DE2632462A1

DE2632462A1 - Leuchtdiode

Info

Publication number: DE2632462A1
Application number: DE19762632462
Authority: DE
Inventors: Hermann Ing Grad Hansbauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-07-19
Filing date: 1976-07-19
Publication date: 1978-01-26

Description

Leuchtdiode
Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiode mit einem die Licht emittierenden Elektroden einschließenden, im wesentlichen zylinderförmigen, in Richtung des Lichtaustritts von einer konvex gewölbten Fläche begrenzten Schutzgehäuse aus transparentem Werkstoff.
Leuchtdioden besitzen eine Reihe von Eigenschaften, deretwegen sie besonders geeignet für-die optische Anzeige von Schaltzuständen in fernmeldetechnischen Geräten erscheinen.
Insbesondere ist der sparsame Betrieb, ihre niedere Arbeitstemperatur und ihre mechanische Unempfindlichkeit zu erwähnen.
Um den im Gegensatz zu Glühlampen vergleichsweise schwachen Leuchteffekt von Leuchtdioden für Belouchtungs- und Anzeigezwecke möglichst verlustarm zu nutzen, ist es dabei üblich, in Leuchtdioden das emittierte Licht innerhalb des die Elektroden umschließenden, lichtdurchlässigen Gehäuses zu bünde#ln.
Eine der beiden das Licht emittierenden Elektroden ist dazu als Reflektor gestaltet.
Beim Austritt aus dem Gehäusekörper kann das durch den Reflektor gebündelte Licht an einen als Linse wirkenden, gewölbten Gehäusefläche durch entsprechende Orientierung von Reflektor und gewölbter Fläche zueinander derart zur optischen Achse hin gebrochen werden, daß nahezu die ganze emittierte Licht- menge achsparallel in eine Richtung abgestrahlt wird, Die Helligkeit ist in diesem Fall zwar zufriedensjbellend, sie kann jedoch nahezu ausschließlich bei achsparallelem Einblick in das Gehäuse wahrgenommen werden.
Für die Anzeige in fernmeldetechnischen Geräten benötigt r#an aber Anzeigeelemente, deren Signal nicht nur aus einer Richtalg, sondern aus möglichst großem Sichtwinkel wahrnehmbar ist.
Ein Leuchteffekt mit entsprechend großem Sichtwinkel läßt sich bekannterweise z.B. erzielen mittels diffus wirkenden Gehläusekörpers aus Werkstoff geringer Transparenz und/oder mit mattierter Oberfläche. Die dabei durch Absorption auftretenden Lichtverluste können jedoch so erheblich sein, daß die Leuchtanzeige z.B. bei auf die Sichtfläche scheinendem Sonnenlicht nicht mit Sicherheit erkennbar ist. Außerdem erfordert zumindest die Mattierung der Oberfläche zusätzlichen Arbeitsaufwand bei der Herstellung der Leuchtdiode.
Der Erfindung liegt die Auf#gabe zugrunde, eine besonders für die Leuchtanzeige in fernmeldetechnischen Geräten geeignete, lampenartige Leuchtdiode anzugeben, die bei einfacher Herstellbarkeit unter Vermeidung von Absorptionsverlusten zumindest einen Teil des emittierten Lichts in einem weiten Öffnungskegel abstrahlt, Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gewölbte Gehäusefläche zumindest in ihrem achsfernen Bereich eine aus einer Vielzahl stufenartig aneinanderstoßender Flächenelemente aufgebaute, gebrochene Struktur aufweist, wobei die von den Stufenflächen gebildeten Stoßkanten rechtwinklig zur Achse orientiert sind.
Eine so gestaltete Gehäuseoberfläche kann in einem unmittelbar die Achse umgebenden Bereich als Sammellinse mit glatter Ober--fläche ausgebildet sein, die das austretende Licht zu einem nahezu parallel gerichteten Strahlenbündel vereinigt. Im die Linsenfläche umgebenden, stufenförmig aufgebauten Bereich der Wölbung stehen die Flächenelemente annähernd rechtwinklig zueinander und bewirken dadurch unterschiedliche, das Licht zerstreuende Brechungen und/oder Reflexionen.
Wenn eine so gestaltete Leuchtdiode mit ihrer z.B. als halbkugelförmige Kuppel gestalteten, gewölbten Brechungsfläche über die Begrenzungsebene eines Gerätegehäuses hinausragend montiert #ist, können ihre Lichtsignale aus nahezu allen Richtungen oberhalb der betreffenden Gerateebene wahrgenommen werden.
Absorptionsverluste sind dabei weitgehend vermeidbar durch möglicht hochgradig transparente Ausführung des Gehäusekörpers und glatte, d.h. feinstrukturierte Lichtbrechungsflächen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung können alle Stufen bildenden Flächenelemente einer über den Zenit der gewölbten Fläche gedachten, rechtwinklig zur Achse des zylindrischen Gehäuses verlaufenden Projektionsfläche mehr oder weniger zugewandt oder achsparallel orientiert sein. Eine solche Anordnung der Stufenelemente dient der einfachen Herstellung des Gehäusekörpers mittels eines zweigeteilten, sich in Achsrichtung öffnenden Formwerkzeugs. Durch die Orientierung der in einem der Teile des Formwerkzeugs enthaltenen Stufenflächen auf die über dem Zenit der Kuppel gedachte Projektionsebene werden Hinterschneidungen im Formwerkzeug vermieden, so daß der fertige Gehäusekörper diesem Teil des Formwerkzeugs ohne weiteres entnehmbar ist. Der zweite Teil des Formwerkzeugs dient praktisch nur dem Verschluß der Hohlform und kann verhältnismäßig einfach gestaltet sein.
Selbstverständlich ist es auch möglich, das Formwerkzeug aus zwei Teilen zu bilden, deren Trennungs- bzw. Symmetrieebene in der Achse des Gehäusekörpers verläuft. Die Stufenelemente können in diesem Fall rechtwinklig zur Achse nach beiden Seiten auf jeweils außerhalb des Gehäusekörpers gedachte, parallel zur Formtrennebene Verlaufende Projektionsebenen orientiert sein wld dadurch ebenfalls ein hinterschneidungsfreies Formen des fertigen Gehäusekörpers ermöglichen. Der Aufwand in der Formherstellung ist dabei allerdings größer, weil zwei- symmetrische Formteile mit gestufter Wölbuntstruktur bereitgestellt werden müssen.
Besonders vorteilhaft ist, nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung, die Gestaltung der die Stufen bildenden Fläche elemente als konzentrisch angeortnete, in sich geschlossene Ringe. Eine solche Gestaltung dürfte bei der.Herstellung des Formwerkzeugs den kleinsten Arbeitsaufwand für die Darstellung der Stufenstruktur erfordern.
Im folgenden sei die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäß gestaltete Leuchtdiode in Aufrißdarstellung, Fig. 2 den theoretischen Strahlengang im Bereich der Brechungsflächen in einer Leuchtdiode gemäß Fig. 1.
Die aargestelte Leuchtdiode besitzt einen im wesentlichen zylinderförmigen, einstückigen Gehäusekörper 1, der nach einer Seite von einer halbkugelförmig gewölbten Kuppelfläche begrenzt ist. Im Innern des Gehäusekörpers sind Licht emittierende Elektroden 2, 3 eingeschlossen, von denen eine als der Wölbungsfläche 4 zugekehrter Reflektor 2 gestaltet ist.
In seinem der gewölbten Fläche abgewandten Bereich weist der Gehäusekörper eine ebene, flanschartig erweiterte Abschlußfläche 5 auf. An dieser Seite sind die Elektroden 2, 3 mit Anschlußelementen 6 aus dem Gehäusekörper herausgeführt.
Die Kuppel des Gehäuses weist in einem die Achse unmittelbar umgebenden Bereich eine glatte, als Samnellinse 7 wirkende Oberfläche auf. Koaxial um diesen Bereich herum ist der kuppelförmige Teil des Schutzgehäuses aus einer Vielzahl stufenartig aneinandergrenzender Flächenelemente 8, 9 aufgebaut, die sich parallel bzw, im rechten Winkel zur Achse des Gehäuses erstrecken und so angeordnet sind, daß die Stbfenkanten 10 recht- winklig zur Achse des Gehäuses verlaufen. Alle Stufen bildenden Flächenelemente sind dabei als konzentrisch angeordnete, in sich geschlossene Ringe gestaltet und einer über dem Zenit der Kuppel gedachten, sich rechtwinklig zur Achse erstreckenden Projektionsfläche zugewandt oder achsparallel orientiert.
Man kann nun davon ausgehen, daß der Reflektor 2 im Gehäuse der Leuchtdiode ein Bündel leicht divergierender Strahlen erzeugt, die von einer punktförmigen Lichtquelle P auszugehen scheinen. Nach den optischen Brechungsgesetzen erfahren Licht strahlen beim Austritt von optisch dichteren in ein weniger dichtes Medium eine den Winkel zura Flächenlot vergrößernde Brechung.
Der den eine Sammellinse 7 bildende Bereich der Wölbung des Gehäuses durchsetzende Teil der Lichtstrahlenflverläuft dem entsprechend nach der Brechung zumindest annähernd achsparallel.
Der Neigungswinkel von eine rechtwinklig zur Gehäuseachse verlaufende Fläche 8 durchsetzenden Strahlen 12,12' dagegen wird durch die Brechung vergrößert. Ein Teil des emittierten Lichts wird auf diese Weise über einen weiten Öffnungskegel gestreut und ist aus erweitertem Betrachtungswinkel wahrnehmbar.
Die unter verhältnismäßig spitzem Winkel auf eine achsparallel 13 orientierte Stufenfläche treffenden Lichtstrahlen können zu-13' nächst im Innern des Gehäuses reflektiert werden, bevor sie schließlich dazu kommen, eine der Brechungsflächen zu durchsetzen und dabei den steil des gestreuten Lichts zu vergrößern.
Auf diese Weise halten sich Lichtverluste durch Reflexion in kleinen Grenzen.
3 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

P a t e n t a n 5 p r ü c h e 1. Leuchtdiode mit einem die Licht emittierenden Elektroden einschließenden, im wesentlichen zylinderförmigen, in Richtung des Lichtaustritts von einer konvex gewölbten Flache begrenzten Schutzgehäuse aus transpaientem Werkstoff d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die gewölbte Gehäusefläche zumindest in ihrem achsfernen Bereich eine aus einer Vielzahl stufenartig aneinanderstoßender Flächenelemente (8, 9) aufgebaute gebrochene Struktur aufareist, wobei die von den Stufenflächen gebildeten Stoßkanten (10) rechtwinklig zur Achse des Gehäuses orientiert sind.

2. Leuchtdiode nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Stufen bildenden Flächenelemente einer über dem Zenit der gewölbten Fläche gedachten, rechtwinklig zur Achse des zylindrischen Gehäuses verlaufenden Pro#ektionsfläche zugewandt oder achsparallel orientiert sind.

5. Leuchtdiode nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Stufen bildenden Flächenelemente als konzentrische, in sich geschlossene Ringflächen gestaltetsind.