DE112019006971T5

DE112019006971T5 - Verbesserte beleuchtete gehhilfevorrichtung

Info

Publication number: DE112019006971T5
Application number: DE112019006971.3T
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2039-03-07
Also published as: GB2597143A; GB2597143B; US20210127803A1; JP7163512B2; CN113543674B; US11109654B2; WO2020180312A1; CN113543674A; JP2022520128A; DE112019006971B4; GB202112656D0

Abstract

Eine Gehhilfevorrichtung, die einen länglichen Stab mit einem Handgriff an einem Ende und einer in den Boden eingreifenden Spitze am anderen Ende, wobei der Stab einen Lichtleiter mit einem darin angeordneten Leuchtelement hoher Intensität, um Licht um die Füße des Nutzers herum zu erzeugen, und eine über einen Regelkreis gekuppelte elektrische Energiequelle zur Energieversorgung des Leuchtelements umfasst. Eine Mehrzahl von Schaltern ist zur Energieversorgung des Leuchtelements am Handgriff angeordnet, und die Vorrichtung umfasst außerdem einen Bewegungsmelder, der das Leuchtelement automatisch einschaltet, wenn die Vorrichtung benutzt wird.

Description

FACHGEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Vorrichtungen zur Gehhilfe von Personen und i.E. eine Vorrichtung, die eine allgemeine Beleuchtung im unmittelbaren Nahbereich der Vorrichtung bereitstellt und auch eine zusätzliche Beleuchtung bereitstellt, die vom Nutzer für verschiedene Zwecke wie z.B. Signalisierung, Suchen eines gewünschten Gegenstands und Unterstützung des Nutzers bei der Suche nach der Vorrichtung bei Dunkelheit, aktiviert werden kann.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, die netzabhängige Beleuchtungsvorrichtungen enthalten, die entweder als Sehhilfe oder als Leuchtfeuer oder dgl. zwecks Standortmeldung verwendet werden. Lichtquellen sind in den länglichen Schaft der Vorrichtung eingegliedert oder daran angeschlossen worden, um so eine Beleuchtung zur Nutzung durch den Nutzer bereitzustellen.
Der nächstliegende Stand der Technik ist dabei die dem Anmelder erteilte US-Patentschrift Nr. 6,394,116 , die eine beleuchtete stabförmige Gehhilfevorrichtung mit einem Lichtleiter im unteren Abschnitt davon offenbart, die eine diffuse Beleuchtung im unmittelbaren Nahbereich der Vorrichtung und gleichzeitig ein aus größerer Entfernung sichtbares helles Licht, um andere zu alarmieren oder ihnen Zeichen zu geben, das dem Nutzer größtenteils nicht allzu sichtbar ist, gewährleistet.
Aus US-Patent Nr. 6,145,993 vom 14.11.2000 (Filippino) ist eine integrierte Einheit aus hartem transparentem oder transluzentem Acrylmaterial bekannt, die mit einer Lichtquelle, Akkus, Schalter und Leitungsdrähten ausgebildet ist, wobei die integrierte Einheit an einen Stock geknotet oder diesem aufgeschoben werden kann, um anderen ein Bedürfnis eines sehbehinderten Nutzers zu melden.
Aus US-Patent Nr. 5,810,466 vom 22.09.1998 (Yung) ist ein Spazierstock mit einer im Handgriff enthaltenen Lampe, um Licht nach vorn zu projizieren und so einen Weg des Nutzers zu beleuchten, sowie einem mit Gas gefüllten Leuchtstoffrohr zwecks allgemeiner Beleuchtung der Umgebung des Stocks bekannt. Bei US-Patent Nr. 5,577,827 vom 26.11.1996 (Leffingwell et al.) handelt es sich um eine Stockvorrichtung mit Alarm und beleuchtetem Ende.
Bei US-Patent Nr. 5,331,990 vom 26.07.1994 (Hall et al.) handelt es sich um eine Sicherheitsstockvorrichtung, die auch an eine telefonische Alarmanlage angeschlossen ist. Ein beleuchtetes Fenster im Schaft des Stocks dient dem Nutzer dabei als Sehhilfe.
Von US-Patent Nr. 5,351,704 vom 4.10.1994 (Hunnicutt, Jr. et al.) wird ein beleuchteter Gehstock mit einem Hauptteil und einer Bodenspitze aus durchsichtigem Kautschuk mit Rückstrahlmitteln zur Bereitstellung von Licht in einer bestimmten Richtung bereitgestellt. Rückstrahlmittel und Schaltung sind dabei in unterschiedenen Abschnitten des Stocks untergebracht.
US-Patent Nr. 5,197,501 vom 30.3.1993 (Ragatz) betrifft einen beleuchteten Stock, in dem zwei Lichtquellen und ein Alarm untergebracht sind. Schalter und Akku sind dabei getrennt von den Leuchteinheiten untergebracht. Die Leuchte im konventionellen opaken Bodenspitzenabschnitt der Erfindung von Ragatz ist so positioniert, dass sie reflektiertes Licht in Längsrichtung entlang des Schafts leitet.
Bei US-Patent Nr. 4,562,850 , vom 7.1.1986 (Earley et al.) ist der Schalter im Handgriff untergebracht, während die Leuchtvorrichtung in der Nähe der Basis des Stocks angeordnet ist.
Bei US-Patent Nr. 4,625,742 , vom 2.12.1986 (Phillips) handelt es sich um einen Stock, der zur Beleuchtung des Wegs des Nutzers sowie zur Sichtbarmachung des Nutzers für andere verwendet wird. Der lichtemittierende Endabschnitt (Bodenspitze) ist dabei transluzent oder transparent. Lichtquelle und Akku sind dabei getrennt vom Schalter untergebracht.
US-Patent Nr. 4,099,535 vom 11.7.1978 (Hubachek) betrifft einen Tag und Nach sichtbaren Gehstock für Sehbehinderte, bei dem ein Abschnitt des Schafts oberhalb der Bodenspitze ein Fenster zwecks Lichtemission aufweist. Die Verschleißspitze bzw. das Bodeneingriffselement besteht dabei aus konventionellem opakem Material. Der Schalter befindet sich im Handgriff.
US-Patent Nr. 3,987,807 vom 26.10.1976 (Varnell) weist eine über einen Schalter im Handgriff betriebene Leuchte am Ende der Stockspitze auf. Deren Zweck ist es, dem Nutzer das Sehen in dunklen Winkeln und umliegenden Bereichen zu ermöglichen.
US-Patent Nr. 2,642,519 vom 27.6.1949 (Caustin) macht Fahrzeugführern den Nutzer sichtbar und dessen Leiden erkennbar. Das Licht scheint durch die Länge des Schafts. Die Bodenspitze besteht aus einem Material, das das Durchscheinen des Lichts zum Schaftende verhindert.
US-Patent Nr. 2,271,190 vom 8.6.1940 (Giaimo) dient der Beleuchtung des Bereichs, in dem der Stock zu platzieren ist.
Aus US-Patent Nr. 4,013,881 (Sargent) sind eine vom Nutzer über einen Schalter gesteuerte Blinkleuchte sowie ein ebenfalls durch einen zwecks Fingerspitzenbedienung im Handgriffabschnitt untergebrachten Schalter gesteuerter direkter Lichtstrahl durch einen Schaft bekannt.
Aus US-Patent Nr. 4,062,371 (Bolen) ist ein Gehstock für Sehbehinderte bekannt, der eine durch einen Steuerschalter einzuschaltende Lampe und eine Photovoltaikzelle, die Strom zwecks Aufladung eines im hohlen Innenabschnitt des Stocks untergeordneten Akkus erzeugt, umfasst.
US-Patent Nr. 5,582,196 (Hae et al.) offenbart einen Mehrzweckstock mit einem hohlen Handgriff, der einen Lagerraum für persönliche Sachen definiert und eine Lampe-Akku-Einrichtung enthält, die von einem Schalter esteuert wird, um Licht zwecks Beleuchtung und/oder Warnung zu erzeugen.
US-Patent Nr. 5,595,434 (Pasch et al.) offenbart einen Leuchtstab zur Befestigung an einem Lampengehäuse eines Griffelements oder einer Taschenlampe.
Aus US-Patent Nr. 6,267,481 (Yang) ist eine Beleuchtungseinrichtung für einen Regenschirm bekannt, die ein transparentes Rohrelement umfasst, das eine LED umfasst, die in eine abnehmbar am Rohrelement montierte Hülse aufgenommen ist, damit Beleuchtung aus der LED vom transparenten Rohelement nach außen hin reflektiert wird, um die Sicherheit bei der Nutzung des Regenschirms zu erhöhen.
Obwohl die bekannten Vorrichtungen die bestimmungsgemäßen Zwecke erfüllen, besteht nach wie vor ein Bedarf nach einer beleuchteten Gehhilfevorrichtung, die nicht nur eine Beleuchtung zur Unterstützung des Nutzers und eine helle Signalleuchte zwecks Signalisierung oder Warnung, sondern auch eine beleuchtete Gehhilfevorrichtung, die zusätzliche Leuchtmittel zur Unterstützung des Nutzers umfasst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine beleuchtete Gehhilfevorrichtung, die einen länglichen Stab mit einem Handgriff an einem Ende und einer in den Boden eingreifenden Spitze am anderen Ende, wobei der Stab einen Lichtleiter mit einem an den Spitzenabschnitt angrenzenden diffusen Abschnitt und einem darin angeordneten Leuchtelement hoher Intensität, um Licht um die Füße des Nutzers herum zu erzeugen, eine über einen Regelkreis gekuppelte elektrische Energiequelle zur Energieversorgung des Leuchtelements, einen mit dem Regelkreis gekuppelten Bewegungsmelder, der das Leuchtelement automatisch einschaltet, wenn die Vorrichtung benutzt wird, und Ein mit dem Regelkreis gekuppeltes Zeitüberschreitungselement, das das Leuchtelement automatisch ausschaltet, wenn sich die Vorrichtung für eine vorgegebene Dauer im Ruhezustand befindet, und einen mit dem Regelkreis gekuppelten Umgebungslichtmelder, der das Einschalten des Leuchtelements verhindert, wenn das Umgebungslicht ausreicht, damit der Nutzer ohne Hilfsbeleuchtung gehen kann.
Figurenliste

ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß konstruierten Gehhilfevorrichtung;
ist eine fragmentarische Ansicht auf den unteren Abschnitt der Vorrichtung der , die den Lichtleiter und die LED-Leuchte zeigt;
ist eine Draufsicht auf die in gezeigte, im unteren Abschnitt der Vorrichtung angeordnete LED-Anordnung;
ist eine schematische Darstellung eines analogen Regelkreises für die in dargestellte Vorrichtung und
ist ein schematisches Diagramm einer digitalen Schaltung, die zur Steuerung der Leuchtelemente der in gezeigten Vorrictung verwendet wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die erfindungsgemäße Gehhilfevorrichtung kann verschiedene Formen, z.B. ein Stock für Wanderer oder Spaziergänger, annehmen und für verschiedene Zwecke verwendet werden; zur Vereinfachung der Darstellung wird in der nachstehenden Beschreibung als die konkrete Vorrichtung, die die Erfindung enthält, ein Gehstock präsentiert, was jedoch keineswegs als Einschränkung des Schutzumfangs der Patentansprüche auszulegen ist. Die erfindungsgemäße beleuchtete Vorrichtung stellt eine ausreichende Beleuchtung bereit, um den Weg des Nutzers nachts oder bei reduziertem Licht zu beleuchten, und umfasst ferner weitere Lichtquellen, die über vom Nutzer gesteuerte Schalter aktiviert werden können, um den Nutzer auf verschiedenerlei Weisen zu unterstützen. So wird z.B. eine Anzeigelampe bereitgestellt, die stets beleuchtet bleibt, um dem Nutzer v.a. nachts bei der Suche nach der Vorrichtung zu helfen. Ebenfalls bereitgestellt wird eine zusätzliche LED hoher Intensität, die von einem vom Nutzer aktivierten Schalter gesteuert wird, um zusätzliches Licht zwecks Lesen, Auffinden eines Schlüssellochs, Beleuchten einer Speisekarte oder der Suche nach einem Sitzplatz in einem dunklen Theater oder dgl. bereitzustellen. Ein zusätzlicher Schalter, der vom Nutzer aktiviert werden kann, veranlasst die Haupt-LED an der Spitze der Vorrichtung zum Blinken, um so andere vor der Existenz des Nutzers zu warnen oder Aufmerksamkeit, z.B. um ein Taxi anzuhalten oder dgl., zu wecken. Außerdem wird zur Unterstützung des Nutzers ein Bewegungsmelder bereitgestellt, der die Haupt-LED an der Spitze des Stocks automatisch beleuchtet, wenn sich der Stock tatsächlich im Einsatz befindet, und auch einen Umgebungslichtmelder bereitstellt, der die Aktivation der Haupt-LED-Leuchte verhindert, wenn das vorhandene Licht ausreicht, damit der Nutzer den Stock ohne Hilfsbeleuchtung benutzen kann.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, v.a. aber , ist allgemein bei 10 ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäß konstruierten beleuchteten Stocks gezeigt. Die vorliegende Erfindung kann in einen Regenschirm, einen Wanderstock oder sonstige ähnliche Vorrichtungen eingegliedert werden. Der Stock 10 umfasst einen länglichen Stab 12, der an einem Ende eine in den Boden eingreifende Spitze 14 und am anderen Ende einen Handgriff 16 aufweist. Bei der in den Boden eingreifenden Spitze kann es sich auch um einen Dreifuß oder eine große Basis handeln, die die Funktion eines eigenständigen Stocks bereitstellt. Der längliche Stab 12 umfasst einen an den Spitzenabschnitt 14 angrenzenden Lichtleiter 18. Der Lichtleiter 18 umfasst einen mattierten oder diffusen Abschnitt und einen klaren oder polierten Abschnitt. Ein Rotfilter an einem Schieberohr aus rotem transparentem oder transluzentem Kunststoff 29 ist zum optionalen Einsatz bei Dunkelheit bereitgestellt. Das Rotlicht bietet ausreichende Beleuchtung, um in einer typischen Schlafzimmerumgebung navigieren zu können, und reduziert dabei die Wirkungen des allgemein bekannten Phänomens der Unterbrechung der REM-Phsae durch Weißlicht. Bekanntlich wird diese Unterbrechungswirkung von Rotlicht signifikant reduziert. Der längliche Schaft 12 des Stocks ist hohl und nimmt einwärts davon einen Akku 20 auf. Der Stock kann auch nach Bedarf des Nutzers auf verschiedene Höhen eingestellt werden. Diese Einstellung erfolgt unter Verwendung einer Vielzahl Arretierlöcher 22 und einer Rastkugel 24, was vom Fachmann allgemein anerkannt ist. Bei dem in der Vorrichtung enthaltenen Hauptbeleuchtungselement handelt es sich um eine LED 26 hoher Intensität, die über eine entsprechende Verkabelung 28 an einen Regelkreis angeschlossen ist, der in einer einwärts des Handgriffs 16 angeordneten Leiterplatte 30 enthalten ist. Die Leiterplatte umfasst eine Leiterplatte und einen USB-Anschluss 32, wie nachstehend näher beschrieben wird.
Der Handgriff 16 umfasst einen Schaumstoffgriff 34, was dem Fachmann hinreichend bekannt ist. Obwohl der Handgriff orthogonal zur Längsachse des länglichen Stabs 12 dargestellt ist, versteht sich für den Fachmann, dass es sich beim Schaft um einen durchgehenden geraden Schaft mit an dessen Ende angeordnetem Handgriff handeln kann. Es entspricht jedoch der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, den in dargestellten, orthogonal zum länglichen Schaft angeordneten Handgriff zu verwenden. Dies liegt v.a. daran, dass dem Nutzer der Zugriff auf die im Schaft angeordneten verschiedenen Steuerschalter so erleichtert wird.
Zu den am länglichen Schaft angeordneten Schalter gehört insbesondere ein EIN-AUS-Schalter 36. Bei diesem Schalter handelt es sich um einen EIN-AUS-Schalter, der den das Licht einschaltenden Timer aktiviert; nach Ablauf der Zeit wird das Licht ausgeschaltet, wenn nicht der Schalter in der EIN-Stellung gehalten wird. Bei Loslassen schaltet sich das Licht nach Ablauf der Zeit aus. Ein Schalter 38 zur Steuerung der Beleuchtung eines Leselichts 40 ist vorgesehen. Ebenfalls offenbart wird ein Schalter 42, der bei Aktivation durch den Nutzer die LED 26 zum Blinken veranlasst, um so Aufmerksamkeit zu wecken oder andere vor der Existenz des Stocknutzers zu warnen. Am Stock ist ebenfalls ein Umgebungslichtmelder 44 angeordnet. Zweck des Umgebungslichtmelders ist es, die Beleuchtung der LED 26 zu verhindern, wenn ausreichend Umgebungslicht vorhanden ist, damit der Nutzer ohne Beleuchtung den Stock benutzen kann. Der EIN-Schalter 36 übersteuert Lichtmelder, Bewegungsmelder und Blinklichtfunktionen. Ebenfalls vorgesehen ist eine stets eingeschaltete Anzeigelampe 41, um dem Nutzer beim Suchen nach dem Stock zu helfen.
Die Leiterplatte umfasst einen nachstehend näher beschriebenen Bewegungsmelder, der bei Einsatz des Stocks die LED 26 automatisch beleuchtet, und die Leiterplatte umfasst auch eine Zeitüberschreitungsvorrichtung, sodass die LED 26 automatisch nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit ausgeschaltet wird, wenn der Stock nicht mehr bewegt wird.
Für den Fachmann versteht sich, dass Flachdraht in Kontakt mit den verschiedenen Schaltern und Leuchten und dem in der Leiterplatte enthaltenen Regelkreis sowie dem Akku angeordnet ist, um einen entsprechenden Zugriff auf Regelkreis, Schalter und die verschiedenen Leuchten zu gewähren, damit diese ggf. vom Nutzer aktiviert werden können.
Insbesondere unter Bezugnahme auf wird die Lichtleitereinrichtung näher offenbart. Wie dort gezeigt, umfasst der Lichtleiter eine Senkung 46, durch die sich die Verkabelung 28 hin zur LED-Anordnung 26 erstreckt. Der untere Abschnitt 48 des Lichtleiters 18 kann diffus sein, um eine diffuse Beleuchtung zur Nutzung durch den Nutzer zu bereitzustellen, und er kann zugleich auch einen klaren Abschnitt aufweisen, damit helles Licht vom Abschnitt 48 ausgeht, um andere auf die Existenz des Nutzers aufmerksam zu machen oder die LED hoher Intensität zu emittieren, wenn diese blinkt, um andere zu alarmieren oder ein Taxi anzuhalten oder dgl.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die LED-Anordnung 4 LED-Chips 50, 52, 54 und 56, wie in gezeigt, die auf einem einwärts des Lichtleiters 18 angeordneten Substrat 58 montiert sind. Die LED-Chips 50 - 56 weisen entsprechende Stromanschlüsse auf, wie von den Ableitungen 60 und 62 gezeigt, um elektrische Energie vom Akku 20 den LEDs zuzuführen, um diese zu aktivieren und die Emission von Licht hoher Intensität aus der LED 26 zu verursachen.
Insbesondere unter Bezugnahme auf ist ein schematisches Diagramm einer analogen Schaltung zu erkennen, die zur Steuerung der LED 26 an der Stockspitze verwendet wird. Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise der Schaltung. Ein Akku B1 versorgt die verschiedenen Schaltungskomponenten mit elektrischer Energie. Wenn sich in einem verdunkelten Raum der Hauptschalter 36 (SW-2) in der dargestellten Stellung befindet, ist der FET Q2 leitend, da der Widerstand R7 die Basis von Q2 positiv hält, während der lichtabhängige Widerstand LDR-1 einem unendlcihen Widerstand nahekommt. Schließt sich der Bewegungsschalter SW-1 vorübergehend infolge einer Bewegung des Stocks wird über den Widerstand R1 eine positive Spannung angewandt, damit der Widerstand R3 den Kondensator C1 auf eine Spannung lädt, die über den Schalter SW-4A angewandt wird, der den FET Q1 zum Leiten veranlasst, wodurch der Stromkreis geschlossen und Strom durch Q1, Q2, R2 und die im Diagramm als LED-3 gekennzeichnete Haupt-LED-Anordnung 26 schließt. Dies hat auch eine Vorwärtsspannung der Dioden D-3 und D-4 zur Folge. Der Widerstand R3 ist dem Kondensator C1 parallel geschaltet und entlädt den Kondensator C1 landsam in Richtung Masse binnen einer vorgegebenen Dauer; zu diesem Zeitpunkt dimmt sich die Hauptleuchte langsam und schaltet sich dann aus. Eine typische Ausschaltzeit könnte etwa 15 - 30 s oder eine andere bequeme Zeit betragen. Erkennt der Stock weitere Bewegungen während der Ausschaltzeit, lädt er den Kondensator C1 wieder bis zur Versorgungsspannung auf, wodurch die Haupt-LED-3 eingeschaltet bleibt, solange sich der Stock bewegt. Wird der Stock zur Ruhe gesetzt, schaltet sich das Licht nach Ablauf der vorgegebenen Zeit automatisch aus. Die automatische Einschaltfunktion bei sich bewegendem Stock wird nicht aktiviert, wenn ausreichend Licht vorhanden ist, um die sichere Nutzung des Stocks zu gewährleisten, wodurch Akkustrom gespart wird. Die automatische Einschaltfunktion wird aktiviert, wenn das Umgebungslicht einen bestimmten Pegel unterschreitet. Bei LDR-1 handelt es sich um einen lichtabhängigen Widerstand, der seinen Widerstand mit zunehmenden Umgebungslicht reduziert, wodurch der FET Q2 an die Masse angeschlossen wird und keinen Strom leiten kann.
Hierdurch wird der Strom durch Q1, R3 und LED-3 unterbrochen. Ist ausreichend Umgebungslicht vorhanden, wird der Widerstand des lichtabhängigen Widerstands reduziert, was das Gate von Q1 senkt und zur Folge hat, dass Q1 selbst bei Eingang aus dem Bewegungsmelder nicht leiten kann.
Wenn der Nutzer die LED 26 (LED-3) von Hand einschalten muss, erfolgt dies über den Druckknopfschalter 36 (SW-4A), der das Gate des FET Q1 unmittelbar an den positiven Spannungsbus anschließt. Das Gate von Q2 wird vom Widerstand LDR-1 und dem Anschluss an den positiven Bus Vcc positiv gehalten. Durch Anwendung einer Spannung an beide Gates der FETs Q1 und Q2 hat kein anderes Eingangssignal aus anderer Quelle eine Wirkung. Diese Funktion ist dann nützlich, wenn der Nutzer die Hauptleuchte zum Lesen einer Speisekarte oder eines Programms, zum Suchen unter einem Bett, zum Auffinden eines Sitzplatzes auf einer Veranstaltung, zum Suchen in einem Schrank usw. verwenden will. Bei Loslassen des Schalters schaltet sich das Licht entweder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit in einem verdunkelten Raum oder sin einem beleuchteten Raum sofort aus.
Der Nutzer kann die Hauptleuchte auch als Notleuchte oder als Blinklicht, um Aufmerksamkeit zu wecken. Die eingebaute Funktion wird durch Bedienen des Blinkschalters 42 (SW-4B) in der alternativen Stellung aktiviert. Es handelt sich dabei um einen Ein-Aus-Druckschalter, der vom Nutzer nicht festgehalten werden muss. Die Operation wird von LDR-2 und LED-4 durchgeführt. Bei Bedienung des Schalters wird das Gate von Q1 vom normalen Anschluss an den Übergang von LDR-2 und LED-4 verschoben. Bei Bedienung des Schalters wird das Gate von Q1 vom normalen Anschluss an den Übergang von LDR-2 und R6 verschoben. Durch den Schalter wird auch die blinkende LED-4 über R4 angeschlossen, was zur Folge hat, dass diese widerholt blinkt. Typisch wäre eine Rate von etwa 6-mal pro Sekunde. Dieser ist optisch mit dem lichtempfindlichen Widerstand LDR-2 gekuppelt. Bei eingeschaltetem Blinklicht sinkt der Widerstand von LDR-2 auf einen sehr niedrigen Wert ab, wodurch die Spannung des Gates von Q1 steigt. Dies führt zum Einschalten der Haupt-LED 26 (LED-3), damit diese synchron mit der blinkenden LED leuchtet. Bei ausgeschaltetem Blinklicht steigt der Widerstand, wodurch der dem Gate von Q1 zufließende Strom reduziert wird. R6 sorgt dafür, dass das Gate zwischen Blinkvorgängen dem Potenzialausgleich nahegebracht wird, indem die verteilte Kapazität auf der Leiterplatte entladen wird. Der Nutzer muss den Schalter 42 wieder betätigen, um das Blinken zu stoppen und das System wieder in den normalen Betriebszustand zu bringen. Diese zeitgesteuerte Methode ist aus zwei Gründen verwendet worden: 1) dazu wird keine teurere aktive Schaltvorrichtung benötigt und 2) sie unterliegt keinen Zulassungs- oder Kennzeichnungsvorschriften der US-Telekommunikationsaufsichtsbehörde FCC. Alternativ könnte ein elektronischer Multivibrator benutzt werden, um EIN/AUS-Signale den Gates von Q1 und Q2 zuzuführen; dies ließe sich von einem beliebigen Fachmann ausführen.
Eine Anzeigeleuchte 41 (LED-1) ist über den Widerstand R5 zwischen dem positiven Spannungsbus und Masse verbunden, und ist deshalb bei geladenem Akku stets eingeschaltet. Zweck der Anzeigeleuchte ist es, dem Nutzer beim Suchen nach dem Stock bei Dunkelheit zu helfen. Der Betriebsstrom liegt dabei beim Nennwert von 1,5 mA. Dadurch wird der Akku nicht entladen, wenn nicht der Stock über einen erheblichen Zeitraum hinweg, z.B. 3 - 5 Monate, ungenutzt bleibt.
Das Leselicht 40 (LED-2) ist nahe dem Kopfende des Stocks angeordnet, wie in gezeigt, und bietet dem Nutzer somit eine bequeme Lichtquelle zum Suchen eines Türschlüssels, zum Lesen von Speisekarten, Landkarten und Programmen bei Veranstaltungen, und ist auch zur Bettbeleuchtung ganz praktisch. Betrieben wird es über einen Druckknopfschalter 38 (SW-3), der Strom durch Widerstand R6 und LED-2 zwingt.
Der Akku 20 wird mit einem von der Industrie bereitgestellten Ladegerät 64, das einwärts des Gehäuses angeordnet ist. Das Ladegerät bezieht dessen Spannung von einem standardmäßigen 5 V USB-Anschluss 32 am Handgriff des Stocks. Die Spannung kann also über ein Handy-Ladegerät, Computeranschluss oder einer eigenständigen USB-Stromversorgung bezogen werden.
Unter Bezugnahme auf besteht der Lichtmelder aus einem Schmidt-Trigger U1A, R111, C1 und dem lichtempfindlichen Widerstand (LDR) und R18, wobei letztere beide im Schaltermodul angeordnet sind. Diese Schaltung wirkt als Grenzspannungsdetektor mit Hysterese. Der lichtempfindliche Fernwiderstand LDR, R18 (Schaltermodul) und R111 bilden dabei ein Spannungsteilernetz. Der LDR weist bei Dunkelheit einen sehr hohen Widerstand auf, der unter beleuchteten Bedingungen abnimmt. Eine Empfindlichkeitseinstellung wird von dem als Regelwiderstand mit dem LDR reihengeschalteten R18 bei Rückkehr zur Masse bereitgestellt. Übersteigt der Widerstand der Kombination aus LDR und R18 R11, so wird der Eingang von U1A positiv und der Ausgang auf Stift 2 wird der Masse zugeführt, da es sich hierbei um um einen Wechselrichter handelt. Wenn der Widerstand von LDR und R17 R111 unterschreitet, wird der Ausgang auf Stift 2 positiv und wird auf den Stift 3 von U1B über die Diode D1 angewandt, wodurch der Ausgang von U1B der Masse zugeführt wird. C1 wirkt dabei als Glättungsfilter, um Rauschen wie z.B. Umgebungslichtflackern wie etwa bei Fluoreszenzbeleuchtung oder anderen aperiodischen Änderungen bei den Umgebungslichtbedingungen zu vermeiden. U1B weist auch in dem Sinne eine gewisse Hysterese auf, dass, wenn er in einer Richtung ausgelöst wird, der Eingang sich erheblich ändern muss, um eine Änderung in die andere Richtung auszulösen. Diese Funktion ist hinreichend bekannt; hierbei handelt es sich um eine inhärente Eigenschaft der Schmidt-Trigger-Vorrichtungen.
Im Bewegungsmelderabschnitt lädt R31 C2 auf VCC und wendet VCC auf den Stift 3 von U1B über R41 an. D1 und D2 sind dabei rückwärts gespannt, wodurch ein Stromrückfluss an U1A und U1E/F verhindert wird. Hierdurch wird der Stift 4 bei Nichtvorhandensein eines anderen Signals zur Erdung angetrieben. Wird der Bewegungsschalter durch Bewegungen des Stocks aktiviert, so schließen sich die internen Kontakte momentan, wodurch C2 an die Masse entladen wird und der Ausgang von U1B positiv wird, was eine positive Spannung über D3 auf das Gate des MOS-Transistors Q1 angewandt wird, wodurch wiederum Strom von +VCC über R11 und die an der Stockspitze angeordnete LED-Anordnung angewandt wird. Dieser Vorgang wird jedoch übertsteuert, wenn der Widerstand von LDR und R17 infolge der hohen Lichtbedingugnen niedriger ist (Vorhandensein von Licht) als der Wert von R111, wodurch der Ausgang von U1A positiv wird, was der Ausgang von U1B der Masse zugeführt und das positive Signal an Q1 entfernt werden. Der Widerstand R41 verhindert, dass ein vom Bewegungsmelder ausgelöstes Signal das Signal mit höherem Strom aus dem Lichtmelder von U1A überwindet. Wenn der Widerstand von LDR und R17 infolge niedriger Lichtpegel höher ist, wird der Ausgang von U1B dadurch negativ. In der Zwischenzeit lädt sich C2 bei einer Zeitkonstante, die vom Wert von R111 und C1 abhängt. D1 und D2 verhindern ein Entweichen von Rückstrom, wenn deren Spannungsquellen bei Masse sind. In diesen Bedingungen veranlasst eine Bewegung des Stocks den Bewegungsmelder zur intermittierenden Abgabe eines negativen Signals an den Eingang von U1B. Hierdurch wird der Ausgang von U1B positiv und Q1 zum Leiten gebracht. Im Nettoergebnis gilt: Bei niedrigem Lichtpegel führt eine Bewegung des Stocks dazu, dass der Stift 3 von U1B niedrig wird. Liegt die Spannung auf C1 unter dem Triggerpegel, so führt der positive Ausgang von U1B Q1 zum Leiten. Erreicht die Spannung von C1 den Triggergrenzwert, so geht der Ausgang von U1B auf Masse, wodurch Q1 nicht leitend wird. Zweck dieser beiden Schaltungen ist es, dafür zu sorgen, dass die Stockspitze bei geringer Beleuchtung und sich bewegendem Stock beleuchtet wird. Umgekehrt gilt: Bei hohem Lichtpegel wird Q1 trotz Stockbewegungen am Leiten gehindert. In niedrigen Lichtbedingungen erlischt das Licht binnen etwa 15 - 20 s nach Ende der Bewegung. Wird der Stock vor Abschluss des Timer-Zyklus an einen beleuchteten Ort verbracht, erlischt das Licht und der Timer-Zyklus endet. R21 schützt die Kontakte des Bewegungsmelders vor hohen Einschaltströmen aus C2, wodurch die Lebensdauer des Bewegungsmelders verlängert und die Wahrscheinlichkeit reduziert wird, dass hohe Ströme die Kontakte „verschweißen“, und die Lebensdauer des Bewegungsmelders verlängert wird.
Für den Notfall oder zur Signalisierung (z.B. zwecks Anhalten von Taxis oder besserer Sichtbarkeit auf Fußgängerüberwegen) ist eine Blinklichtfunktion vorgesehen. Das Blinklicht funktioniert unabhängig von den Leucht- und Bewegungsfunktionen und übersteuert beide. Diese Funktion wird dadurch betätigt, dass der rote Blinklichtschalter auf dem Schaltermodul alternierend gedrückt wird.
U1E und U1F sind an C5, C6, R8 und R9 angeschlossen, um ein BISTABILES sog. „Flipflop“ zu bilden. Eine dem Fachmann hinereichend bekannte Schaltung. Alternierende Schließungen der BLINK-Kontakte /1\ /2\ versetzen das bistabile Flipflop abwechselnd von Zustand 0 in Zustand 1. Im Zustand 0 ist die Spannung auf dem Stift 11 von U13 und dem Stift 12 von U1F positiv und die Spannung auf dem Stift 10 von U1E ist nahe bei der Masse. Also wird der Eingang vom Stift 3 von U1B im Zustand 0 von der Spannung der Stifte 11 & 12 von U1E und U1F über D2 positiv gemacht. Hierdurch wird der Stift 4 von U1B zum Erden angetrieben, wodurch im Wesentlichen alle Aktionen der Licht- und Bewegungsmeldefunktionen deaktiviert werden. Im Zustand 0 liegt der Stift 10 von U1E nahe bei der Masse, wodurch der Betrieb des aus C4, R61, R71, U1D und D7 bestehenden Kippschwingers ermöglicht wird. Der Ausgang des Kippschwingers treibt eine Spannung durch D5, was zur Folge hat, dass Q1 alternierend bei der Kippschwingerfrequenz leitet. Bei den dargestellten Werten beträgt dies etwa 2 Blinkvorgänge pro Sekunde, was sich jedoch durch entsprechende Auswahl der Werte von C4, R61, R71 und D7 ändern lässt. Befindet sich das bistabile Flipflop im Zustand 1, liegt die Spannung auf den Stiften 11 und 12 von U1F bzw. U1E nahe bei der Masse, wodurch das Signal an U1B entfernt wird. Im Zustand 1 ist die Spannung auf dem Stift 9 von U1E positiv, wodurch die Spannung vom Stift 8 von U1D der Masse nahe getrieben wird, wodurch der Kippschwinger deaktiviert wird.
Ist der Ausgang des Kippschwingers positiv, so wird C4 über R61 geladen. Ist der Ausgang des Kippschwingers negativ, so wird C4 von R61 und der parallel kombinierten Serienimpedanz von R71 und D7 entladen. Hierdurch wird eine Asymmetrie zwischen den positiven und negativen Zeiten des Kippschwingers geschaffen, wobei der positive Eingang (Licht ein) bei den dargestellten Werten länger ist als der negative Zyklus (Licht aus) ist. Dies ist erwünscht, um einem Betrachter einen erhöhten Helligkeitseindruck zu vermitteln und dabei der Aufmerksamkeitswert eines Blinklichts aufrechterhalten. Die Frequenz von etwa 2 Hz liegt dabei unter der Frequenz, die bei den meisten Menschen eine räumliche Desorientierung hervorruft. R10 bietet eine Entladungsstrecke für die restliche Eingangskapazität des Gates von Q1, wodurch dafür gesorgt wird, dass das Gate vor dem nächsten positiven Impuls aus dem Kippschwinger zur Masse zurückkehrt. Die Akkuspannung kann einen Wert von mehr als 4,05 V erreichen, wodurch der Kippschwinger bei positivem Ausgang „einklinkt“. Um dieser Situation abzuhelfen, ist D6 mit VCC und der Leistungseingangsklemme von U1D reihengeschaltet, wodurch die Spannung für U1D um etwa 0,5 V reduziert und ein „Einklinken“ des Kippschwingers ausgeschlossen wird.
Eine EIN-Steurschaltfunktion ist für den Fall vorgesehen, dass der Nutzer das Stockspitzenlicht unter ansonsten beleuchteten Bedingungen einschalten wird, so z.B. um einen verlorenen Gegenstand in einem dunklen Schrank in einem sonst gut beleuchteten Raum zu suchen, oder weil aus Nutzersicht zusätzliches Licht benötigt wird. Der im Schaltermodul angeordnete grüne EIN-Schalter ist ein normalerweise geöffneter Taster. C3 wird vom Widerstand R51 auf +VCC geladen. Wenn der EIN-Schalter momentan geschlossen und losgelassen wird, geht der Stift 5 von U1C zur Masse und der Stift 6 von U1C wird positiv. Die Spannung wird über D4 gekoppelt, wodurch Q1 zum Leiten gebracht wird und das Spitzenlicht eingeschaltet wird. Nach einer von den Werten von C4 und R51 bestimmten Zeit geht der Stift 5 von UC1 zur Masse, wodurch das Signal an die Basis von Q1 entfernt wird. Jedes momentane Drücken des EIN-Schalters setzt den Timer zurück. Aufgrund der Kombination aus der Hysterese und den Werten von C3 und R51 beträgt die Einschaltdauer etwa 15 - 20 s, dies lässt sich vom Fachmann jedoch ändern. Wird der EIN-Schalter in Einschaltstellung gehalten, bleibt die Leuchte beleuchtet und schaltet sich aus, wenn der Schalter nach Timerablauf losgelassen wird. Die EIN-Funktion übersteuert alle anderen Funktionen, und zwar insbesondere auch die Licht- und Bewegungsmeldefunktionen. D3 und D5 verhindern ein Zurückleiten von Signalen an die übrigen Schaltungen.
Eine Anzeigeleuchtefunktion wird durch einen stets eingeschalteten Anschluss über R16 an eine kleine LED-Lampe am Schaltermodul bereitgestellt, was dem Nutzer bei der Suche nach dem Stock bei Dunkelheit, z.B. an der Bettseite, hilft.
Eine Leselichtfunktion wird durch Drücken eines gelben Tasters auf dem Schaltermodul für eine am Kopf des Schaltermoduls montierte LED bereitgestellt. Hierdurch wird dem Nutzer eine Lichtquelle zum Lesen von Speisekarten, Konzertprogrammen oder für andere Bedürfnisse bereitgestellt. Die Leistung wird dabei über R17 von VCC bereitgestellt.
Ein optionaler Wechselschalter für die automatische Deaktivierung im Schaltermodul ermöglicht es dem Nutzer, die Bewegungsmeldefunktion in einem Flugzeug, beim Fahren auf schlechten Straßen, bei Versand oder Langzeitlagerung des Stocks zu deaktivieren. Dies wird dadurch ausgeführt, dass der Stift 1 von U1A an die Masse angeschlossen wird, wodurch der Stift 2 von U1A positiv und der Stift 4 von U1B negativ werden. Diese Funktion deaktiviert nur die Bewegungsschalterfunktion. Alle anderen Funktionen bleiben auf Wunsch des Nutzers aktiv.
Eine Akkuaufladefunktion wird durch eine standardmäßige Li-Ionen (U2)-Ladeschaltung bereitgestellt. Die der Ladeschaltung zugeführte Eingangsleistung geht über einen USB-Anschluss auf der Rückseite des Stockgriffs, wie in gezeigt. Eine einzelne zweifarbige LED mit Widerständen R13 und R14 neben dem USB-Anschluss zeigt den Ladezustand des Li-lonen-Akkus an, der im Stockkörper angeordnet ist, wie in gezeigt. C7 und R12 dienen zur Reduzierung von Hochfrequenzrauschen und sonstigen störenden Artefakten im externen Ladegerät. Ein standardmäßiges externes 5V USB-Ladegerät versorgt die Akkuladeschaltung mit Energie. R15 stellt den von der Akkuladeschaltung zu liefernden Maximalstrom ein. Für diese Schaltung stellt der Wert von 2,7 K den typischen Ladestrom auf ein Maximum von etwa 400 mA ein. C8 stellt dem Akku weitere Filterung und rauschfreien Ladestrom bereit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6394116 [0003]
US 6145993 [0004]
US 5810466 [0005]
US 5577827 [0005]
US 5331990 [0006]
US 5351704 [0007]
US 5197501 [0008]
US 4562850 [0009]
US 4625742 [0010]
US 4099535 [0011]
US 3987807 [0012]
US 2642519 [0013]
US 2271190 [0014]
US 4013881 [0015]
US 4062371 [0016]
US 5582196 [0017]
US 5595434 [0018]
US 6267481 [0019]

Claims

Beleuchtete Gehhilfevorrichtung, umfassend: einen länglichen Stab mit einem in den Boden eingreifenden Spitzenabschnitt an einem Ende und einem Handgriff am anderen Ende; wobei der Stab einen Lichtleiter mit einem an den Spitzenabschnitt angrenzenden diffusen Abschnitt und einem darin angeordneten Leuchtelement hoher Intensität, um Licht um die Füße des Nutzers herum zu erzeugen; eine über einen Regelkreis gekuppelte elektrische Energiequelle zur Energieversorgung des Leuchtelements; einen mit dem Regelkreis gekuppelten Bewegungsmelder, der das Leuchtelement automatisch einschaltet, wenn die Vorrichtung benutzt wird; einen mit dem Regelkreis gekuppelten Zeitüberschreitungssensor, der das Leuchtelement automatisch ausschaltet, wenn sich die Vorrichtung für eine vorgegebene Dauer im Ruhezustand befindet; und einen mit dem Regelkreis gekuppelten Umgebungslichtmelder, der das Einschalten des Leuchtelements verhindert, wenn das Umgebungslicht ausreicht, damit der Nutzer ohne Hilfsbeleuchtung gehen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein rotes LED-Nachtlicht, das stets eingeschaltet ist, damit ein Nutzer der Vorrichtung diese bei Dunkelheit ohne Schwierigkeiten finden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine im Handgriff der Vorrichtung angeordneten, mit dem Regelkreis gekuppelte weiße LED hoher Intensität, einen mit dem Regelkreis gekuppelten Druckknopfschalter, um die weiße LED einzuschalten, um dem Nutzer bei der Suche nach einem gewünschten Gegenstand zu helfen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen mit dem Regelkreis gekuppelten EIN-AUS-Druckschalter, der in der EIN-Position das Leuchtelement zum wiederholten Blinken veranlasst, um Aufmerksamkeit zu wecken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrische Energiequelle ein wiederaufladbarer Lithium-Akku ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Regelkreis auf einer im Handgriff der Vorrichtung angeordneten Leiterplatte angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Leuchtelement eine vier auf einem einwärts des Lichtleiters angeordneten Substrat getragene LED-Chips umfassende LED-Anordnung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, ferner umfassend einen am Handgriff angeordneten USB-Anschluss, der mit einer im Handgriff angeordneten Leiterplatte gekuppelt ist, auf der der Regelkreis angeordnet ist, zur Verwendung bei der Aufladung des Akkus.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Regelkreis einen digitalen Regelkreis umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Regelkreis einen analogen Regelkreis umfasst.