DE19810274A1 - Zeitmesser für Produktlebensdauer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet elektrochemischer Zeitmeßgeräte, insbesondere solcher, die zum Messen einer Produktlebensdauer verwendet werden.

Im Bemühen um die Gewährleistung der besten Leistungsfä­ higkeit ihrer Produkte informieren viele Hersteller Verbrau­ cher über die erwartete Lagerbeständigkeit oder Nutzungsdauer ihrer Produkte. Beispielsweise sind die Verpackungen von Pro­ dukten mit im Zeitverlauf vorhersagbarer Beeinträchtigung häufig mit einem Datum als Angabe der Zeit ihrer Herstellung oder jener Zeit bedruckt, in der die Produkte verkauft oder verwendet werden sollten. Hinweise wie "zu verkaufen bis. . .", "zu verwenden bis. . ." und "Verfallsdatum. . ." sind mittlerwei­ le auf verderblichen Waren gängig.

Mitunter hängt das Verfallsdatum eines Produkts davon ab, wann das Produkt in Betrieb gesetzt wird. Einige dieser Produkte werden bei Verwendung vorhersehbar abgebaut bzw. be­ einträchtigt, und bei anderen beginnt die Beeinträchtigung ähnlich, nachdem sie der Umgebung ausgesetzt sind. Zu Bei­ spielen gehören Luftauffrischer, Behandlungshalsbänder für Haustiere, Luft- und Wasserfilter sowie Kosmetika. Da das Verfallsdatum solcher Produkte zum Zeitpunkt ihrer Herstel­ lung unbekannt ist, geben Hersteller allgemein nur deren be­ absichtigte Einsatzdauer an und bauen auf ihre Kunden, daß diese das tatsächliche Verfallsdatum anhand des Datums der Inbetriebnahme des Produkts und der empfohlenen Einsatzdauer berechnen.

Anstelle von schriftlichen Hinweisen sind Zeitmesser be­ kannt, die Kunden über die Produktlebensdauer automatisch in­ formieren. Im allgemeinen sind mechanische und elektronische Zeitmeßmechanismen hierfür zu teuer. Daher galt der Entwick­ lung billigerer chemischer oder elektrochemischer Zeitmesser große Aufmerksamkeit in dieser Technik. Allgemein beruhen diese zuletzt genannten Zeitmesser auf langsamen chemischen Reaktionen oder der Wanderung von Materialien, um im Zeitver­ lauf eine kumulative Aussehensänderung zu erzeugen. Von die­ sen Zeitmessern war keinem ein großer kommerzieller Erfolg beschieden.

In der US-A-4292916 offenbaren Bradley et al. einen Ein­ weg-Zeitmesser und Indikator für Produktlagerbedingungen mit zwei alternativen Arten von Zeitmeßmechanismen. Ein unlösli­ cher Tintenfarbstoff eines der Zeitmeßmechanismen wandert durch eine Sperrschicht mit einer gesteuerten Geschwindig­ keit, um eine durch ein Schablonenmuster sichtbare Farbände­ rung zu erzeugen. Ein löslicher Tintenfarbstoff des anderen Zeitmeßmechanismus löst sich in Gegenwart einer wandernden Mischung auf, um ein ähnliches Schablonenmuster freizulegen. Beide Zeitmesser werden durch Freisetzen ihrer wandernden Mi­ schungen aus undurchlässigen Einschlußbehältern aktiviert. Außerdem sind beide Zeitmeßmechanismen gegenüber Umgebungsbe­ dingungen, besonders der Temperatur, empfindlich. Daher sind die Zeitmesser zur Verwendung an Produkten vorgesehen, deren Nutzungsdauer durch die gleichen Bedingungen ähnlich beein­ flußt wird.

In der US-A-4804275 offenbaren Kang et al. eine vorrüc­ kende Farbänderungsgrenze in einem elektrochromen Streifen, um den Zeitverlauf zu markieren. Eine Elektrode löst sich in einem sauren Elektrolyt auf, wobei sie Elektronen in den elektrochromen Streifen injiziert und eine Reaktion bewirkt, die den elektrochromen Streifen an der Farbänderungsgrenze chemisch ändert. Wie die zuvor beschriebenen chemischen Zeit­ meßmechanismen nach Bradley et al. ist auch der elektrochemi­ sche Zeitmeßmechanismus nach Kang et al. temperaturempfind­ lich. Durch Freisetzen des sauren Elektrolyt aus dem Ein­ schlußbehälter ist auch die Aktivierung ähnlich. Allerdings ist der saure Elektrolyt gefährlich und schränkt die Ge­ brauchseignung dieses Zeitmessers ein.

Eine wesentlich frühere US-A-3045179 für Maier offenbart einen Festkörper-Zeitablaufindikator, bei dem eine elektro­ chrome Anzeige durch eine externe Stromquelle gespeist ist. Die elektrochrome Anzeige, die gegenüber Temperaturänderungen relativ unempfindlich ist, ändert mit dem Stromfluß allmäh­ lich ihre Farbe. Ein mit der Anzeige in Reihe verbundener Wi­ derstand reguliert den Stromfluß durch die Anzeige. Ein Seri­ enschalter aktiviert den Zeitmesser. Die allmähliche chemi­ sche Änderung der Anzeige bildet den Zeitmeßmechanismus. Die Stromquelle ist erforderlich, um den Stromfluß mit einer sta­ bilen Rate beizubehalten, bis die Farbänderung abgeschlossen ist.

In der US-A-5250905 offenbaren Kuo et al. einen Batte­ rieprüfer, der parallel zu einer Batterie mit gemeinsamen ex­ ternen Verbrauchern geschaltet ist. Der Prüfer selbst ist ei­ ne elektrochemische Zelle mit nur einem winzigen Anteil der Batteriekapazität. Auch die Spannung der elektrochemischen Zelle ist kleiner als die Spannung der Batterie, so daß die Zelle keine Entladung beginnt, bis die Batteriespannung ab­ fällt; und wenn sie sich entlädt, verlangsamt eine viel höhe­ re Impedanz der elektrochemischen Zelle ihre Entladerate so, daß sie der Entladerate der Batterie angepaßt ist. Während ihrer Entladung oxidiert eine Anode der elektrochemischen Zelle allmählich, wodurch eine Mitteilung offenbart wird.

Somit erfolgt die Zeitmeßfunktion des Batterieprüfers nach Kuo et al. ebenfalls durch eine allmähliche chemische Änderung der Anzeige. Wie bei allen anderen zuvor beschriebe­ nen elektrochemischen Zeitmeßmechanismen wird Energie zuge­ führt, um eine irreversible chemische Reaktion zu unterstüt­ zen, die das Aussehen der Anzeige dauerhaft ändert. Die Ände­ rungsmenge ist eine Funktion der kumulativen Strommenge, die die Anzeige durchläuft.

Die Erfindung weist einen Zeitmeßmechanismus auf, der unab­ hängig von sichtbaren chemischen oder physikalischen Änderun­ gen einer Anzeige eines Zeitmessers für eine Produktlebens­ dauer arbeitet. Anstatt kumulative Änderungen der Anzeige zu unterstützen, schaltet vorzugsweise eine elektrochemische Zelle die Anzeige zwischen einem aktiven und einem voreinge­ stellten Zustand in Übereinstimmung mit ihrer Leistungsausga­ be um. Oberhalb eines Leistungsausgabeschwellwerts verbleibt die Anzeige in einem aktiven Zustand; und unterhalb desselben Schwellwerts kehrt die Anzeige in ihren voreingestellten Zu­ stand zurück. Die Entladerate der Zelle ist mit der Produkt­ lebensdauer gleichgesetzt, so daß die Anzeige in ihrem akti­ ven Zustand über die gesamte beabsichtigte Lebensdauer des Produkts bleibt und in ihren voreingestellten Zustand am er­ warteten Ende der Produktlebensdauer zurückkehrt.

Im Gegensatz zu den üblichen Anforderungen an elektro­ chemische Zellen, zu denen die Maximierung der Leistungskapa­ zitäten gehört, haben die elektrochemischen Zellen der Erfin­ dung nur begrenzte Leistungskapazitäten. Dies ermöglicht eine breitere Auswahl von Materialien zur Herstellung der Zellen, u. a. umweltverträgliche Materialien mit größerer Sicherheit sowie billigere Materialien, die zur einfachen Herstellung beitragen.

Nicht die Anzeige, sondern die elektrochemische Zelle erfährt eine chemische Änderung, um einen Zeitmeßmechanismus zu bilden. Die Anzeige spiegelt lediglich verschiedene Lei­ stungsausgabepegel durch die elektrochemische Zelle wider. Beispielsweise können unterschiedliche Zustände der Anzeige durch unterschiedliche Pegel der Leistungsausgabe der elek­ trochemischen Zelle ausgelöst sein. Einer der Zustände ist vorzugsweise ein aktiver Zustand, der durch Leistungsausgabe oberhalb eines bestimmten Schwellwerts ausgelöst wird. Der andere Zustand ist vorzugsweise ein voreingestellter Zustand, der durch Leistungsausgabe unterhalb des bestimmten Schwell­ werts ausgelöst wird.

Der aktive Zustand kann eine Mitteilung als Bestätigung der Produktwirksamkeit anzeigen, und der voreingestellte Zu­ stand kann eine Mitteilung als Hinweis auf ein notwendiges Aufarbeiten oder Austauschen des Produkts (oder überhaupt keine Mitteilung) anzeigen. Die elektrochemische Zelle ist so gestaltet, daß sie einen Leistungspegel oberhalb des Schwell­ werts über die gesamte erwartete Produktlebensdauer ausgibt, wodurch der aktive Zustand für die Anzeige über diese gesamte Periode beibehalten wird. Durch einen Abfall der Leistungs­ ausgabe der elektrochemischen Zelle am Ende dieser Periode kann die Anzeige in ihren voreingestellten Zustand als Hin­ weis auf das Ende der Produktlebensdauer zurückkehren.

Ein durch einen Schalter gesteuerter Stromkreis verbin­ det vorzugsweise die elektrochemische Zelle und die Anzeige miteinander. Zum Widerstand des Stromkreises gehört der In­ nenwiderstand der elektrochemischen Zelle und der Anzeige so­ wie zusätzliche Widerstände, die zum Regulieren der Entlade­ rate aus der elektrochemischen Zelle verwendet werden. Der Schalter, der den Stromkreis öffnet und schließt, kann zum Starten des Zeitmeßmechanismus verwendet werden.

Der neue Zeitmesser für die Produktlebensdauer kann als eigenständiger Zeitmesser, eingebaut in die Produktverpackung verwendet werden oder als Etikett hergestellt sein, das lös­ bar an der Produktverpackung angeordnet sein kann. Die Eti­ kettenversion läßt sich von der Produktverpackung entfernen, wenn das Produkt erstmalig in Betrieb genommen wird, und an einer neuen Stelle anbringen, wo ihre Beobachtung bequemer ist. Ein Schalter zum Aktivieren des Zeitmessers kann bei Entfernen oder Wiederanbringen des Etiketts automatisch ge­ schlossen oder nach Belieben durch den Kunden manuell ge­ schlossen werden.

Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schaltbild einer Anordnung des Zeitmes­ sers für die Produktlebensdauer mit einzelnen Komponenten.

Fig. 2A und 2B zeigen zwei unterschiedliche Zustände ei­ ner Anzeigekomponente des Zeitmessers für die Produktlebens­ dauer von Fig. 1.

Fig. 3A, 3B und 3C veranschaulichen drei unterschiedli­ che Zustände der Anzeigekomponente.

Fig. 4 ist eine Querschnittansicht einer integrierten Version des Zeitmessers für die Produktlebensdauer, der in ein Etikett eingebaut ist.

Fig. 5A und 5B zeigen eine weitere integrierte Version des Zeitmessers für die Produktlebensdauer, der in eine Pro­ duktverpackung eingebaut ist. Fig. 5A zeigt eine Querschnitt­ ansicht von der Seite, während in Fig. 5B eine Querschnittan­ sicht von oben dargestellt ist.

Nähere Beschreibung

In einer Grundform weist ein Zeitmesser 10 für die Pro­ duktlebensdauer vier weithin bekannte elektrische Komponenten auf: eine elektrochemische Zelle 12, eine Anzeige 14, einen Widerstand 16 und einen Schalter 18, die alle in einem ge­ wöhnlichen Stromkreis 20 miteinander verbunden sind. Jede der Komponenten kann auf vielfältige Weise aus vielfältigen Mate­ rialien hergestellt sein; wobei jedoch jede vorzugsweise in Schichtform zum Einbau in ein Etikett, eine Produktverpackung oder eine andere laminierte Struktur angeordnet ist. Später werden Beispiele für solche Schichtstrukturen näher beschrie­ ben.

Die US-A-5350645 für Lake et al., die hiermit durch Ver­ weis aufgenommen ist, offenbart eine laminierte Array-Struk­ tur, die eine Anzahl einzelner Batteriezellen aufweist, die als elektrochemische Zelle 12 des Zeitmessers 10 für die Pro­ duktlebensdauer zum Einsatz kommen können. Die Zellen nach Lake et al. weisen die gewöhnliche Anoden-, Elektrolyt- und Kathodenschicht auf, die durch geeignete Maskierung beabstan­ det sind. Die Anoden- und Kathodenschicht stützende Substrate bilden leitende Endkappen zum Verbinden der Zellen mit exter­ nen Stromkreisen.

Ein weiteres Beispiel für eine elektrochemische Zelle, die als elektrochemische Zelle 12 des Zeitmessers 10 für die Produktlebensdauer verwendet werden kann, ist in der US-A-5055968 für Nishi et al. offenbart, die hiermit ebenfalls durch Verweis aufgenommen ist. Die Zellen nach Nishi et al. sind durch eine In-line-Verarbeitungstechnik als Teil einer Informationskarte gebildet. Elektrisch leitende und Batterie­ aktivatormaterialien sind in Mustern auf benachbarte Oberflä­ chen zweier Bahnen aufgetragen, und eine elektrolytimprä­ gnierte Folie ist auf eine der Bahnoberflächen vor dem ge­ meinsamen Laminieren der beiden Bahnen angeordnet.

Vorzugsweise hat die Anzeige 14 mindestens zwei charak­ teristische Zustände zum Anzeigen einer oder mehrerer Kon­ trastmitteilungen 22 gemäß Fig. 2A und 2B. Gemäß Fig. 2A ist einer der Zustände ein aktiver Zustand, der durch Anlegen ei­ ner Spannung (d. h. elektromotorische Kraft) oberhalb eines bestimmten Schwellwerts ausgelöst wird. Gemäß Fig. 2B ist der andere der Zustände ein voreingestellter Zustand (ohne Mit­ teilung), der durch einen Abfall der Spannung unter den Schwellwert ausgelöst wird. Die Mitteilungen können als Text, Farben, Symbole oder andere grafische Darstellungen übermit­ telt werden.

Fig. 3A bis 3C zeigen eine alternative Kombination aus drei charakteristischen Zuständen für die Anzeige 14. Gemäß Fig. 3A ist der erste Zustand ein Ausgangszustand, bevor erstmalig Strom angelegt wird. Der zweite und dritte Zustand gemäß Fig. 3B und 3C sind ein aktiver bzw. voreingestellter Zustand, die ähnlich wie die entsprechenden Zustände von Fig. 2A und 2B ausgelöst werden. Alle drei Zustände zeigen Text­ mitteilungen 26, 28 und 30.

Die Anzeige 14 kann ein elektrochromes Material aufwei­ sen, das eine reversible Farbänderung als Reaktion auf das Anlegen von Spannung zwischen entgegengesetzten Elektroden erzeugt. Beispielsweise kann die Mitteilung 22 für den akti­ ven Zustand von Fig. 2A durch eine Farbänderung des elektro­ chromen Materials von einer Farbe in Anpassung an den Hinter­ grund 24 der Anzeige zu einer Farbe erzeugt werden, die im Kontrast zum Hintergrund 24 steht. Im voreingestellten Zu­ stand von Fig. 2B wird die Farbe des elektrochromen Materials zu seiner Ausgangsfarbe in Anpassung an den Hintergrund 24 zurückgeführt.

Der Ausgangszustand von Fig. 3A läßt sich durch eine lös­ bare Filmauflage 32 herstellen, die die durch den voreinge­ stellten Zustand übermittelte Mitteilung 30 abdeckt. Die ak­ tive und voreingestellte Mitteilung 28 und 30 von Fig. 3B und 3C lassen sich erzeugen, indem sie vor einem Hintergrund 34 in Farben geschrieben werden, die mit den durch das elektro­ chrome Material angenommenen Hintergrundfarben kontrastieren. Die aktive Mitteilung 28 ist in einer Farbe geschrieben, die sich an die Ausgangsfarbe des elektrochromen Materials an­ paßt, aber mit der Farbe des elektrochromen Materials nach Anlegen von Spannung kontrastiert. Die voreingestellte Mit­ teilung 30 entspricht der Farbe des elektrochromen Materials nach Anlegen von Spannung, kontrastiert jedoch mit der Aus­ gangsfarbe des elektrochromen Materials.

Die US-A-5413739 für Coleman, die hiermit durch Verweis eingefügt ist, offenbart eine elektrochrome Anzeige, die als Anzeige 14 des Zeitmessers 10 für die Produktlebensdauer zum Einsatz kommen kann. Die Anzeige nach Coleman ist ebenfalls ein Laminat, das aus verschiedenen Verbundschichten zwischen Elektroden besteht. Eine Farbänderung erfolgt als Reaktion auf eine Spannung, die über die Elektroden an einer Grenzflä­ che zwischen einer ionisch leitenden Schicht und einer Schicht aus elektrochromem Material angelegt wird.

Der Stromkreis 20 verbindet die Anzeige 14 in Reihe mit der elektrochemischen Zelle 12 und dem Widerstand 16. Ein Ge­ samtwiderstand des Stromkreises 20, der eine Entladerate der elektrochemischen Zelle 12 begrenzt, ist eine Widerstandssum­ me, zu der die elektrochemische Zelle 12, die Anzeige 14 und der Widerstand 16 beitragen. Alternativ kann der Widerstand 16 parallel zur Anzeige 14 verbunden sein, um die Entladerate zu erhöhen. Mehrere Zellen lassen sich in Reihe schalten, um die verfügbare elektromotorische Kraft zu erhöhen. Ein weite­ rer abgewandelter Stromkreis kann zum Einsatz kommen, um Wi­ derstandsschwankungen der Anzeige 14 zu kompensieren und die Schwellwertspannung über der Anzeige 14 über die gesamte vor­ aussichtliche Lebensdauer der elektrochemischen Zelle 12 bei­ zubehalten.

Jeder Abschnitt des Stromkreises 20 kann durch den Schalter 18 unterbrochen sein, u. a. Innenschichten der elek­ trochemischen Zelle 12 oder der Anzeige 14. Das Schließen des Schalters 18 startet den Zeitmeßmechanismus des Zeitmesser 10 für die Produktlebensdauer durch Schließen des Stromkreises 20 und Umschalten der Anzeige 16 von ihrem voreingestellten Zustand in ihren aktiven Zustand. Die elektrochemische Zelle 12 ist so dimensioniert, daß sie elektrische Leistung zur An­ zeige 16 mit (mindestens) der Schwellwertspannung über eine Zeitperiode führt, die einer erwarteten Lebensdauer eines Produkts entspricht. Der Schalter 18 kann vielfältig auf be­ kannte Weise hergestellt sein, z. B. durch Anordnen eines Paars leitende Schichten, die aktiv in Kontakt bewegt oder nach Entfernen einer Isolierzwischenschicht in Kontakt ge­ spannt werden können.

Zur praktischen Realisierung der Erfindung steht eine viel größere Auswahl von Materialien zur Verfügung, da die Funktionsanforderungen an jede Komponente weniger streng als die mit ihrer regelmäßigen Verwendung zusammenhängenden An­ forderungen sind. Zum Beispiel ist eine Maximierung der Lei­ stungskapazität der elektrochemischen Zelle 12 allgemein nicht notwendig, da ihre Kapazität für eine bestimmte Entla­ derate mit einer begrenzten Produktlebensdauer gleichgesetzt ist. Weniger kritisch ist auch die Ansprechzeit der Anzeige 14, um zwischen verschiedenen Zuständen umzuschalten. Folg­ lich lassen sich weitere Aufgaben durch Materialauswahl opti­ mieren, u. a. Kosten, Sicherheit und einfache Herstellung.

Ein Zeitmesser 40 für die Produktlebensdauer gemäß Fig. 4 ist in ein Etikett 42 mit den üblichen Schichten mit einem Substrat 44, einem selbsthaftenden bzw. druckempfindlichen Klebstoff 46 und einer Trennlage 48 eingebaut. Eine elektro­ chemische Zelle 52, eine elektrochemische Anzeige 54, ein Wi­ derstand 46 und ein Schalter 58 sind in Schichten auf dem Substrat 44 angeordnet. Die elektrochemische Zelle 52 hat ei­ ne Elektrolytschicht 60 zwischen zwei Elektroden 62 und 64 (Anode und Kathode). Die elektrochemische Anzeige 54 hat eine Elektrolyt- und elektrochrome Schicht 66 und 68 zwischen zwei Elektroden 70 und 72.

Zu Beispielen für Elektrolyte für die Schichten 60 und 66 gehören Polyethylenoxid, elektrolytischer Klebstoff, z. B. Hydrogele, oder Ammoniumchlorid in einem Gel. Die Elektroden 62, 64 und 72 können u. a. aus Kupfer, Silber, Aluminium, Mangandioxid, Zink, Kohlenstoff, Lithium oder Schwefel beste­ hen. Die Elektrode 70 kann aus ähnlichen Materialien herge­ stellt sein, u. a. aus Aluminium, Zink, Kohlenstoff, Lithium und Schwefel oder aus Indiumzinnoxid Elektrochrome Materia­ lien, z. B. die in der Patentschrift für Coleman aufgeführ­ ten, u. a. Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen, Nickeloxid, Polyvinylferrocen, Polyviologen, Wolframoxid, Iridiumoxid, Molybdänoxid und Berliner Blau, können in der Schicht 68 ver­ wendet werden.

Leiterpaare 76, 78 und 80, 82, die aus einem stark leit­ fähigen Tintenfarbstoff auf Kohlenstoffbasis hergestellt sein können, überspannen die Elektroden 62, 64 und 70, 72 der Zel­ le 52 und Anzeige 54. Die Leiter 78 und 82 sind durch den Wi­ derstand 56 verbunden, der aus einem hochohmigen Tintenfarb­ stoff auf Kohlenstoffbasis hergestellt sein kann. Der Schal­ ter 58 unterbricht eine Verbindung zwischen den Leitern 76 und 80. Eine nichtleitende Klebstoffmaske trennt ansonsten die elektrochemische Zelle 52 von der elektrochemischen An­ zeige 54, und ein weiteres Substrat 86 bedeckt sowohl die Zelle 52 als auch die Anzeige 54. Vorzugsweise ist das Sub­ strat 86 ein transparenter Polyesterfilm, wobei aber auch Pa­ pier oder Karton mit einer Öffnung zum Betrachten der Anzeige 54 zum Einsatz kommen könnten. Eine Grafikschicht 88 kann auf das Substrat 86 aufgetragen sein, um Informationen zu vermit­ teln und das Aussehen zu verbessern.

Ein Anschluß 90 des Schalter 58 an einem Ende des Lei­ ters 76 ist auf die nichtleitende Klebstoffmaske 84 aufge­ legt, und ein weiterer Anschluß 92 an einem Ende des Leiters 80 ist in eine zusammendrückbare Vertiefung 94 des Substrats 86 eingeführt. Durch Drücken auf die Vertiefung 94 wird der Anschluß 92 in Kontakt mit dem Anschluß 90 bewegt, um einen Stromkreis zwischen der elektrochemischen Zelle 52 und der elektrochemischen Anzeige 54 zu schließen, was eine Änderung von einem Ausgangszustand in einen aktiven Zustand der Anzei­ ge 54 auslöst. Vorzugsweise bleibt die Anzeige 54 in diesem aktiven Zustand, bis die Leistungskapazität der Zelle 52 na­ hezu erschöpft ist. Eine entfernbare Auflage ähnlich wie die von Fig. 3A kann verwendet werden, um die Anzeige abzudecken, bis sie z. B. durch Entfernen der Auflage aktiviert wird.

In Fig. 5A und 5B ist ein weiteres Beispiel für einen integrierten Zeitmesser 100 für die Produktlebensdauer ge­ zeigt. Der Zeitmesser 100 für die Produktlebensdauer ist in eine Produktverpackung 98 eingebaut. Ähnlich wie in der vor­ herigen Ausführungsform sind eine elektrochemische Zelle 102, eine elektrochemische Anzeige 104, ein Widerstand 106 und ein Schalter 108 auf einem Substrat 110 angeordnet. Zur Bildung dieser Komponenten können ähnliche Materialien wie in der vorherigen Ausführungsform verwendet werden.

Eine nichtleitende Klebstoffmaske 112 trennt die Zelle 102 und die Anzeige 104 und ist mit einer bedruckbaren Schicht 114 verbunden, die zumindest in der Umgebung der An­ zeige 104 transparent ist. Eine Grafikschicht 116 auf der be­ druckbaren Schicht 114 und das Substrat 110 bilden ebenfalls integrale Abschnitte der Produktverpackung 98.

Im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsform sind Elek­ troden 116 und 118 (Anode und Kathode) seitlich auf dem Sub­ strat 110 aufgelegt. Eine Elektrolytschicht 120, die zunächst durch eine zerreißbare Abdichtung 121 isoliert ist, bedeckt beide Elektroden 116 und 118. Die zerreißbare Abdichtung 121 wirkt als Schalter 108. Die Anzeige 104 weist eine darüber­ liegende Elektrolyt- und elektrochrome Schicht 122 und 124 auf. Ein Paar Leiter 126 und 128, die ebenfalls seitlich auf dem Substrat 110 aufgelegt sind, verbindet die Elektroden 116 und 118 mit der Anzeige 104. Der parallel zur Anzeige 104 ge­ schaltete Widerstand 106 reguliert eine Entladerate aus der Zelle 102. Die Leiter 126 und 128 sind in Komplementärmustern unter der elektrochromen Schicht 124 angeordnet, um eine Mit­ teilung anzuzeigen.

Bei Aktivierung der Zelle 102 durch Zerreißen der Ab­ dichtung 121 wird ein Abschnitt der elektrochromen Schicht 124 benachbart zu einem der Leiter 126 farblich heller, und ein weiterer Abschnitt der elektrochromen Schicht 124 benach­ bart zum anderen Leiter 128 wird farblich dunkler. Der Kon­ trast zwischen den unterschiedlichen Farbabschnitten der elektrochromen Schicht 124 läßt sich nutzen, um eine Mittei­ lung ähnlich wie in Fig. 2A zu zeigen.

Obwohl nur zwei Beispiele dargestellt wurden, wird der Fachmann erkennen, daß die Schichten von Zellen und Anzeigen in den integrierten Zeitmessern für die Produktlebenszeit auf vielfältige Weise, u. a. übereinandergestapelt, angeordnet sein können. Der voreingestellte Zustand der Anzeige kann der gleiche wie ein Ausgangszustand sein oder sich davon unter­ scheiden. Beispielsweise kann der voreingestellte Zustand ei­ ne chemische Änderung im Zusammenhang mit dem Spannungsabfall in der Zelle erfahren. Die Anzeige könnte auch in unter­ schiedliche Abschnitte zum Anzeigen verschiedener Mitteilun­ gen in den unterschiedlichen Zuständen unterteilt sein. Zu­ sätzlich zu Produkten an sich läßt sich der Zeitmesser auch zur Zeitbestimmung von Ereignissen verwenden.

Claims (35)

1. Zeitmesser für eine Produktlebensdauer mit einem Zeit­ meßmechanismus, der unabhängig von sichtbaren Änderungen einer Anzeige arbeitet, mit:
einer elektrochemischen Zelle, die sich mit einer ge­ steuerten Rate entlädt, um den Zeitmeßmechanismus zu bilden;
wobei die Anzeige einen aktiven und voreingestellten Zu­ stand hat und mindestens einer der Zustände Informatio­ nen über die Produktlebensdauer anzeigt;
wobei die elektrochemische Zelle elektrisch mit der An­ zeige in Verbindung steht, um die Anzeige zwischen dem aktiven und voreingestellten Zustand in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Leistungsausgabepegeln durch die elektrochemische Zelle umzuschalten; und
wobei die Anzeige in dem aktiven Zustand als Reaktion auf einen Pegel der Leistungsausgabe der elektrochemi­ schen Zelle oberhalb eines Schwellwerts verbleibt und die Anzeige in den voreingestellten Zustand als Reaktion auf einen Leistungsausgabepegel der elektrochemischen Zelle unterhalb des Schwellwerts zurückkehrt.

2. Zeitmesser nach Anspruch 1, wobei die elektrochemische Zelle in einer Schichtfolge mit zwei Elektrodenschichten und einer Elektrolytschicht hergestellt und die Anzeige ebenfalls in einer Schichtfolge mit einer elektrochromen Schicht und einer Elektrolytschicht hergestellt ist.

3. Zeitmesser nach Anspruch 1 oder 2, wobei sowohl die elektroche­ mische Zelle als auch die Anzeige auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet und durch ein Paar Leiter miteinan­ der verbunden sind.

4. Zeitmesser nach Anspruch 3, ferner mit einem Schalter, der einen Leiter des Leiterpaars unterbricht, zum öffnen und Schließen eines Stromkreises zwischen der elektro­ chemischen Zelle und der Anzeige.

5. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit ei­ ner Klebstoffschicht auf dem Substrat zum Anordnen des Zeitmessers an einem weiteren Objekt.

6. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrochemische Zeile so dimensioniert ist, daß sie elek­ trische Leistung oberhalb des Schwellwerts für eine auf die Produktlebensdauer bezogene Zeitperiode ausgibt.

7. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einem Widerstand, der in einem Stromkreis zwischen der elek­ trochemischen Zelle und der Anzeige angeordnet ist, zum wei­ teren Steuern der Entladerate der elektrochemischen Zelle.

8. Zeitmesser für ein Produkt mit einer begrenzten Lebens­ dauer mit:
einer Zelle, die so dimensioniert ist, daß sie elektri­ sche Leistung für eine auf die beabsichtigte Lebensdauer des Produkts bezogene Zeitperiode ausgibt;
einem Widerstandsstromkreis, der die elektrische Lei­ stungszufuhr mit einer gesteuerten Rate erschöpft, ohne Leistung zu dem Produkt zu führen;
einer Anzeige mit zwei sensorisch unterscheidbaren Zu­ ständen, die durch unterschiedliche Mengen der elektri­ schen Restleistung der Zelle ausgelöst werden;
wobei ein erster der Zustände, der durch eine größere der unterschiedlichen Mengen elektrischer Restleistung ausgelöst wird, eine Anzeige dafür liefert, daß das Pro­ dukt innerhalb seiner beabsichtigten Lebensdauer ist, und ein zweiter der Zustände, der durch eine kleinere der unterschiedlichen Mengen elektrischer Restleistung ausgelöst wird, eine Anzeige dafür liefert, daß das Pro­ dukt einem Ende seiner beabsichtigten Lebensdauer minde­ stens nahekommt.

9. Zeitmesser nach Anspruch 8, wobei der zweite Zustand ein voreingestellter Zustand ist und die Anzeige in den vor­ eingestellten Zustand zurückkehrt, wenn die Anzeige kei­ ne ausreichende Leistung empfängt, um in dem ersten Zu­ stand zu verbleiben.

10. Zeitmesser nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Anzeige innerhalb des Widerstandsstromkreises verbunden ist und einen Wi­ derstand gegenüber einem Stromfluß innerhalb des Wider­ standsstromkreises zeigt.

11. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner mit einem Schalter zum Öffnen und Schließen des Widerstandsstromkreises.

12. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner mit einer entfernbaren Auflage zum Abdecken mindestens eines Abschnitts der Anzeige.

13. Zeitmesser nach Anspruch 12, wobei eine Entfernung der Auflage zum Schließen des Widerstandsstromkreises bei­ trägt.

14. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der Zeitmesser als Laminat gebildet und der Widerstandsstrom­ kreis vollständig innerhalb des Laminats gebildet ist.

15. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei der Zeitmesser entfernbar auf einer Verpackung für das Produkt angeordnet ist.

16. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 8 bis 15, ferner mit einer Klebstoffschicht zum Befestigen des Zeitmessers an einem andere Objekt als dem Produkt.

17. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei der Zeitmes­ ser innerhalb einer Verpackung für das Produkt eingebaut ist.

18. Zeitmesser für ein Produkt, das eine zeitliche Änderung erfährt, mit:
einer Zelle, die so dimensioniert ist, daß sie eine elektromotorische Kraft oberhalb eines Schwellwerts ge­ gen einen externen Widerstand für eine auf eine vorher­ sehbare Änderung des Produkts bezogene Zeitmenge lie­ fert;
einer Anzeige, die innerhalb eines Stromkreises mit der Zelle verbunden ist und mindestens einen Teil des exter­ nen Widerstands gegen einen Stromfluß innerhalb des Stromkreises aufbringt;
einem Schalter zum Öffnen und Schließen des Stromkreises zwischen der Zelle und der Anzeige;
wobei die Anzeige einen Hinweis auf die Änderung des Produkts liefert, wenn die elektromotorische Kraft unter den elektromotorischen Kraftschwellwert fällt.

19. Zeitmesser nach Anspruch 18, wobei die Anzeige einen er­ sten Zustand, der durch eine elektromotorische Kraft oberhalb des elektromotorischen Kraftschwellwerts ausge­ löst wird, und einen zweiten Zustand, der durch eine elektromotorische Kraft unterhalb des elektromotorischen Kraftschwellwerts ausgelöst wird, aufweist.

20. Zeitmesser ach Anspruch 18 oder 19, wobei die Anzeige einen Ausgangszustand vor Anlegen einer elektromotorischen Kraft oberhalb des elektromotorischen Kraftschwellwerts aufweist.

21. Zeitmesser nach Anspruch 20, wobei der Ausgangszustand durch eine die Anzeige abdeckende entfernbare Auflage hergestellt wird.

22. Zeitmesser nach Anspruch 21, wobei eine Entfernung der Auflage zum Schließen des Widerstandsstromkreises bei­ trägt.

23. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei sowohl die elektrochemische Zelle als auch die Anzeige auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind, das unabhängig von dem der Zeitmessung unterliegenden Produkt ist.

24. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 18 bis 23, ferner mit einer Klebstoffschicht auf dem Substrat zum Anordnen des Zeitmessers an einem weiteren Objekt.

25. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei das Substrat einen Abschnitt einer Verpackung des der Zeitmes­ sung unterliegenden Produkts bildet.

26. Integrierter Zeitmesser mit:
einem Substrat;
einer auf dem Substrat angeordneten Schichtfolge mit ei­ ner Anodenschicht, einer Kathodenschicht und einer Elek­ trolytschicht, die eine elektrochemische Zelle bilden; einem Schalter, der einen geschlossenen Stromkreis un­ terbricht, der auf dem Substrat innerhalb eines Etiketts angeordnet ist, mit einem vorbestimmten Widerstand gegen einen Stromfluß zwischen der Anoden- und Kathoden­ schicht;
einem auf dem Substrat angeordneten Medium, das eine auf den Zeitverlauf bezogene Mitteilung enthält;
wobei die Mitteilung als Reaktion auf einen Spannungsab­ fall zwischen der Anoden- und Kathodenschicht angezeigt wird.

27. Zeitmesser nach Anspruch 26, wobei das Medium eine elek­ trochemische Anzeige ist.

28. Zeitmesser nach Anspruch 27, wobei die Anzeige ebenfalls in einer Schichtfolge mit einer elektrochromen Schicht und einer Elektrolytschicht hergestellt ist.

29. Zeitmesser nach Anspruch 28, ferner mit einer nichtlei­ tenden Klebstoffmaske, die die elektrochemische Zelle und die elektrochemische Anzeige trennt.

30. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei der Schalter einen Leiter eines Leiterpaars unterbricht, die zwischen der elektrochemischen Zelle und der elektrochemi­ schen Anzeige verlaufen.

31. Zeitmesser nach Anspruch 30, ferner mit einem weiteren Substrat, das die elektrochemische Zelle abdeckt.

32. Zeitmesser nach Anspruch 31, wobei ein Leiter des Lei­ terpaars auf dem weiteren Substrat angeordnet ist.

33. Zeitmesser nach Anspruch 32, wobei eine Vertiefung in dem weiteren Substrat gebildet ist, in der ein Abschnitt des einen Leiters zum Bilden eines Schalters mit dem an­ deren Leiter des Leiterpaars angeordnet ist.

34. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 27 bis 33, ferner mit einer Klebstoffschicht, die auf einer Oberfläche des Sub­ strats gegenüber einer weiteren Oberfläche des Substrats an­ geordnet ist, auf der die elektrochemische Zelle angeordnet ist, zum Anordnen des Zeitmessers an einem weiteren Objekt.

35. Zeitmesser nach einem der Ansprüche 26 bis 34, wobei das Substrat ein Abschnitt einer Produktverpackung ist.