DE69310806T2 - Illuminated push button switch with channeled and scattered light flux - Google Patents
Illuminated push button switch with channeled and scattered light fluxInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Leuchttaste, beispielsweise eine Drucktaste oder Berührtaste, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an illuminated button, for example a push button or touch button, according to the preamble of claim 1.
Um das hier zu lösende Problem besser zu verstehen, soll im folgenden anhand der beigefügten Fig. 1 eine bekannte Leuchttaste beschrieben werden. Fig. 1 stellt eine Axialschnittansicht der Taste dar, Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Taste nach Fig. 1.In order to better understand the problem to be solved here, a known illuminated button will be described below using the attached Fig. 1. Fig. 1 shows an axial sectional view of the button, Fig. 2 is a top view of the button according to Fig. 1.
Die Leuchttaste 10 enthält einen zylindrischen Tastenkörper 12 geringer Höhe, hergestellt aus transparentem Material. Der Körper 12 ist außen mit einem Gewinde versehen und besitzt an seinem oberen Ende in Fig. 1 einen Bund 14, der einen nach außen gerichteten Vorsprung bildet. Der Tastenkörper ist in einem Loch einer Trägerplatte 16 mit Hilfe einer Mutter 20 fixiert und wird von seinem Bund 14 gehalten.The illuminated key 10 comprises a cylindrical key body 12 of low height, made of transparent material. The body 12 is provided with a thread on the outside and has a collar 14 at its upper end in Fig. 1, which forms an outwardly directed projection. The key body is fixed in a hole in a support plate 16 by means of a nut 20 and is held by its collar 14.
Der Tastenkörper besitzt einen Boden 21, der einen oberen Hohlraum 22 und einen unteren Hohlraum 23 begrenzt. Innerhalb des oberen Hohlraums 22 ist verschieblich ein Druckknopf 24 (oder eine Berührtaste) aus opakem Material angeordnet.The key body has a base 21 which defines an upper cavity 22 and a lower cavity 23. A push button 24 (or a touch button) made of opaque material is slidably arranged within the upper cavity 22.
Der Drücker 24 trägt in der Mitte seiner Unterseite einen Ansatz 26, der mit Spiel eine Bohrung im Boden der Ausnehmung 22 durchsetzt, wobei eine abnehmbare Ringsicherung 28 ein Lösen des Drückers 24 verhindert. Zwischen dem Boden des Drückers und dem Boden 21 des Hohlraums befindet sich eine Tellerfeder 29, die den Drücker normalerweise in die ausgefahrene, in Fig. 1 dargestellte Stellung vorspannt. Der Drücker 24 betätigt einen Schalter 30, der auf einer Platine 32 gelagert ist, welche außerdem eine elektrische Schaltung trägt, die eine gewisse Anzahl von Leuchtdioden 34 (abgekürzt LED), beispielsweise acht Leuchtdioden enthält, die am Umfang eines Kreises angeordnet sind, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des Tastenkörpers 12 entspricht.The pusher 24 has a projection 26 in the middle of its underside which passes through a hole in the bottom of the recess 22 with some play, whereby a removable ring lock 28 prevents the pusher 24 from coming loose. Between the bottom of the pusher and the bottom 21 of the cavity there is a disc spring 29 which normally pre-tensions the pusher into the extended position shown in Fig. 1. The pusher 24 actuates a switch 30 which is mounted on a circuit board 32 which also carries an electrical circuit which contains a certain number of light-emitting diodes 34 (abbreviated to LED), for example eight light-emitting diodes, which are arranged on the circumference of a circle whose diameter corresponds essentially to the diameter of the button body 12.
Sobald man den Drücker betätigt, ruft man ein Aufleuchten der LED hervor. Der von diesen emittierte Lichtstrom läuft vertikal durch den transparenten Tastenkörper und wird durch eine ringförmige Engstelle zwischen der Trägerplatte 16 und dem Drücker 24 hindurch nach außen kanalisiert. Der Lichtstrom verläßt die Taste in Form eines gestreuten Strahlenbündels 36, welches um die Achse der Taste herum rotationssymmetrisch ist und einen Öffnungswinkel α aufweist. In der Fig. 1 ist dieser Winkel lediglich angenähert dargestellt. Der austretende Strahl 36 umfaßt in Wirklichkeit eine ringförmige Zone, in der die Sicht der Dioden direkt erfolgt, und eine Streuzone, in der das Licht gestreut wird. Ein die Taste von vorn betrachtender Benutzer sieht also über dem Kragen 14 einen leuchtenden Kranz geringer Leuchtkraft mit acht Wülsten 34 erhöhter Helligkeit, welche den sichtbaren Bereichen der LED entsprechen.As soon as the button is pressed, the LED lights up. The light flux emitted by these runs vertically through the transparent button body and is channeled outwards through an annular constriction between the support plate 16 and the button 24. The light flux leaves the button in the form of a scattered beam 36, which is rotationally symmetrical about the axis of the button and has an opening angle α. In Fig. 1, this angle is only shown approximately. The emerging beam 36 actually comprises an annular zone in which the diodes are directly visible and a scattering zone in which the light is scattered. A user looking at the button from the front therefore sees a luminous ring of low luminosity above the collar 14 with eight ridges 34 of increased brightness, which correspond to the visible areas of the LED.
Dieser Leuchttaste fehlt ein ansprechendes Erscheinungsbild deshalb, weil die leuchtenden Wülste einen optischen Effekt hervorrufen, der den Drücker 24 zackig erscheinen läßt, denn der Betrachter glaubt, die bogenförmigen Ausschnitte 37 (Fig. 2) zu sehen. Darüberhinaus ist der austretende Strahl sehr stark begrenzt, so daß er lediglich von Personen wahrgenommen werden kann, die sich praktisch direkt gegenüber der Taste befinden.This illuminated button lacks an attractive appearance because the illuminated ridges create an optical effect that makes the button 24 appear jagged, because the observer believes he can see the curved cutouts 37 (Fig. 2). In addition, the emitted beam is very limited so that it can only be perceived by people who are practically directly opposite the button.
Die Blendwirkung läßt sich sicherlich dadurch vermeiden, daß man den Durchmesser des Kreises, auf dem die Leuchtdioden angeordnet sind, in ausreichendem Maß verringert, damit die Leuchtdioden durch den transparenten Tastenkörper hindurch nicht direkt sichtbar sind. Man sieht aber auch, daß, je mehr man die Dioden unter den Drücker zurückzieht, desto stärker der austretende Lichtstrom verringert wird, was dadurch bedingt ist, daß der größte Anteil des Lichtstroms im Inneren der Taste eingefangen bleibt. Der geringe Bruchteil des Lichtstroms, der nach außen hin kanalisiert wird, erfährt eine große Anzahl von Reflexionen, die ihn beträchtlich dämpfen. Darüberhinaus hat der Öffnungswinkel des austretenden Strahls den gleichen niedrigen Wert wie bei dem zuerst erwähnten Beispiel.The glare effect can certainly be avoided by reducing the diameter of the circle on which the LEDs are arranged sufficiently so that the LEDs are not directly visible through the transparent body of the key. However, it can also be seen that the further the LEDs are retracted under the pusher, the more the luminous flux that emerges is reduced, which is due to the fact that most of the luminous flux remains trapped inside the key. The small fraction of the luminous flux that is channelled outwards experiences a large number of reflections that attenuate it considerably. In addition, the opening angle of the emerging beam has the same low value as in the first mentioned example.
Aus der GB-A-847 648 ist eine Leuchttaste bekannt, die in etwa der oben beschriebenen Leuchttaste entspricht, die allerdings nur eine einzige Lichtquelle enthält. Da diese eine längliche Gestalt hat, sieht man, daß die Helligkeit des äußeren Kranzes des Drückers, durch den hindurch das Licht nach außen gelangt, in denjenigen Zonen des Kranzes, die sich in der Nähe der Enden der Lampe befinden, intensiver ist als im übrigen Bereich des Kranzes. Deshalb ist die Helligkeit über den Gesamtbereich des Kranzes hinweg nicht gleichförmig. Außerdem leidet diese Taste ebenfalls unter dem Nachteil, der für die oben erläuterte Taste angegeben wurde, nämlich an einem geringen Öffnungswinkel des austretenden Lichtbündels.GB-A-847 648 discloses an illuminated button which is roughly equivalent to the illuminated button described above, but which only contains a single light source. Since this has an elongated shape, it can be seen that the brightness of the outer ring of the pusher, through which the light escapes, is more intense in those areas of the ring which are near the ends of the lamp than in the rest of the ring. Therefore, the brightness is not uniform across the entire area of the ring. In addition, this button also suffers from the disadvantage mentioned for the button explained above, namely a small opening angle of the emerging light beam.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Unzulänglichkeiten im Stand der Technik zu beseitigen, und es ist Aufgabe der Erfindung, eine Leuchttaste anzugeben, die ein Lichtbündel mit großem Öffnungswinkel abstrahlt, wobei die Helligkeit unabhängig davon, in welcher Richtung man die Taste betrachtet, relativ gleichförmig ist, wobei die Führung des Lichtstroms nach außen verbessert ist, und wobei außerdem die Streuung des Lichts im Vergleich zu bekannten Leuchttasten verbessert ist.The present invention aims to eliminate the shortcomings in the prior art and it is the object of the invention to provide an illuminated key which emits a light beam with a large opening angle, the brightness being relatively uniform regardless of the direction in which the key is viewed, the guidance of the luminous flux to the outside being improved and the scattering of the light being improved in comparison with known illuminated keys.
Erreicht werden diese Vorteile mit einer Leuchttaste gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1.These advantages are achieved with an illuminated button according to the characterizing part of claim 1.
Dieses Bündel von Merkmalen zielt darauf ab, drei Lichtströme zu erhalten, zwei aus reflektiertem, also indirektem Licht, und einen aus direktem Licht, die zusammen einen sehr großen räumlichen Sektor abdecken und folglich von jedem beliebigen Punkt vor der Trägerplatte gesehen werden können. Darüberhinaus ist, weil sich diese Lichtströme gegenseitig überlappen, die Leuchtdichte in dem erwähnten Sektor praktisch gleichmäßig und beinhaltet keine starken Kontraste. Insbesondere aufgrund des Versatzes der Lichtquellen bezüglich des Tastenkörpers wird die Leuchtdichte des direkten Lichtstroms stark gedämpft. Die Leuchtwülste sind daher weniger blendend als im Stand der Technik. Außerdem verläuft der direkte Lichtstrom nicht mehr senkrecht zur Ebene der Trägerplatte, sondern ist bezüglich der Flächennormalen dieser Ebene geneigt und weiter geöffnet. Diese Maßnahme trägt auch dazu bei, daß die leuchtenden Stellen weniger blenden.This set of features aims to obtain three luminous fluxes, two of reflected, i.e. indirect, light, and one of direct light, which together cover a very large spatial sector and can therefore be seen from any point in front of the support plate. Moreover, because these luminous fluxes overlap each other, the luminance in the sector in question is practically uniform and does not involve strong contrasts. In particular, due to the offset of the light sources with respect to the The luminance of the direct light stream is greatly reduced by the key body. The luminous beads are therefore less dazzling than in the prior art. In addition, the direct light stream no longer runs perpendicular to the plane of the carrier plate, but is inclined with respect to the surface normal of this plane and is more open. This measure also helps to ensure that the luminous areas are less dazzling.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung eine Ausführungsform der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigt:In the following, an embodiment of the invention is described in detail with reference to the accompanying drawing. It shows:
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht mit teilweise weggebrochenen Teilen einer Leuchttaste gemäß der Erfindung; undFig. 3 is a perspective view with parts partially broken away of an illuminated key according to the invention; and
Fig. 4 eine Diametral-Schnittansicht der Leuchttaste nach Fig. 3.Fig. 4 is a diametrical sectional view of the illuminated button according to Fig. 3.
Die Leuchttaste 40 nach Fig. 3 und 4 enthält einen Tastenkörper 42 aus transparentem Material, der als Rohrstück ausgebildet ist. Der Tastenkörper ist an seinem oberen Ende mit einem Bund 44 ausgestattet, der einen nach außen gerichteten Vorsprung bildet und mit dessen Hilfe der Tastenkörper sich an den Rand eines Lochs anlegen kann, welches in einer Trägerplatte 46 ausgebildet ist. Die Außenwand des Tastenkörpers ist in einem Teilabschnitt seiner Höhe 48 neben dem Bund geglättet und trägt auf dem verbleibenden Teil seiner Höhe ein Gewinde 50 für das Anbringen einer Fixiermutter 52, wie es im folgenden beschrieben werden wird.The illuminated button 40 according to Fig. 3 and 4 contains a button body 42 made of transparent material, which is designed as a piece of tubing. The button body is equipped at its upper end with a collar 44, which forms an outwardly directed projection and with the help of which the button body can rest against the edge of a hole which is formed in a support plate 46. The outer wall of the button body is smoothed in a section of its height 48 next to the collar and has a thread 50 on the remaining part of its height for the attachment of a fixing nut 52, as will be described below.
Der Tastenkörper besitzt in seinem mittleren Höhenbereich einen ringförmigen Boden 54, der zusammen mit dem Tastenkörper ausgebildet ist und folglich ebenfalls aus transparentem Material besteht. Dieser Boden begrenzt im Inneren des Tastenkörpers einen oberen Hohlraum 56 und einen unteren Hohlraum 58. Der Boden des oberen Hohlraums weist an seinem Umfang eine kegelstumpfförmige Wand 60 auf, deren Rolle aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich werden wird.The key body has an annular base 54 in its middle height region, which is formed together with the key body and is therefore also made of transparent material. This base delimits an upper cavity 56 and a lower cavity 58 inside the key body. The base of the upper cavity has a frustoconical wall 60 on its circumference. whose role will become clear from the following description.
Die Leuchttaste enthält außerdem einen Drücker 62 aus nichttransparentem Material, der einen zylindrischen Kern 64, der mit Spiel in der in der Mitte des Bodens 54 ausgebildeten Öffnung aufgenommen ist, und einen ringförmigen, seitlich wegragenden Kragen 66 enthält, der zusammen mit dem Kern 64 ausgeformt ist. Der Kragen 66 ist in dem oberen Hohlraum 56 aufgenommen und hat etwa den gleichen Durchmesser wie dieser.The illuminated button also includes a pusher 62 made of non-transparent material, which includes a cylindrical core 64, which is received with play in the opening formed in the center of the base 54, and an annular, laterally projecting collar 66, which is molded together with the core 64. The collar 66 is received in the upper cavity 56 and has approximately the same diameter as the latter.
Von einer in dem unteren Hohlraum 58 befindlichen Feder 68 wird der Drücker in die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Ausgangsposition vorgespannt, wobei die Feder am Boden des Drückers und an einer an dem Unterteil des Tastenkörpers fixierten Platine 70 anliegt. Die Endstellung der Taste wird definiert durch Anschlagen eines an dem Kern 64 fixierten Anschlagrings 72 am Boden 54 des Tastenkörpers.The pusher is pre-tensioned into the starting position shown in Figures 3 and 4 by a spring 68 located in the lower cavity 58, with the spring resting on the bottom of the pusher and on a plate 70 fixed to the lower part of the key body. The end position of the key is defined by a stop ring 72 fixed to the core 64 striking the bottom 54 of the key body.
In der Mitte der Platine 70 sind ein Schalter 74 und mehrere Lichtquellen befestigt, hier beispielsweise acht Leuchtdioden (LED) 76, die in einem Kreis um den Schalter herum angeordnet sind.In the middle of the circuit board 70, a switch 74 and several light sources are attached, here for example eight light-emitting diodes (LEDs) 76, which are arranged in a circle around the switch.
Erfindungsgemäß wird das Kanalisieren des von den LED emittierten Lichtstroms nach außen hin durch folgende Merkmale verbessert:According to the invention, the channeling of the luminous flux emitted by the LEDs to the outside is improved by the following features:
- Der untere Hohlraum 58, in welchem sich die LED befinden, hat ein größeres Volumen, als dies bei der Taste nach Fig. 1 der Fall ist; hierdurch wird mehr Licht zur Verfügung gestellt;- The lower cavity 58 in which the LEDs are located has a larger volume than is the case with the button according to Fig. 1 ; this provides more light;
- die LED sind in bezug auf den Tastenkörper 42 nach innen hin versetzt, woraus sich die Emission eines direkten Lichtstroms 80 ergibt, der in bezug auf die Tasten-Achse geneigt ist;- the LEDs are offset inwards with respect to the key body 42, resulting in the emission of a direct luminous flux 80 inclined with respect to the key axis;
- der transparente Tastenkörper weist auf der Höhe der kegelstumpfförmigen Wand 60 einen großen Durchlaßquerschnitt auf, durch den hindurch ein indirekter Lichtstrom 81 großen Öffnungswinkels gelangen kann. Aufgrund der Erweiterung dieses Durchgangsquerschnitts ist außerdem der Öffnungswinkel des direkten Stroms 80 größer als im Fall nach Fig. 1;- the transparent key body has a large passage cross-section at the level of the frustoconical wall 60, through which an indirect light stream 81 with a large opening angle can pass. Due to the expansion of this passage cross-section, the opening angle of the direct stream 80 is also larger than in the case of Fig. 1;
- die Innenfläche 82 des Kragens 66 ist durch eine Spezialbehandlung reflektierend gemacht, so daß sie einen dritten, indirekten Lichtstrom 86 nach außen reflektieren kann, wobei dieser dritte Lichtstrom einen relativ größen Öffnungswinkel aufweist und die Trägerplatte streift;- the inner surface 82 of the collar 66 is made reflective by a special treatment so that it can reflect a third, indirect light flux 86 outwards, this third light flux having a relatively large opening angle and grazing the carrier plate;
- die Mutter 52 besitzt auf der Innenseite einen sich über einen Teil ihrer Höhe erstreckenden Gewindeabschnitt, der dazu dient, die Mutter an dem Tastenkörper festzuschrauben, und auf dem übrigen Teil ihrer Höhe besitzt die Mutter eine kegelstumpfförmige Wand 88, die sich nach oben konisch erweitert und so behandelt wurde, daß sie reflektierend ist. Ein Teil des von den LED emittierten Lichts wird sukzessive an der Wand 88, dann an der Wand 82 reflektiert und verläßt die Taste in Form eines indirekten Lichtstroms, welcher den Strom 86 verstärkt.- the nut 52 has on the inside a threaded portion extending over part of its height, which serves to screw the nut onto the key body, and on the remaining part of its height the nut has a frustoconical wall 88 which widens towards the top and has been treated to be reflective. Part of the light emitted by the LEDs is successively reflected on the wall 88, then on the wall 82 and leaves the key in the form of an indirect luminous flux which amplifies the flux 86.
Die reflektierenden Flächen 82 und 88 haben eine Rotationssymmetrie bezüglich der Tastenachse und besitzen eine Mantellinie, die geradlinig, ein Kreisbogen, konvex, konkav oder parabelförmig sein kann.The reflecting surfaces 82 and 88 have a rotational symmetry with respect to the key axis and have a surface line which can be straight, a circular arc, convex, concave or parabolic.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf den Fall der Drucktaste, ohne umfangreiche Modifikationen kann sich die Beschreibung aber auch auf eine Leuchttaste in Form einer Berührtaste beziehen.The above description refers to the case of the push button, but without extensive modifications the description can also refer to an illuminated button in the form of a touch button.
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