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Die
Erfindung betrifft einen Leuchtring für ein Betätigungselement,
ein solches Betätigungselement und ein Verfahren zum Herstellen
eines solchen Leuchtrings.
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EP 0 324 228 offenbart einen
mit einem Leuchtring ausgerüsteten Druckschalter zur Fahrstuhlsteuerung,
bei dem der Leuchtring einen becherartigen Lichtleitkörper
aus Polykarbonat mit ringförmiger Querschnittskontur aufweist,
welcher an seiner Rückseite mittig von einer LED angestrahlt
wird und dessen frontseitiger Rand einer Lichtaustrittsfläche
entspricht.
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JP 2005-293887 offenbart
einen mit einem Leuchtring ausgerüsteten Druckschalter,
bei dem von einer mittig angebrachten Lichtquelle abgestrahltes
Licht von einem kegelförmigen Reflektor radial in den Leuchtring
reflektiert wird.
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EP 1 752 853 A1 offenbart
einen mit einem Leuchtring ausgerüsteten Schalter, dessen
Innenraum mittels einer mittig angeordneten LED angestrahlt wird,
wobei des Material des Leuchtrings zur Homogenisierung des Lichts
tranluzent ist.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine homogene Lichtverteilung
an der Lichtaustrittsfläche eines Leuchtrings auch bei
einer Verwendung mehrerer Lichtquellen zur Beleuchtung des Leuchtrings
zu ermöglichen und insbesondere eine Bildung von Lichtpunkten
('Lichtspots') zu unterdrücken.
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Diese
Aufgabe wird mittels eines Leuchtrings, eines Betätigungselements
und eines Verfahren zum Herstellen eines Leuchtrings gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen
Ansprüchen entnehmbar.
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Der
Leuchtring ist zur Verwendung mit einem Betätigungselement
vorgesehen und weist einen zur Führung des Betätigungselements
vorgesehenen, zumindest teilweise umlaufenden Lichtleitkörper
auf. Der Lichtleitkörper weist eine frontseitige Lichtaustrittsfläche
auf, welche dazu vorgesehen ist, eine Betätigungsfläche
des Betätigungselements zumindest abschnittsweise zu umgeben,
als auch eine rückseitige Lichteintrittsfläche.
Der Lichtleitkörper ist ferner dazu ausgebildet ist, durch
die Lichteintrittsfläche eintretendes Licht in eine Umfangsrichtung
des Lichtleitkörpers zu leiten; die Ausbreitungsrichtung
des Lichts weist somit auch eine Komponente in Umfangsrichtung auf.
Durch die Leitung in Umfangsrichtung läuft das eingekoppelte
Licht auf einem gewundenen Pfad im Lichtleitkörper zur
Lichtaustrittsfläche und trifft entsprechend schräg
auf diese auf. Durch das schräge Auftreffen kann der Lichtfleck
im Vergleich zu einem senkrechten Auftreffen stark verbreitert werden,
wodurch eine homogenere Lichtverteilung erreicht wird. Eine homogenere
Lichtverteilung wird auch dadurch erreicht, dass den Lauf des Lichts in
Umfangsrichtung der Lichtpfad im Lichtleitkörper länger
wird, wodurch die räumliche Schärfe des Lichtstrahls
bis zum Erreichen der Lichtaustrittsfläche abnimmt.
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Der
Grad der Ablenkung kann je nach Anforderungen an bauliche Randbedingungen,
z. B. eine Bauhöhe, und an eine Lichtabstrahlcharakteristik,
z. B. Leuchtstärke, eingestellt werden. So kann tendenziell
zum Ausgleich einer geringen Bauhöhe der Grad der Ablenkung
(Ablenkwinkel) verstärkt werden; andersherum kann bei hoher
Bauhöhe die Ablenkung häufig kleiner eingestellt
werden.
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Es
wird ein Leuchtring bevorzugt, bei dem der Lichtleitkörper
zumindest zur Lichtaustrittsfläche hin einen hohlzylinderförmigen
Bereich aufweist. Ein solcher Leuchtring ist einfach herstellbar,
und der Lichtleitkörper kann einfach als Führung
für die im Bereich ihrer Führung meist ebenfalls
zylinderförmig gestalteten Betätigungselemente
verwendet werden. Der hohlzylinderförmige Bereich kann
eine allgemein n-eckige, kreisförmige oder ovale, insbesondere
elliptische, Querschnittsform aufweisen; es wird die kreisförmige
Querschnittsform bevorzugt. Der hohlzylinderförmige Bereich
kann auch radial aufgeweitet sein, z. B. trichterförmig,
oder verengt sein. In den hohlzylinderförmigen Bereich
eingestrahltes Licht läuft dann schraubenförmig
zur Lichtaustrittsfläche. Dabei ist es nicht notwendig,
dass ein Lichtpfad sich vollständig um die Langsachse des
Hohlzylinders gewunden hat.
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Das
Licht kann bereits schräg in den Lichtleitkörper
eingekoppelt werden, z. B. durch eine schräg angeordnete
Lichteintrittsfläche. Es wird zur einfachen Positionierung
von zugehörigen Lichtquellen jedoch ein Leuchtring bevorzugt,
bei dem der Lichtleitkörper nach der Lichteintrittsfläche
mindestens einen gekrümmten Lichtleiterabschnitt aufweist, welcher
das durch die Lichteintrittsfläche eintretende Licht in
die Umfangsrichtung ablenkt. Denn dann kann die mindestens eine
Lichtquelle pro Lichteintrittsfläche gerade in Bezug zu
einer Längsachse des Lichtleitkörpers angeordnet,
insbesondere befestigt, werden.
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Es
wird zur weiteren Homogenisierung des aus dem Leuchtring austretenden
Lichts dann bevorzugt, wenn, der Lichtleitkörper nach der
Lichteintrittsfläche zwei entgegengesetzt gekrümmte
Lichtleiterabschnitte aufweist. Dadurch wird ein in die Lichteintrittsfläche
eingekoppelter Lichtstrahl auf zwei in entgegengesetzer Richtung
umlaufende Lichtpfade aufgeteilt, wodurch sich an der Lichtaustrittsfläche
zwei unterschiedliche Austrittsbereiche ergeben.
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Eine
solche Aufspaltung ist konstruktiv besonders einfach dadurch erreichbar,
dass ein Fenster in den Leuchtring eingebracht wird, das in dem
ursprünglichen Lichtpfad des in die Lichteintrittsfläche eintretenden
Lichts angeordnet ist. Das eingekoppelte Licht wird somit zu beiden
Seiten um das Fenster abgelenkt. Vorzugsweise weist das Fenster
eine dreieckige Grundform auf (”Dreiecksfenster”),
wobei eine Spitze in Richtung der Lichteintrittsfläche
gerichtet ist.
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Besonders
bevorzugt wird ein Leuchtring, der mindestens einen rückseitig
angeordneten Fuß aufweist, welcher die Lichteintrittsfläche
aufweist, und von dem aus die zwei entgegengesetzt gekrümmten
Lichtleiterabschnitte in den hohlzylinderförmig ausgestalteten
Bereich übergehen. An einem solchen Fuß kann die
Lichteinkopplung besonders einfach bewerkstelligt werden.
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Es
wird bevorzugt, wenn der Leuchtring mindestens zwei Füße
aufweist. Bei steigendem Durchmesser kann es bevorzugt sein, wenn
der Leuchtring mehr als zwei Füße aufweist, insbesondere
vier Füße. Die Füße sind vorzugsweise
in Umfangsrichtung gleichbeabstandet. Es wird ferner bevorzugt,
wenn Licht von jeweils einer LED pro Fuß in den Leuchtring eingespeist
wird, sich im Leuchtring verteilt und an der Lichtaustrittsfläche
wieder austritt.
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Es
wird zur einfachen Montage ein Leuchtring bevorzugt, bei dem, der
Fuß eine Rastung zur Befestigung des Leuchtrings aufweist.
Insbesondere kann der Leuchtring über die Raststruktur
an den Füßen des Leuchtrings zusammen mit den
Bedientasten in einer Tastenführung fixiert werden.
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Zur
weiteren Homogenisierung des aus dem Leuchtring austretenden Lichts
wird außerdem ein Leuchtring bevorzugt, bei dem das Licht
zumindest teilweise durch ein transluzentes (opakes) Material geleitet
wird. Das transluzente (opakes) Material ist nicht beschränkt
und kann beispielsweise Milchglas aufweisen. Mittels des transluzenten
Materials wird das Licht gestreut und somit der Strahl verbreitert.
Es wird zur einfachen Herstellung jedoch bevorzugt, wenn das Material
opaker Kunststoff ist, insbesondere ein opakes Thermoplast, z. B.
gefrostetes PMMA, z. B. ”DRT frosted” der Firma
Altuglas. Der Streubereich des Lichts kann dann insbesondere durch
die Kombination von Bauhöhe des Leuchtrings und der Streufähigkeit
des Materials gezielt eingestellt werden.
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Zur
Vermeidung von Lichtverlusten wird ein Leuchtring bevorzugt, dessen äußere
Oberfläche zumindest teilweise poliert ist, da sich dies
hemmend auf einen Lichtaustritt auswirkt. Die Oberfläche
des Leuchtrings ist vorzugsweise in allen lichtführenden Bereichen
poliert, welche an denen kein Licht austritt.
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Zur
effektiven Lichtauskopplung wird ein Leuchtring bevorzugt, bei dem
die Lichtaustrittsfläche rau ist. Diese raue Oberfläche
wird vorzugsweise mittels Erodierens erzeugt, d. h., dass die Oberfläche der
Lichtaustrittsfläche eine, insbesondere mittlere, Erodierstruktur
aufweist.
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Zur
einfachen und preiswerten Herstellung wird ein Leuchtring bevorzugt,
der einstückig mittels Spritzgießens hergestellt
ist, insbesondere mittels Spritzgießens.
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Das
Betätigungselement, das insbesondere ein Druckschalter
oder Drucktaster ist, weist einen solchen Leuchtring auf, wobei
eine Betätigungsfläche des Betätigungselements
zumindest teilweise, insbesondere vollständig, von der
Lichtaustrittsfläche umgeben ist und der Lichtleitkörper
als Führung für das Betätigungselement
ausgestaltet ist. Das Betätigungselement kann aber beispielsweise
auch als Drehknebel ausgestaltet sein.
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Die
Aufgabe wird auch mittels eines Haushaltsgeräts mit mindestens
einem solchen Betätigungselement gelöst. Dabei
wird insbesondere eine Mikrowelle als Haushaltsgerät bevorzugt.
Es wird ferner dann besonders bevorzugt, falls das Betätigungselement
oder mehrere Betätigungselemente als Bedientaste(n) zur
Einstellung einer Mikrowellenleistung vorgesehen sind.
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Das
Verfahren zum Herstellen eines Leuchtrings weist mindestens die
folgenden Schritte auf: Spritzgießen des Leuchtrings und
Auswerfen des Leuchtrings aus der Gussform, wobei ein Auswerfer nur
an einem Abschnitt eines rückwärtigen Rand des Leuchtrings
angreift, welcher keinen gekrümmten Lichtleiterabschnitt
aufweist. Dadurch wird eine Beschädigung eines Lichtleiterabschnitts,
z. B. durch eine Einbringung von Kanten, vermieden, welche sich
negativ auf die Lichtausbreitung im Lichtleitkörper auswirken
würde.
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In
den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur besseren Übersichtlichkeit
gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen
versehen sein.
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1 zeigt
in Schrägansicht von der Seite einen Leuchtring gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 zeigt
in Schrägansicht den Leuchtring gemäß der
ersten Ausführungsform mit Blick auf seine Rückseite;
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3 zeigt
in Schrägansicht von hinten einen Leuchtring gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt
in Schrägansicht von der Seite einen Leuchtring 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform. Der Leuchtring 1 weist
ein einen Lichtleitkörper 2 auf, welcher einen
umlaufenden, hohlzylinderförmigen Bereich 3 mit
einem Innenradius r0 von 5,5 mm und einer
Manteldicke d aufweist. Der Lichtleitkörper 2 weist
ferner eine frontseitige Lichtaustrittsfläche 4 auf,
welche in Radialenrichtung r angeschrägt ist. Die Frontseite
des Lichtleitkörpers 2 wird typischerweise in
eine frontseitige Bedienoberfläche eines Haushaltsgeräts
integriert und dient zur umlaufenden Randbeleuchtung einer hier
nicht dargestellten, ebenfalls frontseitigen Betätigungsoberfläche
eines Kurzhub-Drucktasters. Dabei wird der Kurzhub-Drucktaster von
hinten in den Hohlraum 5 des Lichtleitkörpers 2 eingesetzt,
wodurch er von der Innenwand 6 geführt werden
kann.
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2 zeigt
in Schrägansicht den Leuchtring gemäß der
ersten Ausführungsform mit Blick auf seine Rückseite.
Wie in 1 und 2 gezeigt, weist der Leuchtring 1 an
seiner Rückseite ferner zwei gegenüberliegend
angeordnete Füße 7 auf, deren freie rückwärtige
Fläche als Lichteintrittsfläche 8 dient. Vom
jeweiligen Fuß 7 aufgehend schließen
sich zwei entgegengesetzt gekrümmte Lichtleiterabschnitte 9 an,
die in den bezüglich der Längsachse L schräg
in den hohlzylinderförmigen Bereich 3 übergehen.
Diese Lichtleiterabschnitte 9 entsprechen einem sich vom
jeweiligen Fuß 7 zum hohlzylinderförmigen
Bereich 3 aufweitenden Bereich des Lichtleitkörpers 2, wobei
dieser Bereich ein Fenster 10 mit dreieckförmiger
Grundform (”Dreieckfenster”) aufweist, welches oberhalb
der Lichteintrittsfläche 8 angeordnet ist, und so
den Lichtpfad eines in die Lichteintrittsfläche 8 eintretenden
Lichts in die senkrechte Richtung (Richtung nach oben) blockiert.
Dabei zeigt eine Spitze 11 des Dreieckfensters 10 nach
unten (hinten) in Richtung der Lichteintrittsfläche 8.
Jeder der Füße 7 weist außenseitig
eine Raststruktur 12 auf, mittels derer der Leuchtring 1 zusammen
mit der Bedientaste in einer Tastenführung (nicht dargestellt)
fixiert werden kann. Diese Ausführung begünstigt
eine minimale Anzahl von (zwei) Leuchtdioden 13 und eine
kompakte Bauform bei gleichmäßiger Ausleuchtung über den
gesamten Ringquerschnitt.
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Zum
Betrieb des Lichtleitkörpers 2 wird Licht von
mindestens einer Lichtleitquelle auf die Lichteintrittsfläche 8 gestrahlt,
hier angedeutet durch eine Leuchtdiode 13 in 1,
wobei jedem Fuß 7 eine LED 13 zugeordnet
ist (nicht gezeigt). Die Leuchtfläche der LED 13 kann
auf der Lichteintrittsfläche 8 aufliegen oder
davon beabstandet sein. Die LED 13 ist so angeordnet, dass
sie eine senkrechte Hauptabstrahlrichtung, d. h., parallel zur Längsachse
L des Lichtleitkörpers 2, aufweist, so dass Licht
senkrecht auf die zugeordnete (waagerechte, d. h. in der r-Ebene
liegende) Lichteintrittsfläche 8 auftrifft, was Streuverluste
minimiert. Das so in den Lichtleitkörper 2 eingekoppelte
Licht läuft dann senkrecht nach vorne (oben in 1 und
unten in 2) in Richtung der Lichtaustrittsfläche 4 weiter,
bis es auf das Fenster 10 trifft und an diesem Fenster
in Umfangsrichtung U abgelenkt wird. Die durch das Fenster 10 begrenzten entgegengesetzt
gekrümmten Lichtleiterabschnitte 9 dienen somit
der Ablenkung des eingekoppelten Lichts in die Umfangsrichtung U.
Dabei sollte es klar sein, dass damit keine vollständige
Ablenkung in eine Ebene konstanter Höhe (Längsachsenkoordinate) gemeint
ist, sondern die Ausbreitungsrichtung des Lichts eine Komponente
in Umfangsrichtung erhält. Dadurch wird ein schraubenförmiger
Lichtpfad im hohlzylinderförmigen Bereich 3 erzeugt,
der in der Lichtaustrittsfläche 4 en det. Ein möglicher
Lichtpfad ist anhand gestrichelt eingezeichneter Pfeile angedeutet.
Durch das schräge Auftreffen des Lichts auf die Lichtaustrittsfläche 4 wird
der Lichtfleck im Vergleich zu einem senkrechten Auftreffen ohne
Ablenkung in Umfangsrichtung verbreitert, was eine homogenere Lichtverteilung
ergibt. Eine homogenere Lichtverteilung wird auch erreicht, da der
durch die gestrichelten Pfeile angedeutete Lauf des Lichts in Umfangsrichtung
U weit länger ist als die Höhe des hohlzylinderförmigen
Bereichs 3.
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Der
Leuchtring 1 wird einstückig mittels Spritzgießens
aus einem opaken, thermoplastischen PMMA, z. B. der Firma Altuglas,
hergestellt. Aufgrund der durch die Opazität hervorgerufenen
Lichtstreuung wird eine Lichtverteilung weiter homogenisiert.
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Der
Leuchtring 1 ist zumindest an seinem hohlzylinderförmigen
Bereich 3 an der äußeren Oberfläche 14 poliert,
um eine laterale Strahlungsauskopplung zu unterdrücken
und so eine hohe Leuchtstärke an der Lichtaustrittsfläche 4 aufrechtzuerhalten.
Zur effektiven Lichtauskopplung ist die Lichtaustrittsfläche 4 mit
einer mittleren Erodierstruktur aufgeraut.
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Bei
der Herstellung des Leuchtrings 1 wird dieser zunächst
spritzgegossen. Zum Auswerfen des Leuchtrings 1 aus der
Spritzgussform greift ein Auswerfer an einem ebenen (in einer r-Ebene
liegenden) Abschnitt 15 eines rückwärtigen
Rand des Leuchtrings an, welcher keinem gekrümmten Lichtleiterabschnitt 9 entspricht.
Dadurch wird vermieden, dass die gekrümmten Lichtleiterabschnitte 9 beschädigt,
z. B. eingedrückt, werden, was den Lichtfluss nachteilig beeinflussen
würde.
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3 zeigt
in Schrägansicht von hinten einen Leuchtring 16 gemäß einer
zweiten Ausführungsform mit einem größeren
Innendurchmesser d0 = 2·r0 von 20 mm. Im Gegensatz zur Ausführungsform
aus 1 und 2 weist der Leuchtring 16 nun
vier Füße 7 auf, die in Umfangsrichtung
um 90° zueinander versetzt sind. Dadurch wird eine hohe Leuchtstärke
auch bei einer entsprechend vergrößerten Lichtaustrittsfläche
gewährleistet.
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Selbstverständlich
ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
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So
können auch weniger (eine LED) und mehr (drei oder mehr
als vier) Füße verwendet werden. Es können
auch andere Lichtquellen als Leuchtdioden verwendet werden, z. B.
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Diodenlaser.
Es können mehr als eine Lichtquelle pro Fuß verwendet
werden. Die Lichtquellen können farblich einstellbar sein.
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- 1
- Leuchtring
- 2
- Lichtleitkörper
- 3
- hohlzylinderförmiger
Bereich
- 4
- Lichtaustrittsfläche
- 5
- Hohlraum
- 6
- Innenwand
- 7
- Fuß
- 8
- Lichteintrittsfläche
- 9
- gekrümmter
Lichtleiterabschnitt
- 10
- Dreieckfenster
- 11
- Spitze
- 12
- Raststruktur
- 13
- Leuchtdiode
- 14
- äußere
Oberfläche
- 15
- ebener
Abschnitt
- 16
- Leuchtring
- L
- Längsachse
- r
- Radialenrichtung
- r0
- Radius
- U
- Umfangsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0324228 [0002]
- - JP 2005-293887 [0003]
- - EP 1752853 A1 [0004]