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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtabgabeeinrichtung zum Beleuchten
der Trommel eines Haushaltsgeräts
sowie ein Haushaltsgerät mit
einer solchen Lichtabgabeeinrichtung.
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Eine
Lichtabgabeeinrichtung des Standes der Technik umfasst ein Gehäuse mit
einem Lichtaustrittsbereich und einem davon entfernten und entgegengesetzten
Befestigungsbereich. Die Lichtabgabeeinrichtung wird am Befestigungsbereich an
einem Bauteil eines Haushaltsgeräts
befestigt. Ferner treten die Kabel zur Stromversorgung einer Leuchtdiode
der Lichtabgabeeinrichtung in der Nähe des Befestigungsbereichs
in die Lichtabgabeeinrichtung ein. Die Leuchtdiode ist in der Nähe des Lichtaustrittsbereichs
angeordnet. Dazu sind im Stand der Technik Metall- und/oder Kunststoffbauteile
vorgesehen, mit denen eine Leuchtdiode in der Nähe des Lichtabgabebereichs
angeordnet werden kann. Diese Metall- und/oder Kunststoffbauteile
stützen
die Leuchtdiode gegenüber
dem Befestigungsbereich. Da die Leuchtdiode typischerweise auf einer Leiterplatte
angeordnet ist, sind relativ viele Bauteile erforderlich, um die
Leuchtdiode mit der Leiterplatte gegenüber dem Befestigungsbereich
abzustützen. Die
Stromversorgung kann dabei über
geeignet zugeführte
Kabel oder über
Metallbauteile erfolgen. Darüber
hinaus sind bei einer derartigen Lichtabgabeeinrichtung des Standes
der Technik relativ viele Montageschritte erforderlich.
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Im
Stand der Technik sind Kombinationen aus Leuchtdioden mit einem
relativ kleinen Öffnungswinkel,
d. h. etwa 3 bis 10°,
und einem Diffusor bekannt. Eine solche Kombination hat den Nachteil, dass
das Intensitätsmaximum
der Lichtabgabe einer relativ großen Streuung unterliegt. D.
h., das Maximum der Lichtabgabe einer Leuchtdiode kann eine relative
große
Abweichung von der mechanischen Achse der Leuchtdiode aufweisen.
Dies führt
zu einer ungleichmäßigen Ausleuchtung
des Diffusors, was zu einer ungleichmäßigen Lichtabgabe der Kombination
aus Diffusor und Leuchtdiode führt.
Da die Lichtabgabe der Leuchtdiode nur in einem relativ engen Winkelbereich
erfolgt, wirken sich Montagetoleranzen der Leuchtdiode stark auf
die Position und die Intensität
des auf den Diffusor auftreffenden Lichts auf. Das bedeutet, dass
bereits eine relativ geringe Fehlorientierung der Leuchtdiode ausreicht,
damit der Diffusor ungleichmäßig von
der Leuchtdiode beleuchtet wird und die Lichtabgabe vom Diffusor
ungleichmäßig erfolgt.
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Eine
weitere Problemstellung ergibt sich, falls die Trommel eines Haushaltsgerätes, beispielsweise
einer Waschmaschine oder eines Wäschetrockners,
ausgeleuchtet werden soll, da innerhalb der Trommel oder vor der
Trommel keine Leuchtmittel angeordnet werden können, da eine Stromzufuhr zu
einem an einer rotierenden Trommel angeordneten Leuchtmittel nur
mit erheblichem Aufwand realisierbar ist und vor der Trommel angeordnete
Leuchtmittel die Sicht in die Trommel beeinträchtigen würden.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Lichtabgabeeinrichtung
zum Ausleuchten einer Trommel eines Haushaltsgerätes zu schaffen.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst
durch eine Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
mit einer Leuchtdiode, die einen Lichtstrahl mit einem Querschnitt
abgibt, einem Gehäuse,
in dem die Leuchtdiode angeordnet ist, und einer Lichtlenkeinrichtung, durch
die der Lichtstrahl verläuft
und die den eintretenden Lichtstrahl so ablenkt, dass der Lichtstrahl asymmetrisch
zur optischen Achse der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung aus
der Lichtlenkeinrichtung austritt, wobei die Lichtlenkeinrichtung
integral mit dem Gehäuse
ausgebildet ist.
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Der
Ausdruck Lichtstrahl, wie er hierin verwendet wird, umfasst auch
ein Bündel
einzelner Strahlen. Der Mittelpunkt des Lichtabgabebereichs der
Leuchtdiode kann sich in der optischen Achse der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
befinden. Ferner kann sich der Mittelpunkt der Lichtlenkeinrichtung in
der optischen Achse der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung befinden.
Vorzugsweise wird das von der Lichtlenkeinrichtung abgelenkte Licht
schräg
zur optischen Achse der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung abgegeben.
Vorzugsweise umfasst die Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung ein
Orientierungsmerkmal, beispielsweise eine Ausnehmung oder einen
Vorsprung, das in einer festgelegten Orientierung zu dem asymmetrisch
zur optischen Achse abgegebenen Lichtstrahl am Gehäuse angeordnet ist.
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Durch
die Abgabe eines Lichtstrahls asymmetrisch zur optischen Achse der
Lichtabgabeeinrichtung werden neue Konstruktionstechniken auf dem
Gebiet der Haushaltsgeräte
ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Lichtabgabeeinrichtung
kann insbesondere zum Ausleuchten einer Trommel eines Haushaltsgerätes verwendet
werden, beispielsweise einer eingangs erwähnten Waschmaschine oder eines
Wäschetrockners.
Bei einer Waschmaschine ist üblicherweise
zwischen einem Bottich, in dem sich die Trommel befindet, und dem
Gehäuse
eine Dichtung angeordnet. Die Dichtung dichtet den Spalt zwischen
der Trommel und dem Gehäuse
ab. Dieser Spalt soll aus konstruktiven Gründen möglichst gering gehalten werden.
Die Lichtabgabeeinrichtung, insbesondere deren optische Achse, kann
im Bottich zwischen der Trommel und dem Gehäuse senkrecht zur Drehachse
der Trommel angeordnet sein. Die erfindungsgemäße Lichtabgabeeinrichtung kann
alternativ hierzu in der Dichtung im Spalt zwischen dem Gehäuse und
der Trommel parallel zur Drehachse der Trommel angeordnet werden.
Durch die schräge Lichtabgabe
der Lichtabgabeeinrichtung, d. h. asymmetrisch zur optischen Achse
der Lichtabgabeeinrichtung, wird gewährleistet, dass die Trommel
ausgeleuchtet werden kann. Durch das Orientierungsmerkmal an der
Lichtabgabeeinrichtung wird gewährleistet,
dass die Lichtabgabeeinrichtung mit einer solchen Orientierung am
Haushaltsgerät
angeordnet ist, dass der von der Lichtabgabeeinrichtung emittierte schräge Lichtstrahl
zumindest größtenteils
in die Trommel trifft. Hierzu können
am Haushaltsgerät komplementäre Orientierungsmerkmale
vorgesehen sein. Falls eine Mehrzahl von Lichtabgabeeinrichtungen
im Bereich der Öffnung
der Trommel um die Drehachse der Trommel angeordnet werden sollen, versteht
es sich, dass sich die komplementären Orientierungsmerkmale jeweils
einen solchen Winkel aufweisen, dass sichergestellt ist, dass der
asymmetrisch zur optischen Achse der jeweiligen Lichtabgabeeinrichtung
abgegebene Lichtstrahl in die Trommel trifft.
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Da
sich die axiale Richtung und/oder die optische Achse der Lichtabgabeeinrichtung
parallel zur Drehachse der Trommel befinden, können der Spalt und somit auch
die Dichtung möglichst
klein gehalten werden. Wird eine Lichtabgabeeinrichtung, die einen Lichtstrahl
parallel zu ihrer und/oder entlang ihrer optischen Achse abgibt,
zur Beleuchtung einer Trommel vorgesehen, muss die Lichtabgabeeinrichtung schräg im Spalt
zum Bottich angeordnet sein, was einen größeren Spalt erfordert oder
mögliche
erforderliche Toleranzen verringert.
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Das
Intensitätsmaximum
des von der Lichtlenkeinrichtung abgegebenen Lichtstrahls weist
einen Winkel von etwa 20° bis
etwa 70°,
vorzugsweise von etwa 30° bis
etwa 60°,
höchstvorzugsweise
von etwa 35° bis
etwa 55°,
bezogen auf die optische Achse der Lichtabgabeeinrichtung auf.
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Die
Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung kann
eine Mehrzahl von Leuchtdioden aufweisen, deren Licht durch die
Lichtlenkeinrichtung verläuft. Die
Lichtlenkeinrichtung lenkt im wesentlichen alle Einzelstrahlen des
Lichtstrahls der Leuchtdiode in die gleiche Richtung asymmetrisch
zur optischen Achse der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung ab.
Das von der Leuchtdiode abgegebene Licht tritt folglich schräg zur optischen
Achse der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
aus dieser aus.
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Die
Lichtlenkeinrichtung umfasst zumindest ein prismenartiges Element,
vorzugsweise eine Mehrzahl prismenartiger Elemente, um den Lichtstrahl
der Leuchtdiode asymmetrisch zur optischen Achse der Lichtgabeeinrichtung
abzulenken. Der Lichtstrahl tritt somit in einem schrägen Winkel
zu einer Achse aus der Lichtabgabeeinrichtung aus, die senkrecht
zu dem Bereich des Gehäuses
steht, aus dem der Lichtstrahl aus der Lichtabgabeeinrichtung austritt
und/oder die sich parallel zur Längsachse
des Gehäuses
befindet. Vorzugsweise ist die Lichtabgabeebene der Leuchtdiode
parallel zur Lichtlenkeinrichtung angeordnet.
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Das
zumindest eine prismenartige Element kann an der der Leuchtdiode
zugewandten Seite der Lichtlenkeinrichtung angeordnet sein. Vorzugsweise ist
eine Mehrzahl prismenartiger Elemente an der der Leuchtdiode zugewandten
Seite der Lichtlenkeinrichtung angeordnet. Dadurch wird eine besonders
niedrige Höhe
der Lichtlenkeinrichtung erreicht.
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Das
zumindest eine prismenartige Element kann asymmetrisch zur optischen
Achse der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
ausgerichtet sein. Insbesondere kann das zumindest eine prismenartige
Element nicht rotationssymmetrisch zur optischen Achse der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung ausgebildet
sein. Es kann zumindest ein lineares prismenartiges Element vorgesehen
sein, dessen Längsachse
sich in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
erstreckt. Zumindest ein prismenartiges Element kann in Form eines
Bogensegments und asymmetrisch, insbesondere nicht rotationssymmetrisch, zur
optischen Achse der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
ausgebildet sein.
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An
der der Leuchtdiode abgewandten Seite der Lichtlenkeinrichtung kann
zumindest ein Lichthomogenisierungsmittel, vorzugsweise zumindest
eine Mehrzahl von Homogenisierungsmitteln, angeordnet sein, die
gewährleisten,
dass der von der Lichtabgabeeinrichtung abgegebene Strahl ein definiertes
Winkelspektrum aufweist.
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Die
Leuchtdiode kann den Lichtstrahl mit einem ersten Winkelspektrum
abgeben und die Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
kann eine räumlich zwischen
Leuchtdiode und Lichtlenkeinrichtung angeordnete Lichtbündelungseinrichtung
aufweisen, die den Lichtstrahl von der Leuchtdiode in einen Lichtstrahl
mit einem zweiten Winkelspektrum wandelt, wobei das zweite Winkelspektrum
kleiner als das erste Winkelspektrum ist. Der Lichtstrahl kann sich über eine
Strecke von der Lichtbündelungseinrichtung
zur Lichtlenkeinrichtung ausbreiten.
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Es
ist möglich,
dass die Lichtbündelungseinrichtung
ein konvergentes oder divergentes Bündel von Lichtstrahlen erzeugt.
Die Lichtbündelungseinrichtung
bündelt
die von einer Leuchtdiode abgegebenen Strahlen in ein Bündel, das
ein wesentlich niedrigeres Winkelspektrum als das von der Leuchtdiode
abgegebene Licht aufweist.
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Die
Lichtbündelungseinrichtung
ist vorzugsweise eine Lichtparallelisierungseinrichtung. Der Lichtstrahl
mit dem zweiten Winkelspektrum ist vorzugsweise ein im Wesentlichen
paralleler Lichtstrahl. Der Lichtstrahl mit dem zweiten Winkelspektrum kann
einen Öffnungswinkel
(d. h. eine Winkelabweichung von der Parallelität) kleiner gleich etwa ±10°, etwa ±5°, vorzugsweise
von etwa kleiner gleich ±2,5°, vorzugsweise
von etwa ±1° und höchst vorzugsweise
von kleiner gleich etwa ±0,5° haben. Am Rand
des Winkelspektrums kann die Intensität des Lichtstrahls 50% der
Maximalintensität
betragen. Diese Definition wird typischerweise zum Bestimmen des
Winkelspektrums einer Leuchtdiode verwendet. Wird für die Bestimmung
des Winkelspektrums der Leuchtdiode eine andere Definition verwendet, ändern sich
folglich auch die Intensitäten
am Rand des jeweiligen Winkelspektrums. Die Lichtbündelungseinrichtung
kann einen Durchmesser zwischen etwa 10 mm und etwa 20 mm aufweisen.
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Da
der Lichtstrahl mit dem zweiten Winkelspektrum von der Lichtbündelungseinrichtung
zur Lichtdivergenzeinrichtung geleitet wird und da das zweite Winkelspektrum
kleiner als das erste Winkelspektrum ist, kann die Lichtlenkeinrichtung
von der Lichtbündelungseinrichtung
beabstandet sein, ohne dass wesentliche Intensitätsverluste auftreten. Da der
Lichtstrahl mit dem zweiten Winkelspektrum eine Strecke zwischen
der Lichtbündelungseinrichtung und
der Lichtlenkeinrichtung passiert, treten keine Einkoppel- und Auskoppelverluste
auf, wie sie beispielsweise bei Lichtleitern auftreten. Die Leuchtdiode
und die Lichtbündelungseinrichtung
können
nahe an einem der Lichtlenkeinrichtung entgegengesetzten Befestigungsbereich
der Lichtabgabeeinrichtung angeordnet sein. Dies hat den Vorteil,
dass keine oder nur wenige zusätzliche
Kunststoff- und Metallbauteile erforderlich sind, um die beispielsweise
auf einer Platine platzierte Leuchtdiode am Befestigungsbereich
zu befestigen. Das aus der Leuchtdiode austretende Licht wird durch
die Lichtbündelungseinrichtung
in einen Lichtstrahl mit dem zweiten, kleineren und vorzugsweise
parallelen Winkelspektrum gewandelt, der über eine Strecke zu der relativ
weit entfernten Lichtlenkeinrichtung verläuft, wo er in einen Lichtstrahl
gewandelt wird, der aus der Lichtabgabeeinrichtung asymmetrisch
zu deren optischer Achse austritt.
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Die
Querschnittsfläche
des Lichtstrahls mit einem zweiten Winkelspektrum kann größer als
die leuchtende Fläche
des Chips der Leuchtdiode sein. Dadurch wirken sich Positions- und
Winkeltoleranzen zwischen der Lichtbündelungseinrichtung, der Leuchtdiode,
des Chips in der Leuchtdiode, einer Lötverbindung zwischen der Leuchtdiode
und der Platine sowie Montagetoleranzen zwischen der Platine und
dem Befestigungsbereich weniger stark auf die Position und Orientierung
des Lichtstrahls mit dem zweiten, kleineren und vorzugsweise parallelen
Winkelspektrum aus. Typischerweise weist die Leuchtdiode eine Linse
auf, wobei das erste Winkelspektrum des aus der Leuchtdiode austretenden
Lichts einen Bereich von etwa 20° bis
etwa 130°,
vorzugsweise etwa 50° bis
etwa 130°,
höchstvorzugsweise
etwa 110° bis
etwa 130° aufweist.
Das Winkelspektrum kann derart definiert werden, dass die Intensität des Lichtes
am Rand des Winkelspektrums etwa 50% der Maximalintensität beträgt, wie
bei Leuchtdioden üblich
ist. Ein großes
Winkelspektrum des von der Leuchtdiode abgegebenen Lichtstrahls
erlaubt größere Montagetoleranzen
zwischen der Lichtbündelungseinrichtung,
der Leuchtdiode, dem Chip in der Leuchtdiode, der Linse in der Leuchtdiode,
der Lötverbindung
zwischen der Leuchtdiode und der Platine sowie zwischen der Platine
und dem Befestigungsbereich, ohne dass dadurch die Qualität des Lichtstrahls
mit dem zweiten, kleineren und vorzugsweise parallelen Winkelspektrum
zu stark beeinträchtigt
wird.
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Die
Lichtbündelungseinrichtung
kann gegenüber
dem Gehäuse
abgedichtet sein. Hierfür
kann beispielsweise ein O-Ring zwischen dem Gehäuse und der Lichtbündelungseinrichtung
angeordnet sein. In diesem Fall weist die Lichtabgabeeinrichtung eine
Redundanz auf und kann in eine höhere
Schutzklasse eingeordnet werden.
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Ferner
erlaubt diese Lichtabgabeeinrichtung eine einfache Verkabelung,
da die Platine in der Nähe
des Befestigungsbereichs angeordnet ist, von wo der Lichtabgabeeinrichtung
Strom zugeführt
wird.
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Vorzugsweise
ist die Leuchtdiode eine SMD-Leuchtdiode, die auf einer Platine
durch Löten befestigt
ist. Da die erfindungsgemäße Lichtabgabeeinrichtung
relativ tolerant gegenüber
Herstellungstoleranzen ist, kann das Positionieren der Leuchtdiode durch
Löten erfolgen.
Ferner erfolgt je nach Löttechnik
ein Zentrieren der SMD-Leuchtdiode auf den Anschlüssen der
Platine. SMD-Leuchtdioden weisen typischerweise ein großes Winkelspektrum,
d. h. einen großen Öffnungswinkel,
zwischen etwa 50° und
etwa 120° auf.
Für die
beschriebene Anwendung ist vorgesehen, dass die Lichtbündlungseinrichtung
einen divergenten oder konvergenten Lichtstrahl mit dem zweiten
Winkelspektrum erzeugt, das etwa ±15°, bevorzugt etwa ±10°, mehr bevorzugt
etwa ±5°, höchst bevorzugt
etwa ±1,5° beträgt.
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Die
Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung kann
eine Mehrzahl von Leuchtdioden aufweisen, wobei die Lichtbündelungseinrichtung
das Licht der Mehrzahl von Leuchtdioden in einen Lichtstrahl mit dem
zweiten, kleineren und vorzugsweise parallelen Winkelspektrum wandelt.
Dadurch entsteht eine besonders lichtstarke und/oder eine redundante Lichtabgabeeinrichtung
für ein
Haushaltsgerät.
Die Lichtkeulen der Leuchtdioden überlappen sich vorzugsweise,
wenn sie an der Lichtbündelungseinrichtung
auftreffen.
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Die
Lichtbündelungseinrichtung
kann eine Sammellinse, insbesondere eine Fresnel-Linse sein. Die Lichtbündelungseinrichtung
kann ein Kollminator sein. Der Abstand zwischen der Lichtbündelungseinrichtung
und der Lichtlenkeinrichtung kann größer gleich etwa 5 mm, vorzugsweise
größer gleich
etwa 7,5 mm und höchstvorzugsweise
größer gleich
etwa 10 mm sein. Der Querschnitt des Lichtstrahls mit dem zweiten,
kleineren und vorzugsweise parallelen Winkelspektrum beträgt etwa
3 bis etwa 20 mm, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 15 mm, höchstvorzugsweise etwa
8 bis etwa 12 mm. Das Winkelspektrum des aus der Lichtabgabeeinrichtung
austretenden Lichtstrahls beträgt
etwa 20° bis
etwa 60°,
vorzugsweise etwa 30° bis
etwa 50°,
höchstvorzugsweise
etwa 35° bis
etwa 50°.
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Die
Lichtbündelungseinrichtung
und die Platine können
zueinander räumlich
festgelegt sein. Dadurch vermindert sich die eingangs beschriebene
Toleranzkette für
den Lichtstrahl mit dem zweiten, kleineren und vorzugsweise parallelen
Winkelspektrum auf die Positionstoleranz des Chips der Leuchtdiode, der
Linse der Leuchtdiode, der Leuchtdiode zur Platine und der Platine
zur Lichtbündelungseinrichtung. Die
Lichtbündelungseinrichtung
und die Platine können
miteinander befestigt sein. Die Platine kann Ausnehmungen aufweisen,
in die Vorsprünge
der Lichtbündelungseinrichtung
eingreifen. Die Ausnehmungen können
sich am Rand der Platine befinden oder als Öffnungen ausgebildet sein.
Die Vorsprünge
der Lichtbündelungseinrichtung
können
Arme sein. An den Armen können
Rastmittel ausgebildet sein. Die Platine kann in der Lichtbündelungseinrichtung
angeordnet sein.
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Die
Lichtbündelungseinrichtung
kann gegenüber
einem Gehäuse
der Leuchtdiode räumlich
festgelegt sein, insbesondere indem die Lichtbündelungseinrichtung einen zum
Gehäuse
der Leuchtdiode komplementären
Bereich aufweist, der die Lichtbündelungseinrichtung
gegenüber
der Leuchtdiode räumlich
festlegt. Die Lichtbündelungseinrichtung kann
ein Gehäuse
aufweisen, das an seinem der Platine zugewandten Bereich eine zum
Gehäuse
der LED komplementäre
Ausnehmung aufweist. Somit kann das Gehäuse der Lichtbündelungseinrichtung über dem
Gehäuse
der LED positioniert werden, und das Gehäuse der LED legt das Gehäuse der
Lichtbündelungseinrichtung
räumlich
fest. Der komplementäre
Bereich kann am gesamten Gehäuse
der Leuchtdiode anliegen oder er kann lediglich an vier Punkten
oder zwei Ecken am Gehäuse
der Leuchtdiode anliegen. Hierdurch können die durch die Platine verursachten
Toleranzen eliminiert werden.
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Die
Platine kann am Gehäuse
der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
so angeordnet sein, dass die Position der Platine in Richtung der
optischen Achse der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
und/oder senkrecht zur Richtung der optischen Achse der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung durch
das Gehäuse
der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
festgelegt wird. Dadurch kann die Position der Platine und damit
die Position der Leuchtdiode einschließlich des Chips und der Linse
und die Position der Lichtbündelungseinrichtung
zum Gehäuse der
Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
relativ genau festgelegt werden. Ist die Lichtlenkeinrichtung integral
mit dem Gehäuse
der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
ausgebildet, können
bei dieser Ausführungsform
die Toleranzen der Toleranzkette weiter reduziert werden und es
ergibt sich eine Lichtabgabe, die relativ niedrigen Exemplarstreuungen
unterliegt.
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Das
Gehäuse
der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
kann einen ersten Bereich mit einem ersten Querschnitt und einen
zweiten Bereich mit einem zweiten Querschnitt aufweisen, wobei der
erste Bereich einen kleineren Querschnitt als der zweite Bereich
aufweist, ein stufenförmiger Übergang
zwischen dem ersten und zweiten Bereich vorhanden ist, die Platine
und die Lichtbündelungseinrichtung vom
zweiten Bereich senkrecht zur optischen Achse der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
festgelegt wird und der stufenförmige Übergang
die Platine und die Lichtbündelungseinrichtung
in Richtung der optischen Achse festlegt. Da die Lichtlenkeinrichtung
integral mit dem Gehäuse
der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
ausgebildet ist, eignet sich diese Ausführungsform besonders für ein Gussverfahren.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
kann die Platine an einem Deckel angeordnet sein. Der Deckel kann,
beispielsweise mittels einer Einschnapptechnik, am Gehäuse entgegengesetzt
zur Lichtlenkeinrichtung befestigt sein. Die Linse kann, wie zuvor
beschrieben, an der Platine angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform
können
Größenabweichungen
der Platine, die beispielsweise ±0,15 mm betragen können, kompensiert
werden, da die Platine nicht am Gehäuse anliegt. Die Größentoleranz
der Platine kann somit nicht zu einem Klemmen der Platine im Gehäuse, nicht
zu einer Verformung des Gehäuses
und nicht zu einem Spiel der Platine im Gehäuse führen.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Haushaltsgerätdichtungsanordnung, die eine
elastische Dichtung mit zumindest einer Aufnahme und eine Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
aufweist. Die Haushaltsgerätdichtungsanordnung
kann im Bottich einer Waschmaschine angeordnet sein und die Trommel gegenüber dem
Gehäuse
abdichten. Die Aufnahme nimmt einen der Leuchtdiode entgegengesetzten
Bereich des Gehäuses
der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
auf. Die Aufnahme kann eine Ausnehmung in der Dichtung sein. Der
der Leuchtdiode entgegengesetzte Bereich des Gehäuses wird vorteilhafterweise
mit einem runden Querschnitt ausgebildet, um eine möglichst
gute Dichtwirkung im Zusammenspiel mit der vorzugsweise elastischen
Dichtung zu bewirken. Die erfindungsgemäße Dichtanordnung hat den Vorteil,
dass die Abwärme
der Leuchtdiode nicht oder nur zu einem geringen Teil in die Dichtung geführt wird,
was die Lebensdauer der Dichtung erhöht. Durch die thermische Belastung
aufgrund der Abwärme
der Leuchtdiode kann die Lebensdauer der Dichtung verkürzt werden.
Ferner kann die Leiterplatte in einer beliebigen Form, beispielsweise
rechteckig, ausgeführt
werden und muss nicht notwendigerweise rund sein, was der Fall wäre, wenn
die Leuchtdiode an der Lichtaustrittsöffnung angeordnet wäre.
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Die
Ausnehmung in der Dichtung kann als Öffnung oder auch als Sackloch
ausgebildet sein, die bzw. das den der Leuchtdiode entgegengesetzten Bereich
des Gehäuses
der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
aufnimmt. Durch das Sackloch in der Dichtung wird eine besonders
zuverlässige
Haushaltsgerätdichtungsanordnung
geschaffen. Die Dichtung sollte in diesem Fall zumindest im Bereich
der Aufnahme oder des Sacklochs aus einem semitransparenten oder
transparenten Material gebildet sein. Die Dichtung kann in einem
von der Aufnahme oder dem Sackloch entfernten Bereich nicht transparent ausgebildet
sein.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Haushaltsgerät, beispielsweise eine Waschmaschine
oder einen Wäschetrockner,
mit der zuvor beschriebenen Haushaltsgerätdichtungsanordnung. Die Haushaltsgerätdichtungsanordnung
kann an einer Trommel des Haushaltsgeräts angeordnet sein. Bei einem
solchen Haushaltsgerät
kann einerseits die Trommel gut ausgeleuchtet werden und andererseits
das Spaltmaß zwischen
der Trommel und dem Gehäuse
niedrig gehalten werden. Die Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung kann
bei einem beliebigen Haushaltsgerät verwendet werden, beispielsweise
bei einem Herd zum Ausleuchten des Backofens.
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Die
Lichtlenkeinrichtung kann eine Lichtablenkrichtung oder eine Licht-Richt-Einrichtung
sein.
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
detaillierter beschrieben, wobei:
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1 eine
schematischer Schnitt durch eine erfindungsgemäße Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
ist,
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2 eine
schematische Draufsicht auf eine Platine der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
ist,
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3 ein
Schnitt durch das Gehäuse
und die Platine der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
ist und
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4 ein
Schnitt durch eine Dichtung mit einer Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung
ist.
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Die
nachstehend beschriebene Lichtabgabeeinrichtung 50 für ein Haushaltsgerät kann verwendet
werden, um die Trommel oder andere rotierende Bauteile eines Haushaltsgeräts, beispielsweise
einer Waschmaschine oder eines Wäschetrockners,
zu beleuchten.
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Es
wird auf 1 Bezug genommen. Die Lichtabgabeeinrichtung 50 weist
ein Gehäuse 2 auf, in
dem eine Platine 12 mit einer Leuchtdiode 10 angeordnet
ist. Die Lichtabgabeeinrichtung 50 wird mit einem Deckel 30 geschlossen.
Die Lichtabgabeeinrichtung 50 kann mittels des Gehäuses 2 oder
des Deckels 30 an einem Haushaltsgerät befestigt, das heißt räumlich festgelegt,
sein. Ein Chip (nicht gezeigt) der Leuchtdiode 10 emittiert
Licht, das durch eine Linse 16 der Leuchtdiode 10 in
ein vorbestimmtes Winkelspektrum, beispielsweise etwa 120°, gebracht
wird. Das Winkelspektrum der Leuchtdiode kann so definiert sein,
dass die Intensität
am Rand des Winkelspektrums 50% der Maximalintensität beträgt. Die
aus der Linse 16 der Leuchtdiode 10 austretenden
Lichtstrahlen 18 mit dem relativ großen Winkelspektrum treffen
auf eine Sammellinse 6 auf. Die Sammellinse 6 arbeitet
als Lichtbündelungseinrichtung
bzw. Lichtparallelisierungseinrichtung. Die Sammellinse 6 erzeugt
im Wesentlichen parallele Lichtstrahlen 8. Das Intensitätsspektrum
des im Wesentlichen parallelen Lichtstrahls kann auch so definiert
sein, dass die Intensität
am Rand des Winkelspektrums 50% der Maximalintensität beträgt. Dieser im
Wesentlichen parallele Lichtstrahl 8 verläuft durch das
hohle Gehäuse 2.
Der im Wesentlichen parallele Lichtstrahl 8 trifft auf
eine Lichtlenkeinrichtung 4 auf. Der im Wesentlichen parallele
Lichtstrahl 8 verläuft hierfür über eine
Strecke S, die etwa so lang wie der Durchmesser des Strahls in diesem
Bereich oder länger
ist. Der Ausdruck „im
Wesentlichen paralleler Lichtstrahl” 8 kann einen Lichtstrahl
umfassen, der beispielsweise aufgrund von Herstell- und/oder Montagetoleranzen,
auch geringfügig
konvergiert oder divergiert, beispielsweise um etwa ±10° konvergiert oder
divergiert. Der Öffnungswinkel
des aus einer Lichtlenkeinrichtung 4 austretenden Lichtstrahls 22 kann
beispielsweise etwa 20° bis
etwa 60° betragen, wobei
die Lichtlenkeinrichtung 4 den Strahl 22 asymmetrisch
zur optischen Achse 1 der Lichtabgabeeinrichtung 50 ablenkt.
Die Toleranzen sind bei einem derartigen kostengünstigen Massenartikel relativ hoch.
Weist der aus der Lichtlenkeinrichtung austretende Lichtstrahl einen
relativ großen Öffnungswinkel auf,
ist der Ausdruck asymmetrisch zur optischen Achse so zu verstehen,
dass sich das Intensitätsmaximum
des aus der Lichtienkeinrichtung austretenden Lichtstrahls asymmetrisch
zur optischen Achse der Lichtabgabeeinrichtung befindet. In der
Strecke S kann ein transparenter Zylinder oder ein anderes Licht
leitendes Element angeordnet sein.
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Die
Lichtlenkeinrichtung 4 weist an ihrer der Leuchtdiode zugewandten
Seite eine Mehrzahl prismenartiger Elemente 20 auf. Durch
ein prismenartiges Element wird ein darauf auftreffender Lichtstrahl zum
Lot der Fläche
gebrochen, auf die der Lichtstrahl auftrifft. Da die Flächen der
prismenartigen Elemente 20, auf die Lichtstrahlen auftreffen,
näherungsweise den
gleichen Winkel zur optischen Achse 1 der Lichtabgabeeinrichtung
aufweisen, werden alle Strahlen im wesentlichen in die gleiche Richtung
abgelenkt, sofern sie mit dem gleichen Winkel auf das prismenartige
Element auftreffen. Da eine Mehrzahl prismenartiger Elemente vorgesehen
ist, kann die Lichtlenkeinrichtung mit einer relativ geringen Dicke ausgebildet
werden. Es ist auch möglich,
eine geringere Anzahl prismenartiger Elemente oder auch nur ein
prismenartiges Element vorzusehen, allerdings erhöht sich
hierdurch die Dicke der Lichtlenkeinrichtung 4.
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Die
prismenartigen Elemente 20 sind bei der dargestellten Ausführungsform
nicht rotationssymmetrisch sondern linear ausgebildet. Die 1 ist folglich
ein Schnitt durch eine Mehrzahl linear ausgebildeter prismenartiger
Elemente 20 einer Lichtlenkeinrichtung 4 gezeigt.
Diese linearen prismenartigen Elemente 20 erstrecken sich beispielsweise
senkrecht zur Schnittebene durch die Lichtabgabeeinrichtung. Die
prismenartigen Elemente sind vorzugsweise Linienprismen. Die linearen
prismenartigen Elemente 20 befinden sich in einer Ebene,
die senkrecht zur optischen Achse 1 der Lichtabgabeeinrichtung 50 angeordnet
ist. Das Intensitätsmaximum
des von der Lichtlenkeinrichtung 4 abgegebenen Lichtstrahls 22 weist
einen Winkel von etwa 20° bis
etwa 70°,
vorzugsweise von etwa 30° bis
etwa 60°,
höchstvorzugsweise
von etwa 35° bis
etwa 55°,
bezogen auf die optische Achse 1 der Lichtabgabeeinrichtung
auf. Die in der Figur dargestellten Strahlen 8 und 22 stellen
lediglich exemplarische Strahlen dar und sind nicht als Randwertstrahlen
oder als Strahlen zu verstehen, deren Intensität die Hälfte des Betrages des Intensitätsmaximums
beträgt.
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An
der der Leuchtdiode 10 abgewandten Seite der Lichtlenkeinrichtung 4 sind
eine Mehrzahl Homogenisierungsmittel 34, 36 angeordnet.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform
sind Lichthomogenisierungsmittel von einem ersten Typ 34 und von
einem zweiten Typ 36 vorgesehen. Die Homogenisierungsmittel 34, 36 können als
Sammellinsen und/oder Streulinsen ausgebildet sein. Die Homogenisierungsmittel 34, 36 bewirken,
dass der von der Lichtabgabeeinrichtung abgegebene Lichtstrahl ein definiertes
Winkelspektrum aufweist. Dabei weist der erste Typ von Homogenisierungsmittel 34 einen
ersten Radius und der zweite Typ von Homogenisierungsmittel 36 einen
zweiten Radius auf, der sich vom ersten Radius unterscheidet. Beispielsweise weist
der erste Typ von Homogenisierungsmittel 34 einen Radius
von etwa 0,8 mm bis etwa 1,2 mm und der zweite Typ von Homogenisierungsmittel 36 einen zweiten
Radius von 0,15 mm bis etwa 0,25 mm auf. Die Homogenisierungsmittel 34 des
ersten Typs und die Homogenisierungsmittel 36 des zweiten
Typs können
alternierend zueinander angeordnet sein. Der Öffnungswinkel des aus dem Homogenisierungsmittel
austretenden Lichtstrahls kann etwa 20° bis etwa 60°, vorzugsweise etwa 30° bis etwa
50°, höchst vorzugsweise
35° bis
etwa 50° betragen.
Die Lichtlenkeinrichtung 4 kann einen Durchmesser von etwa
10 mm bis etwa 20 mm aufweisen.
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Die
Sammellinse 6 ist mittels Arme 24 mit optionalen
Rastnasen (nicht gezeigt) an der Platine 12 befestigt.
Die Platine 12 kann Öffnungen 34 (siehe 2)
aufweisen, durch die sich die Arme 24 erstrecken.
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Am
Gehäuse 2 sind
Vorsprünge 32 vorgesehen,
die die Platine in ihrer Position in Richtung der optischen Achse
der Lichtabgabeeinrichtung festlegen. Die Platine 12 hat
einen Außendurchmesser, der
dem Innendurchmesser des Gehäuses 2 der Lichtabgabeeinrichtung
entspricht, so dass das Gehäuse 2 die
Platine 12 auch in ihrer Position senkrecht zur optischen
Achse der Lichtabgabeeinrichtung festlegt.
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Es
wird auf 2 Bezug genommen. 2 zeigt
eine Draufsicht auf die Platine 12. Auf der Platine 12 ist
die Leuchtdiode 10 angeordnet. Ferner weist die Platine 12 Öffnungen 34 auf,
durch die je ein Arm 24 verlaufen kann.
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Die
Sammellinse 6 ist somit relativ genau mit der Platine 12 ausgerichtet.
Durch Verwendung geeigneter Löttechniken
wird die Leuchtdiode 10, falls eine SMD-Leuchtdiode verwendet
wird, auf den dafür vorgesehenen
Lötflächen (Pad)
zentriert. Dadurch ergibt sich auf kostengünstige Weise eine vergleichsweise
genaue Ausrichtung der optischen Achse der Leuchtdiode mit der optischen
Achse der Sammellinse 6. Dies erhöht die Qualität der Lichtabgabe
der Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung.
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Es
wird auf 3 Bezug genommen, die einen
weggebrochenen Schnitt in Richtung der optischen Achse der Lichtabgabeeinrichtung
durch einen Teil des Gehäuses 2 und
der Platine 12 der Lichtabgabeeinrichtung zeigt. Das Gehäuse der
Lichtabgabeeinrichtung weist einen ersten Bereich 2a und
eine zweiten Bereich 2b auf. Der erste Bereich 2a hat
einen kleineren Querschnitt als der zweite Bereich 2b. Der
Querschnitt (senkrecht zur optischen Achse der Lichtabgabeeinrichtung)
des Gehäuses
hat eine kreisrunde, elliptische, rechteckige, polygonale Form.
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Der Übergang
zwischen dem ersten Bereich 2a und dem zweiten Bereich 2b des
Gehäuses 2 ist stufenförmig. Der
stufenförmige Übergang
legt die Position der Platine 12 in Richtung der optischen Achse
der Lichtabgabeeinrichtung fest. Der Innendurchmesser des zweiten
Bereichs 2b legt die Position der Platine 12 senkrecht
zur optischen Achse der Lichtabgabeeinrichtung fest. Vorzugsweise
ist die Lichtlenkeinrichtung 4 integral mit dem ersten
Bereich 2a ausgebildet oder an diesem angeordnet. Folglich
weist das Gehäuse 2 mit
den beiden Bereichen 2a und 2b keine Hinterschneidungen
auf, so dass es durch eine Gusstechnik, beispielsweise Spritzguss,
hergestellt werden kann. Der Innendurchmesser des zweiten Bereichs 2b ermöglicht eine
relativ genaue Ausrichtung der Platine 12 und somit der
optischen Achse der Leuchtdiode 10 und der Sammellinse 6,
wie zuvor unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben
wurde. Dadurch kann die Toleranzkette, die durch die Addition der
Herstell- und/oder Positionstoleranzen der Lichtlenkeinrichtung 4,
des Gehäuses 2,
der Platine 12, der LED 10 inklusive Chip und
Linse 16 zur Platine sowie der Sammellinse 6 zur
Platine entsteht, reduziert werden.
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Die
Sammellinse 6 kann gegenüber dem Gehäuse 2 abgedichtet
sein. Hierfür
kann beispielsweise ein O-Ring (nicht gezeigt) zwischen dem Gehäuse 2 und
der Sammellinse 6 angeordnet sein.
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Die
Platine 12 wird mittels eines Andruckelements (nicht gezeigt)
gegen den stufenförmigen
Bereich des Gehäuses 2 der
Lichtabgabeeinrichtung gedrückt.
Vorzugsweise ist das Andruckelement integral mit dem Deckel 30 ausgebildet.
Der Deckel 30 kann mittels einer Rastnase (nicht gezeigt)
am Gehäuse 2 einrasten.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
(nicht gezeigt) kann die Platine am Deckel angeordnet sein. Der
Deckel kann, beispielsweise mittels einer Einschnapptechnik, am
Gehäuse
befestigt sein. Die Linse kann, wie zuvor beschrieben, an der Platine
angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform
können Größenabweichungen
der Platine, die beispielsweise ±0,15 mm betragen können, kompensiert
werden, da die Platine nicht am Gehäuse anliegt. Die Größentoleranz
der Platine kann somit nicht zu einem Klemmen der Platine im Gehäuse, nicht
zu einer Verformung des Gehäuses
und nicht zu einem Spiel der Platine im Gehäuse führen. Diese Ausführungsform hat
einen einfacheren Aufbau und kann einfacher montiert werden. Bei
dieser Ausführungsform
ist auch die Verkabelung einfacher zu realisieren.
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Es
wird nochmals auf 1 Bezug genommen. Die erfindungsgemäße Lichtabgabeeinrichtung hat
den Vorteil, dass sie aus wenigen Teilen hergestellt werden kann,
die kostengünstig
in einem Gussverfahren hergestellt werden können. Ferner ist die erfindungsgemäße Lichtabgabeeinrichtung
so aufgebaut, dass die Auswirkungen von Herstelltoleranzen möglichst
gering sind. Da die Leuchtdiode 10 aus der Linse 16 ein
Lichtbündel 18 mit
einem relativ großen Öffnungswinkel
emittiert, hat die Positionstoleranz der Leuchtdiode auf der Platine 12 und
die Positionstoleranz der Platine 12 gegenüber dem
Gehäuse 2 nur
einen relativ geringen Einfluss auf die Qualität des von der Lichtabgabeeinrichtung
abgegebenen Lichtstrahls. Der Ausdruck Positionstoleranz betrifft hier
auch ein Verkippen der Leuchtdiode 10, der Platine, des
Chips der Leuchtdiode und/oder der Linse 16 der Leuchtdiode.
Aufgrund des großen Öffnungswinkels
des aus der Leuchtdiode 10 austretenden Lichtbündels 18 ist
die Lichtabgabeeinrichtung auch gegenüber Kipptoleranzen tolerant.
Selbst bei einer Verkippung und/oder Verschiebung der Leuchtdiode 10,
der Platine 12 des Chips und/oder der Linse 16 der
Leuchtdiode entsteht ein hinreichend breiter im Wesentlichen paralleler
Lichtstrahl, der auf die Lichtlenkeinrichtung 4 auftrifft.
Die Sammellinse 6 muss nicht notwendigerweise einen im
Wesentlichen parallelen Lichtstrahl erzeugen. Der von der Sammellinse 6 erzeugte
Lichtstrahl kann konvergieren oder divergieren. Der von der Lichtlenkeinrichtung 4 erzeugte Lichtstrahl 22 kann
optional eine wesentlich größere Divergenz
als der in die Lichtlenkeinrichtung 4 eintretende Lichtstrahl 8 aufweisen.
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4 zeigt
eine Haushaltsgerätdichtungsanordnung
mit einer Dichtung 70 und einer Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung 50,
die in einer als Ausnehmung ausgebildeten Aufnahme der Dichtung 70 angeordnet
ist. Die Ausnehmung in der Dichtung 70 nimmt den der Leuchtdiode 10 entgegengesetzten Bereich
des Gehäuses 2 der
Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung 50 auf.
Die Ausnehmung der Dichtung 70 nimmt somit den Bereich
des Gehäuses 2 der
Lichtabgabeeinrichtung 50 auf, in dem sich die Lichtlenkeinrichtung 4 befindet.
Da die Leuchtdiode 10 der Lichtabgabeeinrichtung 50 relativ
weit von der Dichtung 70 entfernt ist, wird keine oder
nur relativ wenig durch die Leuchtdiode 10 erzeugte Abwärme in die
Dichtung 70 geleitet. Hiermit kann die Lebensdauer der
Dichtung erhöht
werden.
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Das
Gehäuse 2 der
Lichtabgabeeinrichtung 50 kann zumindest ein spitzes vom
Gehäuse 2 weg ragendes
Dichtelement 54 aufweisen, das zum einen die Lichtabgabeeinrichtung 50 in
ihrer Position gegenüber
der Dichtung festlegt und verhindert, dass eine Flüssigkeit
durch die Dichtung 70 im Bereich der Ausnehmung hindurch
tritt. Ferner sind optionale Befestigungsmittel 60 vorgesehen,
die die Lichtabgabeeinrichtung 50 in ihrer Position gegenüber einem Haushaltsgerät festlegen
und/oder von der LED erzeugte Wärme
abführen.
Die Lichtabgabeeinrichtung wird über
ein Kabel 52 mit Strom versorgt.
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Die
in 4 gezeigte Haushaltsgerätdichtungsanordnung weist eine
Ausnehmung in Form einer Öffnung
in der Dichtung 70 auf. Alternativ hierzu kann die Ausnehmung
auch als Sackloch ausgebildet sein, in der die Lichtabgabeeinrichtung 50 angeordnet
ist. Bei dieser Ausführungsform
kann die gesamte Dichtung 70 transparent oder lediglich
der Bereich der Ausnehmung und optional deren Umgebung transparent
ausgebildet sein. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, dass eine besonders zuverlässige Dichtanordnung geschaffen
wird. Der Begriff „Aufnahme”, wie er
hierin verwendet wird, umfasst nicht nur eine Öffnung oder ein Sackloch in
der Dichtung 70. Es ist auch möglich, die Dicke der Dichtung 70 im
wesentlichen konstant zu halten und an einer Seite der Dichtung 70 eine
Aufnahme vorzusehen, die den der Leuchtdiode 10 entgegengesetzten Bereich
des Gehäuses 2 der
Haushaltsgerätlichtabgabeeinrichtung 50 aufnimmt.
Diese Aufnahme kann beispielsweise einen U-förmigen Querschnitt aufweisen.
Auch in diesem Fall muss die Dichtung im Bereich der Aufnahme semitransparent
oder transparent ausgebildet sein, wohingegen sie in einem von der
Aufnahme entfernten Bereich nicht transparent sein kann.
