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Die Erfindung betrifft einen Leuchtring für ein Betätigungselement, ein Haushaltsgerät mit einem solchen Betätigungselement und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Leuchtrings.
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EP 0 324 228 A2 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 A 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 transluzent ist.
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DE 101 19 010 A1 offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung für das Zündschloss eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Leuchtring aus einem lichtdurchlässigen Material auf das Gehäuse einer Wegfahrsperre aufgesetzt ist. Strangförmige Lichtleitungsansätze führen vom Leuchtring zu Leuchtdioden auf der Platine der Wegfahrsperre. Vorzugsweise sind an der dem Zündschloss zugewandten Seite des Leuchtringes Kerben zur Erzeugung eines Hell-Dunkel-Rasters angeordnet, wobei die Kerbentiefe und -lage zwecks Erzeugung eines gleichmäßigen Lichtaustrittes variieren kann.
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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 Haushaltsgeräts mit einem solchen Betätigungselement 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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Der Lichtleitkörper weist ferner zumindest zur Lichtaustrittsfläche hin einen hohlzylinderförmigen Bereich auf. 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 Längsachse des Hohlzylinders gewunden hat.
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Der Lichtleitkörper weist zudem nach der Lichteintrittsfläche mindestens einen gekrümmten Lichtleiterabschnitt auf, 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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Der Lichtleitkörper weist außerdem nach der Lichteintrittsfläche zwei entgegengesetzt gekrümmte Lichtleiterabschnitte auf. Dadurch wird eine weitere Homogenisierung des aus dem Leuchtring austretenden Lichts erreicht, indem ein in die Lichteintrittsfläche eingekoppelter Lichtstrahl auf zwei in entgegengesetzer Richtung umlaufende Lichtpfade aufgeteilt wird, wodurch sich an der Lichtaustrittsfläche zwei unterschiedliche Austrittsbereiche ergeben.
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Dazu ist ein Fenster in den Leuchtring eingebracht, 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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Der Leuchtring weist darüber hinaus mindestens einen rückseitig angeordneten Fuß auf, 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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Außerdem sind die gekrümmten Lichtleiterabschnitte als rückwärtig vorstehende Vorsprünge ausgebildet, wobei sie von einer rückwärtigen Fläche des hohlzylinderförmig ausgestalteten Bereichs ausgehend vorstehen.
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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 Rands 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.
- 1 zeigt in Schrägansicht von der Seite einen Leuchtring gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 zeigt in Schrägansicht den Leuchtring gemäß der ersten Ausführungsform mit Blick auf seine Rückseite;
- 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 endet. 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 Rands 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. Diodenlaser. Es können mehr als eine Lichtquelle pro Fuß verwendet werden. Die Lichtquellen können farblich einstellbar sein.
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Bezugszeichenliste
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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
