-
Die
Erfindung betrifft ein Schaltelement mit einem beleuchteten Feld,
mit einer Lichtquelle zum Beleuchten des Feldes und einem Lichtleiter
mit einer in Richtung auf die Lichtquelle weisenden Lichteintrittsfläche und
einer in Richtung auf das beleuchtete Feld weisenden Lichtaustrittsfläche.
-
Aus
DE 25 21 753 C3 ist
ein beleuchtetes elektrisches Installationsgerät, wie Schalter oder Taster,
bekannt, mit einem großflächigen Betätigungsglied,
mit einer im Sockel oder einem Gehäuse des Installationsgerätes angeordneten
Lichtquelle, deren Licht mittels eines lichtleitenden Körpers zu
einem Lichtaustritt im Betätigungsglied
gelenkt wird. Als lichtleitender Körper dient eine Platte, deren
Abmessungen fast denen des Betätigungsgliedes
entsprechen. Die Platte ist zumindest im Bereich des Lichtaustritts
in der vollen Plattenstärke
mit sägezahnförmig angeordneten
reflektierenden und lichtbrechenden Flächen oder auf der Plattenoberfläche mit
einer pyramidenförmigen
Rasterung versehen. Das Betätigungsglied
besitzt derartige Durchbrüche, dass
es den Lichtaustritt als mindestens eine langgestreckte, bandförmige Lichtleiste
des Installationsgerätes
freigibt. Das aus dem Lichtaustritt des Betätigungsgliedes austretende
Licht ist lediglich ein Teil des von der Lichtquelle ausgesandten
Lichts.
-
Des
weiteren ist aus der
EP
1 467 387 A1 ein beleuchteter Schalter bekannt, dessen
Licht auf die Oberfläche
der das Betätigungselement
umgebenden Frontplatte und einen Rahmen gestrahlt wird. Der Schalter
weist einen Lichtleiter mit einer einstückig und abstandfrei integrierten
Linse auf, um das Licht von einer Lichtquelle im Schalter nach außen zu leiten.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltelement mit einem
beleuchteten Feld zu schaffen, das das von einer Lichtquelle zum
Beleuchten des Feldes ausgesandte Licht effektiver nutzt und das
eine positionsunabhängige
und gleichbleibende Beleuchtung ermöglicht.
-
Diese
Aufgabe wird durch das Schaltelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst. Hiernach
ist eine optische Linse vorgesehen, die das Licht der Lichtquelle
auf die Lichteintrittsfläche
des Lichtleiters lenkt und bündelt.
Dadurch wird mehr Licht von dem von der Lichtquelle ausgesandten Licht
in den Lichtleiter eingekoppelt und durch die Lichtaustrittsfläche auf
das beleuchtete Feld gestrahlt. Die Nutzung des von der Lichtquelle
ausgesandten Lichts ist dadurch verbessert. Von besonderem Vorteil
ist eine Platzierung der Lichteintrittsfläche des Lichtleiters in dem
fokussierten Bereich der Linse.
-
Das
Schaltelement weist eine zum Lichtleiter beabstandete Linse auf,
die ortsfest in einem Mittelteil des Schaltelementes angeordnet
ist. Da auch die Lichtquelle ortsfest in dem Schaltelement angeordnet
ist, sind die optischen Parameter von der Lichtquelle bis zum Lichtaustritt
aus der Linse stabil. Die bei einer Betätigung des Schaltelementes
ortsverändernde
Lichteintrittsfläche
des Lichtleiters verbleibt positionsunabhängig immer innerhalb des fokussierten
Bereiches der Linse, so dass eine gleichbleibende Lichtmenge trotz
beweglich angeordnetem Lichtleiter bzw. Schaltwippe eine nutzerseitig
gleichbleibende Beleuchtung gewährleistet.
-
Die
Linse kann eine derartige Krümmung aufweisen,
dass der Querschnitt des im Fokus gebündelten Lichts in Größe und Form
der Lichteintrittsfläche
entspricht, so dass das durch die Linse tretende Licht vollständig in
den Lichtleiter eingekoppelt wird. Bei einer rechteckigen
-
Die
Lichtaustrittsfläche
kann von in einem Rastermaß angeordneten
Vertiefungen in einer Oberseite des Lichtleiters gebildet sein,
wobei die Vertiefungen das Licht streuen und aus dem Lichtleiter
auskoppeln. Insbesondere kann das Licht dadurch im Wesentlichen
senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung im Lichtleiter ausgekoppelt
werden. Die Abmessungen der Vertiefungen können mit zunehmender Entfernung
von der Lichtquelle zunehmen, um entfernungsabhängige Lichtverluste auszugleichen
und eine über
die Lichtaustrittsfläche
gleichmäßig verteilte
Intensität
des ausgekoppelten Lichts zu ermöglichen.
Die Abmessungen der Vertiefungen können z. B. bezüglich der
Tiefe und/oder der flächenmäßigen Ausdehnung
der Vertiefungen zunehmen. Hierbei ist die Ausgestaltung der Vertiefungen derart
gewählt,
dass die Lichtintensität des
ausgekoppelten Lichts über
die gesamte Breite bzw. Länge der
Lichtaustrittsfläche
im Wesentlichen konstant ist. Hierbei wird die Ausgestaltung der
Vertiefungen vorzugsweise derart gewählt, dass mit Zunahme des Abstandes
der Vertiefungen vom Lichteintritt die Menge des ausgekoppelten
Lichts zunimmt, um die auf Grund des Abstands von der Lichtquelle
sinkende Intensität
auszugleichen.
-
Der
Lichtleiter kann einen Hauptteil mit im Wesentlichen flacher Form
und einer Grundfläche aufweisen,
wobei ein die Lichteintrittsfläche
enthaltender Nebenteil senkrecht von der Grundfläche absteht. Dabei wird das
Licht durch die Lichteintrittsfläche
in den Nebenteil senkrecht zu der Hauptausbreitungsrichtung des
Lichts im Hauptteil eingekoppelt. Dadurch ist eine platzsparende
Anordnung von Lichtleiter und Lichtquelle in dem Schaltelement ermöglicht.
Die Größe eines
solchen Lichtleiters ist gering, so dass das von der Lichtquelle
ausgesandte Licht effektiver genutzt werden kann. Der Lichtleiter
kann einen gekrümmten
Zwischenteil enthalten, durch den der Nebenteil mit dem Hauptteil
verbunden ist. Ein gekrümmter
Zwischenteil ermöglicht
eine Lichtleitung von dem Nebenteil in den Hauptteil mit geringen
Verlusten auf einfache Weise. Eine Außenfläche des gekrümmten Zwischenteils,
d. h. eine in Richtung auf das beleuchtete Feld weisende Fläche, kann
eine raue Struktur zur Vermeidung von Totalreflektionen des sich
durch den Zwischenteil ausbreitenden Lichts aufweisen. Im Bereich
der rauen Struktur wird von der rauen Struktur Licht durch Streuung
aus dem Lichtleiter ausgekoppelt und in Richtung auf das beleuchtete
Feld gestrahlt. Das beleuchtete Feld kann dadurch gleichmäßig ausgeleuchtet
werden.
-
Die
Lichtquelle kann an einem Grundkörper angeordnet
sein. Der Grundkörper
kann ein die Stromversorgung und den Schalter des Schaltelements
enthaltendes Element sein. Eine Stromversorgung der Lichtquelle
kann dann mit geringem technischen Aufwand erfolgen.
-
Die
Linse kann an einem Mittelteil, das die Schaltfläche mit einem Grundkörper verbindet,
angeordnet sein. Der bauliche Aufwand zur Anordnung der Linse, insbesondere
in Relation zu der Lichtquelle und der Lichteintrittsfläche des
Lichtleiters ist dann gering.
-
Die
Vertiefungen können
kegelförmige
Ausnehmungen sein. Eine gleichmäßige Streuung
des Lichts und somit eine gleichmäßige Auskopplung aus dem Lichtleiter
ist dann ermöglicht.
-
In
dem Schaltelement kann eine der Form des Lichtleiters entsprechende
Aussparung mit einem Durchbruch für den Nebenteil vorgesehen
sein. Eine Anordnung des Lichtleiters in einer derartigen Aussparung
ist platzsparend und technisch einfach. Der Lichtleiter befindet
sich dann unmittelbar unterhalb des beleuchteten Feldes, so dass
das Feld gleichmäßig und
effektiv ausgeleuchtet werden kann. In dem in die Aussparung eingesetzten
Zustand des Lichtleiters liegt die Lichteintrittsfläche des
Nebenteils in dem Durchbruch frei. Das Licht ist durch den Durchbruch
hindurch in den Lichtleiter einkoppelbar. Zwischen einer Rückwand der
Aussparung und dem Lichtleiter können
Reflektoren angeordnet sein. Insbesondere können Reflektoren auf der der
Lichtaustrittsfläche
gegenüberliegenden
Seite des Lichtleiters angeordnet sein. Die Reflektoren lenken das
Licht in Richtung auf das beleuchtete Feld, um das Licht effektiver
zu nutzen und Lichtverluste gering zu halten.
-
Eine
die Oberseite des beleuchteten Feldes bildende durchsichtige Abdeckplatte
mit Rastelementen kann zum Abdecken und Festhalten des in die Aussparung
eingesetzten Lichtleiters vorgesehen sein. Zwischen der Lichtaustrittsfläche und
einer Oberseite des beleuchteten Feldes kann eine Streufolie zur
gleichmäßigen Streuung
des Lichts vorgesehen sein, um damit eine gleichmäßige Ausleuchtung des
Feldes zu ermöglichen.
-
Im
folgenden wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
Draufsicht auf das Schaltelement mit dem beleuchteten Feld,
-
2 einen
Schnitt entlang der Linie II-II in 1,
-
3 einen
Schnitt entlang der Linie III-III in 1,
-
4 eine
Draufsicht auf den Lichtleiter,
-
5 einen
Schnitt entlang der Linie V-V in 4,
-
6 eine
Vergrößerung des
Ausschnitts VI in 2, und
-
7 eine
Vergrößerung des
Ausschnitts VII in 3.
-
Das
Schaltelement 10 enthält
eine durch Druck zu betätigende
kippbare Schaltwippe 12. Die Schaltwippe 12 hat
eine in der Draufsicht im Wesentlichen quadratische Form mit abgerundeten
Ecken. Die Oberseite der Schaltwippe 12 ist eine Betätigungsfläche 14.
Durch Druck auf die Betätigungsfläche 14 ist
die Wippe kippbar und der Schaltzustand des Schaltelements 10 veränderbar.
Im oberen Bereich der Betätigungsfläche 14 ist
das beleuchtete Feld 16 angeordnet. Das beleuchtete Feld 16 ist rechteckig
und erstreckt sich quer über
die Betätigungsfläche 14.
Das Feld 16 ist von einer rechteckigen durchsichtigen Abdeckplatte 18 bedeckt.
Die Abdeckplatte 18 erstreckt sich von dem linken Rand
der Schaltwippe 12 quer über die gesamte Breite der
Betätigungsfläche 14 bis
zum rechten Rand der Schaltwippe 12 und ist mit Rastelementen 20 in
Form von Rasthaken an der Schaltwippe 12 befestigt. An
dem rechten und dem linken Rand besitzt die Schaltwippe 12 Haltelippen 22 zur
Befestigung an einem nicht dargestellten Rahmen. Unterhalb der Abdeckplatte 18 hat
die Schaltwippe 12 eine in der Draufsicht rechteckige sich
vom linken bis zum rechten Rand quer über die Schaltwippe 12 erstreckende
Aussparung 24. Die Aussparung 24 ist in der Draufsicht rechteckförmig mit
zwei langen und zwei kurzen Seiten und ist nach hinten, d. h. in 2 nach
unten, durch eine Rückwand 26 begrenzt.
In der Mitte der langen Seiten hat die Aussparung 24 eine
quer zu ihrer Längsrichtung
angeordnete Vertiefung 28. Die Vertiefung 28 ist
in der Draufsicht rechteckförmig,
wobei die Länge
einer langen Seite der Vertiefung 28 der Länge einer
kurzen Seite der Aussparung 24 entspricht. Die Vertiefung 28 ist
in die Rückwand 26 eingelassen
und ist nach hinten, d. h. in 2 nach unten,
verjüngt,
so dass die Rückwand 26 im
Bereich der Vertiefung 28 gekrümmt ist. Am hinteren Ende der
Vertiefung 28 befindet sich ein Durchbruch 30 durch
die Rückwand 26.
Der Durchbruch 30 ist in der Draufsicht rechteckförmig mit
zwei langen und zwei kurzen Seiten, wobei die Länge der langen Seite der Länge der
Vertiefung 28 entspricht. In die Aussparung 24 ist
der Lichtleiter 32 eingelegt.
-
Der
Lichtleiter 32 hat in der Draufsicht eine rechteckige Form
und besteht aus einem Hauptteil 34, einem senkrecht davon
abstehenden Nebenteil 36 und einem Zwischenteil 38.
Der Hauptteil 34 hat eine im Wesentlichen flache Form und
weist an der Unterseite, d. h. in 5 linken
Seite, eine Grundfläche 40 auf.
Das Nebenteil 36 ist im Wesentlichen quaderförmig und
erstreckt sich quer zu der Längsrichtung
des Lichtleiters 32. Der Nebenteil 36 steht senkrecht
von der Grundfläche 40 nach
hinten, d. h. in 5 nach links, ab. Nebenteil 36 und
Hauptteil 34 des Lichtleiters 32 bilden im Querschnitt
wie in 5 gezeigt im Wesentlichen die Form eines T. Der
Nebenteil 36 ist derart mittig an dem Lichtleiter 32 angeordnet,
dass sich der Hauptteil 34 zu zwei gegenüberliegenden
Seiten des Nebenteils 36 in Form von abstehenden Flügeln 42, 44 erstreckt.
Der Nebenteil 36 ist durch den Zwischenteil 38 mit
dem Hauptteil 40 verbunden. Der Zwischenteil 38 besteht
aus zwei jeweils einen rechten Winkel bildenden Krümmungen 46, 48,
wobei die Krümmung 46 den
Nebenteil 36 mit dem einen Flügel 42 des Hauptteils 34 verbindet
und die Krümmung 48 den
Nebenteil 36 mit dem anderen Flügel 44 des Hauptteils 34 verbindet.
-
Die
untere, d. h. in 5 linke, dem Zwischenteil 38 gegenüberliegende
Seite des Nebenteils 36 bildet die Lichteintrittsfläche 50.
In der Grundfläche 40 des
Hauptteils 34 sind kegelförmige Vertiefungen 52 ausgebildet.
Die Vertiefungen 52 sind über die Länge und Breite der Grundfläche 40 in
gleichen Abständen
nach einem gleichmäßigen Raster
angeordnet. Mit zunehmender Entfernung von der Lichteintrittsfläche 50 nimmt
die Tiefe der Vertiefungen 52 zu. Mit zunehmender Tiefe
der Vertiefungen 52 nimmt auch deren Querschnittsfläche an der
Grundfläche 40 zu.
Entlang der Breite der Grundfläche 40, d.
h. in 4 von links nach rechts, haben die Tiefen der
Vertiefungen 52 annähernd
den Verlauf einer Sinuswelle mit maximaler Tiefe in der Mitte und
minimaler Tiefe an den äußeren Rändern der
Grundfläche 40.
Die der Grundfläche 40 gegenüberliegende Fläche 54 bildet
die Lichtaustrittsfläche
des Lichtleiters 32. Der Lichtleiter 32 besteht
aus einem optisch leitenden Material, insbesondere aus durchsichtigem Kunststoff.
Das durch die Lichteintrittsfläche 50 eintretende
Licht verläuft
innerhalb des Lichtleiters 32 durch den Nebenteil 36 und
durch den Zwischenteil 38 in den Hauptteil 34.
In dem Hauptteil 34 wird das Licht an den kegelförmigen Vertiefungen 52 gestreut und
von den Vertiefungen 52 in Richtung auf die Lichtaustrittsfläche 54 gestreut
und dadurch durch die Lichtaustrittsfläche 54 aus dem Lichtleiter 32 ausgekoppelt.
Mit zunehmender Tiefe und Querschnittsfläche der kegelförmigen Vertiefungen 52 steigt
der Anteil des gestreuten Lichts gegenüber dem im Lichtleiter 32 verbleibenden
Licht, wodurch entfernungsabhängige
Verluste bei der Lichtleitung in dem optisch leitenden Material
ausgeglichen werden. Dadurch wird ein gleichmäßiges Auskoppeln des Lichts durch
die Lichtaustrittsfläche 54 ermöglicht.
Die äußere Randfläche 56 der
beiden Krümmungen 46, 48 des
Zwischenteils 38 besitzt eine derartige raue Struktur,
dass innerhalb der Krümmungen 46, 48 keine
vollständige
Totalreflektion des Lichts stattfindet, sondern ein Teil des Lichts
aus dem Lichtleiter 32 ausgekoppelt wird. Dadurch ist ein
gleichmäßiges Leuchten
des Lichtleiters 32 über
die gesamte Länge der
Lichtaustrittsfläche 54 ermöglicht.
Die Rückwand 26 der
Aussparungen 24 ist mit Reflektorfolien 58 bedeckt,
so dass in Richtung auf die Rückwand 26 aus dem
Lichtleiter 32 austretendes Licht in Richtung auf die Lichtaustrittsfläche 54 reflektiert
wird.
-
Die
Schaltwippe 12 stützt
sich an einem Mittelteil 60 ab, das auf einem nur zum Teil
dargestellten Grundkörper 62 aufliegt.
Auf dem Grundkörper 62 ist ein
Kippschalter 64 angeordnet. Die Schaltwippe 12 ist
an dem Kippschalter 64 rastend eingehakt, so dass das Mittelteil 60 zwischen
Schaltwippe 12 und Grundkörper 62 gehalten ist.
Im Bereich unterhalb, d. h. in 3 links
und in 2 unterhalb, des Lichtleiters 32 ist
in dem Mittelteil 60 eine optische Linse 66 ausgebildet.
Unterhalb der optischen Linse 66 ist an dem Grundkörper 62 eine
Lichtquelle 68 in Form einer Glühlampe, einer LED, etc. angeordnet.
Der Abstand zwischen optischer Linse 66 und Lichteintrittsfläche 50 des
Lichtleiters 32 ist derart gewählt, dass sich die Lichteintrittsfläche 50 im
fokussierten Bereich der optischen Linse 66 befindet. Die
optische Linse 66 ist eine Stablinse, so dass das von der
Lichtquelle 68 ausgestrahlte Licht von der Linse 66 im
Fokus mit rechteckigem Querschnitt auf die Lichteintrittsfläche 50 gebündelt und
gelenkt wird. Der optische Strahlengang des Lichts ist in den 2, 6 und 7 durch
die Strichpunktlinien dargestellt.
-
Das
durch die Lichtaustrittsfläche 54 aus dem
Lichtleiter 32 gleichmäßig austretende
Licht wird von einer Streufolie 70 zwischen Lichtleiter 32 und Abdeckplatte 18 diffus
gestreut, so dass das beleuchtete Feld 16 gleichmäßig hinterleuchtet
ist.