DE19848858A1 - Elektrolumineszierendes Halbleiterfestkörperelement als Prüfmittel für lumineszierende Sicherheitsmerkmale - Google Patents
Elektrolumineszierendes Halbleiterfestkörperelement als Prüfmittel für lumineszierende SicherheitsmerkmaleInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verifikation von lumineszierenden Sicherheitsmerkmalen anhand von UV- und Infrarotlicht abstrahlenden Lumineszenzdioden (LEDs).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Verifikation von lumineszierenden Sicherheitsmerkmalen anhand UV- und
Infrarot-Licht abstrahlenden Lumineszenzdioden (LED's).
Lumineszierende Sicherheitsmerkmale für den Wert- und Sicherheitsbereich
werden bereits seit längerer Zeit eingesetzt. Um die Sicherheitsmerkmale, die auf
den betroffenen Sicherheits- und Wertgegenständen angebracht sind, mit
akzeptablem Aufwand zuverlässig sichtbar zu machen, wurden bereits vielfältige
Anstrengungen unternommen, um entsprechende Verfahren und Vorrichtungen
zu entwickeln.
Als Zielsetzung wurde in den meisten Fällen die Überprüfung von Banknoten,
Kredit- bzw. Scheckkarten an Verkaufsstellen für die Entwicklung entsprechender
Verfahren und Vorrichtungen vorgegeben. Als Verkaufsräume oder
Verkaufsstellen werden dabei alle erdenklichen Orte angesehen, an denen Wert-
oder Sicherheitsdokumente, wie z. B. Geldscheine, Kredit- und Scheckkarten
sowie Ausweispapiere und dergleichen vertrieben, gehandelt, gewechselt und
kontrolliert werden. Um einen zuverlässigen Nachweis der Echtheit der
betroffenen Wert- und Sicherheitsdokumente dem betreffenden Personenkreis zur
Verfügung zu stellen, wurden besagte Anstrengungen unternommen, um
Verfahren und Vorrichtungen zur Sichtbarmachung dieser lumineszierenden
Sicherheitselemente zu erzielen.
Die bisher bekannten und vorliegenden Verfahren und Vorrichtungen zur
Sichtbarmachung lumineszierender Sicherheitsmerkmale sind jedoch noch nicht
so weit ausgereift, daß sie eine einfache und unkomplizierte Handhabung mit
zuverlässiger Erkennung der Sicherheitsmerkmale ermöglichen.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Verifikation von lumineszierenden
Sicherheitsmerkmalen, welche in und/oder auf Wert- und
Sicherheitsdokumenten- und Gegenständen angeordnet sind, wobei die
Anwendung der Vorrichtung und die Kontrolle der betreffenden
Sicherheitsmerkmale einfach, unkompliziert, jederzeit wiederholbar, ohne
gesundheitliche Schädigung für den Anwender und die in der unmittelbaren
Umgebung befindlichen Personen durchführbar ist, und das Kontrollverfahren mit
der Kontrolleinrichtung ohne leitungsabhängige Energie- und
Informationsübermittlung ausführbar sein soll.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale der
unabhängigen Ansprüche 1 und 8.
Wichtig für die vorliegende Erfindung ist, daß für die Verifikation der betreffenden
Sicherheitsmerkmale, welche in und/oder auf Wert- und Sicherheitsdokumenten
und -Gegenständen angeordnet sind, um deren Echtheit bei Prüfung mittels eines
geeigneten Prüfungsverfahrens mit einer entsprechenden Prüfvorrichtung
nachzuweisen, das Verfahren einfach handhabbar ist, wobei zur
Sichtbarmachung der Sicherheitsmerkmale sowohl Strahlung im ultravioletten
Wellenlängenbereich als auch im infraroten Wellenlängenbereich unter
Ausnutzung des Down-Conversion-Effektes eingesetzt wird. Unter Down-
Conversion wird folgender Effekt verstanden, daß speziell dotiertes,
lumineszierendes Material durch Strahlung, welche im nicht-sichtbaren Bereich
erfolgt, angeregt wird, und entsprechend der Dotierung des lumineszierenden
Materials einen Sprung auf dem Energieband erfährt, und im sichtbaren
Spektralbereich nach der Konvergierung des Energiezustandes Strahlung
aussendet. Diese Strahlung kann durch das menschliche Auge erfasst werden,
wodurch sich der Nachweis des Vorhandenseins von Sicherheitsmerkmalen auf
zu prüfenden Sicherheits- und Wertdokumenten und -Gegenständen erbringen
lässt.
Bei der Erzeugung eines lumineszierenden Effektes finden zwei unterschiedliche
Materialien Anwendung. Zum einen handelt es sich um lumineszierendes Material
mit nicht-wahrnehmbaren Nachleuchten, welches als fluoreszierend bezeichnet
wird, und die zweite Art von lumineszierendem Material, welche den Effekt eines
Nachleuchtens bewirkt, wird als phosphorisierend bezeichnet.
Für die Verwendung von Sicherheitsmerkmalen in Sicherheits- und
Wertdokumenten und -Gegenständen spielt es jedoch keine Rolle, welches der
beiden lumineszierenden Materialien verwendet wird. Entscheidend ist nur der
Nachweis des Vorhandenseins von Sicherheitsmerkmalen.
Zur Anregung der lumineszierenden Sicherheitsmerkmale ist es notwendig, UV-
Licht auf die lumineszierenden Sicherheitsmerkmale zu richten, was bisher durch
den Einsatz von unhandlichen Leuchtstoffröhren erfolgte. Diese Leuchtstoffröhren
waren aufgrund der hohen Leistung leitungsgebunden und wiesen ebenfalls
unhandliche Abmasse auf, welche einen einfachen und handlichen Einsatz nicht
zuliessen. Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist nun, daß durch den Einsatz
im UV-Bereich arbeitenden Lumineszenz-Dioden die Möglichkeit besteht, eine
Prüfeinrichtung zu bauen, welche in einer sehr handlichen Ausführung mit kleinen
Abmassen, z. B. in der Form eines Schlüsselanhängers, gefertigt werden können.
Daraus ergibt sich erstmals die Möglichkeit, eine Prüfeinrichtung
leitungsungebunden und leicht transportierbar und einsetzbar zu fertigen.
Die Energieversorgung für den Betrieb der eingesetzten Leuchtdioden kann
aufgrund des geringen Stromverbrauchs, verglichen mit den Röhren, durchaus
über Batterien, sogenannte Knopfzellen, erfolgen. Durch diese
Spannungsversorgung ist es gewährleistet, daß die Prüfeinrichtung zur
Verifizierung von lumineszierenden Sicherheitselementen ortsunabhängig
erfolgen kann. Als weiterer Vorteil ist hervorzuheben, daß die Prüfeinrichtung
problemlos transportiert werden kann und anhand der geringen Abmasse und des
damit verbundenen geringen Gewichts für jedermann jederzeit zur Verfügung
stehen kann, indem diese Prüfeinrichtung, wie andere Utensilien des täglichen
Bedarfs, ständig griffbereit ist.
Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist, daß mehrere Dioden in einem
Verbund so angeordnet sind, daß sie ein Bündel bilden, welches in eine etwa
annähernd gleiche Strahlrichtung ihre wenigstens zum Teil außerhalb des
sichtbaren Wellenlängenbereichs liegende Strahlung abstrahlen. Der Einsatz
mehrerer Leuchtdioden zum Zwecke der Aussendung von Strahlung, welche
wenigstens zum Teil, außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegen, liegt
darin, daß durch die Bündelung der Aussendung von Strahlen eine höhere
Leuchtdichte erreicht wird, welche eine intensivere Sichtbarmachung der
lumineszierenden Sicherheitsmerkmale ermöglicht.
Als weiteres wesentliches sicherheitstechnisches Merkmal der vorliegenden
Erfindung ist unter diesem Bündel von Leuchtdioden wenigstens eine
Leuchtdiode angeordnet, welche Licht im sichtbaren Bereich ausstrahlt, wodurch
ein erstes Sicherheitsmerkmal, nämlich eine optische Betriebsanzeige,
Verwendung findet. Eine weitere, zusätzliche Sicherheitseinrichtung der
vorliegenden Erfindung besteht darin, daß wahlweise auch zusätzlich eine
akustische Betriebsanzeige der, im nicht-sichtbaren Spektralbereich arbeitenden,
Leuchtdioden anzeigt. Durch die Einbringung dieser sicherheitstechnischen
Merkmale wird vermieden, daß beabsichtigt oder auch unbeabsichtigt,
Augenverletzungen durch Verbrennen der Sehnerven auf der Netzhaut,
hervorgerufen durch nicht wahrgenommene Strahlung und dadurch das
Nichtauslösen des Fließreflexes des Auges, vermieden wird.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber den bisher
eingesetzten Leuchtstofflampen liegt darin, daß die Lebensdauer der
Leuchtdioden ein Vielfaches der Lebensdauer der Leuchtstofflampen beträgt.
Speziell bei häufigem Ein- und Ausschalten der Leuchtstofflampen wird die
Lebensdauer dieser deutlich herabgesetzt, wodurch eine durchschnittliche
Lebensdauer von ungefähr 1000 Betriebsstunden für die Leuchtstofflampen bei
weitem unterschritten wird. Die Lebensdauer der LED's liegt dagegen bei einem
Vielfachen von 1000 Betriebsstunden.
Daraus ergeben sich die Vorteile, daß bei der vorliegenden Erfindung eine
leitungsunabhängige, jederzeit und überall einsetzbare, mit hoher Lebensdauer
ausgestattete, Prüfeinrichtung gefertigt werden kann.
So wird durch die Realisierung dieses völlig neuartigen Konzeptes, welches den
Einsatz der UV-Leuchtdioden (UV-LED's) vorsieht, diese hohe Flexibilität für den
Anwendungsfall erreicht. Dabei sind die UV-Leuchtdioden in ihrer Bauform und in
ihren elektrischen Charakteristikas mit herkömmlichen Leuchtdioden vergleichbar.
Leuchtdioden für den sichtbaren Wellenbereich (Wellenlänge 400 Nanometer bis
700 Nanometer) und für den nahen Infrarotbereich (IR; Wellenlänge 700
Nanometer bis 1000 Nanometer) sind schon lange gebräuchlich. Sie werden in
der Technik vor allen Dingen als Anzeige-Elemente (blaue, grüne, gelbe und rote
LED's) oder in Fernbedienungen, Lichtschranken (IR-LED's) eingesetzt. Der
Wunsch nach immer kürzer welligen Leuchtdioden wird dadurch begründet, daß
die optische Speicherdichte von Daten, auf beispielsweise CD oder DVD, mit
abnehmender Wellenlänge immer größer wird.
Lange Zeit war es nicht möglich, kurzwellige, blaue Leuchtdioden herzustellen, da
keine geeignete Technologie für die Serienproduktion zur Verfügung stand. Erst
seit ungefähr 5 Jahren gibt es von der Firma Nichia entsprechende Leuchtdioden,
die diese technologische Lücke mit der Fertigung von Serienprodukten zur
Erzeugung von blauen Leucht- bzw. Laserdioden schließt. Durch eine
Weiterentwicklung dieser Technologie ist es nun gelungen, erste Muster von
Leuchtdioden von noch kürzerer Wellenlänge herzustellen.
Diese LED's arbeiten in einem Wellenlängenbereich von 370 Nanometer und
haben somit eine ähnliche Wellenlänge, wie handelsübliche UV-Lampen
(Wellenlänge 375 Nanometer).
Die Vorteile solcher UV-LED's gegenüber einer UV-Leuchtstofflampe sind:
geringe Abmessungen (Standard-LED-Gehäuse ca. Höhe: 6,2 mm, Durchmesser 5 mm), geringe Leistungsaufnahme von ungefähr 60 Milliwatt, hohe optische Leistung von ungefähr 750 Milliwatt und eine lange Lebensdauer von ungefähr 2000 Betriebsstunden. Daraus ergibt sich, daß die Leuchtdiode ungefähr eine doppelt so lange Lebensdauer aufweist, wie eine Leuchtstoffröhre, deren Lebensdauer aufgrund hoher Ein- und Ausschalthäufigkeit noch zusätzlich deutlich reduziert wird.
geringe Abmessungen (Standard-LED-Gehäuse ca. Höhe: 6,2 mm, Durchmesser 5 mm), geringe Leistungsaufnahme von ungefähr 60 Milliwatt, hohe optische Leistung von ungefähr 750 Milliwatt und eine lange Lebensdauer von ungefähr 2000 Betriebsstunden. Daraus ergibt sich, daß die Leuchtdiode ungefähr eine doppelt so lange Lebensdauer aufweist, wie eine Leuchtstoffröhre, deren Lebensdauer aufgrund hoher Ein- und Ausschalthäufigkeit noch zusätzlich deutlich reduziert wird.
Ein weiterer Vorteil der Leuchtdioden gegenüber den Leuchtstoffröhren besteht
darin, daß die Leuchtdioden sofort ihre volle optische Leistung zur Verfügung
stellen, sobald diese unter Spannung gesetzt werden. Die Leuchtstoffröhre
benötigt dagegen jeweils eine bestimmte Zeit, um das vorhandene Gas zu zünden
und damit ihre Leuchtfähigkeit und Betriebsbereitschaft zu erreichen. Damit
verbunden sind automatisch der Nachteil der Wartezeit zwischen
Einschaltzeitpunkt und erstem betriebsbereiten Zustand der Leuchtstoffröhre
sowie der Nachteil des deutlich höheren Stromverbrauchs.
Für den einwandfreien Betrieb dieser LED's ist eine Spannungsversorgung
zwischen 3,5 Volt und 4,5 Volt notwendig. Diese Spannungsversorgung kann
anhand entsprechen dimensionierter Batterien für eine zufriedenstellend lange
Gebrauchsdauer erreicht werden.
Eine gleichbleibend intensive Leuchtstärke kann durch den Einsatz einer
Konstantstromquelle für die Speisung der UV-LED's erzielt werden. Dabei sorgen
die verwendeten Transistoren dafür, daß an den UV-LED's immer die gleiche
Spannung abfällt, wodurch sich die konstante Leuchtstärke im Einsatzfall ergibt.
Durch ein Einsatz einer solchen Konstantstromquelle ist es auch möglich,
Batteriespannungen über 4,5 Volt einzusetzen, welche durch die Elektronik auf
die entsprechend benötigten Werte begrenzt wird. Bei den zuvor angegebenen
Daten entsteht somit ein Stromverbrauch von ungefähr 10 Milliampere. Unter
diesen Betriebsbedingungen ist eine Lebensdauer von ungefähr 2000
Betriebsstunden laut Spezifikation des Herstellers erreichbar. Beim Einsatz
herkömmlicher Alkalibatterien vom Typ LR44 (1,5 Volt) ergibt sich damit eine
Betriebsdauer von ungefähr 12 Stunden. Setzt man für die Überprüfung eines
Sicherheits- und Wertdokumentes einen Zeitraum von 10 Sekunden an, so ergibt
sich eine Anzahl von Prüfvorgängen, die bei 4320 Vorgängen liegt.
Um das unterschiedliche rasche Abklingverhalten der einzelnen lumineszierenden
Farben, welche als Sicherheitsmerkmale eingesetzt werden, vorteilhaft nutzen zu
können, sieht die vorliegende Erfindung vor, daß die Anregung zur Abgabe
lumineszierender Strahlung, hervorgerufen durch die infrarote bzw. ultraviolette
Strahlung, durch Pulsverfahren für die zugeführte Betriebsspannung der
eingesetzten LED's so beeinflusst wird, daß sich unterschiedliche Farben durch
die entsprechend angeregten Lumineszenz-Sicherheitsmerkmale auf den Wert-
und Sicherheitsdokumenten und -Gegenständen abzeichnen. Hintergrund dieses
sich verändernden Farbspektrums der von den lumineszierenden Merkmalen
abgegebenen Strahlung ist die Überlagerung abgegebener lumineszierender
Strahlung aus unterschiedlichen Frequenzbereichen, bedingt durch den Einsatz
verschiedener Farben, deren einzelne Abklingkonstanten von unterschiedlicher
Größenordnung sind. Dabei ist es vorteilhaft, Lumineszenzfarben zu verwenden,
welche deutlich unterschiedliche Abklingkonstanten aufweisen. Dadurch ergibt
sich der Vorteil, daß bei gepulster oder intermittierender und/oder modulierter
Form der Spannungsversorgung für die betreffenden LED's unterschiedliche
Abstrahl-Charakteristikas der Sicherheitsmerkmale erzeugt werden. Diese
Charakteristikas äussern sich darin, daß beispielsweise bei ungepulster oder
unmodulierter Form der Spannungsversorgung beide der wenigstens zwei
verschiedenen eingesetzten lumineszierenden Farben ihre maximale
Rückstrahlung aufweisen. Dadurch ergibt sich ein Farbgemisch, welches im
Verhältnis der aufgebrachten Menge der Sicherheitsmerkmale und deren
Rückstrahlstärke in Abhängigkeit ihrer Rückstrahlkraft und deren
Abklingkonstanten auftritt. Bei nun einsetzendem Pulsverfahren oder
intermittierender und/oder modulierender Änderung der Spannungsversorgung
der LED's erfolgt ebenfalls direkt abhängig von dieser Spannungsform der
Versorgungsspannung die Abstrahlung der infraroten und ultravioletten Strahlung
auf die Sicherheitsmerkmale. Die ultraviolette bzw. infrarote Strahlung, welche
aus den Halbleiter-Festkörperelementen abgegeben wird, ist deshalb direkt von
der Spannung abhängig, da diese sofort ihre volle Strahlungsleistung bei Anlegen
einer entsprechenden Spannung erreichen und diese bis zum Abschaltzeitpunkt
beibehalten. Somit werden die lumineszierenden Sicherheitsmerkmale in der
Form der zugeführten Betriebsspannung von der infraroten und ultravioletten
Strahlung bestrahlt. Durch die intermittierende und/oder modulierte Form dieser
Spannungsversorgung werden nun die Rückstrahl-Charakteristikas der für die
Sicherheitsmerkmale verwendeten Lumineszenzfarben in Abhängigkeit ihrer
Abklingkonstanten vom Auge erfasst. Wenn beispielsweise die Farbe A lediglich
1/10 der Abklingkonstante der Farbe B aufweist, so ist bei entsprechend
intermittierender und/oder modulierter Form der Versorgungsspannung für die
LED's es möglich, die Abstrahl-Charakteristika der Farbe A so zu beeinflussen,
daß sie - verglichen mit der Abstrahlstärke der Farbe B - gegen Null geht.
Dadurch ergibt sich ein Rückstrahleffekt, welcher lediglich die Farbe B erkennen
lässt. Ändert sich nun das Pulsverhältnis der Betriebsspannung dahingehend,
daß das Pulsverhältnis deutlich längere Einschalt- als Ausschaltperioden
aufweist, so sendet auch wieder die Farbe A, die eben eine deutlich geringere
Abstrahlkonstante aufweist als die Farbe B, wieder für das Auge wahrnehmbar
Strahlung ab. Dadurch ergibt sich ein Frequenzgemisch der Rückstrahlung
entsprechend der Verhältnisse zwischen den Farben A und B, wodurch sich eine
Farbänderung der abgestrahlten Lumineszenzfarben für das Auge wahrnehmen
lässt.
Als Beispiel sei die Farbe A grün und die Farbe B blau, so wäre bei einer nicht
gepulsten Spannungsversorgung die Rückstrahlung der Sicherheitselemente die
Farbe blaugrün. Bei nun einsetzender pulsierender und/oder modulierender Form
der Spannungsversorgung wird im Laufe der Veränderung des Taktverhältnisses
zwischen ein- und ausgeschalteter Spannung die Farbe A - also grün - immer
schwächer und die Farbe blau bliebe konstant. Diese Modulation kann so weit
getrieben werden, bis die Rückstrahlung der Farbe grün vollkommen abgeklungen
ist. In diesem Falle würde nunmehr die Farbe blau, anhand ihrer großen
Abklingkonstante, immer noch sichtbare Strahlung abgeben.
Die vorliegende Erfindung sieht nun vor, daß das Modulationsverfahren für die
Betriebsspannung der LED's sich wahlweise bei der Kontrolle der Wert- und
Sicherheitsdokumente und -Gegenstände variiert. Dadurch kann das gesamte
Frequenz-Spektrum der aufgebrachten Sicherheitsmerkmale überprüft werden.
Diese zeigt sich durch eine Veränderung der rückstrahlenden Farben, welche sich
aus der Summe der rückstrahlenden Frequenzen ergibt.
Eine weitere alternative Spannungsversorgung ergibt sich durch den Einsatz
eines DC/DC-Inverters. Dieser IC ist in der Lage, die Spannung einer Batterie zu
vervielfachen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Elektronik für die UV-LED's zu
entwickeln, die mit nur einer oder zwei Batterien vom Typ LR44 auskommt.
Diese Ausführungsform steht alternativ zur Ausführungsform mit der
Konstantstromquelle.
Bezüglich des Gehäuse-Design's für den Einbau der UV-LED's und der
entsprechenden Energieversorgung wurden mehrere Ausführungsformen
entwickelt. Eine Ausführungsform dieses Gehäuses ist so gestaltet, daß es
bedingt durch seine geringen Abmasse am Schlüsselbund in der Hosentasche
getragen werden kann, ohne daß es den Besitzer behindert. Die Ergonomie der
UV-LED's verhindert, daß das unbeabsichtigte Betätigen beim Tragen in Taschen
verhindert wird. Außerdem wurde dabei darauf geachtet, daß die Taste für die
Bedienung der Kontrolleinrichtung sowohl für Rechts- als auch für Linkshänder
gleichermassen bequem zu bedienen ist. Ein deutlicher hör- und spürbarer
Schalt-Klick stellt zudem sicher, daß der Anwender keine unbeabsichtigte
Inbetriebnahme der Kontrolleinrichtung vollführt.
Das Kern-Gehäuse ist dabei aus Acrylnitrylbutodien-Styrol-Copylymere (ABS) im
thermoplastischen Spritzgußverfahren hergestellt. Bevorzugt werden dabei
elastomere Elemente eingesetzt, damit die Funktion der Prüfeinrichtung durch
Zubodenfallen aus Hüft- oder Schulterhöhe auch auf harten Böden, wie z. B.
Steinböden oder ähnliches, nicht beeinträchtigt wird.
Die so erreichte hohe Bruchfestigkeit der Prüfeinrichtung ist ein weiteres
Sicherheitsmerkmal der vorliegenden Erfindung. Ein weiteres Merkmal zum
sicheren Betrieb der Prüfeinrichtung liegt darin, daß die Gehäusegestaltung
derart ausgeführt ist, daß sie spritzwassergeschützt verschlossen ist. Im weiteren
sind die UV-LED's derart im Gehäuse angeordnet, daß ein Zerkratzen durch
vorstehende Elemente vermieden wird und so der Öffnungswinkel von ungefähr
10° des abstrahlenden UV- und /oder IR-Lichtes jederzeit erhalten bleibt.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß diese als
stationäres Gerät aufgebaut ist. Diese stationäre UV-LED-Lampe ist mit mehreren
LED's ausgerüstet, um eine gleichmässige, intensive Ausleuchtung zu
gewährleisten. Optional kann dieser Verifikator mit einem UV-Filter ausgerüstet
sein. Dieses Filter kann die störenden, sichtbaren, blauen Lichtanteile der UV-
Leuchtdioden reduzieren und so eine verbesserte Sichtbarkeit der Lumineszenz
ermöglichen. Darüber hinaus wird auch die Farbechtheit der Lumineszenz
gegenüber der mit UV-Lampe wieder hergestellt.
Um eine Erkennung eines entsprechenden Wert- und Sicherheitserzeugnisses
bzw. -Gegenstandes beim Einbringen in die Kontrollposition zu ermöglichen, ist
es vorgesehen, einen Näherungssensor einzubauen. Dieser Näherungssensor
schaltet bei Erkennung eines Wert- und Sicherheitserzeugnisses bzw.
-Gegenstandes die Spannungsversorgung für die LED's ein. Damit kann der
bereits zuvor beschriebene Kontrollprozess ausgelöst werden.
Der UV-LED-Verifikator ist somit mit einem Sensor ausgerüstet, der erkennt, ob
ein zu prüfendes Sicherheitsdokument unter dem Gerät liegt. Nur in diesem Fall
werden die UV-Leuchtdioden eingeschaltet. Ein solcher Sensor könnte durch eine
einfache Lichtschranke realisiert werden. Der Vorteil dieser Lösung ist, daß die
UV-LED's nur dann zugeschaltet sind, wenn sie benötigt werden. Die
Lebensdauer ist in diesem Betrieb deutlich erhöht und übersteigt die einer
stationären UV-Lampe, mit der ein solcher Betrieb nicht möglich ist, um ein
Vielfaches. Darüber hinaus erhält man einen verringerten Energieverbrauch und
weniger UV-Strahlen als beim Dauerbetrieb, wie es für die UV-Lampen üblich ist.
Eine weitere interessante Möglichkeit ergibt sich aus der Kombination von UV-
LED's und Infrarot-LED's. Neben den unter UV-lichtlumineszierenden
Sicherheitsmerkmalen werden zunehmend auch Merkmalstoffe eingesetzt, die
unter Bestrahlung mit infrarotem Licht in den sichtbaren Leuchtbereich (Ab-
Conversion oder Anti-Stocks) konvergieren. Eine Kombination von UV- und (IR-
LED's ist somit sinnvoll, da auf diese Weise beide Sicherheitsmerkmale überprüft
werden können.
Durch die Entwicklung dieses stationären Geräts sind sowohl stationäre als auch
tragbare Prüfeinrichtungen realisierbar.
Sind UV- und IR-lumineszierende Sicherheitsmerkmale in einem graphischen
Element integriert, so sind durch den Einsatz beider Wellenlängenbereiche beide
Sicherheitsmerkmale nachweisbar. Dabei unterscheiden sich die beiden
unterschiedlichen Sicherheitsmerkmale durch verschiedene Farben. Somit ergibt
sich eine einfache und auffällige Verifikation der vorhandenen
Sicherheitsmerkmale.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung wird die vorliegende Erfindung,
basierend auf mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform der IR- und
UV-LED-Prüfeinrichtung,
Fig. 2 eine Draufsicht nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform nach
Fig. 1,
Fig. 4 eine senkrechte Schnittdarstellung nach Fig. 4,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung im Schnitt A-A nach Fig. 3,
Fig. 6 eine Schnittdarstellung im Schnitt B-B nach Fig. 3,
Fig. 7 den inneren Aufbau der Prüfeinrichtung nach Fig. 3,
Fig. 8 den inneren Aufbau der Prüfeinrichtung nach Fig. 4, und
Fig. 9 den inneren Aufbau der Prüfeinrichtung nach Fig. 6.
In Fig. 1 ist ein UV-IR-LED-Pointer dargestellt, der in einem Gehäuse 5 UV-
LED's 2, IR-LED's 3, LED's im sichtbaren Wellenbereich 4, und Batterien 6
beinhaltet. Weiters sind eine akustische Anzeige 12 und ein Taster 9 in dieser
Darstellung dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung erkennbar. Bei
Betätigen des Tasters 9 wird über die Elektronik Energie auf den Batterien 6 an
die Leuchtdioden 2, 3, 4 Spannung in der vorgesehenen Betriebsspannungshöhe
geliefert und diese zum Leuchten angeregt. Weiters wird die akustische Anzeige
12 zur Abgabe eines Signals durch Betätigen des mit entsprechender Federkraft
versehenen Tasters 9 veranlasst. Durch dieses akustische Signal, sowie auch
durch die LED im sichtbaren Wellenbereich wird gewährleistet, daß keine
unsichtbare Strahlung aus den LED's austreten kann, ohne daß Warnsignale
sowohl in optischer als auch in akustischer Form abgegeben werden. Die Abgabe
des optischen Signals dient zur Auslösung des Schließreflexes der Augenmuskel.
Die Abgabe der ultravioletten bzw. infraroten Strahlung aus den UV/IR-LED's
dient zur Anregung der lumineszierenden Sicherheitsmerkmale der zu
überprüfenden Wert- und Sicherheitsdokumente und -Gegenstände. Aufgrund der
Anregung durch ultraviolettes bzw. auch infrarotes Licht findet an den
Sicherheitsmerkmalen eine Down-Conversion-Energie-Übertragung statt, welche
die Sicherheitsmerkmale zur Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich
anregt.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 1, wobei die
Draufsicht aus der Richtung erfolgt, in die die abgegebene Strahlung der LED's
gerichtet ist. Bei dieser Anordnung sind mehrere LED's erkennbar, die in einem
gebündelten Zustand stirnseitig am Gehäuse 5 des UV-IR-LED-Pointers
angeordnet sind.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, wobei die LED-Kombination UV-LED 2, IR-LED 3 und
LED im sichtbaren Wellenbereich 4 als eine einzige Einheit dargestellt sind.
Weiters ist die Elektronik 8 der Taster 9 sowie die Batterien 6 mit den Kontakten 7
im Gehäuse 5 erkennbar. Die Funktionsweise dieser Ausführungsform entspricht
prinzipiell der Funktionsweise der zuvor beschriebenen Ausführungsform.
In Fig. 4 ist eine senkrechte Schnittdarstellung nach Fig. 3 gezeigt. In dieser
Form ist das ergonomische Design des handlichen UV/IR-LED-Pointers deutlich
erkennbar. Die Anordnung der Komponenten Gehäuse 5, Batterie 6 mit Kontakt 7
sowie Taster 9 mit Abdeckung 11 und dem Herzstück, den LED's 2, 3,4,
übersichtlich dargestellt. An der Unterseite des Gehäuses ist eine ergonomische
Griffmulde 10 erkennbar. Weiters ist eine Öffnung 13 für die Aufnahme eines
Ringes oder einer ähnlichen Befestigung im Gehäuse 5 erkennbar. Der Taster 9,
der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wird mit der Abdeckung 11, die
spritzwassergedichtet ausgeführt ist, betätigt. In dieser Darstellung ist auch gut
erkennbar, daß eine Betätigung des Tasters nur dann erfolgen kann, wenn
bewusst auf die gegenüber dem restlichen Gehäuse tiefer liegende Abdeckung 11
des Tasters 9 Druck ausgeübt wird. Dieser Druck bedarf einer bestimmten
Kraftaufwendung, welche sicherstellt, daß eine unbeabsichtigte Betätigung des
UV/IR-LED-Pointers vermieden wird.
In Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung durch den Schnitt A-A der Fig. 3 dargestellt.
In dieser Darstellung ist die Anordnung von vier Batterien 6 in dem Gehäuse 5
dargestellt. Diese Batterien dienen zur Spannungsversorgung der UV-LED's, der
IR-LED's, sowie der LED im sichtbaren Wellenbereich und der akustischen
Betriebsanzeige 12.
Fig. 6 zeigt eine Schnittdarstellung nach dem Schnitt B-B der Fig. 3. Hier ist im
Gehäuse 5 auf der linken Seite die Griffmulde 10 erkennbar, welche auch in der
Fig. 4 im linken, unteren Bereich dargestellt ist. Weiters ist in der Mitte der
Taster 9 sowie die LED-Einheit 2, 3,4 für die LED's dargestellt. Zusätzlich sind
noch Teile der Elektronik 8 erkennbar.
In Fig. 7 ist der innere Aufbau dieser Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung erkennbar. Ähnlich wie bei Fig. 3 ist an der linken Seite die
Sammeldarstellung für die LED's 2, 3,4 mit deren Anschlüssen gezeigt. Weiters ist
zentral in der Mitte der Taster 9 mit den in rundum umgebenden elektronischen
Bauelementen 8 erkennbar. Im rechten Teil dieser Darstellung sind vier Batterien
6 in der Form von Knopfzellen dargestellt, welche durch Kontakte 7 mit der
Elektronik 8 verbunden sind.
In Fig. 8 ist diese Darstellung um 90° gedreht, wodurch an der linken Seite die
gemeinsam dargestellte Einheit für die LED's 2, 3,4 mit ihren Anschlüssen zur
Verbindung mit der notwendigen Elektronik gezeigt ist. In der Mitte ist ein
elektronisches Bauelement 8 erkennbar, hinter dem der durch einen höheren
Aufbau erkennbare Taster 9 positioniert ist. Rechts davon sind die Kontakte 7 und
die Batterien 6 dargestellt.
Die Fig. 9 zeigt eine Frontansicht dieses Innenteils dieser Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Zentral in der Mitte ist wiederum die als einzelne Einheit
dargestellte Kombination der LED's 2, 3,4 erkennbar. Dahinter liegt der Taster 9
und ein Elektronik-Bauteil 8. Im oberen und unteren Bereich sind die Kontakte 7
mit ihren Anschlüssen an die Platine erkennbar.
Die so beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind
keinesfalls beschränkend zu verstehen, sondern sie sind im Gegenteil nur ein Teil
der vielfältig möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
1
UV/IR-LED Pointer
2
UV-LED
3
IR-LED
4
LED sichtbarer Wellenbereich
5
Gehäuse
6
Batterie
7
Kontakte
8
Elektronik
9
Taster
10
Griffmulde
11
Abdeckung
12
akustische Anzeige
Claims (12)
1. Verfahren zur Kontrolle von lumineszierenden Sicherheitsmerkmalen, welche in
und/oder auf Wert- und Sicherheitserzeugnissen und -Gegenständen angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Einsatz von Strahlung aus
elektrolumineszierenden Halbleiterfestkörperelementen im nicht-sichtbaren
Wellenlängenbereich die lumineszierenden Sicherheitsmerkmale zur Abgabe von
Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich angeregt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung aus
den elektrolumineszierenden Halbleiterfestkörperelementen in gepulster bzw.
intermittierender und/oder modulierter Form erfolgt und derart höhere
Strahlungsleistung und/oder weniger Energieverbrauch gegeben ist und/oder
durch Verwendung von zumindest zwei lumineszierenden Sicherheitsmerkmalen
mit unterschiedlichem Abklingverhalten gekoppelt mit unterschiedlicher
lumineszierender Farbe durch Variation der Frequenz der Strahlung aus den
elektrolumineszierenden Halbleiterfestkörperelementen zur Abgabe von Strahlung
unterschiedlicher Wellenlänge im sichtbaren Wellenlängenbereich angeregt
werden und damit zu einem unterschiedlichen Farbeindruck führen.
3. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abgabe von ultravioletter (UV)-Strahlung aus einem
elektrolumineszierenden Halbleiterfestkörperelement erzeugt wird, welches in
einem einfach handhabbaren, etwa streichholzschachtelgroßen Kontrollgerät
angeordnet ist.
4. Verfahren nach einem Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abgabe von Infrarot (IR)-Strahlung aus einem elektrolumineszierenden
Halbleiterfestkörperelement erzeugt wird, welches in einem einfach
handhabbaren, etwa streichholzschachtelgroßen Kontrollgerät angeordnet ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Kombination aus ultravioletter Strahlung und
Infrarotstrahlung zur Anregung der lumineszierenden Sicherheitsmerkmale aus
gemeinsam im Kontrollgerät angeordneten UV- und IR-elektrolumineszierenden
Halbleiterfestkörperelement erfolgt und/oder eines kombinierten UV/IR-
elektrolumineszierenden Halbleiterfestkörperelementes.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß aus sicherheitstechnischen Gründen und zum Schutze der
Netzhaut der Augen die Aussendung von sichtbarer kontinuierlicher und/oder
blinkender Strahlung unter Einsatz eines Leuchtenelementes, bevorzugt einer
LED, im sichtbaren Wellenlängenbereich zur gleichen Zeit erfolgt, wie die Abgabe
von Strahlung aus den elektrolumineszierenden Halbleiterfestkörperelementen im
nicht-sichtbaren Wellenlängenbereich erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur
optischen Betriebsanzeige eine akustische Betriebsanzeige während des Betriebs
des Leuchtelementes, welche im nicht-sichtbaren Wellenlängenbereich Strahlung
aussendet, akustische Signal abgibt.
8. Vorrichtung zur Kontrolle von lumineszierenden Sicherheitsmerkmalen, welche
in und/oder auf Wert- und Sicherheitserzeugnissen und -Gegenständen
angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein UV-
elektrolumineszierendes Halbleiterfestkörperelement (2) und/oder wenigstens ein
IR-elektrolumineszierendes Halbleiterfestkörperelement (3) und wahlweise einem
Leuchtelement, dessen Abstrahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich liegt,
bündelförmig in einem Gehäuse (5) angeordnet sind und eine gebündelte
Strahlung, die sowohl im sichtbaren als auch im nicht-sichtbaren
Wellenlängenbereich liegt, abgibt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taster (9)
anhand einer Abdeckung (11), die gegenüber dem restlichen Gehäuse (5) vertieft
angeordnet ist, den elektrischen Kontakt für den Betrieb elektrolumineszierenden
Halbleiterverbund-Kombination (2, 3, 4) durch Überwindung der Federkraft des
Tasters herstellt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Energieversorgung für das Bündel aus elektrolumineszierenden
Halbleiterfestkörperelementen (2, 3, 4) anhand von Batterien bzw. aufladbaren
Batterien und einer Konstant-Stromquelle, welche eine konstante Stromzufuhr an
die fluoreszierenden Halbleiterfestkörperelemente gewährleistet und/oder
alternativen Energiequelle, wie beispielsweise einem Solarmodul, einem
Piezowandler und dergleichen, erfolgt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Energieversorgung für das Bündel aus elektrolumineszierenden
Halbleiterfestkörperelementen (2, 3, 4) anhand von Energiequellen und einem
DC/DC-Wandler erfolgt, der die Spannung aus der verwendeten Energiequelle
auf die benötigte Betriebsspannung für die elektrolumineszierenden
Halbleiterfestkörperelemente wandelt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Einschalten der UV- und/oder IR-elektrolumineszierenden
Halbleiterfestkörperelemente (2, 3) durch einen Näherungssensor derart erfolgt,
daß die Einschaltung automatisch durch Erkennung eines entsprechenden Wert-
und Sicherheitserzeugnisses bzw. -Gegenstandes beim Einbringen in die
Kontrollposition erfolgt.
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