-
Die
Erfindung betrifft eine optische Anzeige zur Erzeugung eines optischen
Signals, wobei die optische Anzeige mindestens eine Lichtquelle
aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Einsatz für eine optische
Anzeige mit den im Oberbegriff des Anspruchs 8 aufgeführten Merkmalen.
-
Eine
derartige optische Anzeige kommt in der Automatisierungstechnik,
der Anlagentechnik und im Allgemeinen an Maschinen und technischen Anlagen
vor. Im Allgemeinen werden Betriebszustände wie zum Beispiel optimaler
Betrieb, Störung,
Stau usw., an Maschinen oder technischen Anlagen durch optische
Anzeigen, insbesondere Signalsäulen, sichtbar
gemacht. Die optischen Anzeigen müssen über eine weite Entfernung sichtbar
sein, wobei es wichtig ist, dass das Leuchtsignal nicht nur nach
einer Seite oder in einen bestimmten Raumwinkelausschnitt ausgesendet
wird, sondern die optische Anzeige muss aus jeder beliebigen Raumrichtung
von Personen, die die jeweilige technische Anlage oder Maschine
betreuen, gesehen werden können.
Aus Gründen
der Arbeitssicherheit und der Produktionssicherheit ist eine Ausleuchtung
des gesamten Raumwinkels mit einer homogenen Lichtintensität erwünscht.
-
Bisher
wurden so genannte Signalsäulen
mit einer Glühlampe
oder mehreren LEDs (Licht emittierende Dioden) bestückt. Bei
der Glühlampe
war die Ausleuchtung auf der unteren Seite nicht vollständig, da
die Flächen
der Lampenfassung und des Lampensockels nicht ausgeleuchtet werden.
Bei einer oder mehreren LEDs wird eine Ausleuchtung des Eigenschattens
der LED über
Reflektoren erzielt. Die LED beleuchtet in der Regel eine Streuscheibe
oder Streuelement, wodurch das Licht gebrochen und in viele Richtungen
reflektiert wird. Die Verteilung der Lichtintensität im Raumwinkel
ist inhomogen.
-
Aus
dem Stand der Technik geht hervor, dass derzeit optische Anzeigen
zur Verfügung
stehen, die entweder den Raumwinkel mit inhomogener Lichtintensitätsverteilung
beleuchten können,
oder einen sogenannten Eigenschatten aufweisen. Unter Eigenschatten
versteht man einen Schatten der durch Bauteile der optischen Anzeige
selbst, wie beispielsweise der Lichtquelle, verursacht wird.
-
Aus
dem Dokument WO 2000-29785 A1 ist eine optische Anzeige bekannt,
die einen oder mehrere Formkörper
und eine Lichtquelle enthält.
Die Formkörper
bestehen aus einem transparenten oder semitransparenten Kunststoff.
Der Kunststoff enthält eine
oder mehrere fluoreszierende Substanzen. Eine oder mehrere Lichtquellen
sind so angeordnet, dass ihr Licht an bestimmten Bereichen der Oberfläche des
Formkörpers
in diesen eingestrahlt und im Formkörper weitergeleitet wird. Der
Formkörper
enthält Mittel
zur gezielten Lichtauskopplung, so dass an ganz bestimmten Bereichen
der Oberfläche
des Formkörpers
das Licht gezielt aus dem Formkörper ausgekoppelt
wird.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, möglichst den gesamten Raumwinkel,
bzw. alle Raumrichtungen mit homogener Lichtintensitätsverteilung
auszuleuchten.
-
Diese
Aufgabe wird bei einer optischen Anzeige der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, dass
die optische Anzeige mindestens einen Reflektor zur gleichzeitigen
Lichtreflexion und Lichttransmission aufweist.
-
Weiterhin
wird die Aufgabe durch einen Einsatz für eine optische Anzeige gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 8 gelöst.
-
Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch den konstruktiven
Aufbau bisheriger optischer Anzeigen, wie zum Beispiel Signalsäulen, sich das
Problem einstellt, dass die Ausleuchtung in den Raumwinkel räumlich nicht
gleichmäßig bzw.
homogen erfolgt. Es treten stets hellere und dunklere Stellen auf,
die in weiteren Entfernungen unterschiedlich gut wahrgenommen werden
können.
Diese Tatsache hat in der Vergangenheit zu Missverständnissen
seitens des bedienenden Personals geführt und somit auch zu unnötigen Ausfällen oder
Wartezeiten. Resultierend aus diesem Problem wurde in der Vergangenheit
versucht, eine bessere Ausleuchtung durch eine Vielzahl von Leuchtquellen,
wie zum Beispiel LEDs, zu gewährleisten.
Auch bei einer optimalen Anordnung oder Verteilung der Lichtquellen
in der optischen Anzeige führte
dies nicht zu dem gewünschten
Erfolg. Darüber
hinaus erfordert diese Lösung
einen hohen technischen Aufwand und verursacht Kosten wegen der
zusätzlichen
Lichtquellen.
-
Der
Erfindung liegt weiterhin zugrunde, dass zuvor verwendete Formkörper in
Abhängigkeit
von der Anordnung der Lichtquellen Schatten bzw. diskontinuierliche,
helle Regionen generiert werden. Als Folge kann die optische Anzeige
aus manchen Richtungen nicht optimal erkannt werden. Zusätzlich verursacht
die hohe Anzahl der verwendeten LEDs wiederum hohe Kosten.
-
Erfindungsgemäß weist
die optische Anzeige zur Erzeugung eines optischen Signals mindestens
einen Reflektor zur gleichzeitigen Lichtreflexion und Lichttransmission
auf, so dass es möglich
ist, in jedem beliebigen Raumwinkelsegment und im gesamten Raumwinkel
ein homogenes, optisches Signal abzusetzen. Der so genannte Eigenschatten,
der bei herkömmlichen
optischen Anzeigen auftritt, wird dadurch eliminiert, indem die
Form des transmittierenden und reflektierenden Lichtkontrollelemente, wie
dem Reflektor und der Lichtquelle derart ausgebildet ist, dass der
Bereich, der von der Lichtquelle oder von Bauteilen der optischen
Anzeige verdeckt würde,
dennoch ausgeleuchtet wird. Der Reflektor weist eine Form auf, die
eine homogene Ausleuchtung in jede Raumrichtung garantiert. Diese
Form kann sich je nach Anforderung eine rotationsymmetrische Form,
oder schalenhafte Form oder elliptische Form sein. Weiterhin sind
Formen mit vieleckiger oder runder Grundfläche möglich, sowie ein vielflächige dreidimensionale
Form. Bei der Lichtverteilung ist auch die form der Lichtquelle
vorteilhaft einsetzbar. Eine plane, flexible oder dif fuse Lichtquelle
vereinigt bereits Funktionen mindestens eines Lichtkontrollelementes
mit der Funktion Licht zu generieren und trägt somit zur Homogenisierung
der Ausleuchtung bei. Die Ausleuchtung bzw. die Lichtintensität der optischen
Anzeige kann weiter mit anderen Lichtkontrollelementen optimiert
werden. Weiterhin sind Streuscheiben oder Streuelemente, des Weiteren auch
Diffusoren genannt, zur Homogenisierung der räumlichen Lichtintensität verwendbar.
-
Eine
vorteilhafte Ausführungsform
einer optischen Anzeige sieht eine durch mindestens eine Lichtquelle
und ein Lichtkontrollelement, wie zum Beispiel einen Reflektor,
gebildete optische Anzeige zur Aussendung des optischen Signals
mit homogener Intensität
gleichzeitig in im Wesentlichen alle Raumrichtungen vor. Durch die
Verwendung von mehreren Reflektoren ist es möglich, die Lichtenergie der
Lichtquelle optimaler zu nutzen und den Raumwinkel homogen auszuleuchten.
-
Vorteilhafterweise
weist eine Ausführungsform
eine Lichtquelle auf, die eine Lichtfolie mit Diffusionsfunktion
darstellt. Die Lichtfolie kombiniert hierbei die Funktion einer
Lichtquelle und die Funktion eines Diffusors. Damit werden sowohl
die Anzahl der Bauteile reduziert, als auch Kosten gesenkt. Weiterhin
ist durch eine einfachere Geometrie ein Umrüsten oder Einsetzen solcher
Lichtquellen in Kalotten basierende optische Anzeigen einfach. Weiterhin
ist eine LED von Vorteil, da ihr Eigenschatten klein ist und der
Aufwand diesen Eigenschatten auszuleuchten geringer als bei einer
Glühbirne.
-
Vorteilhafterweise
enthält
eine Ausführungsform
mindestens ein Lichtkontrollelement, wie zum Beispiel ein Diffusor,
zur Ausleuchtung des Eigenschattens und/oder zur Kontrolle der Lichtintensitätsverteilung
der Lichtquelle. Mittels des Diffusors ist es möglich, mehrere Lichtquellen
in der optischen Anzeige zu betreiben, wobei eine stärkere Beleuchtung bei
homogener Ausleuchtung des Raumwinkels ermöglicht wird. Weiterhin ist
der Diffusor von Vorteil, wenn die Lichtquelle wie im Falle einer
LED im Vergleich zur Kalotte, bzw. der optischen Anzeige selbst relativ
klein ist.
-
Vorteilhafterweise
weist die optische Anzeige einen Lichtkontrollelement, insbesondere
ein Reflektor, das die Form eines Konus, eines Zylinders, eines
Paraboloiden oder die Form eines Konussegmentes, eines Zylindersegmentes,
eines Paraboloidsegmentes, oder eine ähnliche Form auf. Durch eine sinnvolle
Wahl der Form des Reflektors kann eine optimale Ausleuchtung des
Eigenschattens der Lichtquelle gewährleistet werden. Auf diese
Weise kann der Reflektor speziell auf die Maße der Lichtquelle abgestellt
werden. Weiterhin kann durch eine optimale Wahl der Form des Reflektors
eine inhomogene Lichtverteilung kreiert werden, die durch die Struktur der
Intensitätsverteilung
Informationen in den Raumwinkel projezieren kann. Auf diese Weise
ist eine indirekte Signalgebung verschiedener Signale über verschiedene
Kalotten, bzw. Kalotteneinsätze
möglich.
-
Bei
einer vorteilhafte Ausführungsform
eines Einsatzes für
eine optische Anzeige zur Erzeugung eines optischen Signals, weist
der Einsatz mindestens eine Lichtquelle auf, wobei der Einsatz zur gleichmäßigen Ausleuchtung
in im Wesentlichen alle Raumrichtungen mindestens ein Lichtkontrollelement
aufweist, welches zur gleichzeitigen Lichtreflexion und Lichttransmission
des von der Lichtquelle emittierten Lichtes vorgesehen ist. Der
Vorteil des Einsatzes ist die Tatsache, dass bereits existierende optische
Anzeigen, insbesondere Signalsäulen,
die beispielsweise auf Kalottenbasis funktionieren, mit einem solchen
Einsatz nachgerüstet
werden können, der
mindestens einen Reflektor und eine Lichtquelle enthält. Auf
diese Weise können
herkömmliche
optische Anzeigen bzw. Signalsäulen
in optische Anzeigen umgewandelt werden, die keinen Eigenschatten besitzen
und den gesamten Raumwinkel homogen ausleuchten. Des Weiteren gelten
die Vorteile der aufgeführten
Ausführungsformen
entsprechend für den
Einsatz für
eine optische Anzeige. Die Nachrüstbarkeit
bei bestehenden Produk ten wird ohne Zusatzaufwand gewährleistet,
wobei die Positionsfreiheit eine einfache Montage garantiert.
-
Vorteilhafterweise
sind bei den Ausführungsformen
der optischen Anzeige sowie der Ausführungsformen des Einsatzes
neben der homogenen Ausleuchtung weitere optionale, signalgebende
Möglichkeiten
gegeben. Bei der Verwendung einer Lichtröhre als Diffusor werden keinerlei
Zusatzvorrichtungen wie Halterungen oder dergleichen verwendet. Die
Lichtröhre
muss auch nicht in einem bestimmten Abstand zu der Lichtquelle positioniert
werden. Aber die Farbsignalgabe wird in diesem Fall besonders einfach,
weil das Darstellen von Zahlen oder Buchstaben mittels der Signalsäule verwendungszweckgemäß gewählt werden
kann. Diese Zahlen und Ziffern werden auf die Röhre aufgebracht und in den Raum
projeziert. Dies könnte
beispielsweise helfen eine zusätzliche
Information zu dem in der Anlage aufgetretenen Fehler aufzeigen.
Die Störungsquelle oder
Fehlerquelle ist hiermit über
eine entsprechende Fehlermeldung schneller zu erkennen, z.B. „1" = Ausfall der Maschine, „2" = Ausfall der Zuführung, etc.
-
Weitere
vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung
sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu
entnehmen.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele näher beschrieben
und erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
geschnittene Ansicht einer optischen Anzeige gemäß dem Stand der Technik,
-
2 eine
geschnittene Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer optischen
Anzeige,
-
3 eine
Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer optischen Anzeige,
-
4 eine
dreidimensionale Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels,
-
5 eine
Ansicht einer Leuchtfolie,
-
6 eine
Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels
einer optischen Anzeige, und
-
7 eine
dreidimensionale Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels.
-
1 zeigt
eine geschnittene Ansicht einer optischen Anzeige gemäß dem Stand
der Technik. Die optische Anzeige ist als Signalsäule auf
Kalottenbasis ausgeführt.
Die Kalotte 15 umfasst den Innenraum, der die Lichtquelle 3 enthält. Diese
optische Anzeige besitzt einen Eigenschatten, weil die Schatten
die durch die Lichtquelle entstehen durch kein optisches Bauteil
kompensiert werden.
-
2 zeigt
eine geschnittene Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer optischen
Anzeige 1. In diesem Ausführungsbeispiel wird ebenfalls
die Kalotte 15 verwendet, um die Lichtquelle 3 und
den Reflektor 6 zu beherbergen. Die Kombination aus Reflektor 6 und
Lichtquelle 3 ist, wenn man 2 mit 1 vergleicht,
in Signalsäulen,
die bereits in Verwendung sind, einbaubar bzw. die derzeitigen Signalsäulen können nachgerüstet werden.
Der Reflektor 6 ist zur Transmission eines Teils des Lichtes
der Lichtquelle 3 vorgesehen, so dass die Raumrichtungen, die
von dem Reflektor 6 abgedeckt werden, mit Licht ausgeleuchtet
werden können.
Weiterhin ist der Reflektor 6 zur Reflektion eines Teils
des Lichts der Lichtquelle 3 ausgeführt, wobei durch die Konusform und
die Position des Reflektors 6 der Eigenschatten der Lichtquelle 3 effektiv
kompensiert werden kann.
-
3 zeigt
eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer optischen Anzeige 1. Diese optische Anzeige 1 ist
ebenfalls auf Kalottenbasis ausgeführt. Wie in den 1 und 2 befindet
sich die Lichtquelle 3 im Zentrum. Durch das Anbringen einer
Lichtröhre 14,
zum Beispiel der Firma BNF Profiles, mit diffuser Lichtverteilung
und geringerer, innerer Reflektion in den Röhren in Kombination mit einer hellen
LED wird eine durchgehende, gleichmäßige 360° Ausleuchtung des Raumes als
auch der Höhe gewährleistet.
Die Lichtröhre 14 übernimmt
die Funktion eines Diffusors 7, und kann gefärbt oder
getönt sein.
Weiterhin ist diese Lichtröhre 14 nachträglich in einer
Signalleuchte einbaubar. Dazu muss lediglich irgendeine Lichtquelle 3,
zum Beispiel eine LED, in der Signalleuchte vorhanden sein, um das
Problem der umfassenden Ausleuchtung zu gewährleisten. Damit erübrigt sich
die Verwendung einer Vielzahl von LEDs, die eine ähnliche
aber immer noch weniger homogene Verteilung der Lichtintensität nach sich
ziehen. Das Einbringen der Lichtröhre 14 bedarf keinerlei
Zusatzvorrichtungen, wie Halterungen oder dergleichen und sie muss
auch nicht in einem bestimmten Abstand zu der LED positioniert werden, um
die Lichtverteilung zu gewährleisten.
Insbesondere in diesem Ausführungsbeispiel
ist neben reinen Farbsignalgaben auch das Darstellen von Zahlen oder
Ziffern möglich.
Hierzu können
die Zahlen oder Ziffern in den Raum projeziert werden, so dass zusätzliche
Informationen über
die Maschine oder technische Anlage optisch weitergereicht werden.
Durch die durchgehende 360° Ausleuchtung
kann die optische Anzeige 1 bei freier Sicht von jeder
Position gesehen werden. Dabei kann die Lichtqualität im Raum durch
eine Kombination mit einem Reflektor im Sinne des ersten Ausführungsbeispiels
eine etwaige Schattenbildung sehr effektiv unterdrücken. Der
Einsatz einer LED bedeutet eine kostengünstige Einsparung. Im Gegensatz
hierzu wird derzeit zur umfassenden Ausleuchtung mindestens eine
Vielzahl von LEDs benötigt.
Die Nachrüstbarkeit
bei bestehenden Produkten, eine einfache Montage, und die Austauschbarkeit
ohne Zusatzaufwand ist gegeben.
-
4 zeigt
eine dreidimensionale Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels. Wie in 3 bereits
beschrieben, ist die Lichtröhre 14 leicht
in der kalottenbasierten optischen Anzeige 1 austausch- oder
platzierbar. Diese Figur verdeutlicht nochmals, dass die Lichtröhre 14 eine
Diffusionsfunktion des Lichtes innehat. Alle weiteren Merkmale sind
bereits in 3 beschrieben worden.
-
5 zeigt
eine Ansicht einer Leuchtfolie, wie sie im Folgenden dritten Ausführungsbeispiel verwendet
wird. Die Leuchtfolie 5 weist in der Regel zwei Anschlüsse 13 auf,
die zur Stromversorgung der Leuchtfolie 5 verwendet werden.
Leuchtfolien können
in einer Vielzahl von Formen und Maßen bereitgestellt werden.
So ist es möglich,
Leuchtfolien verschiedener Längen
für verschiedene
Kalotten zu verwenden.
-
6 zeigt
eine Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels
einer optischen Anzeige 1. Diese optische Anzeige 1 ist
für eine
Leuchtfolie 5 vorgesehen. Die Leuchtfolie 5 wird
hierbei gerollt in die Kalotte 15 eingeführt bzw.
platziert. Die Kalotte 15 weist keine weitere Lichtquelle
auf. Die Leuchtfolie 5 übernimmt
gleichzeitig die Funktion der Lichtquelle 3 und die Funktion
eines Diffusors 7. Über
die Pins 11 wird durch den Anschluss der Anschlüsse 13 die
Stromversorgung der Leuchtfolie 5 sichergestellt. Da die Leuchtfolie 5 durch
eine Biegung nunmehr eine zylindrische Form einnimmt, sind weiter
keine Halterungen als die innenseitigen Wände der Kalotte 15 notwendig.
Wie in den Ausführungsbeispielen
zuvor wird durch das Eindringen der Leuchtfolie in die Kalotte 15 eine
komplette Ausleuchtung gewährleistet. Es
wird nur eine Lichtquelle, die als Leuchtfolie 5 ausgeführt ist,
benötigt,
um die Kalotte 15 vollständig in der Höhe und im
Umfang von 360° auszuleuchten. Diverse
Lichtquellen 3 wie zum Beispiel LEDs entfallen somit vollständig, können aber
hilfsweise zusätzlich
verwendet werden. Das Vorteil verschaffende Merkmal in diesem Ausführungsbeispiel
ist die Tatsache, dass die Leuchtfolie 5 direkt an die
Stromversorgung angeschlossen werden kann, und gleichzeitig als
Lichtquelle und Lichtverteiler a giert. Ähnlich wie in den Ausführungsbeispielen
zuvor können
Leuchtfolien 5 in verschiedenen Farben verwendet werden. Damit
erübrigt
sich zusätzlich
der Kauf bzw. Einsatz von verschiedenfarbigen Kalotten. Universelle
durchsichtige Kalotten können
in Zusammenhang mit der Verwendung mit Leuchtfolien somit nach Bedarf
eingesetzt oder ausgetauscht werden. Neben der Farbvarianz ist auch
die Größenvarianz
zu beachten. Die Leuchtfolien 5 sind in verschiedenen Größen erhältlich und
können
je nach Bedarf der Ausleuchtung angepasst werden. Die Folie bedarf
neben dem Anschließen
keinerlei besonderer Einbauposition, wie zum Beispiel zentraler
Einbau, da die Ausleuchtung gleichmäßig erfolgt. Ein weiterer Vorteil
besteht in der Reduktion der notwendigen Elektronik, da nur eine einzige
Folie unter Umständen
ausreicht, die gewünschte
Ausleuchtung zu realisieren. Durch die universelle Verwendung der
durchsichtigen Kalotten fällt eine
Vielzahl bereits verwendeter Kalotten weg, wie zum Beispiel die
geriffelte Kalotte oder farbige Kalotten. Als Nebeneffekt sinken
auch die Lagerhaltungskosten als Konsequenz der Variantenreduktion.
-
7 zeigt
eine dreidimensionale Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels einer optischen
Anzeige 1, die als Signalsäule ausgeführt ist. Die Kalotte 15 beherbergt
die Leuchtfolie 5, wobei die Führung der Anschlusskabel 13 der
Leuchtfolie 5, die mit den Pins 11 verbunden sind,
verdeutlicht ist.
-
Zusammenfassend
betrifft die Erfindung eine optische Anzeige, sowie einen Einsatz
für eine
optische Anzeige, zur Erzeugung eines optischen Signals, wobei die
Anzeige mindestens eine Lichtquelle aufweist. Die optische Anzeige
ist in der Lage eine gleichmäßige Ausleuchtung
des Raumes zu gewährleisten,
wobei hinderliche, räumliche
Intensitätsschwankungen
durch eine Ausleuchtung der Eigenschatten der Bauteile der optischen
Anzeige erzielt werden. Zur gleichmäßigen Ausleuchtung in im Wesentlichen
alle Raumrichtungen ist mindestens ein Lichtkontrollelement vorhanden,
welches zur gleichzeitigen Lichtreflexion und Lichttransmission
des von der Lichtquelle emittierten Lichtes vorgesehen ist.