DE2941634C2

DE2941634C2 - Farbiges Licht emittierende Anzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE2941634C2
Application number: DE2941634A
Authority: DE
Inventors: Yasunori Tokyo Kishi; Junichi Sendai Miyagi Nishizawa; Toru Yokohama Kanagawa Teshima
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1978-10-17
Filing date: 1979-10-13
Publication date: 1985-04-04
Also published as: DE2941634A1; US4271408A

Description

Die Erfindung betrifft eine farbiges Licht emittierende Anzeigeeinrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen. Eine solche Einrichtung ist aus der DE-OS 27 02 823 bekannt Die bekannte Einrichtung ist als Verkehrssignal ausgebildet und umfaßt auf einer gedruckten Schaltungsplatte angeordnete, gruppenweise ansteuerbare Leuchtdioden, denen zur Bündelung gegebenenfalls eine Linsenanordnung vorgeschaltet ist

Bei der bekannten Einrichtung geht derjenige Teil des erzeugten Lichts, der nicht in die Linsenanordnung abgestrahlt wird, im wesentlichen verloren. Ferner ist es erforderlich, bei der Verwendung dieser Einrichtung beispielsweise als Verkehrsampel, die vorhandenen Installationen anzupassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Einrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen derart weiterzubilden, daß ein maximaler Teil des erzeugten Lichts in der gewünschten Richtung abgestrahlt wird und die Gesamteinheit mit vorhandenen Installationen kompatibel ist.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Man erkennt, daß die so ausgebildete Anzeigeeinrichtung die genannte Aufgabe löst und als Einheit wie eine konventionelle Glühlampe handhabbar ist, wobei schaltungstechnisch dafür gesorgt werden kann, daß die Dioden insgesamt mit derselben Stromversorgung, etwa Netzwechselstrom, betrieben werden wie konventionelle, vorher eingesetzt gewesene Glühlampen.

Die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 und zum Teil auch in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale sind im Umfang der folgenden Erläuterungen an sich bekannt:

Die DE-OS 28 OO 7«7 offenbart jeweils einer Leucht- is diode zugeordnete Reflektoren, mittels denen das erzeugte Strahlenbündel in eine vorgegebene geometrische Form gebracht werden soll; insbesondere sollen dabei strichförmige Muster für alphanumerische Anzeigesysteme erzeugt werden. Der Reflektor soll dabei aus zwei elektrisch voneinander isolierten, die Zuleitung zu der Diode bildenden Halbschalen bestehen, und die Gesamtanordnung wird durch Ausgießen mit einer transparenten Substanz fixiert Diese Technik erscheint aber für den Einsatz bei Großanzeigen, etwa Verkehrsampeln, wegen der komplizierten Anschlußkonstruktion wenig geeignet

Eine etwas abweichende Gestaltung von Anschlüssen und Reflektoren für Miniaturlichtquellen, die für alphanumerische Darstellungen bestimmt und geeignet sind, ist in der DE-OS 2014 595 offenbart Als Reflektor wird dort ein offenbar massiver Aluminiumblock vorgesehen, in dessen Durchbrüchen am Boden von reflektierende Wandungen bildenden Eintiefungen die Lichtquellen sitzen. Die Verdrahtung der Lichtquellen ist auf einem gesonderten Träger vorgesehen.

Speziell für den Einsatz in Kraftfahrzeugen unter extremen Umgebungsbedingungen wurde eine Leuchtdiodenanzeige, ebenfalls für alphanumerische Darstellungen, entwickelt über die in »elektronik Industrie«, 1978, S. 17 berichtet wird. Als Reflektor wird hier eine Luft-Kunststoff-Grenzschicht verwendet, an der offenbar Totalreflexion stattfinden soll. Eine solche Bauweise setzt recht genaues Fertigen innerhalb enger Toleranzen voraus und ist deshalb kostspielig.

Anzeigeeinrichtungen zur wahlweisen Abstrahlung unterschiedlicher Farben innerhalb eines gemeinsamen Anzeigefeldes sind aus der DE-OS 21 01 290 bekannt, wobei jeweils gemeinsam ansteuerbare, dieselbe Spektralfarbe erzeugende Dioden gruppenweise zusammengeschaltet sind. Die oben angesprochene, der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung lag offenbar bei dieser bekannten Anzeigeeinrichtung nicht vor.

Schließlich sind mögliche Zusammenschaltungen von mehreren Leuchtdioden in einen gemeinsamen Versorgungsstromkreis in Anpassung an vorgegebene Spannungen und Leistungen in der Veröffentlichung »Multijunction AC or DC Integrated GaP Light Emitting Diode Array«, IEEE Transactions on Electron Devices, 1975, S. 701 diskutiert worden.

Der Hauptvorteil des Gegenstandes der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik liegt darin, daß die Anzeigeeinrichtung gewissermaßen wie eine herkömmliche Glühlampe einsetzbar ist und — im Notfall — auch wieder durch eine solche ersetzbar ist. Es ist aber auch möglich, auf einem einzigen Anzeigefeld Anzeigen unterschiedlicher Farbgebung vorzusehen, was bei Erstinstallationen den Aufwand verringert Gleichwohl wird durch die gezielte Abstrahlung mindestens größenordnungsgemäß gleiche Helligkeit, gesehen subjektiv vom Betrachter, erreicht, wie mit einem konventionellen Beleuchtungskörper. Farbfilter sind nicht erforderlich, und die Wartungsintervalle dürfen wesentlich langer sein. Mit einfachen Mitteln, die in den Unteransprüchen definiert sind, läßt sich eine Anpassung der Helligkeit an die Umgebungshelligkeit erreichen. Da keine Farbfilter notwendig sind, kann auch die Gefahr der Fehlinterpretation von Signalen infolge von außen tretendem, farbgefilterten und wieder reflektierten Umgebungs-, insbesondere Sonnenlicht ausgeschlossen oder zumindest weitgehend verringert werden. Schließlich ist es möglich, durch die entsprechende Ausgestaltung des Anordnungsmusters der Leuchtdioden auf ihrer Unterlage bereits die anzuzeigenden Symbole etwa in alphanumerischer Form darzustellen, so daß nicht auf vorgeschaltete Masken oder dergleichen zurückgegriffen werden muß. Andererseits lassen sich durch vorgeschaltete Masken in zu der jeweils emittierten Farbe komplementärer Färbung auch eine Schattendarstellung oder, bei Oberlagerung mehrerer Farben unterschiedliche und wahlweise anzuzeigende Schattendarstellungen bewirken.

Inwieweit die obigen Vorteile sich durch die Merkmale der Ansprüche in jeweiliger Kombination erreichen lassen, entnimmt man am zweckmäßigsten der nachfolgenden Erläuterung verschiedener Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung.

F i g. 1 zeigt eine perspektivische rückseitige Ansicht einer Anzeigeeinrichtung mit Licht emittierenden Dioden (Leuchtdioden) entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 2 zeigt perspektivisch, im Teilschnitt auseinandergezogen, den Aufbau einer Unterlage und eines Reflektorteils mit Licht emittierenden Dioden zur Verwendung bei verschiedenen Ausführungsformen gemäß der Erfindung.

F i g. 3 zeigt perspektivisch eine alternative Ausführungsform von einzelnen konkaven Spiegelflächen des Reflektorteils, das anstelle des Reflektorteils von F i g. 2 verwendbar ist

F i g. 4 zeigt ein Schaltkreisdiagramm, wie es bei den Ausführungsformen gemäß der Erfindung verwendbar ist.

F i g. 5 bis 8 zeigen Ausschnitte aus Schaltkreisen zum Ersetzen eines Teil des Schaltkreises von F i g. 4.

Fig.9 bis 12 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei

Fig.9 eine schematische, auseinandergezogene Teilansicht eines Aufbaus einer Unterlage und eines Reflektorteils ist, der Licht emittierende Dioden trägt während

F i g. 10 ein Schaltkreisdiagramm für eine Anzeigeeinrichtung darstellt mit der eine gewählte Lichtfarbe ausstrahlbar ist
Fig. 11 ein schematischer Schnitt einer Lampeneinheit und

Fig. 12 ein Teil eines Reflcktorteils ist das die Anordnung von Licht emittierenden Dioden mit drei verschiedenen Farben zeigt.
Fig. 13 bis 17 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht der Anzeigeeinrichtung darstellt während
Fig. 14 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Anordnung eines Reflektorteils mit Licht

emittierenden Dioden und eines Rahmens zum Definieren von Zellen fUr die Licht emittierenden Dioden und einer frontseitigen Abdeckplatte oder -linse ist, während

Fig. 15 schematisch die Anordnung von Licht s emittierenden Dioden zum Liefern von Buchstabensignalen zeigt, und wobei
Pig. 16 ein Schnitt durch einen Teil der Lampeneinrichtung von P i g. 14 und

Fig. 17 ein Schaltkreisdiagramm für die Anzeigeeinrichtung von F i g. 14 ist.

Fig. 18 zeigt schematisch eine Frontansicht einer Anzeigeeinrichtung für die wahlweise Anzeige von verschiedenen Signalen auf der gleichen Anzeigefläche.

Fig. 19 zeigt schematisch einen Ausschnitt nur der is Einrichtung von Fig. 18 mit zwei Licht emittierenden Dioden für zwei unterschiedliche Farben.

Fig.20 zeigt schematisch eine Schattensignalanzeigeeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zum Anzeigen von zwei verschiedenen Schattenfiguren, und zwar jeweils eine für eine bestimmte Zeit, wobei die beiden Schattenfiguren auf zwei Anzeigeflächcn angeordnet sind.

Fi g. 21 und 22 zeigen eine weitere Ausführungsform zum wahlweisen Anzeigen von Schattenfiguren, wobei 2s Fig. 21 eine schematische Frontansicht eines Teils der Anzeigeeinrichtung und
Fig.22 eine schematische Darstellung der Anordnung der Licht emittierenden Dioden für zwei Farben ist ao

Fi g. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Anzeigeanordnung in Form eines Lampenkörpers von der Rückseite. Der Lampenkörper umfaßt als Reflektorteil eine plattenartige reflektierende Spiegeleinheit (Reflektorteil) 1, eine Unterlage 2 unter der Spiegeleinheit 1, auf der elektrische Anschlüsse angeordnet sind, und einen Lampensockel 5, der als Schraubsockel dargestellt ist Die reflektierende Spiegeleinheit 1 und die Unterlage 2 können einstückig als eine einzige Einheit ausgebildet oder getrennt hergestellt und dann miteinander zu einem einzigen Körper verbunden sein. Der Lampensockel S kann auch in anderer Weise als als Schraubsockel ausgebildet sein. Damit eine genügende Lichtmenge (Lichtfluß) geliefert wird, ist eine Vielzahl von Licht emittierenden Dioden auf der reflektierenden Spiegeleinheit (Reflektorteil) 1 angeordnet.

Fig.2 zeigt ein Beispiel, in welcher Weise die Vielzahl von Licht emittierenden Dioden auf der reflektierenden Spiegeleinheit 1 angeordnet werden so können, als auch eine Art und Weise des Verbindens dieser Licht emittierenden Dioden mit einer gedruckten Verdrahtung auf der Unterlage 2. Diese Licht emittierenden Dioden 3 emittieren Licht einer bestimmten Farbe, etwa rotes, gelbes oder grünes Licht. Um den Farbton des emittierten Lichts zu modifizieren, kann eine Kombination von verschiedenen Arten von Licht emittierenden Dioden verwendet werden. Die reflektierende Spiegeleinheit 1 wird aus einer einstückigen geformten Plastikplatte (synthetisches Harz) hergestellt, die eine Vielzahl von Spiegelelementen 1-a aufweist, die jeweils eine sphärische oder parabolische konkave Oberfläche aufweisen, die auf einer Oberfläche der Platte angeordnet sind. Diese Spiegelflächen können bei Verwendung eines Metalls etwa als Aluminiumbeschichtung hergestellt werden; beispielsweise kann Aluminium im Vakuum auf einer Spiegelplatte abgelagert und mit einem transparenten, dünnen.

schützenden Harz- oder dielektrischen Film beschichtet werden. Im mittleren Bereich jedes reflektierenden Spiegelelements la ist ein Sockel 4 zur Aufnahme einer Licht emittierenden Diode 3 angeordnet. Die Spiegelfläche, die ein Spiegelelement la bildet, ist derart ausgebildet, daß sie fähig ist, das emittierte Licht von der zugehörigen Diode 3 in eine vorbestimmte Richtung zu werfen. Die Vielzahl von Dioden 3, kombiniert mit der entsprechenden Vielzahl von Spiegelelementen la, bilden zusammen eine Gesamtlichtquelle zum Abstrahlen von Licht einer gewünschten Farbe in die gewünschten Richtungen. Der feste Winkel des zu emittierenden Lichts kann leicht und in einem weiten. Bereich durch entsprechende Ausbildung der Form der entsprechenden Spiegelelementeflächen in einer gewünschten Weise und durch Auswahl der Positionen der Dioden 3, die auf diesen Spiegelflächen angeordnet sind, eingestellt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß ein parabolisches Spiegelelement eine größere Fähigkeit des Ausrichtens von Lichtstrahlen aufweist als ein sphärisches Spiegelelement Die Wahl der Spiegelform kann entsprechend dem spezifischen Verwendungszweck vorgenommen werden. Gewünschtenfalls kann eine Kombination von verschiedenen Formen von Spiegelelementen vorgenommen werden.

Die Unterlage 2 kann aus einer Platte aus einem isolierenden Material bestehen, die eine aufgedruckte Metallschicht zum elektrischen Anschließen der Vielzahl von Licht emittierenden Dioden 3 aufweist Die Unterlage 2 ist derart ausgebildet, daß sie in engen oder anliegenden Kontakt mit der Bodenfläche der reflektierenden Spiegeleinheit 1 angebracht werden kann. In dem Ausführungsbeispiel von F i g. 2 ist eine Vielzahl von gedruckten Verdrahtungen 2a, 2b, 2c, ... auf der Oberfläche der isolierenden Platte 2 ausgebildet, mit der die Spiegeleinheit 1 in Berührung gebracht wird. Die benachbarten Endabschnitte 2a" und 2b' von benachbart angeordneten Verdrahtungen 2a und 2b bilden; zusammen ein Paar von Aufnahmen für ein Paar von Anschlüssen 3a einer einzelnen Licht emittierenden, Diode 3 für den elektrischen Anschluß dieser Diode. Entsprechend bilden die beiden Endabschnitte 2b" und 2c' von zwei Verdrahtungen 26 und 2c zusammen ein Paar von Aufnahmen für den Anschluß einer anderen Licht emittierenden Diode 3. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Licht emittierenden Dioden 3 elektrisch in Reihenschaltungen durch die Verdrahtungen 2a, 2b, 2c, ... angeschlossen werden. Da eine einzelne Licht emittierende Diode eine niedrige Betriebsspannung von etwa 1,6 bis 1,8 V im F^alle einer rotes Licht emittierenden Gallium-Aluminium-Arsenid-Diode (Ga»Al, _ ,A₅, wobei 0 < χ <; 1 ist) besitzt, ist eine Vervielfachung dieser Einhcitsbcifiebsspannurig vorteilhaft zum Betreiben des Diodenkreises durch eine kommerzielle Stromquelle oder eine entsprechende^ Stromquelle. Beispielsweise bei einer Reihenschaltung; ■von 62 Licht emittierenden Dioden, von denen jede eine] Betriebsspannung von 1,6 V aufweist, ergibt sich eine' Gesamtbetriebsspannung vojn etwa 100 V (Gleich-J strom). j

In dem Fall, daß eine einzige Reihenschaltung vorf Licht emittierenden Dioden! nicht geeignet ist, eine] genügende Lichtintensität (Beleuchtung) zu liefern^, kann eine Parallelschaltung von derartigen Hintereinanf* derschaltungen verwendet werden, wie später beschrie ben wird.

Die Rückseite der Unterlage 2 ist mit einem; Lampensockel 5 verbunden ;(siehe Fig. 1). In Fig. 1

besitzt die Unterlage 2 auf ihrer Rückseite einen Führungsansatz 2d und der Lampensockel 5 ist beispielsweise hiermit fest durch einen Klebstoff oder dergleichen verbunden. Die gedruckten Verdrahtungen 2a, 26, 2c,... und die Anschlüsse des Lampensockels 5 s sind elektrisch miteinander durch den Sockel verbunden. Alternativ kann das Verbinden durch Verlöten, Verschweißen, Druckverbinden, oder dergleichen vorgenommen werden. Jede der Licht emittierenden Dioden kann durch eine neue ersetzt werden, indem die alte aus ihrem Sockel 4 entfernt und eine neue eingesetzt wird.

Eine alternative Ausführungsform einer reflektierenden Spiegeleinheit 1 ist in F i g. 3 dargestellt Hierbei ist jedes Spiegelelement la nicht mit einem Sockel 4 für eine Licht emittierende Diode 3 versehen, sondern statt dessen besitzt das Spiegelelement la eine durchgehende Bohrung 16. Jede der Licht emittierenden Dioden 3 ist direkt auf der Unterlage 2 befestigt, indem die Anschlüsse 3a der Diode 3 durch die Bohrung Xb hindurch, beispielsweise in die Aufnahmen 2a" und 2b' der Verdrahtung auf dem Substrat 2 nach Hindurchführen durch die Spiegeleinheit 1 eingesetzt sind.

Fig.4 zeigt eine Ausführungsform des Schaltkreisdiagramms zum elektrischen Anschließen einer Vielzahl von Licht emittierenden Dioden 3. Eingangsanschlüsse Sa und 56 stellen die Kontaktstellen des Lampensockels 5 dar und sind mit einer nicht dargestellten Wechselstromquelle verbunden. Ein Vollweggleichrichterkreis 6 ist zwischen den Eingangsanschlüssen 5a und 56 zum Liefern eines pulsierenden Gleichstroms angeschlossen. Ein Kondensator Cdient zur Glättung zum Absorbieren von Welligkeilsanteilen der Stromquelle und zum Liefern eines geglätteten Gleichstroms zu den Licht emittierenden Dioden. Ein Schutzwiderstand R ist in Reihe mit einem Diodenkreis (Anzeigekreis) 13 geschaltet Der Gleichrichterkreis, der Glättungskreis und der Schutzwiderstand können in den Lampensockel und/oder auf der Unterlage 2 angeordnet sein. Gemäß F i g. 4 umfaßt der Diodenkreis 13 eine Parallelschaltung von zwei Reihenschaltungen von Licht emiitierenden Dioden 3. Die Anzahl von Dioden 3 in jeder Reihenschaltung kann unter Berücksichtigung der Eingangsspannung bestimmt werden. Jede Reihenschaltung von Dioden 3 kann als eine aus einzelnen Komponenten bestehende Lichtquelleneinheit betrachtet werden. Dann sind zwei derartige Lichtquelleneinheiten parallel geschaltet, um die Ausgangslichtintensität in F i g. 4 zu erhöhen. Es ist offensichtlich, daß die Anzahl derartiger Lichtquelleneinheiten beliebig ge- so wählt werden kann, um die gewünschte abgegebene Lichtintensität zu erzielen. Verschiedene Änderungen und Modifikationen des Diodenkreises 13 sind möglich.

F i g. 5 zeigt eine Modifikation des Diodenkreises von F i g. 4, wobei ein Schutzwiderstand Ri und ein anderer Schutzwiderstand Rz entsprechend in Reihe zu entsprechenden Reihenschaltungen von Dioden 3 geschaltet ' sind. Die Schutzwiderstände R\ und R2 können vorzugsweise einstellbare Widerstände sein, durch die das Spannungsteihingsverhältnis abgestimmt und Überspannung kompensiert werden kann, die an Dioden, beispielsweise während der Einstellung der Lichtintensität der Lampeneinrichtung angelegt werden könnte. Im Falle von zwei Reihenschaltungen von Dioden 3 gemäß Fig.5 kann einer der beiden Widerstände Äi und R₂ entbehrlich sein.

Fig. 6 zeigt eine Modifikation des Diodenkreises der Fig.4 und 5. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine zusätzliche Reihenschaltung von Licht emittierenden Dioden 3 über eine Schalteinheit 7 parallel zu den Reihenschaltungen von Dioden 3 zum Variieren der Intensität des ausgestrahlten Lichts geschaltet. Der Schalter 7 kann bei Tageslicht geschlossen sein, um einen höheren Lichtfluß zu erzielen, während er zur Nachtzeit geöffnet sein kann, um den Lichtfluß zu reduzieren. Auf diese Weise kann eine klare Anzeige sogar dann erzielt werden, wenn die Intensität des Umgebungslichts groß ist. Gleichzeitig dient diese Anordnung dazu, überflüssigen Energieverbrauch während der Nachtzeit zu minimalisieren.

F i g. 7 zeigt eine weitere Modifikation des Diodenkreises, bei dem ein Kondensator 8 mit einer oder mehreren Reihenschaltungen von Dioden 3 verbunden ist. Wie sich für den Fachmann ohne weiteres ergibt, wird eine Phasenverschiebung bezüglich des Stroms erzeugt, der durch die Dioden fließt, die in Reihe mit dem Kondensator 8 geschaltet sind, so daß diese Anordnung zum Verhindern von Flackern dient.

Eine Licht emittierende Diode ist gegenüber einer Gegenspannung unterhalb der Sperrdurchbruchsspannung widerstandsfähig. Daher kann ein Diodenkreis sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichstrom betrieben werden.

Fig.8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Diodenkreises für den Wechselstrombetrieb. Ein Paar von Licht emittierenden Dioden mit entgegengesetzten Polaritäten relativ zueinander sind parallel geschaltet, während eine Vielzahl derartiger Paarverbindungen in Reihe geschaltet sind. Die Reihenschaltung ist direkt an eine Wechselstromquelle über einen Schutzwiderstand R ohne Zwischenschaltung eines Gleichrichterkreises oder eines Glättungskreises, wie etwa im Falle von Fig.4, verbunden. Eine Diode eines Paars von Licht emittierenden Dioden 3 emittiert Licht während jeder Halbwelle, während die andere Diode des Paars Licht während der anderen Halbwelle emittiert Daher wird ein Vollweggleichrichterkreis nicht benötigt

Die vorstehende Anmeldung betrifft Anzeigeeinrichtungen mit Dioden, die Licht einer einzigen Farbe aussenden. Die einzelnen Dioden besitzen jeweils sehr kleine Abmessungen und können daher in einer Vielzahl in einer einzigen Ebene in verschiedenen gewünschten Weisen angeordnet werden. Reihen von Dioden, die entweder rotes, gelbes oder grünes Licht emittieren, können in einem einzelnen Lampenkörper ohne Schwierigkeiten angeordnet werden.

Fig.9 bis 11 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Diodenlampeneinrichtung, mit der es möglich ist wahlweise rotes, gelbes oder grünes Licht zu emittieren. Gemäß F i g. 9 ist eine Reflektoreinheit 1 einstückig aus einem synthetischen Harz geformt und trägt auf ihrer Oberfläche eine Vielzahl von konkaven Spiegelelementen la, die jeweils ähnliche Form besitzen. Ein Sockel 4 ist im mittleren Teil jedes Spiegelelements la zur Aufnahme des Basisteils einer Licht emittierenden Diode 3 angeordnet Eine Unterlage 12 trägt auf ihrer Oberfläche eine Vielzahl von paarweise angeordneten, gedruckten Verdrahtungen 12a, 126;... zum Versorgen der Licht emittierenden Dioden 3 mit Strom. Jede der paarweise angeordneten gedruckten Verdrahtungen 12a, 126,... besitzt ein Anschlußloch 12a', 126',... in das die Basisanschlüsse (nicht dargestellt) des Sockels 4 einzusetzen sind, um die elektrische Verbindung herzustellen. Da Dioden, die rotes, gelbes und grünes Licht emittieren, auf einer einzelnen Gesamtlampenfläche der Vorrichtung angeordnet sind-und jede der

entsprechenden Farbdiodengruppen übersichtlich ohne Vermischung zwischen den Dioden, die verschiedenes Licht aussenden, zum Vermeiden von Konfusionen angeordnet sind, ist die gedruckte Verdrahtung bei diesem Ausführungsbeispiel ein wenig komplizierter als bei der Anordnung von F i g. 1.

F i g. 10 zeigt ein Schaltkreisdiagramm zum Betätigen von drei Gruppen von Dioden, die Licht mit verschiedener Farbe aussenden. Der Vollweggleichrichterkreis 6 und der Glättungskondensator C sind ähnlich zu denjenigen von F i g. 4. Eine Wählschaltereinrichtung 10 ist vorgesehen und dient dazu, den Anschluß einer der drei Gruppen von Dioden für die drei verschiedenen Farben 3Λ, 3 Vund 3G auszuwählen, die ihrerseits an den Enden ihrer Reihenschaltung mit eigenen Schutzwiderständen Ru, Rn bzw. Rn versehen sind. Die entsprechenden Gruppen 3R, 3 Y und 3G bestehen aus Reihenschaltungen von rotes, gelbes bzw. grünes Licht emittierenden Dioden und emittieren rotes, gelbes oder grünes Licht, entsprechend der Stellung des Schalters 10. Obwohl jede Gruppe von farbigem Licht emittierenden Dioden derart dargestellt ist, daß sie nur eine Reihenschaltung umfaßt, kann eine Vielzahl von Reihenschaltungen in Parallelschaltung in jeder Gruppe etwa, gemäß F i g. 4, vorgesehen sein. Die Gruppe 3/? aus rotem Licht emittierenden Dioden ist mit der Stromquelle Ober den Schutzwiderstand Ru und den Wählschalter 10 verbunden. In dem Falle, daß die gleichgerichtete Spannung etwa 100 V beträgt, können etwa 60 rotes Licht emittierende Dioden in Reihe geschaltet werden, von denen jede eine Betriebsspannung von 1,6 V besitzt Es sei bemerkt, daß eine Rotlichtlampe durch die Gruppe 3R gebildet wird.

Die Gelblichteinheit 3 Y besteht aus einer Vielzahl von gelbes Licht emittierenden Dioden, die in Reihe geschaltet sind und über den Schutzwiderstand Rn und den Wählschalter 10 mit der Stromquelle verbunden sind. In ähnlicher Weise besteht die Grünlichtquelleneinheit 3G aus einer Vielzahl von grünes Licht emittierenden Dioden, die in Reihe geschaltet und über den Schutzwiderstand Rn und den Wählschalter 10 mit der Stromquelle verbunden sind.

F i g. 11 zeigt einen Schnitt durch eine Lampe, bei der eine Lichtquellenanordnung, die aus einer Reflektoreinheit 1, die drei Gruppen von Licht emittierenden Dioden für rotes, gelbes und grünes Licht trägt und eine Unterlage 12 aufweist, in einem Gehäuse 15 angeordnet ist, das seinerseits mit einer durchsichtigen, eine vordere Abdeckung bildende Linse (Abdeckplatte, Abdecklinse, Deckel) 16 versehen ist Anschlußdrähte I2d sind von der Rückseite der Unterlage 2 zur Außenseite des Gehäuses 15 durch eine öffnung in der Rückwand des Gehäuses 15 geführt Die Zuleitungsdrähte 12c können mit einem Steuerkreis 17 verbunden sein, um wahlweise die rotes, gelbes bzw. grünes Licht aussendenden Dioden durch Betätigen des Schalters 10 in der gewünschten Weise einzuschalten. Der vordere Deckel 16 kann linsenförmig ausgebildet sein und/oder leicht bis zu einem solchen Grad gefärbt sein, daß er die Farbe des emittierten Lichts nicht ändert Die Wirkung von äußeren Lichtstrahlen, die auf die Vorderfläche der Einrichtung fallen, kann durch Einfärben der Linse 16 in leicht grauer oder leicht schwarzer Färbung reduziert werden. Das Gehäuse 15 kann aus einer Eisen- oder Stahlplatte oder einem synthetischen Harz geformt sein. Der vordere Deckel 16 kann aus einer Glasplatte oder -linse oder aus einer linse aus einem synthetischen Harz hergestellt und dicht in der frontseitigen Öffnung des Gehäuses 15 an den Außenrändern hiervon befestigt oder angeklebt sein.

Fig. 12 zeigt eine Art der Anordnung von farbiges Licht aussendenden Dioden in drei Gruppen 3Λ, 3 V und 3G auf der Vorderseite der Reflektoreinheit (Reflektorteil) 1. In dieser Figur stellen die Symbole R, Y und G rote, gelbe bzw. grüne Farbe und damit rotes, gelbes bzw. grünes Licht emittierende Dioden dar. Diese farbiges Licht aussendenden Dioden sind derart angeordnet, daß entweder rote, gelbe oder grüne Lichtstrahlen von dem gesamten Oberflächenbereich in Richtung entsprechend der Schalterstellung des Schalters 10 ohne ungleichmäßige Bereiche der Abstrahlung abgestrahlt werden. Um diese gleichmäßige Abstrahlung für jede der drei unterschiedlichen Lichtfarben zu erzielen, ist die Anordnung der entsprechenden Gruppen von Licht aussendenden Dioden in folgender Weise getroffen: Jede einzelne rotes Licht emittierende Diode ist umgeben von drei gelbes Licht emittierenden Dioden und ebenso drei grünes Licht emittierenden Dioden. In entsprechender Weise ist jede einzelne, gelbes Licht emittierende Diode umgeben von jeweils drei rotes und drei grünes Licht aussendenden Dioden und jede einzelne grünes Licht aussendende Diode ist umgeben jeweils von drei rotes und drei gelbes Licht emittierenden Dioden. Der Wählschalter 10 gemäß Fig. 10 und 11 ist derart ausgebildet daß irgendeine Gruppe von Licht emittierenden Dioden elektrisch angeschlossen wird, die eine bestimmte Lichtfarbe aussenden.' Jedes Spiegelelement la in Fig. 12 ist flächenmäßig hexagonal und die einzelnen Spiegelelemente la sind wabenartig angeordnet Eine derartige Anordnung wird insbesondere zum Anzeigen in drei verschiedenen Farben verwendet Es ist jedoch ersichtlich, daß andere Anordnungen ebenfalls verwendet werden können. Vom Standpunkt der Verbesserung der Gleichmäßigkeit und Gleichförmigkeit der Lichtabstrahlung und Intensität kann es vorteilhaft sein, eine Vielzahl von farbiges Licht aussendenden Dioden derart anzuordnen, daß nicht zwei benachbarte Dioden Licht mit gleicher Farbe aussenden.

Fig. 13 zeigt perspektivisch eine Zeichen-(oder Buchstabenjsignalanzeigeeinrichtung, wobei eine Signallampe 21 für »GO« und eine Signallampe 22 für ,STOP« gepaart sind, um eine vollständige Signalanzeigeeinrichtung zu bilden. Das Zeichen »GO« wird in grünem Licht und das Zeichen »STOP« in rotem Licht durch eine frontseitige Abdecklinse 28 angezeigt Eine Reflektoreinheit (Reflektorteil) ist für jede dieser beiden Signallampen vorgesehen, während eine Vielzahl von Licht emittierenden Dioden auf diesen Reflektoreinheiten angeordnet sind, um eine vorbestimmte Zeichenoder Buchstabenanzeige gleichzeitig vorzunehmen.
F i g. 14 zeigt den inneren Aufbau einer von derartig gepaarten Signallampen. Der Aufbau der anderen Signallampe des Paars ist abgesehen von dem Unterschied in den Buchstaben oder Zeichen entsprechend. Eine reflektierende Spiegeleinheit 23 ist aus einem synthetischen Harz hergestellt, wobei ihre Vorderseite in eine Vielzahl von konkaven Spiegelelementen unterteilt ist, so daß jedes Element eine reflektierende parabolische Fläche 23a bildet Licht emittierende Dioden sind wahlweise im mittleren Bereich der reflektierenden Flächen 23a in Aufnahmesockel 24 oder durch Ausnehmungen eingesetzt, um eine Buchstabenanzeige zu bilden. Die Vorderseite der entsprechenden reflektierenden Flächen 23a sind mit einer Aluminiumbeschichtung vorgesehen, um eine

reflektierende Schicht 26 mit hohem Reflexionsvermögen zu bilden. Während Licht emittierende Dioden zur Bildung eines vorbestimmten Musters angeordnet sind, ist ein gitterförmiger Rahmen 27 zwischen der vorderseitigen Abdecklinse 28 und der Reflektoreinheit 23 derart angeordnet, daß die entsprechenden Räume, die durch die Wände des gitterförmigen Rahmens 27 gebildet werden, den entsprechenden reflektierenden Bereichen 23a entsprechen und die zugehörigen Licht emittierenden Dioden 25 umgeben. Dadurch wird jede Lhht emittierende Diode in einem Raum isoliert, der durch eine reflektierende Fläche 23a, die Wände des Rahmens 27 und die vorderseitige Abdecklinse 28 gebildet wird. Die Abdecklinse 28 kann transparent oder neutral grau sein.

Die Fig. 15A und 15B zeigen Ausführungsbeispiele für Buchstabenanzeige. F i g. Ί5Α zeigt eine Signallampe für »GO« und 15B zeigt eine Signallampe für »STOP«. Die Licht emittierenden Dioden GL, die in der Signallampe für »GO« angeordnet sind, emittieren grünes Licht, während die Dioden GL in der Signallampe für ,STOP« rotes Licht emittieren. Die Licht emittierenden Dioden sind auf ausgewählten reflektierenden Bereichen angeordnet, um diese Buchstaben für eine gewünschte Anzeige zu bilden.

F i g. 16 zeigt im Schnitt eine Signallampe gemäß den F i g. 15A und 15B. Eine Vielzahl von Zellen wird durch die reflektierenden Bereiche 23a, die Wandungen des Rahmens 27 und die vorderseitige Abdecklinse 28 gebildet Licht emittierende Dioden 25 sind in den ausgewählten Zellen vorgesehen.

F i g. 17 zeigt ein Schaltkreisdiagramm für Licht emittierende Dioden der Einrichtung gemäß den Fig. 13 bis 16. Die Signallampe für »STOP« umfaßt rotes Licht emittierende Dioden RLi, RLi,... RL_n, die in Reihe geschaltet sind und die Buchstaben »STOP« bilden, während die Signallampe für »GO« grünes Licht emittierende Dioden GLi, GLi,..., GL_n aufweist, die in Reihe geschaltet sind und die Buchstaben »GO« bilden. Diese Reihenschaltungen sind parallel geschaltet und wahlweise mit dem Gleichrichterkreis 6 über den Wählschalter 10 verbunden. Der Kondensator C dient zur Glättung von Welligkeitskomponenten des gleichgerichteten Stroms. Es ist offensichtlich, daß ein Gleichrichter- und Glättungskreis für jede der beiden Signallampen vorgesehen werden kann. Eine derartige Anordnung ist vorteilhaft für die Verwendung in konventionellen Glühlampeninstallationen. Ferner umfaßt eine Signallampe eine Vielzahl von Licht emittierenden Dioden in Reihenschaltung für das »STOP«-Signal, während die andere Signallampe eine Vielzahl von Licht emittierenden Dioden in Reihenschaltung für das »GO«-Signai aufweist, wobei die beiden Signallampen abwechselnd an- und abgeschaltet werden. Die Licht emittierenden Dioden jeder der beiden Signallampen werden gleichzeitig zum Leuchten gebracht Durch wirksame Verwendung der geringen Abmessung jeder Licht emittierenden Diode kann eine Signallampe für »STOP« und eine solche für ,GO« in einem einzigen Gehäuse integriert werden.

Fig. 18 zeigt eine Signallampeneinrichtung für ,STOP« und »GO«, wobei wahlweise »STOP« oder ,GO« auf der gleichen Anzeigefläche angezeigt werden kann. Eine Vielzahl von einheitlichen konkaven Spiegelelementen sind auf einer Spiegeleinheit ausgebildet, wobei zwei Gruppen von Licht emittierenden Dioden an ausgewählten Positionen angeordnet sind. Die Gruppe einer erforderlichen Anzahl von rotes Licht emittierenden Dioden zeigt das »STOP« an, wohingegen eine Gruppe einer erforderlichen Anzahl von grünes Licht emittierenden Dioden das Zeichen »GO« anzeigt Zwei zeichenanzeigende Lampen sind überein-

s ander auf einer einzigen Reflektoreinheit angeordnet. Diese Ausführungsform ist nicht auf die Signale ,STOP« und »GO« begrenzt, vielmehr sind viele Variationen möglich. Beispielsweise kann eine Vielzahl von Gruppen von gleiches farbiges Licht emittierenden Dioden

ίο wahlweise auf einer einzigen Anzeigefläche betätigt oder verschiedene Anzeigen von farbigen Zeichen können beliebig übereinander auf einer einzigen

Anzeigefläche angeordnet werden. F i g. 20 zeigt eine weitere Ausführungsform einer

is Signalanzeigeeinrichtung, bei der eine Schattenfigur gegen einen besonderen Hintergrund ein Signal darstellt Eine Signaiiampe 31 zeigt den Schatten einer gehenden Person 35 auf grünem Hintergrund und drückt ein Zeichen für »GEHEN« aus, wohingegen eine Signallampe 32 den Schatten einer stehenden (wartenden) Person 36 auf rotem Hintergrund zeigt und das Zeichen für ,HALT« ausdrückt Diese Lampen werden zusammen angeordnet um einen Satz von Signaleinrichtungen zu bilden und weisen vorderseitige Linsen 33 und 34 auf, auf denen die Schatten durch entsprechende lichtabsorbierende Materialien dargestellt sind. Innerhalb des Lampengehäuses ist eine Reflektoreinheit mit einer Vielzahl von parabolischen Spiegelelementen gemäß Fig.2 angeordnet auf denen sich Licht emittierende Dioden befinden. Bei dieser Ausführungsform sind keine Rahmenwandungen zum Unterteilen in Fällen für Licht emittierende Dioden vorhanden.

Die elektrische Schaltung jeder einzelnen Signallampe kann entsprechend Fig.4 oder entsprechend den Fig.5 bis 8 vorgenommen sein. Eine einzige Serienschaltung kann verwendet werden.

Die Signallampen 31 und 32 zum Anzeigen entsprechender Schattenfiguren können in einer einzigen Lampe integriert sein, wie es bei F i g. 18 der Fall ist.

Fig.21 zeigt eine frontseitige Glasplatte einer derartigen kombinierten Signallampe. Auf einer frontseitigen Abdecklinse 37 sind sich überlagernd eine gehende Person 38 und eine stehende Person 39 auf einem grünes Licht absorbierenden Material und einem rotes Licht absorbierenden Material ausgebildet Die Farbe oder der Farbstoff für die Ausbildung der Schattenfiguren sollte das Licht einer Farbe, jedoch nicht das Licht der anderen Farbe absorbieren. Wenn daher grünes Licht von der Rückseite der Linse 37

so ausgestrahlt wird, werden die Lichtstrahlen, die auf die Figur der gehenden Person fallen, absorbiert, so daß der schwarze Schatten einer gehenden Person angezeigt wird. Hierbei absorbiert die Farbe oder der Farbstoff für die Abbildung einer stehenden Person das grüne Licht nicht, sondern läßt dieses grüne Licht durch. Wenn in ähnlicher Weise rotes Licht von der Rückseite der Linse 37 ausgesendet wird, wird dieses rote Licht das auf die Figur einer stehenden Person fällt, absorbiert so daß der schwarze Schatten einer stehenden Person 39 angezeigt wird. Gleichzeitig läßt die Figur einer gehenden Person das rote Licht durch und beeinträchtigt nicht die Anzeige einer stehenden Person. Schattenfiguren verschiedener Bedeutung werden sich überlappend auf der vorderseitigen Linse mit Farbstoffen oder Farben verschiedener Art ausgebildet Beispielsweise können diese Figuren mit transparenten Farbstoffen mit einer Farbe ausgebildet werden, die komplementär zu der Farbe der licht emittierenden

Dioden ist Im obigen Fall kann die gehende Person in roter Farbe und die Figur einer stehenden Person in grüner Farbe ausgeführt sein. Wenn grünes licht emittierende Dioden eingeschaltet werden, kann das emittierte grüne licht nicht durch die rote Figur der gehenden Person hindurchtreten, so daß ein schwarzer Schatten einer gehenden Person aus grünem Hintergiund angezeigt wird. Wenn rotes licht emittierende Dioden angeschaltet werden, kann entsprechend das emittierte rote licht nicht durch die grüne Figur der stehenden Person hindurchtreten, so daß ein schwarzer

Schatten einer stehenden Person auf rotem Hintergrund angezeigt wird.

Diese roten und grünen Lichtquellen können durch Anordnen von rotes und grünes licht emittierenden Dioden geliefert werden, wie in F i g. 22 dargestellt ist Die Reflektoreinheit besitzt eine Vielzahl von konkaven Spiegelelementen mit jeweils quadratischer Fläche. Diese Spiegelelemente sind in Reihen und Spalten angeordnet und rotes licht emittierende Dioden R und grünes licht emittierende Dioden G sind abwechselnd reihen- und spaltenweise angeordnet

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprache:

1. Farbiges Licht emittierende Anzeigeeinrichtung mit einer Drähte zur elektrischen Verbindung tragenden flachen Unterlage, und einer Vielzahl von Licht emittierenden Dioden, die benachbart zu der Unterlage angeordnet und derart geschaltet ist, daß sie einen Anzeigekreis über die elektrischen Verbindungsdrahte bildet, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der Unterlage (2, 12) angeordnetes Reflektorteil (1, 23) vorgesehen ist, das eine Vielzahl von Spiegelelementen (Ix, 23a) ähnlicher Form aufweist, wobei wenigstens einem Teil der Spiegelelemente (la, 23a) jeweils eine der Licht emittierenden Dioden (3, 25) zugeordnet ist, und daß die Unterlage (2, 12) auf der den Licht emittierenden Dioden (3,25) und dem Reflektorteil (1, 23) abgewandten Seite einen Lampensockel (5) aufweist, der mit der Unterlage (2,12) verbunden ist

2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorteil eine Trägerplatte aus einem synthetischen Harz mit einer Vielzahl von darin ausgebildeten konkaven Flächen auf einer Seite hiervon aufweist, wobei die konkaven Flächen mit einer Metallspiegelfläche beschichtet sind und die Vielzahl der Spiegelelemente (la, 23a) bilden.

3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Spiegelelemente (la, 23a^eine parabolische Spiegelfläche aufweist

4. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Spiegelelement (la, 23a; eine sphärische Spiegelfläche aufweist

5. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelelemente {ta, 23a) teils parabolische und teils sphärische Spiegelflächen aufweisen.

6. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorteil (1, 23) eine Aluminiumspiegelfläche, beschichtet mit einem transparenten Schutzfilm (26) aufweist.

7. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigekreis (13) eine Reihenschaltung von Licht emittierenden Dioden (3, 25) zur Aussendung von Licht mit einer einzigen vorbestimmten Farbe aufweist.

8. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigekreis (13) zwei oder drei Reihenschaltungen (3R, 3G, 3Y) von Licht emittierenden Dioden (3,25) für zwei oder drei verschiedene Farben aufweist.

9. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigekreis (13) mit einem Wählschalter (10) zum Auswählen wenigstens einer der Reihenschaltungen (3R, 3C, 3 F^ verbunden ist

10. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Sockeleinrichtungen (4) zum Aufnehmen und Verbinden einer Vielzahl von Licht emittierenden Dioden (3,25) auf den Spiegelelementen (la, 23a;angeordnet ist (F i g. 1,9).

11. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorteil (1,23) eine Vielzahl von Löchern (ib)'m den mittleren Bereichen der Spiegelelemente (la, 23a) aufweist, wobei die Vielzahl der Dioden (3,25) mit den elektrischen Verbindungsdrähten (2a, 2b, 2c/ auf der Unterlage (2, 12) durch diese Löcher (Xb) verbunden sind.

12 Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelelemente (la, 23a; jeweils quadratische Umrandung besitzen (F i g. 14).

13. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüto ehe 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelelemente (la, 23a; jeweils hexagonale Umrandung besitzen (F i g. 9).

14. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit einem Gehäuse mit einer

is durchsichtigen frontseitigen Abdeckplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (16,28,37) in neutralem Grau gefärbt ist

15. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) auf der Abdeckplatte (16,28,37) ein einziges Muster (35,36, 38, 39) aus einem farbigen transparenten Material mit einer Farbe komplementär zu der Farbe des Lichts aufweist, das von wenigstens einem Teil der Vielzahl der Licht emittierenden Dioden (3, 25) ausgesandt wird.

16. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch IS, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) auf der Abdeckplatte (16,28,37) ein weiteres Muster (38,39) aus einem anderen transparenten farbigen Material einer anderen Farbe und komplementär zur Farbe des Lichts aufweist, das von einem anderen Teil der Vielzahl der Licht emittierenden Dioden (3, 25) ausgesendet wird.

17. Anzeigeeinrichtung nach einem der Anspriiehe 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reflektorteil (1, 23) und der frontseitigen Abdeckplatte (16, 28, 37) Rahmenwandungen (27) angeordnet sind, die eine Vielzahl von Zellen bilden, wobei der Boden jeder Zelle aus einem der Spiegelelemente (la, 23a) gebildet ist, während die Seitenwandungen aus den Rahmenwandungen (27) und der Deckel aus der frontseitigen Abdeckung (16, 28,37) gebildet ist