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Diese
Erfindung bezieht sich auf helmmontierte Sicherheitsleuchten oder
Anzeiger zur Kennzeichnung der Gegenwart oder der Position des Trägers.
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Helme
sind als Kopfbekleidung verwendete Schutzvorrichtungen entweder
in Form einer Kappe, oder als Teil eines Schutzanzugs und dergleichen. Beispiele
sind Sturzhelme für
Radfahrer, Skateboard-Fahrer und dergleichen, Sturzhelme für Motorradfahrer,
Schutzhelme für
Bauarbeiter oder Bergmänner,
sowie luftdichte, wasserdichte oder druckfeste Kopfbedeckungen für Taucher,
Astronauten usw.
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Oft
ist es wünschenswert,
dass der Benutzer eines Helms seine Gegenwart oder seine Position anderen
zu erkennen gibt. So muss ein Fahrradfahrer beispielsweise sicherstellen,
dass er von Autofahrern gesehen wird, insbesondere unter ungünstigen Fahrbedingungen;
Bergmänner
müssen
für den
Fall von Unfällen
für ihre
Begleiter sichtbar bleiben, usw. usf.
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Aus
diesen Umständen
leitet sich der Vorschlag ab, einen beleuchteten Positionsanzeiger oder
eine Warnleuchte auf einem Schutzhelm anzubringen; so wird in der
Patentschrift
US 4.862.331 von
Hanabusa eine Warnleuchte beschrieben, die lösbar an der Rückseite
eines Motorradsturzhelms angebracht ist.
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Wo
die Warnleuchte zur Montage an einem Radfahrer-Sturzhelm oder dergleichen
bestimmt ist, ist es unerlässlich,
dass der Helm so leicht wie möglich
ist, um zu verhindern, dass der Radfahrer das Gleichgewicht verliert.
Eine elektrolumineszente Lichtquelle ist zur Erreichung dieses Ziels
gut geeignet, weil sie im Vergleich zu konventionellen Lichtquellen
relativ energieeffizient ist, und
EP
1 084 635 von Isis Trust,
US
5,327,587 und
US 5,810,467 von Hurwitz,
US 5,559,680 von Tabanera
und
US 5,479,325 von
Tseng-Lu Chien schlagen daher beispielsweise Helme mit integrierend
ausgeführten elektrolumineszenten
Leuchten vor.
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US 5,806,960 von Chien legt
eine elektrolumineszente Sicherheitsleuchte offen, in der ein elektroluminszentes,
leuchtendes Element zusammen mit Batterien und anderen Stromversorgungselementen
in einem Gehäuse
untergebracht ist. Das Gehäuse
kann beispielsweise in einem Schuh untergebracht werden oder alternativ
lösbar,
beispielsweise an einem Fahrradrahmen, montiert werden und enthält eine
transparente Linse oder Abdeckung, durch die Licht abgestrahlt wird.
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Eine
typische elektrolumineszente Lichtquelle besteht aus einer dünnen, planaren
Bahn bzw. einem Streifen zur Montage auf der Fläche des Helms und strahlt gleichmäßig Licht
von ihrer bzw. seiner offenliegenden, plan verlaufenden Oberfläche ab, wenn
eine Beaufschlagung mit Wechselstrom erfolgt. Ein weiterer Vorzug
einer elektrolumineszenten Lichtquelle liegt darin, dass die Blendwirkung
fehlt, die man mit einer konventionellen Lichtquelle assoziiert;
das erleichtert die Vermeidung einer Blendung anderer Verkehrsteilnehmer
oder Betrachter der Warnleuchte.
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Wo
eine Warnleuchte auf einem Helm für einen Radfahrer, Motorradfahrer,
Skateboard-Fahrer, Skier oder desgleichen benutzt wird, ist es unerlässlich,
dass diese Warnleuchte die Schutzwirkung des Helmes im Falle eines
Unfalls nicht kompromittiert, insbesondere für den Fall, dass der Benutzer
einen Sturz auf den Kopf erleidet. Helme vom Typ für Radfahrer
(die auch von Skateboard-Fahrern, Skiern und dergleichen benutzt
werden), haben ein sehr geringes Gewicht und ihre Schale kann u.
U. nur aus einem relativ dicken Styropor-Formteil o. ä. mit Hohlräumen bestehen,
die den gesamten Helm vollständig
durchsetzen und dazu dienen, das Gewicht des Formteils weiter zu
reduzieren und die Belüftung
der Kopfhaut des Benutzers zu bewirken. Das Abnehmen eines Teils
von einem solchen Helm, und insbesondere das Einsetzen von Teilen
der Warnleuchte in seine Schale, würde eine nicht akzeptierbare
Beeinträchtigung
des dem Benutzer gewährten
Schlagschutzes darstellen.
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Des
Weiteren ist es wichtig, dass die Warnleuchte ausreichend Speicherenergie
enthält,
um zuverlässige
Leuchtwirkung über
einen längeren
Zeitraum zu gewährleisten.
Damit würde
sichergestellt, dass der Benutzer (z. B. der Radfahrer oder Motorradfahrer)
für die
gesamte Zeitdauer einer längeren Tour
für anderen
Verkehrsteilnehmer sichtbar bleiben würde, während der der Benutzer keine
geeignete Gelegenheit zum Auswechseln oder zum Nachladen der Energiequelle
hat. Unter solchen Umständen
ist es wichtig, dass die Lichtquelle weiterhin wirksam funktioniert,
bis der Benutzer seine Fahrt beendet hat, insbesondere weil der
Benutzer die (auf dem Helm des Benutzers montierte) Leuchte ja nicht
sehen kann und daher u. U. nicht bemerkt, wenn sie nicht mehr arbeitet.
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In
manchen Situationen ist es wünschenswert,
dass der Positionsanzeiger über
die größtmögliche Entfernung
in nur einer Richtung sichtbar bleibt. Ein Beispiel ist das Bremslicht
eines Motorfahrzeugs; es ist wichtig, dass die Hinterherfahrenden
so früh wie
möglich
gewarnt werden, wenn das vorausfahrende Fahrzeug bremst, so dass ausreichende
Vorwarnung für
die eigene Bremsung gewährleistet
ist und so eine Kollision vermieden wird. In andere Richtungen fahrende
Fahrzeuge brauchen keine solche Warnung, so dass Warnleuchten dieser
Art einen konkaven Reflektor und eine Linse aufweisen können, die
durch ihr Zusammenwirken das Licht aus der Lichtquelle zu einem
schmalen, leuchtstarken Strahl bündeln,
der aber nur innerhalb eines beschränkten Blickfelds sichtbar ist.
Für solche
Anwendungen verwendet man häufig
Leuchtdioden, die mit einer integrierenden Linse ausgeführt werden
können,
die als Kollimator des emittierten Lichts zu einem Lichtstrahl wirkt,
der beispielsweise nur innerhalb eines Blickwinkels von fünf Grad
sichtbar ist.
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Demgegenüber ist
es wichtig, dass Positionsanzeiger für Radfahrer, Skateboard-Fahrer, Skier und
dergleichen innerhalb des größtmöglichen
Blickfelds sichtbar bleiben, da der Benutzer in beliebiger Richtung
zu anderen Verkehrsteilnehmer orientiert sein kann. In der Tat ist
ein Radfahrer, der sich relativ langsam quer zu einem Verkehrsstrom
bewegt, oder beispielsweise wartet, bis er abbiegen kann, dem größten Risiko
ausgesetzt. Deshalb ist es wichtig dass bei solchen Anzeigeleuchten
das größtmögliche Blickfeld
gegeben ist, d. h. das ausgestrahlte Licht soll über das größtmögliche Blickfeld sichtbar sein.
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Gegenstand
der gegenwärtigen
Erfindung ist ein heimmontierter, elektrolumineszenter Positionsanzeiger
von geringem Gewicht und energieeffizienter Konstruktion mit dem
größtmöglichen
Bildfeld, mit dem der dem Heimträger
gewährte
Schutz nicht kompromittiert wird.
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Gemäß der gegenwärtigen Erfindung
handelt es sich um einen elektrolumineszenten Positionsanzeiger
zur Montage auf einem Helm gemäß den beigefügten Patentansprüchen.
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Elektrolumineszentes
Material bietet artgemäß im Vergleich
zu konventionellen Lichtquellen ein großes Blickfeld; montiert man
jedoch das Material auf der Oberfläche des Helms anliegend, benötigt man
eine relativ große
Materialfläche,
um das maximal mögliche
Blickfeld für
Beobachter vor und hinter dem Benutzer sowie unter oder über ihm
zu gewährleisten.
So ist es beispielsweise möglich,
dass in Fällen,
in denen ein Helm eines Radfahrers eine Umrandung aufweist, der
Fahrer eines niedrig liegenden Sportwagens ein flaches, elektrolumineszentes
Element, das gerade über
dem Rand angebracht ist, nicht mehr sehen kann, insbesondere wenn
sich der Kopf des Radfahrers in Schräglage befindet. Um zu gewährleisten,
dass der Positionsanzeiger über
einen so großen
Bereich wie möglich
sichtbar ist, wird das Gehäuse
des Anzeigers vorzugsweise als ein hervorstehender, durchgehende
gebogener Körper ausgeführt, der
zum Gebrauch an der Seite des Helms angebracht werden kann, so dass
er aus dem Helm herausragt und vorzugsweise der Kurve des Helms
folgt, damit er von vorne und von hinten sowie von oben und von
unten her sichtbar ist.
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Die
Praxis hat jedoch gezeigt, dass es sehr schwierig oder sogar unmöglich ist,
eine flaches, elektrolumineszentes Element so zu biegen, dass es dem
Verlauf eines dreidimensionalen, gebogenen Körpers folgt, d. h. um mehrere
Achsen gebogen ist, die nicht parallel zueinander verlaufen. Des
Weiteren ist zur Energieversorgung einer ausreichend große Fläche aus
elektrolumineszentem Material, die eine hervorstehende, dreidimensionale
Fläche
abdeckt, damit sie über
ein großes
Blickfeld sichtbar ist, eine relative große und schwere Stromquelle
erforderlich, oder man muss eine reduzierte Betriebszeit für den Positionsanzeiger
bis zum Nachladen oder Auswechseln der Stromquelle in Kauf nehmen.
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Mit
dem gegenwärtigen
Anzeiger werden beide diese Nachteile vermieden, indem das Gehäuse als
hervorstehender Diffuser ausgebildet ist – d. h. als dreidimensionaler
Diffuser, der während
seiner Benutzung von der Helmoberfläche absteht – über den
wenigstens ein Teil des Lichts so verteilt wird, so dass das abgestrahlte
Licht über
das größtmögliche Blickfeld
sichtbar ist. Wenigstens ein Teil des Lichts der elektrolumineszenten
Lichtquelle, bei der es sich um ein oder mehrere elektrolumineszente
Elemente handeln kann, z. B. ein Paar Streifen aus elektrolumineszentem
Material von gleicher oder unterschiedlicher Größe, die mit ihrer Rückseite
zueinander angeordnet sind oder, als Alternative, ein einzelner,
auf halbe Länge
gefalzter Streifen, wird vorzugsweise von einem konvexen Reflektor über die
gesamte Innenfläche
des Diffusers verteilt, der im Gebrauch praktisch die gesamte sichtbare
Oberfläche
des Anzeigers darstellt.
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In
dieser Spezifikation bezeichnet der Begriff "konvex" eine im Wesentlich nach außen gewölbte, hervorstehende
Kurvenform, während
der Begriff "konkav" eine im Wesentlichen
nach innen gewölbte Kurvenform
bezeichnet, die eine Höhlung
bildet.
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Gewünscht wird
die direkte Abstrahlung eines mittig verlaufenden Lichtbands von
hoher Leuchtstärke
direkt durch ein transparente Fenster durch Anordnung eines zweiten
elektrolumineszenten Elements gegen die Innenfläche des Diffusers entlang der
Mittelachse des transparenten Fensters zur Hervorhebung der speziellen
Formgebung und Orientierung des Anzeigers und damit der Orientierung
des Benutzers. Das macht es dem Beobachter leichter, die wahrscheinliche
Bewegungsrichtung des Benutzers sowie die Richtung zu beurteilen,
in der sich dieser bewegt, während
der konzentriertere Lichtstrahl des zweiten Elements zusätzlich gewährleistet,
dass der Anzeiger bei größerer Entfernung und
unter schlechten Sichtverhältnissen
wie z. B. bei Nebel deutlicher sichtbar ist.
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Das
hervorstehende Gehäuse
maximiert somit die Sichtbarkeit des Anzeigers, während die
Verwendung eines Diffusers und vorzugsweise eines mit diesem zusammenwirkenden
Reflektors oder einer Kombination von Linse und Reflektor für die Verteilung
des Lichts eines relativ kleinen Teils von elektrolumineszentem
Material über
das großflächige Gehäuse dessen
Energieeffizienz maximiert.
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Wird
jedoch der Helm von einem Radfahrer, Motorradfahrer o. ä. benutzt
und stürzt
der Träger des
Helms und schlägt
dabei mit dem Kopf auf, könnte
das hervorstehende Gehäuse
bei fester Montage am Helm eine Nackenzerrung des Trägers verursachen
und damit die von Schutzwirkung der Helmschale beeinträchtigten,
die ja typisch glatt und gerundet ausgeführt ist, damit der Benutzer
bei einem Sturz abrollen kann.
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Aus
diesem Grunde wird der Anzeiger bei Verwendung auf dem Helm eines
Rad- oder Motorradfahrers mit einem lösbaren Befestigungsmittel angebracht,
das zum automatischen Lösen
des Anzeigers bei einem Aufprall führt. Hierzu werden vorzugsweise
magnetische Mittel verwendet, die den Anzeiger bei einem Aufprall
automatisch lösen,
Magnetische Mittel werden hierzu vorzugsweise verwendet, weil sich
erwiesen hat, dass zusammenwirkende Magnetelemente (wie z. B. Magnete
und Stahlplatten) am Unterteil des Anzeigergehäuses und auf der Helmoberfläche die
am besten voraussagbaren und steuerbaren Lösungseigenschaften aufweisen.
Das am Helm verbleibende Element ist vorzugsweise ein dünnes Blech
o. ä.,
womit gewährleistet
wird, dass die glatten Konturen des Helms nicht unterbrochen werden
und seine Schutzwirkung unbeeinträchtigt leibt.
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Die
Erfindung bietet somit einen elektrolumineszenten Positionsanzeiger
mit einem bemerkenswert große
Blickfeld und von großer
Sichtbarkeit bei hohem Wirkungsgrad kombiniert mit überraschend geringem
Energieverbrauch im Verhältnis
zu seinem Wirkungsgrad und einer entsprechend längeren Betriebszeit ohne die
Notwendigkeit eines Nachladens oder Auswechselns der Stromversorgungsquelle. Der hohe
energietechnische Wirkungsgrad bzw. der geringe Energieverbrauch
gestatten die Verwendung einer relativ kleinen Batterie oder anderen
Stromquelle sowie eine elektronische Steuerschaltung von geringem
Stromverbrauch, die das Gesamtgewicht des Anzeigers minimieren.
Dazu lassen sich bei Anordnung des Diffusers in einer Höhlung, die
die Stromversorgung und die Lichtquelle enthält und vorzugsweise einen konvex
ausgeführten
Reflektor aufweist, der seinerseits die Stromversorgungsquelle enthält, alle
Bestandteile der Stromversorgung im Volumen des Diffusers unterbringen,
so dass der Anzeiger trotz seiner hervorstehenden Konturen relativ kompakt
bleibt und im Wesentlichen seine gesamte sichtbare Oberfläche beleuchtet
wird. Weil alle Bauteile des Anzeigers in seinem Gehäuse untergebracht
sind und ggf. so angeordnet sind, dass sie sich bei einem Aufprall
vom Helm lösen,
dringt der Anzeiger in einem solche Fall nicht in den Helm ein.
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In
der Praxis hat sich gezeigt, dass das Licht des elektrolumineszenten
Streifens weniger stark blendet und damit als Positionsanzeiger
wirksamer ist als ein Positionsanzeiger, der eine konventionelle Lichtquelle
verwendet. Eine elektrolumineszente Lichtquelle hat sich bei Versuchen
auch als bei Nebel besser sichtbar erwiesen und wird daher als Positionsanzeiger
bevorzugt. Diese Vorteile sind besonders unter schwierigen Einsatzbedingungen
erkennbar unter denen Punktleuchtquellen, deren Licht im Nebel oder
unter reduzierten Sichtverhältnissen
wie z. B. beim Tauchen diffundiert, schwer zu bestimmen ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung
verschiedener Ausführungsformen
der Erfindung ersichtlich, die jedoch ihren Anwendungsbereich auf
keine Art und Weise einschränken
sollen und sie unter Bezugnahme auf die beliegenden Zeichnungen
nur beispielsweise beschreiben. Die Zeichnungen enthalten folgende
Darstellungen:
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1 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Paars von Positionsanzeigern
in einer ersten Ausführungsform
bei Verwendung auf einem Radfahrer-Schutzhelm;
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2A und 2B zeigen
Seiten- bzw. Endansichten eines der Positionsanzeiger auf 1;
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3 zeigt
eine in Einzelteile aufgelöste Darstellung
der Abbildung auf 1 aus der die Befestigungsmittel
hervorgehen;
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4 und 5 zeigen
Aufsichten auf die Anzeiger auf 1 bei Verwendung
mit zweiten bzw. dritten Helmausführungen;
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6A zeigt
einen Schnitt entlang der Linie X-X des Positionsanzeigers auf 2, wobei einige der Innenteile der Klarheit
wegen weggelassen sind;
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6B zeigt
einen Querschnitt der auf 6A dargestellten
Dichtung;
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7 zeigt
einen Längsschnitt
entlang der Linie Y-Y des auf 2 dargestellten
Positionsanzeigers;
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8A und 8B zeigen
Seitenansichten bzw. Aufsichten eines Positionsanzeigers gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
wobei die innenliegenden Teile mit gestrichelten Linien dargestellt
sind;
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9 zeigt
eine in Einzelteile aufgelöste Darstellung
des auf 8A und 8B dargestellten
Anzeigers, und
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10 zeigt
eine in Einzelteile aufgelöste perspektivische
Darstellung des Auf 9 dargestellten Anzeigers.
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Auf 1, 2A und 2B sieht
man eine erste Ausführungsform
eines Paars von Positionsanzeigern 10 die zur Benutzung
an gegenüberliegenden
Seiten 2 eines Radfahrer-Sturzhelms 1 angebracht
sind. Jeder Anzeiger besteht aus einem länglichen Gehäuse 11 mit
einem überstehenden, durchscheinenden
Diffuser 12 und einem Unterteil 13; der Diffuser
ist zweckmäßig aus
einem durchscheinenden oder durchsichtigen Kunststoffmaterial wie
z. B. Polykarbonat, Acrylat, Styrol, Hart-PE o. ä. hergestellt. Der Diffusor
kann mit einer matten Oberfläche
oder auf sonstige Art und Weise so ausgeführt sein, dass das einfallende
Licht gleichmäßig gestreut wird.
Die Formgebung des Unterteils 13 entspricht der Außenkontur
des Seitenteils 2 des Helms, auf dem es montiert werden
soll; der Kurvenradius das Unterteils 13 an seiner Hauptachse
entlang beträgt vorzugsweise
zwischen 90 mm und 490 mm, was sich in der Praxis als für die Befestigung
an einer Vielzahl von überall
im Handel erhältlichen
Helmen geeignet erwiesen hat. Der Diffusor bildet eine Hohlraum,
der an seinem Unterteil 13 mit einer (im Querschnitt nicht
dargestellten) Sockelplatte verschlossen ist, auf der die Befestigungsmittel
montiert sind und der erforderlichenfalls wasser- und druckdicht
sein kann, insbesondere dann, wenn die Anzeiger 10 von Tauchern
benutzt werden sollen.
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Eine
flexible Dichtung 14 (insbesondere auf 6B dargestellt)
ist am Unterteil vorgesehen und verformt sich zur Anpassung an Änderungen
in den Konturen des Unterteils 13 und des Helms 1,
an dem der Anzeiger angebracht ist, Je nach den Konturen des Helms
kann die Dichtung auch das Eindringen von Wasser in die Verbindung
zwischen dem Anzeiger und dem Helm verhindern, das stromlinienförmige Aussehen
verbessern helfen und eine Lösung
und Schwingungen im Gebrauch verhindern.
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Bei
Betrachtung von 3 sieht man, dass jeder Anzeiger 10 mit
lösbaren
Verbindungsmitteln am Unterteil 13 zur Befestigung am Helm 1 ausgestattet
ist. Die Befestigungsmittel enthalten geeignete, zusammenwirkende
Paare von schlanken, Magnetelementen mit der auf den Zeichnungen
dargestellten, scheibenartigen Formgebung, oder sie können die
Form wie auf den Abbildungen dargestellt aufweisen oder alternativ
z. B. länglich
ausgeführt sein.
Jedes Element kann ein Magnet sein; als Alternative kann je ein
Magnet jedes Paars als Magnet und das andere Element als Stahlplatte
o. ä. ausgeführt sein,
z. B. als Stahl-Sockelplatte, die Teil des Unterteils 13 des
Gehäuses
sein kann. Ein Element 30 jedes Paars wird auf dem Außenbezug
des Helms angebracht, z. B. mit doppelseitigem, hochfesten Klebeband,
mit Klebemasse, oder durch Verschweißen, während das (nicht dargestellte)
jeweils andere Element im Unterteil 13 des Gehäuses 11 angebracht wird,
z. B. durch Einformen in eine Kunststoffplatte. Wo ein Element 30 auf
den Helm aufgeklebt wird vorzugsweise ein Cyanoacrylat oder eine
andere Klebmasse so gewählt,
dass die Kunststoffschale des Helms nicht angegriffen wird. Wo eine
Stahlplatte am Helm angebracht ist, bietet doppelseitiges Klebeband
eine wirksame und effiziente Befestigungsmethode; die Platte ist
ausreichend dünn,
um der Oberflächenkontur
des Helms folgen zu können,
so dass seine Schutzwirkung im Falle eines Unfalls unbeeinträchtigt bleibt.
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Bei
der Benutzung wird das Unterteil 13 in eine Lage gedrückt, in
der sich die zusammenwirkenden Elemente gegenseitig anziehen, und
der Indikator (10) wird einfach fest auf die Seite des
Helms 1 gedrückt.
Der Anzeiger 10 kann demgemäß sauber und schnell wieder
abgezogen werden, indem man ihn fest fasst und vom Helm abdreht;
er lässt
sich danach ohne Schwierigkeiten an einem beliebigen Helm anbringen,
der mit geeigneten Magnetelementen ausgestattet ist (oder direkt
an einem Stahlhelm).
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Bei
einer Entwicklung ist ein Element jedes Paars flexibel am Unterteil 13 angebracht,
beispielsweise durch Einformen des Elements in einen Teil der Dichtung 14.
Das Element und die Dichtung 14 können anders als dargestellt
ausgebildet werden. Das ermöglich
dem Element eine bessere Ausrichtung mit dem zugehörigen Element
auf der Oberfläche
des Helms, so dass eine positivere Befestigung erfolgt.
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Auch äquivalente
Befestigungsmittel für
Anwendungen mit hoher Beanspruchung sind problemlos erkennbar. Bei
gewissen Anwendungen, z. B. einem Helm für Bau- oder Bergarbeiter, kann
man Gewindestifte als Befestigungsmittel verwenden, wobei die Sicherung
dann mit Flügelschrauben
o. ä. erfolgt, womit
sichergestellt wird, dass die Anzeiger bei einem Aufprall fest in
ihrer Lage verbleiben.
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Bei
anderen Anwendungen, insbesondere bei Sturzhelmen für Rad- und
Motorradfahrer, könnte die
Masse des Anzeigers den Helm an einem reibungslosen Rollen auf dem
Boden hindern, sollte der Benutzer vom Fahrrad oder vom Motorrad
stürzen, was
zu einer Überbeanspruchung
des Nackens des Trägers
führen
könnte.
Es ist daher bei solchen Anwendungen unerlässlich, dass die Befestigungsmittel den
Anzeiger und alle seine zugehörigen
Stromversorgungsteile sofort und zuverlässig bei einem Aufprall lösen, was
man wie beschrieben durch Anordnung der Stromversorgungsteile im
Gehäuse
zusammen mit der Verwendung von geeigneten lösbaren, vorzugsweise magnetischen
Befestigungsmitteln erreicht.
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Insbesondere
gewährleistet
das Fehlen von den Helm umgreifenden Befestigungselementen oder
von diesem weit abstehenden Befestigungselementen, dass sich die
Anzeiger automatisch, sauber und zuverlässig vom Helm lösen, so
dass der Helm wie vorgesehen rollen kann.
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Als
Alternative können äquivalente,
sauber auslösende
Befestigungselemente verwendet werden, um das Gehäuse am Helm
zu befestigen. So könnten
als Ersatz für
die Magnetelemente beispielsweise Druckknöpfe oder auswechselbare Elemente mit
Sollbruchstelle verwendet werden, die für den Bruch bei einer spezifischen
Last konstruiert sind. Magnetelemente von der beschriebenen Form
werden jedoch besonders bevorzugt, weil nach der Lösung vom
Helm deutlich abstehende Bauteile fehlen, und weil sich Magnetelemente
wie beschrieben besonders zuverlässig
unter vorgegebenen Aufprallbedingungen lösen. Die Last für die Auslösung wird
vorzugsweise so gewählt,
dass die Anzeiger hohen Windebelastungen des Anzeigerkörpers sowie
den Stoßlasten
bei normalem Gebrauch standhalten, jedoch gewährleistet ist, dass die Anzeiger
automatisch abgelöst
werden, wenn ein Aufprall mit einer Last erfolgt, die die spezifizierte
Auslöselast überschreitet. Die
Sockelplatte des Anzeigers kann auch profiliert ausgeführt sein
(z. B. durch Abschrägen
oder Ausrunden der Kanten), um die Ablösung zu erleichtern, insbesondere
für den
Fall eines geradwinkeligen Direktaufschlags des Sturzhelmgehäuses anstelle
eines Aufpralls in einem schrägen
Winkel.
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Bei
Betrachtung von 4 und 5 sieht man,
dass die Anzeiger 10 vorzugsweise paarweise auf gegenüberliegenden
Seiten des Helms angebracht sind, so dass beide Anzeiger je nach
der Position des Beobachters gleichzeitig sichtbar sind. Das so
ausgebildete Positionsanzeigesystem liefert eine ausgeglichene,
symmetrische Anordnung, die keinen nachteiligen Einfluss auf das
Gleichewicht des Helms ausübt
und damit die Sicherheit des Trägers
nicht beeinträchtigt.
Das ist besonders wichtig bei Leichtbauhelmen, wie sie von Radfahrern
getragen werden. Die beiden Seiten jedes Anzeigers sind wie dargestellt
symmetrisch um ihre Hauptachse ausgeführt so dass jeder Positionsanzeiger
auf der rechten oder der linken Seite des Helms verwendet werden
kann und sich dann jeweils entweder in der obersten oder der untersten
Lage befindet.
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Der
Diffuser 12 auf jedem Anzeiger bildet ein längliches
Band, dass über
die Seite des Helms von seinem Vorderteil 3 zu seinem hinteren
Teil 4 verläuft. Diese
Anordnung gewährleistet,
dass die Anzeiger 10 im Gebrauch wirksam funktionieren,
insbesondere unter Bedingungen bei denen es wichtig ist, dass die
Anwesenheit oder die Position des Benutzers von der Seite her deutlich
erkennbar ist, so beispielsweise, wenn der Benutzer ein Rad- oder
Motorradfahrer ist und die Sichtverhältnisse schlecht sind und er
von der Seite her deutlich für
Autofahrer sichtbar sein muss, die sonst deren Fahrweg kreuzen könnten. Das
länglich
Leuchtband der Anzeiger 10 zeigt deutlich die Anwesenheit
des Benutzers von jeder Seite, ganz abgesehen von der Sichtbarkeit
von vorne und von hinten, bietet also wesentliche Vorteile gegenüber Leuchten,
die nur von einer Position vor oder hinter dem Helmbenutzer sichtbar
sind.
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Die
längliche
Form des auf den Zeichnungen dargestellten Gehäuses gibt dem Anzeiger auch
eine Stromlinienform und minimiert die Luftreibung, was besonders
wichtig ist, wenn der Anzeiger von einem Radfahrer, einem Taucher
oder einem Motorradfahrer benutzt wird.
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Der
nach außen
vorstehende, durchscheinende Diffuser jedes Anzeigers gewährleistet,
dass der Anzeiger innerhalb eines großen Blickfelds, von oben und
von unter her und von den Seiten aus sichtbar ist, während seine
längliche
Form leicht erkennbar ist, insbesondere bei schlechten Sichtverhältnissen,
unter denen die Feststellung der Lage von Punktlichtquellen schwierig
ist.
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Indem
man das Paar von Anzeigern auf sich gegenüberliegenden Seiten des Helms
so anordnet, dass beide gleichzeitig sichtbar sind, erzielt man
den weiteren Vorteil, dass ein Betrachter aus der Orientierung und
den relativen Positionen der Anzeiger nicht nur die Position sondern
auch die Orientierung und damit die wahrscheinliche Bewegungsrichtung
des Benutzers ableiten kann. Auf ähnliche Art und Weise kann
der Betrachter das Sichtfeld des Benutzers einschätzen und
damit feststellen, ob sich der Benutzer der Gegenwart des Betrachters
bzw. einer potenziellen Gefahr bewusst ist.
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In
diesem Zusammenhang wird man feststellen, dass sich das Vorderende 15 jedes
Anzeigers (10), das im Gebrauch zum Vorderende 3 des
Helms hin weist, nach Möglichkeit
deutlich sichtbar von seinem rückwärtigen Ende 16 am
hinteren Ende 4 des Helms unterscheiden sollte. Betrachtet
man daneben auch 2A, sieht man deutlich die Formgebung des
Anzeigers von oben und von der Seite.
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Die
ausgeprägte
Formgebung der Vorder- und Hinterenden jedes Anzeigers bei Betrachtung von
vorne, von hinten oder von einer Seite des Benutzers her macht es
dem Betrachter (z. B. dann, wenn die Abzeiger unter Wasser auf einem
Taucherhelm verwendet werden) somit noch leichter, die Orientierung
und Bewegungsrichtung des Helmträgers zu
ermitteln. Das hilft bei der Lösung
des Problems eingeschränkter
Kommunikationsmöglichkeiten
zwischen Einzelpersonen bei schlechten Sichtverhältnissen und macht die Anzeiger
wirksamer bei der Übertragung
von sicherheitskritischer Information über den Träger an seine Begleiter.
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Betrachtet
man 6A und 7, dann sieht man eine elektrolumineszente
Lichtquelle zusammen mit Stromversorgungsmitteln in einer Anordnung
in der vom Diffusor 12 gebildeten Höhlung. Die Lichtquelle enthält ein erstes
Teil oder elektrolumineszentes Materialelement in Form eines Streifens 60 von
einer Breite von ca. 4 mm, der wie dargestellt an der Innenfläche 17 des äußeren Teils 18 des
Gehäuses
angebracht ist, oder alternativ im Abstand von diesem angeordnet
sein kann, so dass er sich über
die gesamte Länge
des Gehäuses
erstreckt.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
kann ein elektrolumineszenter Streifen 61 statt dessen
neben dem Unterteil 13 entlang einer Seite oder beider Seiten
des Gehäuses
angeordnet werden, wie auf 6A und
auf 7 mit einer gestrichelten Linie dargestellt.
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Zur
Maximierung des Blickfelds, über
das man den Anzeiger sehen kann, wird ein konvexer Reflektor 62 innerhalb
des Diffusers zwischen der Lichtquelle 60, 61 und
dem Stromversorgungsmittel 70, 71, 72 angeordnet
und verläuft
im Wesentlichen vom Unterteil 13 aus weg und bildet dabei
einen Hohlraum, der das Stromversorgungsmittel 70, 71, 72 aufnimmt.
Von dem ersten elektrolumineszentem Element 60 oder 61 abgestrahltes
Licht wird durch den konvexen Reflektor über die Innenfläche des
Diffusers verteilt und damit gleichmäßig durch den Diffuser abgestrahlt,
so dass es dem Betrachter als Leuchtkörper erscheint.
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Der
Reflektor weist eine durchgehende, periphere Umrandung 63 auf,
die im Bereich der durchgehenden, peripheren Umrandung 64 des
Diffusers an diesem angebracht ist und bei der Benutzung rundherum
gegen den Helm liegt, so dass sich ein Hohlraum 65 zwischen
dem Reflektor und dem Diffuser bildet, der sich im Wesentlichen über die
gesamte Innenfläche
des Diffusers bis zu dessen peripheren Umrandung erstreckt. Das
gestattet es dem ersten elektrolumineszentem Element 60 oder 61,
im Gebrauch praktisch die gesamte sichtbare Fläche des Gehäuses auszuleuchten.
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Beide
Innen- und Außenflächen des
Diffusers können
glatt ausgeführt
sein; als Alternative könne
ihre Innenflächen
mit einem Fassetten- oder Fresnelmuster ausgeführt werden.
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Es
wurde festgestellt, dass es bei Verwendung einer Stromquelle (wie
z. B. mit einer oder mehreren Batterien) mit einer Spannung von
3–12 V
zur Speisung eines Festkörper-Wechselrichters
mit oberflächenmontierten
Bausteinen und einer miniaturisierten, oberflächenmontierten Spule zur Herstellung
des Stromversorgungsmittels 70, 71, 72 möglich ist,
die Lichtquelle zur Beleuchtung bei guter Leuchtstärke über einen
Zeitraum von bis zu 15 Stunden oder mehr ohne Unterbrechung zu betreiben
und dabei dennoch einen kompakten, leichten Zusammenbau zu erhalten.
Man kann auch alternative Stromversorgungsmittel verwenden. Der
geringe Energiebedarf des neuartigen Anzeigers macht es möglich, oberflächenmontierte
Miniaturbausteine zu verwenden, die ein geringeres Gewicht haben
und kompakter sind als ihre konventionellen Äquivalente, aber keine hohe
Stromstärken
vertragen.
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Die
Sockelplatte kann ein Fach zur Aufnahme der Batterie 70 enthalten,
das gegenüber
dem Gehäuseinneren
abgedichtet ist und einen abnehmbaren, wasser- und druckdichten
Deckel aufweist, der es gestattet, die Batterie von außen her
zu entfernen und auszuwechseln. Die Sockelplatte kann als einteiliges
Kunststoffteil ausgeführt
werden, auf dem die Bausteine des Stromversorgungsteils vor dem Versiegeln
(z. B. durch Ultraschallschweißen
oder Verkleben) mit dem Diffuser vormontiert werden. Als Alternative
ist das Formen in zwei Teilen integrierend mit dem Diffuser möglich, die
anschließend
nach dem Einbau der Innenteile mit Ultraschall verschweißt werden.
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Als
Alternative kann man die Bausteine des Stromversorgungsteils, die
magnetischen Elemente und die Batterieteile mit Harz vergießen, wobei
der Hohlraum unter dem Reflektor verfüllt und der untere Teil des
Gehäuses
so versiegelt wird, dass die Harzoberfläche die Sockelplatte bildet.
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Es
ist erwünscht,
einen ersten Teil des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts durch
den Diffuser zu verteilen, während
ein zweiter Teil des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts in Form
eines stärker
fokussierten Strahls nicht durch Diffuser verteilt wird. Man kann
dies auf günstige
Art und Weise erreichen, indem man ein zweites Teil oder Element
aus elektrolumineszentem Material so anbringt, dass es direkt sichtbar
ist, beispielsweise durch ein transparentes (möglicherweise linsenförmig ausgebildetes) Fenster
im Gehäuse
des Diffusers, so sich ein Lichtband von höherer Leuchtstärke bildet,
das jedoch keine Blendwirkung ausübt und von einem Bereich mit
stärker
diffundiertem Licht umgeben ist, das über den Diffuser abgestrahlt
wird.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform
kann das Element 60 demgemäß als ein einziger, gefalzter
Streifen ausgeführt
werden, oder aber in Form eines Elementepaars, dessen Hälften mit dem
Rücken
zueinander liegen und mit einem transparenten, im Diffuser 12 neben
dem Element 60 angeordnetes Fenster, durch das ein Teil
des Lichts direkt abgestrahlt werden kann.
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Die
Darstellungen 8A–10 zeigen eine
zweite Ausführungsform
dieser Anordnung im Detail.
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Die
Lichtquelle umfasst erste (80) und zweite (81)
Streifen aus elektrolumineszentem Material, die mit ihrer Rückseite
gegeneinanderliegend gegen Innenfläche des Diffuser 82 liegen.
Neben dem zweiten Element 81 ist ein transparentes Fenster
im Diffuser ausgebildet, so dass das Licht direkt durch das Fenster
abgestrahlt wird. Das erste Element 80 liegt dem konvexen
Reflektor und dem Gehäuse 84 des
Stromversorgungsteils gegenüber,
die aus dem gleichen Material wie der Diffuser geformt werden können, und
intern oder extern unter Vakuum metallbedampft werden können, so
dass sich eine Spiegelfläche
bildet. Die reflektierende Fläche
des Reflektors 84 ist hochglanzpoliert und weist vorzugsweise
ein Fassetten- oder Fresnel-Muster auf; das bewirkt die Auflösung des
einfallenden Licht aus dem ersten Element 80 und seine
gleichmäßige Verteilung über die
Innenfläche
des Diffusers.
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Die
beiden Elemente 80 und 81 sind (beispielsweise
mit Klebmasse oder durch mechanische Sicherung der Enden der Streifen)
mit ihren Rückseiten
zueinander liegend an einer gebogenen Brücke 83 befestigt,
die auf geeignete Art und Weise aus dem gleichen Material wie der
Diffuser 82 geformt werden kann und den ersten Streifen 80 im
Abstand von dem Reflektor 84 hält. Die Innenfläche der
Brücke 83 kann
auch als Linse ausgebildet werden, beispielsweise als konvexe Fassettenlinse,
die das Licht des ersten elektrolumineszentem Materials 80 bricht und über den
Reflektor 84 verteilt. Die Außenfläche des Reflektors ist hochglanzpoliert
und hat ein Fassetten- oder Fresnelmuster und reflektiert das einfallende
Licht gleichmäßig über die
gesamte Innenfläche
des Diffusers 82. Die Bausteine der Stromversorgung einschließlich der
Stromquelle wie z. B. der Batterie 86, befinden sich im
Reflektor 84. An einer geeigneten Stelle ist ein (nicht
dargestellter) Schalter angebracht.
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Eine
Sockelplatte 85 wird als Kunststoffformteil mit einer Anzahl
von eingeformten magnetischen Elementen hergestellt und an dem Diffuser 82 befestigt,
z. B. durch direktes Anschrauben des Reflektors an einen auf der
Innenseite des Reflektors ausgebildeten Vorsprung, und dient der
Aufnahme der internen Bausteine. Eine mit ihr zusammenwirkendes, feuerverzinktes
Stahlband 87, das in eine Kunststoffleiste eingeformt werden
kann, wird mit doppelseitigem Klebeband oder and anderen geeigneten
Mitteln am Helm befestigt, so dass der gesamte Zusammenbau ohne
Weiteres am Helm zu montieren ist, indem man die Sockelplatte 85 auf
die Leiste 87 aufsetzt, so dass sie von den Magneten festgehalten
wird. Statt dessen kann auch eine feuerverzinkte Stahlplatte als Sockelplatte
benutzt werden und eine dünne,
die Magnetelemente enthaltende Kunststoffleiste am Helm angebracht
werden.
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Durch
die Verwendung eines konvexen Reflektors zur Reflexion und Verteilung
eines Teil des von einem elektrolumineszenten Streifen 80 ausgestrahlten
Lichts über
die gesamte Innenfläche
des hervorstehenden Diffusors 82 wird bei dem Positionsanzeiger
ein außerordentlich
großes
Sichtfeld mit nur einer relativ kleinen Fläche aus elekrolumineszentem
Material und damit einem relativ geringen Energieverbrauch geschaffen.
Durch die über
die gesamte sichtbare Oberfläche
des Anzeigers verlaufende Anordnung des Diffusers 82, so
dass seine Umrandung 88 rundherum um den Helm liegt, wird
das diffundierte Licht über
das gesamte Außengehäuse des
Anzeigers verteilt. Der Anzeiger erscheint so dem Betrachter als
ein gleichmäßig ausgeleuchtetes Objekt
von ausgeprägt
länglicher
Form, betont durch einem Mittelstreifen, der durch einen zweites,
durch das transparente Fenster direkt sichtbare Element 81 mit
erhöhter
Leuchtstärke
beleuchtet wird.
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In
der Praxis wurde überraschend
festgestellt, dass durch die Verteilung des Lichts einer elektrolumineszenten
Lichtquelle über
einem konvexen Reflektor 84 (statt seiner Konzentration
mit einem konkaven Reflektor, wie dies typisch bei Glühlampen oder
Leuchtdioden erfolgt) und seine anschließende Abstrahlung durch einen
Diffuser 82 der Anzeiger besser und über ein größeres Blickfeld sichtbar ist, als
eine konventionelle elektrolumineszente Lichtquelle von ähnlicher
Leistung. Man nimmt an, dass dies eine Beziehung zwischen der Reaktion
des menschlichen Auges und des Gehirns auf die Leuchtstärke einerseits
und der räumlichen
Verteilung der sichtbaren Lichtquelle andererseits wiedergibt, so dass
durch die Optimierung dieses Verhältnisses die effektive Sichtbarkeit
der elektrolumineszenten Lichtquelle maximiert wird.
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Durch
Kombination der vergrößerten räumlichen
Fläche
des hervorstehenden Diffusers 82 mit dem intensiven Lichtstreifen
des zweiten elektrolumineszenten Elements 81 und Anordnung
des Streifens 81 auf solche Art und Weise, dass dieser
entlang der Mittelachse des Diffusers zu liegen kommt, steigert
der Anzeiger die kombinierte Wirkung des räumlichen Verlaufs und der Leuchtstärke noch
weiter. Man nimmt an, dass diese Kombination einer intensiveren,
direkt sichtbaren elektrolumineszenten Lichtquelle 81 mit
einem flankierenden Bereich mit diffuser Hintergrundbeleuchtung
den höchsten
Wirkungsgrad hinsichtlich der Sichtbarkeit für das menschliche Auge bei
einer vorgegebenen Leistung der Leuchte darstellt, insbesondere
bei schlechten allgemeinen Sichtverhältnissen.
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Natürlich lässt sich
jedes einzelne oder lassen sich beide elektrolumineszenten Elemente
als Blinklichter statt als stetige Leuchten ausführen. Man kann auch alternative
Stromversorgungssysteme wie integrierend ausgeführte fotovoltaische Lader vorsehen
und, wenn sich ein Anzeiger bei einem Aufprall nicht automatisch
lösen muss,
eine entfernte Stromquelle verwenden.
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Zusammenfassend
bilden die Ausführungsformen
einen Positionsanzeiger für
einen Helm, beispielsweise einen Sturzhelm für Radfahrer, bestehend aus
einem hervorstehenden Diffuser, der einen oder mehrere elektrolumineszente
Streifen aufweist; wenigstens ein Teil des ausgestrahlten Lichtes
wird durch den Diffuser abgestrahlt, vorzugsweise mit einem internen,
konvexen Reflektor, der die Stromversorgung enthält. Ein zweiter Streifen wird
vorzugsweise so angeordnet, dass er direkt durch ein durchsichtiges
Fenster im Diffuser sichtbar ist. Der Anzeiger ist lösbar am
Helm befestigt, z. B. mit Magneten, und kann so angeordnet werden,
dass er bei einem Unfall die normale Funktion des Helms nicht beeinträchtigt.
Der Diffuser bildet vorzugsweise ein beleuchtetes, über die
Seite des Helmes verlaufendes Band; die vorderen und hinteren Enden
des Anzeigers können
sich voneinander unterscheiden. Ein Positionsanzeigersystem umfasst
zwei Anzeiger, die symmetrisch auf den beiden Seiten des Helms angeordnet
sind und so die Orientierung des Trägers anzeigen.
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Bei
alternativen Ausführungsformen
müssen die
Gehäuse
keine längliche
Form aufweisen, und die elektrolumineszente Lichtquelle kann eine
andere Formgebung als die oben beschriebene haben. Aus diesem Grunde
ist verständlich,
dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt
ist, sondern der Schutzumfang durch die Patentansprüche beschrieben
wird.