DE2534608A1 - Sichtanzeigeeinrichtung - Google Patents

Sichtanzeigeeinrichtung

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Description

Litton Industries, Inc., 360 Forth Crescent Drive, Beverly Hills, California 90210, USA
Sichtanzeigeeinrichtung.
Die Erfindung bezieht sich auf optische Sichtanzeigeeinrichtungen, bei denen lichtemittierende Dioden, sogenannte LEDs verwendet werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Baustein mit lichtemittierenden Dioden, der wenigstens ein Feld von lichtemittierenden Dioden und eine in sich geschlossene elektronische Schaltanordnung für das Feld oder die Felder mit lichtemittierenden Dioden besitzt, wobei die Schaltanordnung beispielsweise eine fieihenantriebs- und Spaltenschalt- Stromkreisanordnung besitzt. Im Falle der Erfindung sollen dabei das Feld oder die Felder mit lichtemittierenden Dioden in funktioneller Weise zusammenwirken, physikalisch jedoch getrennt sein, so daß entweder die lichtemittierenden Dioden oder die elektronischen Stromkreiskomponenten individuell ohne Zugriff zu den anderen zugänglich sind.
Lichtemittierende Dioden sind zur Verwendung in Sichtanzeigeeinrichtungen für Datenverarbeitungsgeräte beschrieben und entwickelt worden, beispielsweise mit Feldern von licht-
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Konto: Bayerischö Vorein'-baiik (BLZ >'όΰ SOO 73) 5 Poslodiockkoftlo Mü-ichen M3M-8Q1
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emittierenden Dioden bildenden Matrizen, die unter Steuerung elektronischer Schaltungen erregt werden, wie dies beispielsweise aus der US-PS 3.740.570 hervorgeht. Generell bringt ein Feld, das auch als Matrix bezeichnet wird, während des Betriebes ein ausgewähltes Schriftzeichen, z.B. einen Buchstaben, eine Zahl oder ein anderes Symbol je nach der Auswahl der erregten lichtemittierenden Dioden zur Anzeige. Es ist bekannt, lichtemittierende Dioden in einem oder mehreren Feldern zu verwenden, die mit der gewünschten zugeordneten elektronischen Schaltung baukastenartig zusammengesetzt sind. Derartige bekannte Bausteine mit lichtemittierenden Dioden haben jedoch den Nachteil, daß es erforderlich ist, eine transparente Abdeckung über der gesamten kombinierten Anordnung aus einem Feld oder Feldern mit lichtemittierenden Dioden und einer zugehörigen elektronischen Schaltung, üblicherweise hermetisch, abzudichten. Die Abdichtung derartiger transparenter Abdeckungen zu einer Baugruppe, die durch einen solchen Aufbau gebildet wird, wird entweder unter Verwendung eines Klebermateriales, z.B. eines Epoxydharzes, oder durch Metallisieren 'der Ränder der Baugruppe und der transparenten Abdeckung und anschließendes Verbinden der beiden mit einem Lötmittel oder einer Lötlegierung vorgenommen. Der Nachteil der Klebeabdichtung besteht darin, daß die Forderungen eines ausreichenden Schutzes der Antriebsund der Sichalt- Stromkreis anordnung gegenüber den Umwelteinflüssen, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit nicht erfüllt sind. Der Nachteil einer solchen Lötabdichtung besteht darin, daß transparente Abdeckungen, z.B. solche aus Glas, schwierig zu metallisieren sind und keine ausreichende Wärmeübertragung während des Abdichtvorganges zur Herstellung dauerhafter hermetischer Dichtungen ermöglichen.
Ein weiterer Nachteil derartiger bekannter Bausteine mit lichtemittierenden Dioden besteht darin, daß die Dicke der Endwandung des Bausteines oder der Baugruppe erforderlich macht, daß die Schrift Zeichenfelder in weitem Abstand angeordnet sind, damit der gleiche Schriftzeichenfeidabstand zwischen zwei be-
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nachbarten Bausteinen aufrechterhalten wird, wie er zwischen "benachbarten Feldern innerhalb eines Bausteines vorliegt. Wenn der Abstand nicht von Baustein zu Baustein konstant ist, gibt
bei
diee/einer Linie von beispielsweise 40 Schriftzeichen, die aus fünf Bausteinen bestehen, deren jeder acht Schriftzeichen zur Anzeige bringen kann, ein unterbrochenes Bild. Wird ein weiter. Abstand verwendet, um einen konstanten Abstand von Baustein zu Baustein aufrechtzuerhalten, gestaltet sich das Lesen der Linien von Schriftzeichen schwierig.
Es besteht somit ein Bedarf an neuartigen und verbesserten Bausteinen mit lichtemittierenden Dioden, wobei eine gemeinsame Abdichtung für das Feld oder die Felder mit lichtemittierenden Dioden und die zugeordnete elektronische Schaltanordnung vermieden wird. Mit der Erfindung wird somit ein Baustein mit lichtemittierenden Dioden vorgeschlagen, der die elektronische Schaltung getrennt von dem abgedeckten, aber sichtbaren LED-Feld oder den LED-Feldern abdichtet und der vorzugsweise auch einen gleichen Abstand zwischen benachbarten LED-Feldern auf einem LED-Baustein und zwischen LED-Feldern auf benachbarten LED-Bausteinen ergibt. Infolgedessen hat vorliegende Erfindung zum Ziel einen LED-Baustein, der im Vergleich zu bekannten Anordnungen sowohl einfacher herzustellen als auch zu warten oder zu reparieren ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein LED-Baustein (Baustein mit lichtemittierender Diode) vorgesehen, der einen abgeteilten Baustein-Unterteil, erste und zweite elektrische Leiter, die innerhalb des Unterteiles ausgebildet sind, Stromleiterbolzen, die elektrisch mit dem ersten Leiter verbunden sind, ein LED-Feld, das auf dem Unterteil angeordnet und elektrisch, mit dem zweiten Leiter verbunden ist, wobei das LED-Feld auf dem Unterteil so angeordnet ist, daß benachbarte LED-Felder auf dem Baustein und irgendwelche benachbarten LED-Felder auf benachbarten LED-Bausteinen "etwa in gleichem Abstand zwischen Feldmittel-„p'unkten angeordnet sind, eine elektronische Schaltanordnung, die
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in einer ausgewählten Unterteil- Kammer angeordnet und elektrisch mit den ersten und zweiten elektrischen Stromleitern verbunden ist, eine Abdeckung für die die elektronische Schaltanordnung aufnehmende Unterteilkammer, und eine transparente Abdeckung für das LED-Feld aufweist.
Gemäß der Erfindung wird bei einer optischen Sichtanzeigeeinrichtung mit wenigstens einem Baustein mit einer Vielzahl von lichtemittierenden Dioden, die von einem gemeinsamen Unterteil aufgenommen und so ausgelegt sind, daß wenigstens ein PeId von lichtemittierenden Dioden gebildet wird, wobei eine zugeordnete Antriebsstromkreisanordnung zur gesteuerten Erregung der lichtemittierenden Dioden vorgesehen ist, vorgeschlagen, daß das tragende Unterteil in wenigstens zwei verschiedene, voneinander getrennte Zonen unterteilt ist, deren wenigstens eine, erste Zone ein abgedichtetes Gehäuse für die Antriebsstromkreisanordnung ist, während die andere, zweite Zone eine hermetisch abgedichtete Zone in der Nähe einer äußeren Oberfläche des Unterteiles ist, der das Feld oder die Felder der lichtemittierenden Dioden aufnimmt .
Nach einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist die andere, zweite Zone der Teil, in den die lichtemittierenden Dioden des oder jeden Feldes in einen Schutzüberzug aus lichtdurchlässigem Material eingebettet sind, der das Feld oder die Felder von Dioden gegenüber der äußeren Oberfläche des Unterteiles hermetisch abdichtet. Der Schutzüberzug ist zweckmäßigerweise ein einkapselnder fester Körper aus lichtdurchlässigem Material, z.B. einem Epoxydharz, der mit den freien Oberflächenbereichen des Feldes oder der Felder von lichtemittierenden Dioden und der äußeren Oberfläche des tragenden Unterteiles, der das Feld bzw. die Felder der lichtemittierenden Dioden umgibt, in Kontakt steht. Andererseits kann das lichtdurchlässige Material eine transparente Atmosphäre, vorzugsweise Luft sein, die innerhalb der anderen, zweiten Zone mit Hilfe einer lichtdurchlässigen Abdeckung abgedichtet ist.
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In weiterer, spezieller Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Zone in wenigstens zwei getrennte Kammern untexteilt, deren jede eine Antriebsschaltanordnung aufnimmt, und die äußere Oberfläche kann eine Oberfläche einer Leiste sein, die einen Teil des tragenden Unterteiles bildet und sich von letzterem weg erstreckt.
Um den Zusammenbau einzelner Bausteine zu Linien zu ermöglichen, deren jedes zur Anzeige gebrachte Schriftzeichen in gleichem Abstand von benachbarten Schriftzeichen erscheint, sind die lichtemittierenden Dioden, die so angeordnet sind, daß sie eine Vielzahl von Feldern bilden, deren jedes eine Matrix mit zugeordneter Antriebsschaltung ist, so festgelegt, daß der Abstand zwischen einem Paar von einzelnen benachbarten Matrizen eines Bausteines etwa gleich dem Abstand zwischen einer Endmatrix eines Bausteines und der benachbarten Endmatrix eines anderen Bausteines ist, wenn die Bausteine unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Ferner sind vorzugsweise elektrisch leitende Verbinder der Antriebsschaltung in isolierende Wandteile des tragenden Unterteiles eingebettet, und sie können Verbinderbolzen zugeordnet sein, die von dem tragenden Unterteil nach außen verlaufen.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Aufsicht, teilweise herausgebrochen, einer Ausführungsform eines Bausteines mit lichtemittierenden Dioden (LED-Baustein) und einen Teil eines benachbarten Bausteines, gemäß der Erfindung,
Figur 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 der Fig. 1, Figur 3 eine Aufsicht, teilweise herausgebrochen, einer anderen
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Ausführung si" or in eines LED-Bausteines und eines Teiles eines benachbarten Bausteines, gemäß der Erfindung,
ii'ig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 e'er !figur 3 und
Ji'ig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 der Figur 4.
In den Figuren 1 und 2 weist ein Baustein mit lichtemittierenden Dioden (LED-Baustein) der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ein tragendes Unterteil 12 mit einer Unterteilkammer, d.h. einem Hohlraum 14, die eine der Zonen "bildet, und einer benachbarten Kammer, dem Leistenbereich 17? die von dem Unterteil, der die erste Zone bildet, durch einen Zwischenabschnitt 20 einer Umfangswand 22, welche den unteren Bereich 18 umgibt und die erste Zone 14 festlegt, getrennt ist, auf.
Schriftzeichenfelder 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 und 40, deren jedes eine Vielzahl von lichtemittierenden Dioden besitzt, sind individuell als Matrizen getrennter LEDs ausgelegt, die in einem 5x7 Reihen- und Spalten- Schriftzeichenfeld angeordnet sind und auf der Oberfläche 16 des Leistenbereiches 17» vorzugsweise mit gleichem Abstand zwischen benachbarten LED-Schriftzeichenfeldern, "z.B. dem Abstand d-, zwischen benachbarten !feldern 26 und 28 positioniert. Die SchriftZeichenfelder in der Nähe der entgegengesetzten Enden eines LED-Bausteines, z.B. Feldern 26 und 40 des LED-Baus teile s 10, können mit ähnlichen Feldern, z.B. dem LED-Feld 42 auf benachbarten LED-Bausteinen zusammenwirken, damit der gleiche Abstand d-, zwischen benachbarten Schriftzeichenfeldern benachbarter LED-Bausteine aufrechterhalten wird.
Eine zugeordnete elektronische Schaltanordnung, die schematisch durch Blöcke angedeutet ist, die Stromkreiskomponenten darstellen und die insgesamt durch das Bezugszeichen 44 angedeutet sind, ist in dem ein abgedichtetes Gehäuse bildenden Hohlraum, d.h. der Zone 14 im Bodenbereich 18 positioniert. Die elektronische Schaltanordnung 44 weist eine iveihenantriebs- eine Spalten-
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schalt- und andere erforderliche zugeordnete elektronische Schaltanordnungen auf. Elektrische Verbindungsleiter, d.h. Stromleiter 4-8, 49 und 50, sind voneinander versetzt innerhalb isolierender Wandtei]ß des Unterteiles 12 des Bausteines angeordnet, und andere Stromleiter sind in der LED-Zone in der Mähe der Leiste 17 eingebettet, jedoch nicht in der Zeichnung dargestellt. Die eingebetteten Stromleiter können beispielsweise durch die Technik mehrlagiger Keramik gebildet werden. Die LED-Schriftzeichenfelder 26, 28, 30, 32, 34-, 36, 38 und 40 sind elektrisch zwischen den Stromleiter 48 und den Stromleiter 50 eingeschaltet, während die zugeordnete elektronische Schaltanordnung elektrisch zwischen dem Stromleiter 48 und den Stromleitern 49 geschaltet ist. Zwei oder mehr elektrische Leiterbolzen 52 und 54- oder eine Vielzahl ähnlicher Leiterbolzen, falls dies durch die gewählte elektronische Schaltanordnung erforä.erlich ist, sind elektrisch mit den Stromleitern 49 und 50 verbunden.
Bei der Ausführungsform des LED-Bausteines nach den Figuren 1 und 2 ist eine Abdeckung 58 mit der Wandung 22 und dem Zwischenabschnitt 20 so befestigt, daß der die Zone 14 bildende Hohlraum durch ein Gehäuse definiert ist, das zum Schutz gegen äußere Einflüsse der elektronischen Schaltanordnung 44 abgedichtet ist. Da die elektrischen Verbindungen zwischen der elektronischen Schaltanordnung 44 und dem Stromleiter 48 wie der Stromleiter selbst in den Unterteil 12 des Bausteines eingebettet sind, ist der Schutz gegen Einflüsse von außen gewährleistet. Die Abdeckung 58, die entweder aus Metall oder Keramik bestehen kann, ist vorzugsweise mit einem metallisierten Rand 60 der Wandung 20, 22 z.B. durch Verlöten metallisiert, damit eine hermetisch abgedichtete Zone 14 entsteht.
Die LED-Felder 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 und 40 sind mit einem transparenten Schutzmaterial 62, z.B. einem härtbaren Epoxydharz überzogen. Dies schützt die LED-Felder maximal gegen Einflüsse von außen. Der durch das transparente Material 62 einge-
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nommene Raum ist die andere, zweite Zone in der Nähe der äußeren Oberfläche 16 der Leiste 17, die einen Teil des Unterteiles 12 bildet und von diesem ausgeht. Die LED-Felder können auch in einer luftenthaltenden Kammer, d.h. in einem Hohlraum, ähnlich dem Hohlraum 14 angeordnet sein und damit die andere, zweite Zone darstellen. Der dadurch erhaltene LED-Feldhohlraum kann dann mit einer transparenten Abdichtung in einer Weise ähnlich der Abdeckung 58 für den Hohlraum 14 abgedichtet werden, so daß die beiden verschiedenen, voneinander getrennten Zonen 14 und 62 Hohlräume sind, obgleich der transparente feste Block 62 aus Kunststoffmaterial bevorzugt wird.
In den Figuren 3, 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Bausteines 66 mit lichtemittierenden Dioden (LED-Baustein) gemäß der Erfindung dargestellt, der ein Baustein- Unterteil mit einem Kammerpaar, d.h. Hohlräumen 70 und 72 aufweist, die zwei die elektronische Schaltung enthaltende Zonaadarstellt. Ein LED-Baustein nach vorliegender Erfindung kann eine Vielzahl solcher Hohlräume besitzen, falls dies erforderlich ist. Die Schriftzeichenfelder 74, 76, 78, 80, 82 und 84 von lichtemittierenden Dioden sind auf einer äußeren Oberfläche 86 des Baustein- Unterteiles 68 vorzugsweise in gleichem Abstand zwischen benachbarten LED-Schriftzeichenfeldern angeordnet, z.B. im Abstand d-, zwischen benachbarten Feldern 74- und 76. Wie im Falle der LED-Bausteine nach Fig. 1 sind das LED-Schriftzeichenfeld 74- und ein ähnliches LED-Schriftzeichenfeld 88 eines benachbarten LED-Bausteines 90, wie in Figur 3 gezeigt, so positioniert, daß der gleiche Abstand d, zwischen den benachbarten Schriftzeichenfeldern 74- und 88 benachbarter LED-Bausteine aufrechterhalten wird.
Die zugeordnete elektronische Schaltanordnung 92 und 94, die schematisch in den Figuren 4 und 5 gezeigt und gemeinsam bezeichnet ist, ist in den entsprechenden, die Zonen 70 und 72 darstellenden Hohlräumen untergebracht. Elektrische Verbindungsleiter, nämlich die Stromleiter 96 und 98, sind in dem Unterteil 68 des Bausteines eingebettet, und sind, wie in den Figuren 1 und
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2, repräsentativ für viele ähnliche Stromleiter, die jedoch, nicht dargestellt sind. Die LED-Felder 74-, 76, 78, 80, 82 und 82 sind so dargestellt, daß sie elektrisch über Stromleiter 96 oder über ähnliche elektrische Leiter (nicht dargestellt) mit der zugeordneten elektronischen Schaltung 92 und 94- verbunden sind. Ein elektrischer Leiter 98 oder ähnliche Stromleiter (nicht dargestellt) sind zwischen die elektronische Schaltanordnung 92 und den elektrischen Stromleiterbolzen 102 eines Paares von Stromleiterbolzen 102 und 104- eingeschaltet.
Die Kammern oder Hohlräume, die die Zonen 70 und 72 in dem LED-Baustein nach den Figuren 3-, 4- und 5 bilden, haben entsprechende Abdeckungen 110 und 112, um die Hohlräume zum Schutz der darin enthaltenen elektronischen Schaltung gegen Einflüsse aus der Umgebung in ähnlicher Weise wie für den LED-Baustein nach den Figuren 1 und 2 beschrieben, abzudichten. In ähnlicher Weise sind die LED-Felder 74-, 76, 78, 80, 82 und 84-, die an der äußeren Oberfläche 86 befestigt sind, mit einem eine Abdeckung bildenden lichtdurchlässigen Überzug versehen, z.B. einkapselndem Material 116, wie den Figuren 4- und 5 entnommen werden kann.
Obgleich der LED-Baustein nach den Figuren 1 und 2 funktionell und strukturell ähnlich dem LED-Baustein nach den Figuren 3, 4 und 5 ist, sind die Bausteine physikalisch verschieden, so daß sie in unterschiedlichen Situationen verwendet werden können, bei denen physikalische Notwendigkeiten unterschiedliche physikalische Orientierungen des LED-Bausteines und der LED-Schriftzeichenfelder erforderlich machen.
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Claims (1)

  1. L/p 8252 -10- 30. Juli 75 W/v/e
    PatentansOrüche
    Optische Sichtanzeigeeinrichtung mit wenigstens einem Baustein mit einer Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (LEl)) , die von einem gemeinsamen unterteil aufgenommen und so ausgelegt sind, daß sie wenigstens ein Feld von lichtemittierenden Dioden bilden, wobei eine zugeordnete Antriebsstromkreisanordnung zur gesteuerten Erregung der lichtemittierenden Dioden vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das tragende Unterteil (12) in wenigstens zwei verschiedene, voneinander getrennte Zonen unterteilt ist, deren wenigstens eine, erste Zone (14-, 70, 72) ein abgedichtetes Gehäuse für die Antriebsstromkreisanordnung (44-, 92, 94·) ist, während die andere, zweite Zone (62, 116) eine hermetisch abgedichtete Zone in der Nähe einer äußeren Oberfläche (16, 86) des Unterteiles
    (12) ist, die das Feld oder die Felder (26, 28 ..., 74, 76...) der lichtemittierenden Dioden aufnimmt.
    . Optische Sichtanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der anderen, zweiten Zone die lichtemittierenden Dioden des oder jeden Feldes (26, 28 ..., 74-, 76 ...) in einen Schutzüberzug (62, 116) aus lichtdurchlässigem Material eingebettet sind, der das Feld oder die Felder (26, 28 ..., 74-, 76 ...) von Dioden gegenüber der äußeren überfläche (16, 86) des Unterteiles (12) hermetisch abdichtet.
    . Optische Sichtanzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch
    gekennzeichnet, daß der Schutzüberzug ein einkapselnder fester Körper (62, 116) aus lichtdurchlässigem Material ist, der mit den freien Oberflächenbereichen des Feldes oder der Felder (26, ..., 74-, 76 ...) der lichtemittierenden Dioden und der äußeren Oberfläche (16, 86) des tragenden Unterteiles (12), der das Feld oder die Felder (26, 28 ..., 74, 76...) der lichtemittierenden Dioden umgibt, in Kontakt steht.
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    4. Optische Sichtanzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtdurchlässige Material eine transparente Atmosphäre, vorzugsweise Luft ist, die innerhalb der anderen, zweiten Zone mit Hilfe einer lichtdurchlässigen Abdeckung abgedichtet ist.
    5· Optische Sichtanzeigeeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das lichtdurchlässige Material ein Epoxydharz ist.
    6. Optische Sichtanzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone in wenigstens zwei getrennte Kammern (70, 72) unterteilt ist, deren jede eine Antriebsschaltanordnung (92, 94-) aufnimmt.
    7· Optische Sichtanzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche (16) eine Oberfläche einer Leiste (17) ist, die einen Teil des tragenden Unterteiles (12) bildet und sich von letzterem weg erstreckt.
    8. Optische Sichtanzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittierenden Dioden so angeordnet sind, daß sie eine Vielzahl von Feldern (26, 28 ...) bilden, wobei jedes Feld eine Matrix mit zugeordneter Antriebsschaltung ist, daß der Abstand (d-, ) zwischen einem Paar von einzelnen benachbarten Matrizen (26, 28; 28, 30; ...) eines Bausteines im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen einer Endmatrix (26) eines Bausteines und der benachbarten Endmatrix (42) eines anderen Bausteines ist, wenn diese unmittelbar nebeneinander angeordnet sind.
    9. Optische Sichtanzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Verbinder (48, 49, 50; 96, 98) der Antriebsschaltung (44;92, 94) in isolierende Wandteile des tragenden Unterteiles (12) eingebettet sind.
    6098U/0771
    L/p 8252 . -12- 30. Juli 75 W/We
    Optische Sichtanzeigeeinrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß Verbinderbolzen (52, 5^5 102, 104) von den tragenden Unterteil (12) nach außen verlaufend vorgesehen sind.
    R0981 A/0771
    /3
    Leerseite
DE2534608A 1974-09-30 1975-08-02 Sichtanzeigeeinrichtung mit lichtemittierenden Dioden Expired DE2534608C3 (de)

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