die richtige LED-Beleuchtung in Folientastaturen

Die Herausforderung der LED-Integration in Folientastaturen

Im Vergleich zu offenen Leiterplatten-Designs verhalten sich LEDs in einer Folientastatur völlig anders. Die mehrschichtige Struktur einer Folientastatur – bestehend aus Diffusorfolien, Bedruckungen und mechanischen Aussparungen – verändert das Licht und erfordert eine präzise Planung. Jede Schicht hat Einfluss auf folgende Faktoren:

Helligkeit und Lichtverteilung

Farbwirkung und Stabilität

Abstrahlcharakteristik

Thermische Bedingungen

Mechanische Toleranzen

Ohne geeignete optische Maßnahmen können sichtbare Hotspots entstehen, bei denen der LED-Chip als Punkt erkennbar bleibt, statt das Licht gleichmäßig zu verteilen. Um eine gleichmäßige und homogene Beleuchtung zu gewährleisten, ist eine sorgfältige Auswahl der LED-Typen unerlässlich.

Wichtige LED-Typen für Folientastaturen

Für die Beleuchtung von Folientastaturen werden verschiedene LED-Bauformen verwendet. Jede LED-Technologie hat spezifische Vorteile in Bezug auf Bauraum, Energieeffizienz und Lichtwirkung.

1. Top-View SMD-LEDs (Standard LEDs für direkte Symbolbeleuchtung)

Top-View LEDs strahlen ihr Licht direkt in Richtung des Symbols oder Lichtfensters und sind die Standardwahl für präzise Statusanzeigen und Symbolbeleuchtung. Sie eignen sich besonders für flache, geschlossene Tastaturschichten und bieten exzellente optische Kontrolle.

Vorteile:

Kompakte Bauform mit geringer Bauhöhe – ideal für flache Tastaturaufbauten

Niedrige Leistungsaufnahme und minimale Wärmeentwicklung – wichtig für medizinische Geräte und platzkritische Anwendungen

Breites Farbspektrum und verschiedene Helligkeitsstufen für klare Statusanzeige

Typische Einsatzbereiche:

Klar definierte Leuchtpunkte in Funktionstasten

Alarm- und Statusanzeigen in medizinischen Geräten wie Patientenmonitoren und Infusionspumpen

Präzise Symbolbeleuchtung in Diagnosesystemen oder Bedienpanels

2. Side-View LEDs (Seitlich abstrahlende LEDs für Lichtleitfolien)

Side-View LEDs strahlen ihr Licht seitlich ab und eignen sich hervorragend für Anwendungen, bei denen eine gleichmäßige Beleuchtung größerer Tastaturflächen erforderlich ist. Sie werden häufig in Kombination mit Lichtleitfolien (Light Guide Films, LGF) eingesetzt.

Vorteile:

Sehr flach, ideal für hygienische und leicht zu reinigende Oberflächen, besonders im medizinischen Bereich

Ermöglicht eine gleichmäßige, blendfreie Ausleuchtung großer Tastenfelder

Unterstützt den "Dead-Front-Effekt", bei dem Symbole im Ruhezustand nicht sichtbar sind

Typische Einsatzbereiche:

Hintergrundbeleuchtung von Menü- und Funktionsbereichen

Flächenbeleuchtung in OP-Umgebungen oder Überwachungsstationen

Softkey-Beleuchtung, die auch bei schwachem Umgebungslicht gut lesbar sein muss

3. Reverse-Mount LEDs (PCB-Auskopplung für ultra-kompakte Designs)

Reverse-Mount LEDs werden „kopfüber“ auf der Unterseite der Leiterplatte montiert, sodass das Licht durch eine präzise Öffnung nach oben abstrahlt. Diese Bauform eignet sich für extrem flache Geräte, ohne dass sichtbare Bauteile die Frontoberfläche beeinträchtigen.

Vorteile:

Keine zusätzliche Bauhöhe – ideal für kompakte, tragbare Geräte

Sehr präzise Lichtpunkte, ideal für kleine Symbole und dichte Tastaturfelder

Auch in RGB-Ausführung verfügbar, um dynamische Farbsignale zu erzeugen

Typische Einsatzbereiche:

Kompakte HMI-Fronten in tragbaren Geräten, Wearables oder Handmessgeräten

Anwendungen mit minimalem Bauraum und optisch geschlossener Front

Optische Elemente: Schlüssel zur gleichmäßigen Ausleuchtung

Eine gleichmäßige und hochwertige LED-Beleuchtung in Folientastaturen erfordert das Zusammenspiel verschiedener optischer Komponenten:

Diffusorfolien: Streuen das Licht und reduzieren Hotspots

Lichtleitfolien (LGF): Verteilen das Licht gleichmäßig und ermöglichen flache Tastaturaufbauten

Overlay-Designs: Grafische Deckfolien, die die Helligkeit und Lichtdurchlässigkeit beeinflussen

Ein Beispiel sind matte PET-Diffusorfolien, die das Licht gezielt streuen und so Hotspots eliminieren. Ebenso kann eine Lichtleitfolie in Verbindung mit einer RGB-LED für großflächige, homogene Beleuchtung sorgen.

Elektrische und thermische Aspekte der LED-Beleuchtung

Für eine langlebige LED-Beleuchtung müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden:

Betriebsstrom und Konstantstromquellen: Stabilität in der Helligkeit und Vermeidung von Flackern oder Alterungseffekten

Wärmeabfuhr: Besonders bei kleinen SMD-Bauformen muss eine effiziente Wärmeableitung gewährleistet sein

Farb- und Helligkeitsabgleich: Besonders bei RGB-Lösungen müssen Binning-Klassen und Toleranzen berücksichtigt werden, um eine gleichmäßige Lichtdarstellung zu gewährleisten

In industriellen Umgebungen mit extremen Bedingungen wie Temperaturwechsel oder Vibrationen müssen LEDs und deren Ansteuerung robust genug sein, um eine langfristige Funktionalität zu garantieren.

Fazit: LED-Integration als komplexe Systemaufgabe

Die Integration der LED-Beleuchtung in Folientastaturen ist eine anspruchsvolle Systemaufgabe, die nicht nur die Wahl des richtigen LED-Typs, sondern auch die Abstimmung der optischen Komponenten, der mechanischen Struktur und der elektrischen Ansteuerung umfasst. Nur eine sorgfältige Planung und präzise Fertigung ermöglichen eine gleichmäßige, blendfreie und langlebige Beleuchtung.

In der Praxis bedeutet das, dass für komplexe Tastaturen und große Beleuchtungsflächen ein individuell entwickeltes LED-/Optik-Konzept erforderlich ist. Dieses Konzept sollte frühzeitig definiert werden, um spätere Probleme wie ungleichmäßige Beleuchtung oder hohe Fertigungskosten zu vermeiden.

Zusammengefasst lässt sich sagen, dass die LED-Technologie für Folientastaturen eine präzise und maßgeschneiderte Lösung erfordert. Sie muss sowohl in technischer Hinsicht als auch in Bezug auf Design und Anwendung optimiert werden, um eine zuverlässige, ästhetische und funktionale Beleuchtungslösung zu gewährleisten.