CN108376733B - 具有光信号发射功能的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有光信号发射功能的装置，包括：‑发光二极管(120)，其被设计成以蓝光或紫外光发射第一波长范围(L1)内的第一光信号(S1)。‑转换装置，被布置用于将由发光二极管发射的所述第一波长范围内的所述第一光信号(S1)转换成第二波长范围(L2)内的第二光信号(S2)。‑盖(11)，被布置用于过滤所述第二光信号(S2)以便获得包括在标准颜色空间中的颜色。‑转换装置被选择为使得所述第二波长范围(L2)包括所述标准颜色空间。

Description

具有光信号发射功能的装置
技术领域
本发明涉及一种包括光信号发射功能的装置。
背景技术
包括光信号发射功能并且在工业领域中通常使用的装置例如通过由电气外壳的门或控制台的门形成的面板来附接。它通常由至少两个部分组成。第一部分包括具有光源的光模块。第二部分包括盖附接其上的装置的主体，由光源产生的光信号发射穿过该盖。装置可以包括由基部形成的第三部分，该基部允许在装置的主体和光模块之间形成机械连接。
现在，由于各种原因，特别是由于空间和使用寿命，光模块使用一个或多个发光二极管作为光源。每个发光二极管发射包括在确定的波长范围内的光信号。
在具有光信号发射功能的装置中，通常通过由发光二极管发射的颜色和负责对由二极管发射的信号进行过滤的盖发出的颜色的组合来获得发射的颜色，以便获得在包含在标准颜色空间中的波长范围内的光。
为了获得由标准规定的各种颜色，现在需要具有多个不同的光模块以及多个不同颜色的盖以获得标准的常规颜色，即特别是白色、绿色、红色和蓝色。
具有这种配置的具有光信号发射功能的装置被附接在穿过面板形成的标准直径的开口中。装置的主体穿过开口以支撑抵靠在面板的前表面，以使盖在面板的前面可见。基部从后面附接并由于合适的附接方式而有助于确保主体在开口内的附接。光模块在为此目的设置的外壳内附接到基部上。光模块因此被放置在面板的后部，使得难以接近。对光模块的任何操作(特别是其用于获得另一种信号发射颜色的更换)因此证明是不可能实现的。
此外，当前的解决方案显然需要具有可获得的具有不同颜色的多个光模块以及用于获得上述各种颜色的多个盖。还需要提供特定的“光模块-盖”组合以确保获得各种颜色。
因此在使用当前的解决方案中存在许多限制，特别是：
-商业方面，与对每个光模块、每个盖和每个光模块-盖组合被操控的参考数量相关联；
-技术方面，特别与装置的安装和其更换以获得其他颜色相关联。
专利US6340824B1描述了一种光信号发射方案，其包括发射第一光信号的发光二极管、置于二极管上方用于将第一光信号转换成第二光信号的转换器、置于转换器上方用于反射一部分第一光信号的反射器和置于反射器上方用于选择第二光信号并吸收第一光信号的光吸收器。该方案的目的是提供波长稳定的光信号。因此其目标不是要获得包含在标准颜色空间中的特定颜色。
因此，本发明的目的是提供一种具有光信号发射功能的装置，其通过提供一种解决方案使得有可能获得包括在标准颜色空间中的具有特别显著的强度的颜色，而可能克服现有技术的缺点。
发明内容
这个目的是通过具有设计成向外发射在“标准”颜色空间中的光信号的光信号发射功能的装置来实现，所述装置包括：
-发光二极管，被设计为以蓝光或紫外光发射第一波长范围中的第一光信号，
-转换装置，布置用于将由所述发光二极管发射的所述第一波长范围中的所述第一光信号转换成第二波长范围中的第二光信号，
-盖(11)，布置用于选择第二波长范围(L2)内的特定的、更受限的波长范围，以便在输出处获得对应于包括在标准颜色空间中的颜色的第三波长(L3)的信号(S3)，
-转换装置被构造为使得所述第二波长范围包括所述标准颜色空间。
因此，转换装置具有布置用于将第一光信号转换成第二光信号的转换功能，该第二光信号包括标准颜色空间。
根据一个区别性特征，转换装置包括插在发光二极管和盖之间的具有荧光功能的元件。
根据第一变体实施例，所述装置包括主体，具有荧光功能的元件包括第一部件，并且所述盖包括第二部件，第一部件和第二部件独立地附接到所述主体上。
根据第二变体实施例，所述装置包括主体，具有荧光功能的元件和盖以通过双重注射制成的单个部件的形式组装到主体上。
根据第三变体实施例，具有荧光功能的元件以沉积在所述盖的表面上的层的形式呈现。
根据另一个区别性特征，装置包括布置在装置的主体中用于将第一光信号朝向所述转换装置引导的光引导部件。
根据另一个区别性特征，所述光引导部件由不透明材料制成。
根据另一变体实施例，具有荧光功能的元件包括位于发光二极管上方的透镜。
根据另一个区别性特征，装置包括光模块，该光模块包括所述发光二极管。
根据另一个区别性特征，光模块包括印刷电路板，所述发光二极管焊接到所述印刷电路板上。
根据另一个区别性特征，光模块包括其中容纳所述发光二极管的突部，所述突部包括透明元件，所述第一光信号发射穿过所述透明元件。
根据另一个区别性特征，装置包括基部，该基部包括用于附接所述光模块的附接装置。
根据另一个区别性特征，装置还包括由按钮或旋钮实现的控制功能。那么盖由形成按钮或旋钮的部件制成。
附图说明
其他特征和优点将在随后参照附图进行的详细描述中显现，在附图中：
图1示出了本发明的操作原理；
图2示意性地图示了本发明的具有光信号发射功能的装置；
图3A图示了用于识别光信号发射领域中的标准颜色的CIE(国际照明委员会)色度图，以及图3B通过光谱示出本发明的原理；
图4A至4C图示了本发明的方案的各种变体实施例；
图5A示出了当前用于在具有常规信号发射功能的装置中获得不同颜色的原理，以及图5B示出了本发明方案提供的优点；
图6A和6B根据透视的分解图以及根据轴向纵向截面图示出了本发明的具有光信号发射功能的装置的各种实施例。
具体实施方式
在其余的描述中，术语“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“之上”、“之下”应理解为以在附图上可见并且沿竖直方向图示的轴(X，图2)作为参考。
本发明涉及一种具有光信号发射功能的装置。所提供的方案对于由彼此可分离的至少两个部分形成的具有光信号发射功能的装置是有利的，但是其也可以完全地应用于整体形式的装置。
以非限制性的方式，下面将针对包括彼此可分离的至少两个部分的具有光信号发射功能的装置来描述本发明的方案。
另外，具有光信号发射功能的装置应理解为意指提供光信号发射功能的任何装置。因此这也包括除了提供光信号发射功能外，额外具有控制功能的装置，例如，按钮或旋钮。对于所有这些装置，本发明的原理将保持不变。在其余的描述中，将通常参考具有光发射信号功能的装置。
以非限制性的方式，装置通常包括三个主要部分：
-第一部分，其主要包括主体和附接到主体上并且光穿过其向外漫射的颜色盖；
-第二部分，其包括有利地可拆卸并且设置有至少一个发光二极管120的光模块12；
-第三部分，其有利地由附接到装置的第一部分的主体上的基部形成，并且设置有与对应的附接装置配合的附接装置，以附接光模块。
参照图2，装置1通过接合在穿过金属壁2(例如电气外壳或控制台的门)形成的开口中来安装。对于按钮或旋钮，开口例如具有标准直径，例如等于22毫米。壁包括第一“外”表面20和第二“内”表面21。
以常规但非限制性的方式，装置包括围绕轴线(与图中的轴线(X)重合)的管状部件形式的并且意欲沿其轴线插入穿过壁2中的所述开口的主体10。沿其轴线，主体10包括可通过肩部彼此分开的下部和上部。上部设置有环形凸缘100，该环形凸缘100意欲被支撑在围绕开口的壁2的称为外表面的第一表面上，以使其位置沿着抵靠壁的外表面20的支撑平面P限定装置的可见部分，装置的可见部分相对于位于壁2的第二侧上的装置的不可见部分位于壁2的第一侧上。垫圈例如定位在凸缘100和壁2的表面之间。为了允许光通量通过，主体沿轴线(X)是中空的。由光模块产生的光通量能够穿过主体以到达包括盖11的装置的头部。主体有利地由不透明材料制成，由不透明材料制成的元件(下面描述的部件17)并入以便将光通量朝向盖聚焦。以非限制性的方式，主体可以由塑料或金属制成。
装置包括用于附接到所述壁2上的附接装置。这些附接装置不构成本申请的主题，并且它们可以具有各种性质。例如，所使用的附接装置例如包括拧到形成在装置的管状主体的下部上的外螺纹上的螺母15，或者如专利EP0889564B1中所描述的，包括组装到管状主体上的基部，该基部支承紧固装置，诸如定位螺钉或借助于螺钉操作的枢转紧固臂。
如上所述，装置还包括头部，该头部包括透明的有颜色的盖11，该透明的有颜色的盖11允许由光模块产生的光通量穿过。盖11被附接到装置的主体10上。
当装置还包括控制功能时，其包括可致动按钮以及至少一个电触点单元。触点单元包括一个或多个电触点模块14。每个电触点模块14包括可通过按压控制构件的按钮致动的可移动触点开关。紧急停止按钮由此包括至少一个电触点模块，其中的开关被配置为常闭(NC)模式。
为了支撑触点单元和所述光模块，装置使用附接基部13，例如，形状是矩形的。该基部13包括意欲由管状主体10的下部穿过的中心开口以及用于可拆卸地支撑电触点模块14的附接装置。根据该配置，基部13可以刚性地连接到附接装置或与这些附接装置分开。在后一种情况下，装置的主体的下部互锁到所述基部中。在控制功能装置中，按钮上的动作致动触点单元的触点模块的开关，同时作用在用于打开或关闭发光二极管的光模块的控制装置上。
参照图1，本发明的一般原理如下：
-使用总是相同的光模块12，即发射始终包括在相同的波长范围内的光信号S1的至少一个发光二极管120，而与通过装置的盖获得的最终颜色无关；
-使用转换装置以将由发光二极管120发射的光信号转换成包括在第二波长范围内的光信号S2；
-通过适合用于获得以期望的颜色(例如，图1中的绿色V)向外发射的信号S3的颜色盖11对在转换装置的输出处获得的光信号S2进行过滤。
在光信号发射领域，发射颜色通常是标准的。图3A描绘了图示各种标准颜色空间的色度图。在这个图3A中，信号发射领域中的标准颜色空间由代表绿色的字母ZV、代表蓝色的ZB、代表红色的ZR、代表白色的ZW、代表黄色的ZJ表示。以已知的方式，这种色度图使得有可能根据各自分别对应于来自三种基本颜色红、绿和蓝(RGB)的颜色水平的三个系数x，y，z来表达各颜色。图3中图示的每个标准颜色空间因此由系数x，y，z所取的值的范围来限定。因此，标准颜色空间由包括在由一组值x，y，z限定的图表区域中的一组颜色来限定。每个标准颜色空间是封闭的空间。根据本发明的一个方面，它将涉及在输出处获得包括在期望的标准颜色空间(根据所选颜色)中的颜色。
更确切地说，根据本发明的一个有利方面，光模块12嵌入发射在位于蓝光或紫外光中的第一波长范围L1中的信号S1的发光二极管120。
此外，转换装置有利地包括具有荧光功能的元件16，用于将由第一波长范围L1中的由发光二极管120发射的光信号S1转换成存在于第二波长范围L2中的光信号S2。有利地，荧光材料被选择为使得在第二波长范围L2中获得的光信号S2对应于比上面提到的所述标准颜色空间宽但包括所述标准颜色空间的颜色(或色度)空间。因此，在通过盖过滤之前，在来自具有荧光功能的元件16的输出处获得的颜色接近在来自盖的输出处的期望的最终颜色。
盖11被选择以使得对从具有荧光功能的元件16的输出处获得的光信号S2进行过滤。盖11被布置成用于选择第二更扩展的波长范围L2中的特定的更受限制的波长范围，以便在输出处获得具有波长L3的信号S3。盖可以由透明或半透明塑料制成。
换句话说，转换装置被配置用于转换第一光信号S1以便获得具有由包括标准颜色空间的宽的颜色空间限定的颜色的第二光信号S2，并且盖被配置用于选择属于第二光信号的宽的颜色空间中的标准颜色空间的期望的颜色。
荧光材料使得可以通过增加信号的波长来转换光信号。这解释了为什么发光二极管120有利地选择用于发射蓝光或紫外光。实际上，正是自蓝光或紫外光可以转到其他颜色，而反过来是不可能的。
以下是可用于生产具有荧光功能的元件的荧光材料(Intematix数据表)的一些参考：
-NYAG4752-L；
-EG2762；
另外，因为具有荧光功能的元件16被选择用于在输出处获得已包括期望的标准波长范围的波长范围L2中的光信号S2，所以可以在降低的过虑功率的情况下来选择盖11，从而使得有可能在盖的输出处获得特别强烈的光信号。
作为示例，图3B通过曲线示出了本发明的原理。以下内容可以在该图3B中看到：
-表示由光模块12的发光二极管120发射的蓝光发射信号S1的光谱的曲线。
-表示由蓝光二极管发射的光信号S1在通过具有荧光功能的合适元件进行转换之后获得的并且包含在绿色标准颜色空间中的波长信号S2的光谱的曲线。
-表示在由蓝光二极管发射的光信号S1通过具有荧光功能的合适元件进行转换之后获得的并且包含在黄色标准颜色空间中的波长信号S2'的光谱的曲线。
-表示在具有荧光功能的元件的输出处获得的光信号S2通过盖进行过滤后(以获得绿颜色)获得的波长谱信号S3的曲线。
-表示在具有荧光功能的元件的输出处获得的光信号S2'通过盖进行过滤后(以获得黄颜色)获得的波长谱信号S3'的曲线。
参照图4A到4C，为了实现本发明的方案，可以考虑几个不同的方案：
-盖11和具有荧光功能的元件16可以制成两个不同的部件(图4A)。
-盖11和具有荧光功能的元件16可以制成单个部件(例如，通过双重注射产生(图4B))。
-具有荧光功能的元件16由沉积在盖11的内表面110上的材料层形成(图4C)。沉积可以通过任何合适的方案产生(喷涂、用涂料涂覆等)。
-具有荧光功能的元件包括由荧光材料制成的透镜或者具有由沉积在部件上的荧光材料制成的层的透镜。该透镜尽可能地靠近由发光二极管120形成的光源定位。通过遵循沿着轴线(X)的直的路径，该透镜例如比盖更靠近二极管，优选地在小于沿着所述直的路径从二极管到盖的总距离的5％的距离处。该方案将具有为具有荧光功能的元件提供与发光二极管120的发射面积相等的表面面积的优点。
具有荧光功能的元件16应插在盖11和光源(二极管120)之间，并以最小的泄漏捕获光源发射的光信号S1。
在光源和具有荧光功能的元件16之间，装置有利地包括不透明的侧壁，用于以最小的损耗引导光通量。根据装置的类型，该不透明的侧壁例如由部件17(17A，17B，17C)形成，该部件17负责将最大量的光引导直达具有荧光功能的元件16。当使用透镜形式的具有荧光功能的元件时，如上所述，其将尽可能地靠近光源定位，以最小化光通量损失。
在具有荧光功能的元件16与盖11之间，光通量也应该被引导以聚焦在盖11上。根据采用的配置，具有荧光功能的元件16因此将尽可能靠近盖11定位以最小化这两个元件之间的光通量损失。为此，如上所述，可以通过双重注射(图4B)将具有荧光功能的元件16和盖11制成单个部件，使得可以确保以最小的损耗将光通量从具有荧光功能的元件直接传送到盖或者将具有荧光功能的元件16以层形式直接沉积(例如喷涂)到盖11的内表面上(图4C)。
图6A和6B示出了用于各种装置架构的用于实现本发明的各种方案。体现上面结合图4A到4C描述的方案和透镜形式的实施例的各种配置在这些不同的架构中保持有效。
在这些图6A和6B中，第一配置描绘了包括由本发明实现的光信号发射功能和由按钮实现的控制功能的装置。在这个应用中，盖11A由装置的控制按钮来实现。具有荧光功能的元件16A包括容纳在盖下面的部件。容纳在主体中的漏斗状部件17A特别地可以将光通量沿具有荧光功能的元件16A和盖11A的方向引导。该部件17A有利地由不透明材料制成，即其不允许光通过。
第二配置图示了仅包括光信号发射功能的装置。类似地，具有荧光功能的元件16B包括容纳在盖11B下面的部件。容纳在主体中的漏斗状部件17B特别地可以将光通量沿具有荧光功能的元件16B和盖11B的方向引导。该部件17B有利地由不透明材料制成，即其不允许光通过。
第三配置图示了包括由本发明实现的光信号发射功能和由包括可致动的突起的旋钮实现的控制功能的装置。在这个应用中，盖11C由装置的旋转控制旋钮实现。具有荧光功能的元件16C(图6B)包括具有容纳在由光引导部件17C形成的中空部中的基部和突起的部件，光引导部件17C布置用于容纳在旋钮的可致动的突起中。光通量至少部分地由不透明材料制成的主体沿着盖(11C)的方向引导。发射的光通量在所有方向都可见，特别是在装置的侧面上可见。
在图6A和6B中，可以看出，不管装置如何，光模块12总是相同的。该模块12包括例如在长度方向上焊接到容纳在模块中的印刷电路板121上的发光二极管120。模块可以在其上部中包括设置有由透明材料制成的元件(以允许由信号S1发射的光穿过)的突部，光信号S1经由该元件发射。当模块附接到基部13上时，该突部意欲穿过通过基部13形成的开口并且接合在装置1的主体10的轴向通道中，以便将光信号以最小的损失直接发射到装置1的主体10中。发射的光信号S1将随后例如由于由部件17形成的引导装置而被朝向盖11引导。
参照图5A和5B，本发明的方案提供了许多优点是显然的。除了以更高的强度获得更好质量的信号发射之外，通过提供总是相同的光模块12并通过简单地选择合适的盖来获得最终颜色，这有助于使用这种信号发射装置。图5A事实上图示了当前配置，其中具有不同颜色的二极管的不同光模块(用于获得绿色的120V，用于黄色的120J，用于红色的120R，用于蓝色的120B，用于白色的120W)必须与合适颜色的盖(V代表绿色，J代表黄色，R代表红色，B代表蓝色，W代表白色)关联，以获得期望的颜色。图5B图示了本发明的方案，其使用具有蓝色发光二极管的单个光模块(120)以通过使用合适的转换装置和盖在输出处获得所有期望的颜色(V(G-绿色)，J(Y-黄色)，R(R-红色)，B(B-蓝色)，W(W-白色))。

Claims (13)

1.一种具有光信号发射功能的装置，设计为向外发射具有包括在“标准”颜色空间中的颜色的光信号，所述装置包括：
-发光二极管(120)，其被设计成以蓝光或紫外光发射第一波长范围(L1)内的第一光信号(S1)，
-转换装置，被布置用于将由发光二极管发射的所述第一波长范围内的所述第一光信号(S1)转换成第二波长范围(L2)内的第二光信号(S2)，
-盖(11)，被布置用于选择第二波长范围(L2)内的特定的、更受限的波长范围，以便在输出处获得对应于包括在所述标准颜色空间中的颜色的第三波长(L3)的信号(S3)，
-其特征在于：
-所述转换装置被配置为使得所述第二波长范围(L2)包括所述标准颜色空间，
并且其中，所述装置包括光模块(12)，所述光模块(12)包括所述发光二极管(120)，所述光模块包括突部，所述发光二极管(120)容纳在所述突部中，所述突部包括透明元件，所述第一光信号(S1)发射通过所述透明元件。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转换装置包括插在发光二极管(120)和盖(11)之间的具有荧光功能的元件(16)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置包括主体(10)，并且所述具有荧光功能的元件(16)包括第一部件，所述盖(11)包括第二部件，第一部件和第二部件独立地附接到所述主体(10)上。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置包括主体(10)，并且所述具有荧光功能的元件(16)和所述盖(11)以通过双重注射制成的单个部件的形式组装到主体上。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述具有荧光功能的元件(16)以沉积在所述盖(11)的表面(110)上的层的形式呈现。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括光引导部件(17A，17B)，所述光引导部件布置在所述装置的主体中用于将第一光信号(S1)朝向所述转换装置引导。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述光引导部件(17A，17B)由不透明材料制成。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，具有荧光功能的元件包括位于发光二极管(120)上方的透镜。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光模块包括印刷电路板(121)，所述发光二极管(120)焊接到所述印刷电路板(121)上。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括基部(13)，所述基部(13)包括用于附接所述光模块的附接装置。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括由按钮或旋钮实现的控制功能。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述盖(11)由形成按钮或旋钮的部件制成。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标准颜色空间从绿色空间(ZV)、红色空间(ZR)、蓝色空间(ZB)、白色空间(ZW)和黄色空间(ZJ)选择。
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