la befestigt. Die andere Elektrode des Lichtleiters wird dann mit einem dünnen Kontaktierungsdraht 8 mit einem weiteren Teil Ib des Kontaktierungsstreifens verbunden. Die Leuchtelemente 2 sind meistens Leuchtdioden aus Galliumphospid (GaP)
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oder aus Gallium-Arsenid-Phosphid (GaAsP). Der metallische Kontaktierungsstreifen weist an seiner dem Bauelement 2 zugewandten Oberflächenseite vorzugsweise eine Glanzschicht aus Silber auf. Hierdurch wird die Lichtausbeute erhöht. Eine weitere· Erhöhung der Lichtausbeute erzielt man dann, wenn gemäß der Figur 2 in den Kontaktierungsstreifen 1 eine Vertiefung 7 eingeprägt wird. In diese Vertiefung wird das Halbleiterbauelement 2 eingesetzt. Die vom Halbleiterkörper ausgehenden Lichtstrahlen 5 werden dann teilweise an der Innenwand der Vertiefung reflektiert und in den Lichtleiter 4 abgelenkt.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ferner, wie der Halbleiterkörper und der Kontaktierungsstreifen in die Kunststoffmasse 3 eingebettet sind. Die Kunststoffmasse bildet eine Grundplatte 3a und einen senkrecht zur Grundplatte verlaufenden plattenförmigen Fortsatz 4, der den Lichtleiter bildet. Wie sich aus den Figuren 1 und 2 ergibt, setzt dieser Lichtleiter an der Innenseite fast unmittelbar auf dem Kontaktierungsstreifen 1 auf, um hierdurch ein Übersprechen auf benachbarte Lichtleiter zu verhindern. Die Lichtleiter werden dann durch Stützrstege 6 mechanisch stabilisiert. Auf' der Außenseite der Lichtleiter darf dagegen die Kunststoffschicht auf dem. Kontaktierungsstreifen relativ dick sein. Der Kunststoffkörper der geschilderten Form wird vorzugsweise durch Spritzpressen unter Verwendung geeigneter Formen hergestellt.
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Die Leuchtelemente 2 haben Abmessungen von ca. 0,4 χ 0,4 mm. Die Stirnseite der Lichtleiter 4 haben dagegen die Größe von ca. 1 χ 5,5 mm. Um eine gute Ausleuchtung der Lichtleiter zu erzielen, wird dem Kunststoffmaterial Glaspulver beigemengt. Als Kunststoffmaterial wird insbesondere Polycarbonat verwendet, dem 2 bis 4 % Glaspulverteile beigemengt sind.
In der Figur 3 ist die gesamte Grundplatte mit sämtlichen acht·Lichtleitern dargestellt. Sieben von diesen Lichtleitern sind plattenförmig ausgebildet und jeweils durch schmale Spalte.: voneinander getrennt. Die sieben Lichtleiter haben die Form einer f-f. Ein Lichtleiter 11 ist zylinderförmig als Dezimalpunkt ausgebildet. Auch dieser besteht aus dem gleichen Material wie die Grundplatte. Die Grundplatte und alle Lichtleiter werden in einem einheitlichen Spritzvorgang hergestellt. Aus der Grundplatte ragen beispielsweise 10 Anschlußfüße 10 heraus, die Teile des strukturierten Kontaktierungsstreifens sind, auf dem die acht Lichtelemente befestigt und elektrisch angeschlossen sind.
Die Stirnfläche 12 der plattenförmigen Lichtleiter 4 ist zur gleichmäßigen Ausleuchtung aufgerauht. Die Aufrauhung erhält man durch eine entsprechende1 Ausbildung der Spritzform. In der Grundplatte 3 sind an den Seitenflächen Vertiefungen 9 erkennbar,
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in die entsprechende Erhebungen in der Gehäusekappe einrasten. Weitere Verscföiußmaßnahmen sind nicht erforderlich, da die Halbleiterbauelemente vollständig in das Kunststoffmaterial eingebettet sind.
In der Figur 4- erkennt man die Stützstege 6, durch die die Innenflächen der plattenförmigen Lichtleiter 4 auf der Grundplatten gegeneinander abgestützt werden. In einem Viereck aus je 4 benachbarten Lichtleitern bilden diese Stützstege einen Stern, wobei beispielsweise vom Sternmittelpunkt je zwei Stützstege zu jedem Lichtleiter führen.
In der Figur 5 ist die aufgeschnittene Gehäusekappe 13 dargestellt. Diese Gehäusekappe ist im Inneren mit Trennstegen 14 versehen, zwischen denen Aussparungen für die Lichtleiter verbleiben. Diese Trennstege greifen in die Lücken zwischen den einzelnen Lichtleitern ein und schirmen so die Lichtleiter gegeneinander ab. An der Stirnfläche der Gehäusekappe sind Aussparungen vorhanden, die der Größe und Form der Lichtleiter entsprechen. Diese Gehäusekappe aus Kunfetstoff ist zur Kontrasterhöhung in einem bestimmten Farbton gewählt, der mit der Filterscheibe so abgestimmt ist, daß die Lichtleiter nach dem Aufbringen der Filterscheibe im nicht leuchtenden^ Zustand nicht oder kaum mehr erkennbar sind. Für grün- und gelb-leuchtende
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Halbleiterbauelemente ist die Gehäusekappe beispielsweise grau, für rot leuchtende Ziffern kann sie auch rot sein.
Die Filterscheibe 15 wird in die Gehäusekappe eingesetzt, beispielsweise mit Hilfe eines Schnappverschlusses in Nuten der Gehäusekappe. Die Filterscheibe, die der Kontrasterhöhung dient, ist ca. 0,4 mm dick und besteht beispielsweise aus einem Gemisch von 10 % Glaspulver und 90 % Polycarbonat, sowie etwa \*ko Farbpigmenten. Für rote und gelbe Ziffernanzeigen werden Kantenfilter vorgezogen, während für grüne Ziffernanzeigen praktisch nur ein Interferenzfilter in Frage kommt.
In der Figur 6 ist fertige Anordnung dargestellt. Die Gehäusekappe 13 mit der Abdeckplatte 15 aus der genannten Filterscheibe wurde auf die Grundplatte aufgesetzt. Gehäusekappe und Grundplatte sind durch einen Schnappverschluß (9) miteinander verbunden. In der Figur 6 sind zur Verdeutlichung die Lichtleiter dargestellt, obgleich sie nach dem Einsetzen der Filterscheibe nur noch im leuchtenden Zustand erkennbar sind.
Wie bereits^-erwähnt, wurde die Filterscheibe je nach der Bestückung des Kontaktierungsstreifens mit rot-, grün- oder gelb-leuchtenden Bauelementen gewählt. Die erfindungsgemäße Anordnung hat somit den wesentlichen Vorteil, daß mit der
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gleichen Herstellungstechnik und den gleichen Gehäuseteilen Ziffernanzeigen aller Leuchtfarben hergestellt werden können.
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Claims (15)

  1. Patentansprüche
    { I)J Halbleiteranordnung für die Ziffernanzeige mittels Halbleiter-Leuchtelementen, dadurch gekennzeichnet, da:'; die Leuchtelemente (2) auf einem strukturierten Kontaktierung sstreifen (l)<'"-angeordnet und elektrisch an Teile (la,Ib) des Kontaktierungsstrexfens angeschlossen sind, daß der Kontaktierungsstreifen mit Ausnahme der äußeren Anschlußteile (10) in eine einheitliche Kunststoffmasse (3) eingebettet ist, die eine Grundplatte (3a) mit senkrecht zur Grundplatte verlaufenden, plattenförmigen Fortsätzen (4) bildet, wobei die als Lichtleiter dienenden plattenförmigen Fortsätze über den Leuchtelementen angeordnet sind, daß zum Abschluß der Gesamtanordnung eine Gehäusekappe (13) vorgesehen ist, die mit einer Filterscheibe (15) als Deckplatte versehen ist.
  2. 2) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sieben plattenförmi'ge Fortsätze (4) als Lichtleiter vorgesehen sind, deren Stirnfläche (12) in der Draufsicht eine H bilden.
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  3. 3) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeicnnet, daß die Stirnflächen (12) der Lichtleiter aufgerauht sind.
  4. 4) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (4) zumindest an ihrer den anderen Lichtleitern zugewandten Innenseite unmittelbar auf dem Kontaktierungsstreifen (1) aufsitzen.
  5. 5) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (4) auf ihrer Innenseite
    durch auf der Grundplatte verlaufende schmale Stege (6) gegeneinander abgestützt sind.
  6. 6) Halbleiteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstege (6) von 4 ein Viereck bildenden Lichtleitern sternförmig ausgebildet sind.
  7. 7) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß' der Kunststoffmasse zur Lichtstreuung in den "Lichtleitern (4) Glaspulverteile beigemischt sind.
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  8. 8) Halbleiteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmasse aus Polycarbonat besteht, dem 2 - 4 % Glaspulverteile beigemischt sind.
  9. 9) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktierungsstreifen auf seiner den Bauelementen zugewandten Oberflächenseite mit einer Glanzsilberschicht veredelt ist.
  10. 10) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch .gekennzeichnet, daß in den Kontaktierungsstreifen (l) an den für die Aufnahme der Bauelemente vorgesehenen Stellen Vertiefyngen (7) eingeprägt sind, die jeweils für die von einem Bauelement ausgehenden Lichtstrahlen (5) einen Reflektor bilden.
  11. 11) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (3a) an ihren Seitenflächen Einschnitte oder Erhöhungen (9) aufweist, die in entsprechende Erhöhungen der Einschnitte in der Gehäusekappe (13) einrasten.
  12. 12) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
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    zeichnet, daß die Gehäusekappe in einem den Kontrast erhöhenden Farbton gewählt ist.
  13. 13) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheibe so ausgebildet ist, daß
    bei nicht leuchtenden Bauelementen die Lichtleiter (4)
    nicht oder nur schwach erkennbar sind.
    13) Halbleiteranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheibe einseitig aufgerauht aus einem Gemisch von ca. 10 % Glaspulver und ca. 90 % PoIycarbonat und einem geringen Anteil von Farbpigmenten besteht.
  14. 14) Halbleiteranordnung nach Anspruch 13 oder -14, dadurch gekennzeichnet, daß für rot-und gelbleuchtende Halbleiterbauelemente als Filterscheibe (15) ein -Kantenfilter und für grün- leuchtende Bauelemente ein Interferenzfilter
    vorgesehen ist.
  15. 15) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusekappe im Inneren senkrecht zur Grundplatte verlaufende Trennstege (14)
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    aufweist, die so ausgebildet sind, daß diese die Lichtleiter voneinander abschirmen.
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