EP2976680B1

EP2976680B1 - Method and device for the contactless excitation of electroluminescent pigments

Info

Publication number: EP2976680B1
Application number: EP14711746.9A
Authority: EP
Inventors: Jörg Fischer; Markus Tietke; Stefan TRÖLENBERG; Olga Kulikovska; Lazar KULIKOVSKY; Peer KRÜGER; Manfred Paeschke
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2034-03-20
Also published as: WO2014147169A1; CN105247417B; TW201443789A; CN105247417A; DE102013205052A1; TWI625676B; EP2976680A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Dokumentenprüfgerät und ein Verfahren zur kontaktlosen Anregung mindestens eines elektrolumineszierenden Pigments, insbesondere in einem Wert- oder Sicherheitsdokument.The invention relates to a document tester and a method for contactless excitation of at least one electroluminescent pigment, in particular in a value or security document.

Wert- oder Sicherheitsdokumente, wie beispielsweise Banknoten, Personaldokumente, Kreditkarten und dergleichen können sogenannte Sicherheits- oder Echtheitsmerkmale aufweisen, die auf oder im Dokument angebracht sind. Diese Sicherheitsmerkmale können z.B. von außen angeregt und bei oder nach der Anregung analysiert werden. Typische Echtheitsmerkmale sind fluoreszierende Pigmente, die bei Anregung mittels eines speziellen Sensors aufleuchten und hierdurch verifiziert werden können.Securities or security documents, such as banknotes, personal documents, credit cards and the like, may have so-called security or authenticity features attached to or in the document. These security features may e.g. be stimulated from the outside and analyzed at or after the suggestion. Typical authenticity features are fluorescent pigments which, when excited by a special sensor, can light up and be verified.

Auch ist es bekannt, elektrolumineszierende Pigmente in oder auf einem Wert- oder Sicherheitsdokument anzuordnen.It is also known to arrange electroluminescent pigments in or on a value or security document.

Die EP 1 631 461 B1 offenbart ein Wertdokument mit mindestens einem Sicherheitselement, das in einem Markierungsbereich eine auf einem Trägerkörper aufgebrachte, elektrolumineszierende Pigmente umfassende Markierungsschicht umfasst, wobei im Markierungsbereich verteilt eine Mehrzahl jeweils von ihrer Umgebung elektrisch isolierter Feldverdrängungselemente mit einer Dielektrizitätszahl von mehr als 50 angeordnet ist, die einen mittleren Abstand zueinander von etwa 5 µm bis 500 µm zur Bildung von Zwischenräumen für die elektrolumineszierenden Pigmente aufweisen, und die eine makroskopisch aufgeprägte elektrische Feldstärke lokal in den Zwischenräumen erhöhen.The EP 1 631 461 B1 discloses a document of value having at least one security element which comprises a marking layer comprising a marking layer on a support body comprising electroluminescent pigments, wherein distributed in the marking area a plurality of each electrically isolated from their environment field displacement elements having a dielectric constant of more than 50, which has a middle Distance from each other of about 5 microns to 500 microns to form spaces for the electroluminescent pigments, and increase a macroscopically impressed electric field strength locally in the interstices.

Die DE 10 2008 047 636 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Echtheitsüberprüfung eines Sicherheitsdokuments, das zumindest ein bei einer Anregungsfrequenz in einem Hochspannungs-Wechselfeld elektrolumineszierendes Sicherheitsmerkmal aufweist, mit einer Sensoreinheit, die ein Anregungsmodul, ein Kondensorsystem und eine Detektoreinheit umfasst. Das Sicherheitsdokument wird durch die Sensoreinheit bewegt und das Lumineszenzlicht von dem Kondensorsystem gesammelt und auf die Detektoreinheit gerichtet, welche das Lumineszenzlicht erfasst und spektral auswertet. Hierbei weist das Anregungsmodul eine spaltförmige Öffnung auf, die einen Bewegungspfad des zu überprüfenden Sicherheitsdokuments mit ihren gegenüberliegenden Begrenzungsflächen übergreift.The DE 10 2008 047 636 A1 discloses a device for checking the authenticity of a security document, which has at least one electroluminescent security feature electroluminescent at an excitation frequency in a high-voltage alternating field, comprising a sensor unit comprising an excitation module, a condenser system and a detector unit. The security document is moved through the sensor unit and the luminescence light is collected by the condenser system and directed to the detector unit, which detects the luminescence light and spectrally evaluates. In this case, the excitation module has a gap-shaped opening, which has a Movement path of the security document to be checked with their opposite boundary surfaces overlaps.

Die DE 199 03 988 A1 beschreibt ein Dokumentenprüfgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Validierung von Echtheitsmerkmalen auf Wert- und Sicherheitsdokumenten, insbesondere Banknoten, Personaldokumenten, Plastikkarten und dergleichen mehr, die aus einem Prüfautomaten besteht, in den die zu überprüfenden Banknoten eingespeist werden und hierbei eine Detektorvorrichtung durchlaufen. Die Detektorvorrichtung ist geeignet, elektrolumineszierende Eigenschaften der Echtheitsmerkmale zu erfassen und auszuwerten.
Zum Anregen von elektrolumineszierenden Pigmenten in einem Wert- oder Sicherheitsdokument ist eine Luftstrecke zu überbrücken, die sich z.B. zwischen einer Elektrode und dem Wert- oder Sicherheitsdokument befindet. Hierbei bildet eine Durchschlagsfestigkeit der Luft einen begrenzenden Faktor für das Anregungsfeld. In bisherigen Bauformen ergab sich für die dort vorliegenden Luftstrecken eine Anregungsfrequenz von 30 kHz und eine maximale Amplitude der Anregungsspannung von 30 kV.
Es ist wünschenswert, Vorrichtungen zur Echtheitsüberprüfung z.B. in dezentrale, kleine Banknotenprüfgeräte oder in Bankautomaten zu integrieren. Hierzu ist es erforderlich, einen Bauraum einer solchen Vorrichtung zu reduzieren.
Existierende Vorrichtungen zur Echtheitsüberprüfung erfüllen diese Anforderungen nicht in genügender Weise.
Es stellt sich das technische Problem, ein Dokumentenprüfgerät und ein Verfahren zur kontaktlosen Anregung mindestens eines elektrolumineszierenden Pigments zu schaffen, die eine zuverlässige und gezielte Anregung mit einer reduzierten maximalen Amplitude einer Wechselspannung zur Erzeugung ermöglicht.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The DE 199 03 988 A1 describes a document checking device according to the preamble of claim 1 for the validation of authenticity features on value and security documents, in particular banknotes, personal documents, plastic cards and the like, which consists of a testing machine, in which the banknotes to be checked are fed and in this case pass through a detector device. The detector device is suitable for detecting and evaluating electroluminescent properties of the authenticity features.
To excite electroluminescent pigments in a value or security document, an air gap is to be bridged, which is located, for example, between an electrode and the value or security document. In this case, a dielectric strength of the air is a limiting factor for the excitation field. In previous designs, there was an excitation frequency of 30 kHz and a maximum amplitude of the excitation voltage of 30 kV for the air gaps present there.
It is desirable to integrate devices for authenticity checking, for example, in decentralized small banknote validators or in cash machines. For this purpose, it is necessary to reduce a space of such a device.
Existing devices for authenticity verification do not meet these requirements in a satisfactory manner.
The technical problem arises of providing a document tester and a method for contactless excitation of at least one electroluminescent pigment, which enables reliable and targeted excitation with a reduced maximum amplitude of an AC voltage for generation.
The solution of the technical problem results from the objects with the features of claims 1 and 9. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Es ist eine Grundidee der Erfindung, eine Elektrode einer Vorrichtung zur kontaktlosen Anregung derart auszubilden, dass Feldlinien eines von der Elektrode erzeugten elektrischen Feldes lokal konzentriert werden. Hierdurch kann eine räumlich lokale Erhöhung einer elektrischen Flussdichte erreicht werden, was in vorteilhafter Weise eine verbesserte und zuverlässigere Anregung von elektrolumineszierenden Pigmenten erlaubt.It is a basic idea of the invention to design an electrode of a device for contactless excitation such that field lines of an electric field generated by the electrode are locally concentrated. In this way, a spatially local increase in an electrical flux density can be achieved, which advantageously allows improved and more reliable excitation of electroluminescent pigments.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Dokumentenprüfgerät nach Anspruch 1 mit einer Vorrichtung zur kontaktlosen Anregung mindestens eines elektrolumineszierenden Pigments, insbesondere in einem Wert- oder Sicherheitsdokument, vorgeschlagen. Das elektrolumineszierende Pigment kann in einem Sicherheitselement eines Wert- oder Sicherheitsdokuments enthalten sein. Somit kann die Vorrichtung auch zur kontaktlosen Anregung mindestens eines Sicherheitselements eines Wert- oder Sicherheitsdokuments mit elektrolumineszierenden Pigmenten dienen.According to a first aspect of the invention, a document checking device according to claim 1 is proposed with a device for contactless excitation of at least one electroluminescent pigment, in particular in a value or security document. The electroluminescent pigment may be included in a security element of a security or value document. Thus, the device can also serve for contactless excitation of at least one security element of a value or security document with electroluminescent pigments.

Die Vorrichtung ist Teil einer Dokumentenprüfvorrichtung, mittels der Sicherheitsmerkmale oder -elemente eines Wert- oder Sicherheitsdokuments verifiziert werden können.
Als Sicherheitsdokument wird jedes Dokument bezeichnet, das eine physikalische Entität ist, die gegen ein unautorisiertes Herstellen und/oder Verfälschen durch Sicherheitsmerkmale geschützt sind. Sicherheitsmerkmale sind solche Merkmale, die ein Verfälschen und/oder Duplizieren gegenüber einem einfachen Kopieren zumindest erschweren. Physikalische Entitäten, die ein Sicherheitsmerkmal umfassen oder ausbilden, werden als Sicherheitselemente bezeichnet. Ein Sicherheitsdokument kann mehrere Sicherheitsmerkmale und/oder Sicherheitselemente umfassen. Im Sinne der hier festgelegten Definition stellt ein Sicherheitsdokument auch immer ein Sicherheitselement dar. Beispiele für Sicherheitsdokumente, welche auch Wertdokumente umfassen, die einen Wert repräsentieren, umfassen beispielsweise Reisepässe, Personalausweise, Führerscheine, Identitätskarten, Zutrittskontrollausweise, Krankenkassenkarten, Banknoten, Postwertzeichen, Bankkarten, Kreditkarten, Smartcards, Tickets und Etiketten.The device is part of a document inspection device by means of which security features or elements of a value or security document can be verified.
A security document is any document that is a physical entity that is protected against unauthorized creation and / or corruption by security features. Security features are features that make it difficult to falsify and / or duplicate compared to a simple copy at least. Physical entities that include or form a security feature are referred to as security features. A security document may include multiple security features and / or security elements. For the purposes of the definition herein defined, a security document is always a security element. Examples of security documents that also include value documents representing value include, for example, passports, identity cards, driver's licenses, identity cards, access cards, health insurance cards, banknotes, postage stamps, bank cards, credit cards , Smart cards, tickets and labels.

Die Elektrode dient zur Erzeugung eines elektrischen Feldes, welches nachfolgend auch als Anregungsfeld bezeichnet wird. Dieses wird erzeugt, wenn eine Wechselspannung an die Elektrode angelegt wird. Die an die Elektrode angelegte Wechselspannung wird nachfolgend als Anregungsspannung bezeichnet. Die Anregungsspannung kann von einer Wechselspannungsquelle erzeugt werden. Auch ist es möglich, dass die Anregungsspannung eine Ausgangsspannung eines Transformators ist, wobei eine Eingangsspannung des Transformators von einer Wechselspannungsquelle erzeugt wird. Die Wechselspannungsquelle kann beispielsweise eine Gleichspannungsquelle und einen Wechselrichter umfassen, wobei die Wechselspannung eine Ausgangsspannung des Wechselrichters ist.
Wird also die Anregungsspannung an die Elektrode angelegt, so wird ein elektrisches Feld erzeugt, dessen Feldlinien sich von der Elektrode weg erstrecken.
Weiter ist die mindestens eine Elektrode derart ausgebildet, dass sich eine elektrische Flussdichte des von der Elektrode in einer vorbestimmten Abstrahlrichtung erzeugbaren elektrischen Felds verändert. Insbesondere erhöht sich eine elektrische Flussdichte und bildet zumindest ein Maximum aus.
Die vorbestimmte Abstrahlrichtung kann eine Richtung bezeichnen, die von der Elektrode hin zum Wert- oder Sicherheitsdokument gerichtet ist. Insbesondere kann die Abstrahlrichtung der Elektrode senkrecht zu einer Oberfläche des Wert- oder Sicherheitsdokuments orientiert sein. Die Abstrahlrichtung ist parallel zu einer zentralen Längsachse der Elektrode und von einem freien Ende der Elektrode weg orientiert sein. Dass sich eine elektrische Flussdichte des von der Elektrode in einer vorbestimmten Abstrahlrichtung erzeugbaren elektrisches Felds verändert, bedeutet, dass sich in einer Querschnittsebene, die senkrecht zu der vorbestimmten Abstrahlrichtung der Elektrode orientiert ist, die Flussdichte verändert. Insbesondere kann in der Querschnittsebene mindestens ein räumlicher Bereich mit einer höheren Flussdichte als in benachbarten Bereichen vorhanden sein.
Beispielsweise kann sich die Flussdichte entlang einer zur Abstrahlrichtung senkrechten Richtung verändern. Hierbei kann sich die Flussdichte in der Querschnittsebene kontinuierlich, also nicht sprungartig, ändern. Beispielsweise kann sich die Flussdichte linear oder exponentiell verändern, insbesondere erhöhen oder verringern.The electrode serves to generate an electric field, which is also referred to below as an excitation field. This is generated when an AC voltage is applied to the electrode. The alternating voltage applied to the electrode is referred to below as the excitation voltage. The excitation voltage can be generated by an AC voltage source. It is also possible that the excitation voltage is an output voltage of a transformer, wherein an input voltage of the transformer is generated by an AC voltage source. The AC voltage source may comprise, for example, a DC voltage source and an inverter, wherein the AC voltage is an output voltage of the inverter.
Thus, when the excitation voltage is applied to the electrode, an electric field is generated whose field lines extend away from the electrode.
Furthermore, the at least one electrode is designed such that an electrical flux density of the electric field that can be generated by the electrode in a predetermined emission direction changes. In particular, an electrical flux density increases and forms at least a maximum.
The predetermined radiation direction may designate a direction directed from the electrode toward the asset or security document. In particular, the emission direction of the electrode can be oriented perpendicular to a surface of the value or security document. The emission direction is parallel to a central longitudinal axis of the electrode and oriented away from a free end of the electrode. The fact that an electric flux density of the electric field which can be generated by the electrode in a predetermined emission direction means that the flux density changes in a cross-sectional plane which is oriented perpendicular to the predetermined emission direction of the electrode. In particular, at least one spatial area with a higher flux density than in adjacent areas may be present in the cross-sectional plane.
For example, the flux density can change along a direction perpendicular to the emission direction. In this case, the flux density in the cross-sectional plane continuous, not jumpy, change. For example, the flux density can change linearly or exponentially, in particular increase or decrease.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise mindestens ein Bereich mit einer erhöhten elektrischen Flussdichte durch eine bauliche Ausbildung der Elektrode erzeugt. Insbesondere kann somit eine Feldbündelung erfolgen, durch die eine räumliche Konzentration des elektrischen Feldes erreicht wird. Hierdurch kann eine zuverlässige Anregung von mindestens einem elektrolumineszierenden Pigment erreicht werden, da eine verbesserte Anregung auch durch eine Konzentration des Anregungsfelds ermöglicht wird.As a result, at least one region with an increased electrical flux density is generated by a construction of the electrode in an advantageous manner. In particular, a field concentration can thus be achieved by which a spatial concentration of the electric field is achieved. In this way, a reliable excitation of at least one electroluminescent pigment can be achieved, since an improved excitation is also made possible by a concentration of the excitation field.

Weiter wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass eine Amplitude der Anregungsspannung reduziert werden kann. Da sowohl höhere Flussdichten als auch höhere Amplituden eine verbesserte oder stärkere Anregung des elektrolumineszierenden Pigments bewirken, kann die Amplitude aufgrund des mindestens einen Bereichs mit einer hohen Flussdichte erniedrigt werden, wobei eine Stärke der Anregung zumindest konstant bleibt.Furthermore, it is advantageously possible for an amplitude of the excitation voltage to be reduced. Since both higher flux densities and higher amplitudes cause an improved or stronger excitation of the electroluminescent pigment, the amplitude can be lowered due to the at least one region having a high flux density, with a strength of the excitation remaining at least constant.

Die Reduktion der Amplitude des Anregungsfelds wiederum ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass nachteilige Effekte hoher Amplituden, wie beispielsweise eine Plasmabildung in einem Luftspalt, ein Spannungsdurchschlag, ein unerwünschtes Abstrahlverhalten eines Feldes mit hoher Feldstärke, eine elektromagnetische Störung weiterer elektronischer Bauelemente sowie ein hoher Energieverbrauch, vermieden werden.The reduction of the amplitude of the excitation field in turn advantageously allows adverse effects of high amplitudes, such as plasma formation in an air gap, voltage breakdown, undesired radiation behavior of a field with high field strength, electromagnetic interference of further electronic components and high energy consumption, to be avoided become.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung mehrere Elektroden auf, wobei jede der Elektroden derart ausgebildet ist, dass sich die elektrische Flussdichte des von einer Elektrode in einer vorbestimmten Abstrahlrichtung erzeugbaren Feldes verändert. Somit umfasst die Vorrichtung mehrere Elektroden, die gemäß einer der vorhergehend erläuterten Ausführungsformen ausgebildet ist.According to the invention, the device has a plurality of electrodes, wherein each of the electrodes is designed such that the electrical flux density of the field which can be generated by an electrode in a predetermined emission direction changes. Thus, the device comprises a plurality of electrodes formed according to one of the previously explained embodiments.

Weiter weisen alle Elektroden eine gemeinsame Abstrahlrichtung auf.Furthermore, all electrodes have a common emission direction.

In diesem Fall ist es insbesondere möglich, dass in einer Querschnittsebene, die senkrecht zu allen Abstrahlrichtungen orientiert ist, mehrere Bereiche mit maximaler elektrischer Flussdichte auftreten. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Anregung eines elektrolumineszierenden Pigments erleichtert, wenn eine genaue Lage des elektrolumineszierenden Pigments z.B. in einem Wert- oder Sicherheitsdokument nicht bekannt ist. Insbesondere erzeugt die vorgeschlagene Vorrichtung ein resultierendes Anregungsfeld mit mehreren Bereichen maximaler Flussdichte. Wird das derart erzeugte Anregungsfeld z.B. auf ein Wert- oder Sicherheitsdokument mit mindestens einem elektrolumineszierenden Pigment beaufschlagt, so erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens ein elektrolumineszierendes Pigment in einem Bereich mit hoher oder maximaler Flussdichte angeordnet ist. Selbstverständlich können durch eine solche Elektrode auch mehrere, insbesondere eine Vielzahl, von elektrolumineszierenden Pigmenten angeregt werden. Z.B. können elektrolumineszierende Pigmente mit einer Größe im Nanometerbereich stochastisch verteilt in einem Sicherheitselement vorliegen. Durch eine Elektrode mit einem Außendurchmesser von beispielsweise 100µm können dann beispielsweise elektrolumineszierende Pigmente in einem Anregungsbereich mit einem Durchmesser von 1 mm angeregt werden. Ein großer Vorteil bei der Verwendung mehrerer Elektroden ist, dass sich der Anregungsbereich und damit die leuchtende Fläche vergrößert.In this case, it is particularly possible that in a cross-sectional plane, which is oriented perpendicular to all emission directions, several areas with maximum electrical flux density occur. As a result, an excitation of an electroluminescent pigment is facilitated in an advantageous manner, if a precise position of the electroluminescent pigment, for example, in a value or security document is not known. In particular, the proposed device generates a resulting excitation field with multiple regions of maximum flux density. If the excitation field generated in this way is applied, for example, to a value or security document having at least one electroluminescent pigment, then the probability increases that at least one electroluminescent pigment is arranged in a region with a high or maximum flux density. Of course, by such an electrode also several, in particular a plurality, of electroluminescent pigments are excited. For example, electroluminescent pigments with a size in the nanometer range can be stochastically distributed in a security element. By means of an electrode having an outer diameter of, for example, 100 μm, electroluminescent pigments, for example, can then be excited in an excitation region with a diameter of 1 mm. A great advantage of using multiple electrodes is that the excitation area and thus the luminous area increases.

In einer weiteren Ausführungsform verändert sich in einem vorbestimmten Bereich einer Querschnittsebene, die senkrecht zu einer vorbestimmten Abstrahlrichtung der Elektrode orientiert ist, eine elektrische Flussdichte des Anregungsfeldes. Der vorbestimmte Bereich wird hierbei von dem gesamten oder einem vorbestimmten Anteil des von der Elektrode erzeugten elektrischen Feldes, also des Anregungsfeldes, durchsetzt. Hierdurch wird eine Größe des Bereiches in der Querschnittsebene beschrieben. Der vorbestimmte Anteil kann beispielsweise durch einen vorbestimmten Prozentsatz, beispielsweise 95 %, 90 % oder 85 % definiert sein.In a further embodiment, an electrical flux density of the excitation field changes in a predetermined region of a cross-sectional plane, which is oriented perpendicular to a predetermined emission direction of the electrode. In this case, the predetermined area is penetrated by the entire or a predetermined portion of the electric field generated by the electrode, that is to say by the excitation field. This describes a size of the area in the cross-sectional plane. The predetermined proportion may be defined, for example, by a predetermined percentage, for example 95%, 90% or 85%.

Die Änderung der Flussdichte erfolgt hierbei also in dem von dem Anregungsfeld oder einem vorbestimmten Anteil davon durchsetzten Bereich der Querschnittsebene. Somit ist in diesem Bereich insbesondere keine konstante Flussdichte, wie z.B. bei einem Plattenkondensator, vorhanden.In this case, the change in the flux density takes place in the region of the cross-sectional plane interspersed by the excitation field or a predetermined proportion thereof. Thus, in particular, no constant flux density, e.g. in a plate capacitor, available.

Es ist auch möglich, dass der vorbestimmte Bereich gleich dem oder kleiner als ein Bereich ist, der durch eine Umrandung der in die Querschnittsebene projizierten Elektrode umfasst ist. Wird ein Außendurchmesser, insbesondere ein maximaler Außendurchmesser, der vorgeschlagenen Elektrode in die Querschnittsebene projiziert, so kann der Bereich also durch die den maximalen Außendurchmesser bildenden Umrandung umfasst sein.It is also possible that the predetermined range is equal to or smaller than a range defined by a border of the electrode projected into the cross-sectional plane is included. If an outer diameter, in particular a maximum outer diameter, of the proposed electrode is projected into the cross-sectional plane, the region can thus be encompassed by the border forming the maximum outer diameter.

Insbesondere kann die sich ändernde Flussdichte in dem vorbestimmten Bereich genau ein Maximum aufweisen.In particular, the changing flux density in the predetermined range may have exactly one maximum.

Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass durch die Elektrode in der Abstrahlrichtung eine lokale, räumliche Konzentration von Feldlinien erzeugt wird, wodurch, wie vorhergehend bereits beschrieben, eine Zuverlässigkeit der Anregung des mindestens einen elektrolumineszierenden Pigments erhöht wird.The proposed device advantageously enables a local, spatial concentration of field lines to be generated by the electrode in the emission direction, as a result of which, as already described above, a reliability of the excitation of the at least one electroluminescent pigment is increased.

In einer weiteren Ausführungsform ist in mindesten einem Teilbereich des vorbestimmten Bereiches der Querschnittsebene die elektrische Flussdichte höher als in weiteren Teilbereichen des vorbestimmten Bereichs. Beispielsweise kann die elektrische Flussdichte höher als 1 x 10^-7 C/m² sein. Wie vorhergehend erläutert, ist es möglich, dass genau in einem Teilbereich des vorbestimmten Bereichs der Querschnittsebene die elektrische Flussdichte höher ist als in allen verbleibenden Teilbereichen. Somit wird genau ein Bereich mit einer hohen Flussdichte erzeugt. Dies ermöglicht eine gezielte und zuverlässige Anregung mindestens eines elektrolumineszierenden Pigments durch die wie vorgeschlagen ausgebildete Elektrode.In a further embodiment, in at least a partial region of the predetermined region of the cross-sectional plane, the electrical flux density is higher than in further partial regions of the predetermined region. For example, the electrical flux density may be higher than 1 x 10 ^-7 C / m ² . As explained above, it is possible that in a portion of the predetermined area of the cross-sectional plane, the electric flux density is higher than in any remaining portions. Thus, exactly one area with a high flux density is generated. This allows a targeted and reliable excitation of at least one electroluminescent pigment by the electrode designed as proposed.

In einer weiteren Ausführungsform verjüngt sich die mindestens eine Elektrode hin zu einem abstrahlseitigen Ende. Das abstrahlseitige Ende der Elektrode bezeichnet hierbei ein Ende, von dem das Anregungsfeld, insbesondere dessen Feldlinien, von der Elektrode hin ausgestrahlt werden, insbesondere hin zu dem mindestens einen Wert- oder Sicherheitsdokument. Insbesondere kann das abstrahlseitige Ende ein freies Ende der Elektrode sein.In a further embodiment, the at least one electrode tapers towards a radiation-side end. In this case, the emission end of the electrode designates an end from which the excitation field, in particular its field lines, are radiated from the electrode, in particular towards the at least one value or security document. In particular, the emitting end may be a free end of the electrode.

Die Verjüngung bezeichnet hierbei z.B. eine Verringerung eines Durchmessers, wobei der Durchmesser beispielsweise senkrecht zu einer zentralen Längsachse gemessen werden kann. Wie vorhergehend erläutert, kann die zentrale Längsachse hierbei parallel oder gleich der vorbestimmten Abstrahlrichtung sein.The taper here denotes, for example, a reduction of a diameter, wherein the diameter can be measured, for example, perpendicular to a central longitudinal axis. As previously explained, the central longitudinal axis may be parallel to or equal to the predetermined emission direction.

Durch die Verjüngung ergibt sich, insbesondere mit zunehmender Verjüngung, eine Erhöhung der Flussdichte des in Abstrahlrichtung abgestrahlten Anregungsfelds, da die Verjüngung eine Feldbündelung bewirkt.The taper results in an increase in the flux density of the excitation field radiated in the emission direction, in particular as the taper increases, since the taper causes field focusing.

Somit ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfach zu realisierende bauliche Ausbildung der mindestens einen Elektrode.Thus, an easy-to-implement structural design of the at least one electrode results in an advantageous manner.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Elektrode einen kegelförmigen Abschnitt auf. Alternativ kann die Elektrode einen konusförmigen Abschnitt aufweisen.In a further embodiment, the electrode has a conical section. Alternatively, the electrode may have a cone-shaped portion.

Hierbei sind die vorgeschlagenen Abschnitte derart ausgebildet, dass sich die Elektrode hin zum abstrahlseitigen Ende verjüngt.Here, the proposed sections are designed such that the electrode tapers towards the emission end.

Die vorhergehend beschriebenen Formen der Abschnitte ermöglichen hierbei in vorteilhafter Weise die gewünschte Feldbündelung, wobei gleichzeitig eine einfache bauliche Ausbildung der Elektrode ermöglicht wird.The above-described forms of the sections in this case advantageously allow the desired field concentration, at the same time allowing a simple structural design of the electrode.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Elektrode als Draht ausgebildet. Der Draht kann beispielsweise aus einem leitfähigen Material ausgebildet sein. So kann der Draht beispielsweise aus Kupfer, Silber oder Gold, vorzugsweise jedoch aus Kohlefaser, ausgebildet sein.In a further embodiment, the electrode is formed as a wire. The wire may be formed, for example, of a conductive material. For example, the wire can be made of copper, silver or gold, but preferably of carbon fiber.

Der Draht kann einen vorbestimmten maximalen Durchmesser aufweisen. Der maximale Durchmesser kann beispielsweise 1 mm betragen. Bevorzugt werden Durchmesser von bis zu 0,1 mm. Bei größeren Durchmessern ist ein sich verjüngendes freies Drahtende, insbesondere ein spitzes Drahtende, vorteilhaft.The wire may have a predetermined maximum diameter. The maximum diameter may be, for example, 1 mm. Diameters of up to 0.1 mm are preferred. For larger diameters, a tapered free wire end, in particular a pointed wire end, is advantageous.

Durch die drahtförmige Ausbildung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine hohe Feldbündelung und eine besonders leichte Herstellbarkeit der Elektrode.The wire-shaped design advantageously results in a high field concentration and a particularly easy manufacturability of the electrode.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein Abstand einer Elektrode zu einer benachbarten Elektrode kleiner als oder gleich einem vorbestimmten Maximalabstand. Der Abstand kann hierbei senkrecht zur Abstrahlrichtung gemessen werden. Insbesondere können sich somit alle Elektroden parallel zueinander erstrecken, wobei z.B. zentrale Längsachsen der Elektroden parallel zueinander orientiert sind.In another embodiment, a distance of an electrode to an adjacent electrode is less than or equal to a predetermined maximum distance. The distance can be measured perpendicular to the emission direction. In particular, can Thus, all electrodes extend parallel to each other, wherein, for example, central longitudinal axes of the electrodes are oriented parallel to each other.

Der Abstand zwischen den einzelnen Elektroden bestimmt hierbei auch den Abstand von Bereichen mit hoher Flussdichte in dem resultierenden Anregungsfeld. Durch Wahl des Abstandes kann also eine räumliche Verteilung von Bereichen mit hoher oder maximaler Flussdichte wie gewünscht realisiert werden.The distance between the individual electrodes also determines the distance of regions with high flux density in the resulting excitation field. By selecting the distance, therefore, a spatial distribution of areas with high or maximum flux density can be realized as desired.

Der vorbestimmte Maximalabstand kann beispielsweise 5 mm betragen.The predetermined maximum distance may be, for example, 5 mm.

Es ist möglich, dass die Elektroden kammartig angeordnet sind. Hierbei bilden die einzelnen Elektroden Zähne einer Kammstruktur. Auch können die Elektroden matrixartig angeordnet sein. Hierbei bilden die einzelnen Elektroden Zeilen und Spalten einer Matrix. Bei der matrixartigen Anordnung sind ein Abstand und eine Richtung zu der mindestens einen benachbarten Elektrode in Zeilen- und/oder Spaltenrichtung konstant.It is possible that the electrodes are arranged like a comb. In this case, the individual electrodes form teeth of a comb structure. The electrodes can also be arranged like a matrix. In this case, the individual electrodes form rows and columns of a matrix. In the matrix-like arrangement, a distance and a direction to the at least one adjacent electrode in the row and / or column direction are constant.

Auch ist es möglich, dass die Elektroden büschelartig oder bündelartig angeordnet sind. Hierbei kann eine Verteilung der Elektroden in der vorhergehend erläuterten Querschnittsebene kein definiertes, sondern ein zufälliges Muster aufweisen. In einem zufälligen Muster können beispielsweise ein Abstand und eine Richtung zur benachbarten Elektrode variieren.It is also possible that the electrodes are arranged like tufts or bundles. In this case, a distribution of the electrodes in the above-explained cross-sectional plane may not have a defined but a random pattern. For example, in a random pattern, a distance and a direction to the adjacent electrode may vary.

Bei einer gleichmäßigen Verteilung der Elektroden in der Querschnittsebene ergibt sich in vorteilhafter Weise auch eine gleichmäßige Verteilung von Bereichen mit hoher oder maximaler Flussdichte. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn elektrolumineszierende Pigmente in einem Sicherheitsdokument z.B. ebenfalls mit möglichst gleichen Abständen zueinander angeordnet sind.With a uniform distribution of the electrodes in the cross-sectional plane results in an advantageous manner, a uniform distribution of areas with high or maximum flux density. This may be particularly advantageous when electroluminescent pigments are present in a security document e.g. are also arranged with the same distance as possible to each other.

Bei einer büschel- oder bündelartigen Anordnung der Elektroden ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass auch eine räumliche Verteilung von Bereichen des Anregungsfeldes mit hoher oder maximaler Flussdichte zufällig ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn z.B. in einem Wert- oder Sicherheitsdokument elektrolumineszierende Pigmente zufällig angeordnet sind. Eine zufällige Verteilung der Pigmente ergibt sich beispielsweise, wenn diese, wie üblich, entweder einer Druckfarbe zugegeben werden oder bei der Substratherstellung in diesem zufällig verteilt werden.In the case of a tuft-like or bundle-like arrangement of the electrodes, it is advantageous that a spatial distribution of regions of the excitation field with high or maximum flux density is also random. This is particularly advantageous if, for example, electroluminescent pigments are randomly arranged in a value or security document. A random distribution of the pigments results, for example, when, as usual, either a printing ink be added or randomly distributed in the substrate production in this.

Weiter können die Elektroden derart angeordnet sein, dass die Elektroden einen Bereich umfassen oder umgeben, wobei in diesem Bereich ein optischer Sensor und/oder optische Elemente zur Strahlführung angeordnet sind. Beispielsweise können die Elektroden einen Bereich umfassen, wobei in diesem Bereich ein als optischer Erfassungskanal dienender Kanal angeordnet ist. In dem Kanal kann/können beispielsweise der optische Sensor und/oder weitere optische Elemente angeordnet sein.Furthermore, the electrodes can be arranged such that the electrodes encompass or surround an area, wherein an optical sensor and / or optical elements for beam guidance are arranged in this area. For example, the electrodes may comprise a region, wherein a channel serving as an optical detection channel is arranged in this region. In the channel, for example, the optical sensor and / or further optical elements can be arranged.

Der Bereich kann beispielsweise ein von einer Verbindungslinie der Elektroden umschlossener Bereich sein. Der Bereich kann hierbei eine vorbestimmte Größe aufweisen. Somit können die Elektroden um Mittel zur optischen Erfassung herum angeordnet sein.The region may be, for example, an area enclosed by a connecting line of the electrodes. The area may in this case have a predetermined size. Thus, the electrodes may be arranged around means for optical detection.

In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Elektroden elektrisch gemeinsam kontaktiert. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Anregungsspannung an mehrere Elektroden gleichzeitig angelegt werden, wodurch auch die von den einzelnen Elektroden erzeugten Anregungsfelder eine gleiche Phasenlage aufweisen.In a further embodiment, a plurality of electrodes are electrically contacted together. As a result, the excitation voltage can be applied to a plurality of electrodes simultaneously in an advantageous manner, as a result of which the excitation fields generated by the individual electrodes also have the same phase position.

Gleichzeitig reduziert sich in vorteilhafter Weise ein benötigter Bauraum und vereinfacht sich die elektrische Kontaktierung der einzelnen Elektroden.At the same time, a required installation space is advantageously reduced and the electrical contacting of the individual electrodes is simplified.

Insgesamt ermöglicht die vorgeschlagene Vorrichtung, dass z.B. ein Dokumentenprüfgerät zur Verifikation eines Wert- oder Sicherheitsdokuments mit mindestens einem elektrolumineszierenden Pigment mit einem möglichst geringen Bauraum ausgebildet werden kann.Overall, the proposed device allows e.g. a document tester for verification of a value or security document can be formed with at least one electroluminescent pigment with the smallest possible space.

Weiter ergibt sich vorteilhafterweise, dass ein Schaltungsaufwand für die vorgeschlagene Vorrichtung minimiert werden kann, insbesondere wenn mehrere Elektroden gemeinsam elektrisch kontaktiert sind. Die vorgeschlagenen Elektrodenformen ermöglichen in vorteilhafter Weise, dass nur ein geringer Bauraum für die Elektroden benötigt wird. Durch die vorhergehend beschriebene Möglichkeit, eine Amplitude der Anregungsspannung zu verringern, ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass weniger weitere Störeffekte auftreten. Somit kann eine elektromechanische Verträglichkeit der vorgeschlagenen Vorrichtung verbessert werden. Auch kann ein Energieverbrauch bei der Erzeugung des Anregungsfeldes verringert werden.
Somit wird ein Dokumentenprüfgerät vorgeschlagen, welches die vorhergehend erläuterte Vorrichtung umfasst. Das Dokumentenprüfgerät kann beispielsweise als batteriebetriebenes, portables Handgerät ausgebildet sein oder Teil eines solchen Handgerätes sein. Beispielsweise kann das Dokumentenprüfgerät stiftförmig ausgebildet sein, wobei die Elektrode an einem sich verjüngenden Abschnitt des Stiftes angeordnet ist. Mit einem solchen Stift kann in vorteilhafter Weise eine einfache Verifikation eines Wert- oder Sicherheitsdokuments durchgeführt werden, indem ein Benutzer den Stift manuell relativ zum dem Wert- oder Sicherheitsdokument ausrichtet.
Das Dokumentenprüfgerät kann hierbei noch weitere Bestandteile umfassen, beispielsweise die vorhergehend erläuterte Wechselspannungsquelle und Transformator. Alternativ kann die Vorrichtung in ein z.B. ortsfest angeordnetes Dokumentenprüfgerät integriert werden, um z.B. ein Wert- oder Sicherheitsdokument auf ein Sicherheitsmerkmal maschinenlesbar zu überprüfen.
Insbesondere in der zweiten Alternative kann das Dokumentenprüfgerät beispielsweise eine optische Erfassungseinrichtung zur Erfassung der von dem mindestens einen elektrolumineszierenden Pigment emittierten Strahlung umfassen. Diese Erfassungseinrichtung kann eine Bilderfassungseinrichtung, z.B. eine CCD-Kamera, ein Lichtsensor, z.B. eine Fotodiode, oder andere Komponenten zur spektralen Erfassung des emittierten Lichts sein. Auch kann das Prüfgerät weitere optische Elemente, z.B. Linsen oder Spiegel, zur Umlenkung und/oder Bündelung der emittierten Strahlung umfassen.
In das Dokumentprüfgerät kann ein Wert- oder Sicherheitsdokument beispielsweise derart einbringbar sein, dass die vorhergehend erläuterte Abstrahlrichtung senkrecht zu einer Oberfläche des Wert- oder Sicherheitsdokuments orientiert ist.Furthermore, it advantageously results that a circuit complexity for the proposed device can be minimized, in particular if several electrodes are electrically contacted together. The proposed electrode shapes advantageously allow only a small installation space for the electrodes to be required. By the previously described possibility of reducing an amplitude of the excitation voltage, it results in an advantageous manner that fewer further disturbing effects occur. Thus, an electromechanical compatibility of the proposed device be improved. Also, energy consumption in the generation of the excitation field can be reduced.
Thus, a document tester is proposed, which comprises the device explained above. The document checking device can be designed, for example, as a battery-operated, portable handheld device or be part of such a handheld device. For example, the document checker may be pin-shaped, wherein the electrode is disposed on a tapered portion of the pin. With such a pen, a simple verification of a value or security document can advantageously be carried out by a user manually aligning the pen relative to the value or security document.
The document tester can in this case also comprise other components, for example the previously explained AC voltage source and transformer. Alternatively, the device can be integrated into an eg stationarily arranged document checking device in order, for example, to check a value or security document for a security feature in a machine-readable manner.
In particular, in the second alternative, the document checking device can comprise, for example, an optical detection device for detecting the radiation emitted by the at least one electroluminescent pigment. This detection device may be an image capture device, for example a CCD camera, a light sensor, for example a photodiode, or other components for the spectral detection of the emitted light. Also, the tester may include other optical elements, such as lenses or mirrors, for deflecting and / or focusing the emitted radiation.
A value or security document, for example, can be introduced into the document checking device in such a way that the emission direction explained above is oriented perpendicular to a surface of the value or security document.

Auch können die Elektroden derart relativ zum Wert- oder Sicherheitsdokument angeordnet werden, dass ein Abstand zwischen der Elektrode und einer Oberfläche des Wert- oder Sicherheitsdokuments maximal 20 mm, bevorzugt maximal 5 mm, beträgt. Der minimale Abstand kann 0 mm betragen, so dass Elektrode und Dokument sich berühren. Vorzugsweise beträgt der Abstand jedoch wenigstens 0,5 mm, insbesondere wenn die Elektrode nicht gegen mechanischen Verschleiß geschützt ist.Also, the electrodes may be arranged relative to the value or security document such that a distance between the electrode and a surface of the value or security document is a maximum of 20 mm, preferably a maximum of 5 mm. The minimum distance can be 0 mm, so that the electrode and the document touch each other. However, the distance is preferably at least 0.5 mm, in particular if the electrode is not protected against mechanical wear.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird weiter ein Verfahren nach Anspruch 9 vorgeschlagen. Das Verfahren kann hierbei mittels einer Vorrichtung gemäß einer der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt werden.
Weiter kann die Elektrode derart ausgerichtet werden, dass die Abstrahlrichtung auf das Wert- oder Sicherheitsdokument gerichtet ist, insbesondere senkrecht zu einer Oberfläche des Wert- oder Sicherheitsdokuments gerichtet ist.
Weiter kann die elektrische Wechselspannung derart erzeugt werden, dass eine Amplitude der Anregungsspannung in einem Bereich von 100 V bis 5 kV liegt. Auch kann eine Frequenz der Anregungsspannung eingestellt werden. Eine Frequenz kann insbesondere in einem Bereich von 30 kHz bis 20 MHz liegen. Bevorzugt liegt die Anregungsfrequenz in einem Bereich von 70 kHz bis 100 kHz.According to the first aspect of the invention, a method according to claim 9 is further proposed. The method can in this case be carried out by means of a device according to one of the previously described embodiments.
Furthermore, the electrode can be oriented in such a way that the emission direction is directed to the value or security document, in particular directed perpendicularly to a surface of the security or security document.
Furthermore, the alternating electrical voltage can be generated such that an amplitude of the excitation voltage is in a range of 100 V to 5 kV. Also, a frequency of the excitation voltage can be adjusted. In particular, a frequency may be in a range of 30 kHz to 20 MHz. Preferably, the excitation frequency is in a range of 70 kHz to 100 kHz.

Die Anregungsspannung kann verschiedene Formen aufweisen. Beispielsweise kann die Anregungsspannung eine Rechteckspannung, eine Dreieckspannung, eine trapezförmige Spannung, bevorzugt jedoch eine sinusförmige Spannung sein.The excitation voltage may take various forms. For example, the excitation voltage may be a square-wave voltage, a triangular voltage, a trapezoidal voltage, but preferably a sinusoidal voltage.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen:

Fig. 1: ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur kontaktlosen Anregung mindestens eines elektrolumineszierenden Pigmentes,
Fig. 2a: einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Elektrode,
Fig. 2b: einen Querschnitt durch eine weitere Elektrode,
Fig. 3: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Elektrode und eines Wert- oder Sicherheitsdokuments,
Fig. 4: eine schematische Darstellung einer büschelartigen Elektrodenanordnung und eines Wert- oder Sicherheitsdokuments,
Fig. 5: eine Draufsicht auf die in Fig. 4 dargestellte büschelartige Elektrodenanordnung,
Fig. 6: eine Draufsicht auf eine weitere Elektrodenanordnung und
Fig. 7: eine schematische Darstellung der in Fig. 6 dargestellten Elektrodenanordnung und eines Wert- oder Sicherheitsdokuments.

The invention will be explained in more detail with reference to several embodiments. The figures show:

Fig. 1: 1 is a schematic block diagram of a device for contactless excitation of at least one electroluminescent pigment,
Fig. 2a: a cross section through an electrode according to the invention,
Fig. 2b: a cross section through another electrode,
Fig. 3: a schematic representation of an electrode according to the invention and a value or security document,
Fig. 4: a schematic representation of a tuft-like electrode assembly and a value or security document,
Fig. 5: a top view of the in Fig. 4 illustrated tuft-like electrode arrangement,
Fig. 6: a plan view of another electrode assembly and
Fig. 7: a schematic representation of in Fig. 6 illustrated electrode assembly and a value or security document.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.Hereinafter, like reference numerals designate elements having the same or similar technical features.

In Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur kontaktlosen Anregung mindestens eines elektrolumineszierenden Pigmentes (nicht dargestellt) in einem Wert- oder Sicherheitsdokument 2 (siehe z.B. Fig. 3) dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Gleichspannungsquelle 3, beispielsweise eine Batterie. Die Gleichspannungsquelle 3 ist mit einem Wechselrichter 4 elektrisch verbunden, den die Vorrichtung 1 ebenfalls umfasst. Mittels des Wechselrichters 4 ist eine Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle 3 in eine Wechselspannung mit einer vorbestimmten Anregungsfrequenz wandelbar. Ausgangsseitig ist der Wechselrichter 4 mit einem Transformator 5 elektrisch verbunden. Der Transformator 5 wandelt die von dem Wechselrichter 4 erzeugte Wechselspannung in eine Anregungsspannung um, die eine gewünschte Amplitude aufweist. Ausgangsseitig ist der Transformator 5 mit einer schematisch dargestellten Elektrode 6 verbunden, wobei die vom Transformator 5 erzeugte Anregungsspannung an der Elektrode 6 anliegt. Die Elektrode 6 erzeugt hierbei, wie nachfolgend noch näher erläutert, ein Anregungsfeld 7.In Fig. 1 is a schematic block diagram of a device 1 for contactless excitation of at least one electroluminescent pigment (not shown) in a value or security document 2 (see, eg Fig. 3 ). The device 1 comprises a DC voltage source 3, for example a battery. The DC voltage source 3 is electrically connected to an inverter 4, which the device 1 also includes. By means of the inverter 4, an output voltage of the DC voltage source 3 can be converted into an AC voltage having a predetermined excitation frequency. On the output side, the inverter 4 is electrically connected to a transformer 5. The transformer 5 converts the AC voltage generated by the inverter 4 into an excitation voltage having a desired amplitude. On the output side, the transformer 5 is connected to a schematically illustrated electrode 6, wherein the excitation voltage generated by the transformer 5 is applied to the electrode 6. In this case, the electrode 6 generates an excitation field 7, as explained in more detail below.

Somit kann ein elektrisches Anregungsfeld mittels eines Resonanzschwingkreises erzeugt werden, wobei eine Resonanzfrequenz des Resonanzschwingkreises höher als bisher übliche Anregungsfrequenzen von bis zu 30 kHz gewählt werden kann. Dies erlaubt in vorteilhafter Weise, eine Spannungsamplitude der Anregungsspannung zu reduzieren.Thus, an electrical excitation field can be generated by means of a resonant circuit, wherein a resonant frequency of the resonant circuit can be selected higher than previously common excitation frequencies of up to 30 kHz. This advantageously allows a voltage amplitude of the excitation voltage to be reduced.

Hierdurch wiederum kann ein Bauraum von Elementen des Resonanzschwingkreises reduziert werden. Der Resonanzschwingkreis kann z.B. zumindest aus einer Sekundärinduktivität des Transformators und einer Kapazität der Elektrode bestehen. In bisher üblichen Vorrichtungen zur Dokumentenprüfung wurden Anregungsfrequenzen von 30 kHz und Anregungsspannungen mit einer Amplitude von bis zu 30 kV verwendet.This in turn can be a space of elements of the resonant circuit can be reduced. The resonant circuit may e.g. at least consist of a secondary inductance of the transformer and a capacitance of the electrode. Excitation frequencies of 30 kHz and excitation voltages with an amplitude of up to 30 kV have been used in previously conventional document verification devices.

Die hohe Anregungsfrequenz bedingt in vorteilhafter Weise eine hohe Änderungsgeschwindigkeit einer Feldumkehr des elektrischen Anregungsfeldes (dU/dt). Da die Emissionsanregung von elektrolumineszierenden Pigmenten auch abhängig von der Änderungsgeschwindigkeit des Anregungsfeldes ist, kann somit die Amplitude der Anregungsspannung reduziert werden. Durch die Verringerung der Amplitude der Anregungsspannung wird auch die im Resonanzschwingkreis zu speichernde Energie, also die zu speichernde magnetische oder elektrische Energie, reduziert. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, einen Bauraum z.B. des Transformators, zu verkleinern. Beispielsweise kann der für einen Ferritkern des Transformators, der zur Speicherung der magnetischen Energie dient, benötigte Bauraum bei einer niedrigeren Energie verringert werden. Gleichzeitig bewirkt die Verringerung der maximalen Spannung der Anregungsspannung einen verringerten Isolationsbedarf z.B. von Windungen des Transformators. Auch dies führt wiederum zu Verringerung von Bauraumanforderungen. Des Weiteren wird hierdurch eine unerwünschte Erwärmung des Systems vermieden oder begrenzt.The high excitation frequency advantageously causes a high rate of change of a field reversal of the electrical excitation field (dU / dt). Since the emission excitation of electroluminescent pigments is also dependent on the rate of change of the excitation field, the amplitude of the excitation voltage can thus be reduced. By reducing the amplitude of the excitation voltage, the energy to be stored in the resonant circuit, ie the magnetic or electrical energy to be stored, is also reduced. This advantageously allows a space, e.g. of the transformer, to downsize. For example, the space required for a ferrite core of the transformer, which serves to store the magnetic energy, can be reduced at a lower power. At the same time, the reduction of the maximum voltage of the excitation voltage causes a reduced insulation requirement e.g. from windings of the transformer. Again, this leads to a reduction of space requirements. Furthermore, this undesirable heating of the system is avoided or limited.

Weiter ergibt sich vorteilhaft, dass sich bei Reduktion der Amplitude der Anregungsspannung auch eine verbesserte Betriebssicherheit des Transformators ergibt. Dieser speichert z.B. für einen menschlichen Benutzer, bei verringerter Amplitude der Anregungsspannung weniger Energie, die dem Nutzer z.B. bei Berührung gefährlich werden könnte.Furthermore, it is advantageous that the reduction of the amplitude of the excitation voltage also results in improved reliability of the transformer. This stores eg for a human user, with reduced amplitude of the excitation voltage less energy that could be dangerous to the user, for example, when touched.

Die Anregungsspannung kann eine Amplitude von maximal 6 kV aufweisen. Das Anregungsfeld 7 (siehe z.B. Fig. 2a) dient hierbei zur Anregung von elektrolumineszierenden Pigmenten in dem Wert- oder Sicherheitsdokument 2.The excitation voltage can have a maximum amplitude of 6 kV. The excitation field 7 (see, eg Fig. 2a ) serves to excite electroluminescent pigments in the value or security document 2.

In Fig. 2a ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Elektrode 6 dargestellt. Die Elektrode 6 weißt eine zentrale Längsachse 8 auf. Weiter dargestellt ist eine Abstrahlrichtung 9 der Elektrode 6. Diese ist parallel zur zentralen Längsachse 8 orientiert. Die Elektrode 6 verjüngt sich hin zu einem abstrahlseitigen Ende 10. Hierbei weist die Elektrode 6 einen kegelförmigen Abschnitt 11 an dem abstrahlseitigen Ende 10 auf. Weiter ist in Fig. 2a ein Verlauf von Feldlinien des Anregungsfelds 7 dargestellt, die sich von der Elektrode 6 weg erstrecken. In einer Querschnittsebene 12, die senkrecht zu der Abstrahlrichtung 9 orientiert ist, ändert sich eine elektrische Flussdichte des Anregungsfeldes 7. Insbesondere ändert sich die elektrische Flussdichte in einem vorbestimmten Bereich 13, wobei der vorbestimmte Bereich von dem gesamten von der Elektrode 6 erzeugten elektrischen Anregungsfeld 7 durchsetzt wird. Hierbei ist dargestellt, dass die Flussdichte von Rändern des Bereichs 13 hin zu einem Punkt, in welchem die zentrale Längsachse 8 die Querschnittsebene 12 schneidet, zunimmt. Somit weist die räumliche Verteilung der elektrischen Flussdichte des Anregungsfeldes 7 genau einen Bereich mit maximaler Flussdichte auf.In Fig. 2a a cross section through an electrode 6 according to the invention is shown. The electrode 6 has a central longitudinal axis 8. Also shown is a radiation direction 9 of the electrode 6. This is oriented parallel to the central longitudinal axis 8. The electrode 6 tapers towards a radiation-side end 10. Here, the electrode 6 has a conical section 11 at the emission-side end 10. Next is in Fig. 2a a course of field lines of the excitation field 7 is shown, which extend away from the electrode 6. In a cross-sectional plane 12 oriented perpendicular to the emission direction 9, an electric flux density of the excitation field 7 changes. Specifically, the electric flux density changes in a predetermined region 13, and the predetermined region of the total excitation electric field 7 generated by the electrode 6 is enforced. Here, it is shown that the flux density increases from edges of the region 13 toward a point where the central longitudinal axis 8 intersects the cross-sectional plane 12. Thus, the spatial distribution of the electrical flux density of the excitation field 7 has exactly one area with maximum flux density.

In Fig. 2b ist eine weitere Elektrode 14 in einem Querschnitt dargestellt. Ebenfalls dargestellt ist eine Querschnittsebene 12, die senkrecht zu einer zentralen Abstrahlrichtung 9 der Elektrode 14 orientiert ist. Weiter dargestellt ist der Bereich 13, der von dem gesamten von der Elektrode erzeugten Anregungsfeld durchsetzt wird. Im Gegensatz zu Fig. 2a nimmt jedoch die elektrische Flussdichte nicht hin zu dem Punkt, in welchem eine zentrale Längsachse 8 der Elektrode 14 die Querschnittsebene 12 schneidet, zu. Hierdurch wird nicht die gewünschte lokale räumliche Konzentration von Feldlinien erreicht, die eine zuverlässige Anregung von elektrolumineszierenden Pigmenten ermöglicht.In Fig. 2b a further electrode 14 is shown in a cross section. Also shown is a cross-sectional plane 12 which is oriented perpendicular to a central radiation direction 9 of the electrode 14. Also shown is the region 13, which is penetrated by the entire excitation field generated by the electrode. In contrast to Fig. 2a however, does not increase the electric flux density toward the point where a central longitudinal axis 8 of the electrode 14 intersects the cross-sectional plane 12. This does not achieve the desired local spatial concentration of field lines, which allows reliable excitation of electroluminescent pigments.

In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Elektrode 6 und eines Wert- oder Sicherheitsdokuments 2 dargestellt. Hierbei ist die Elektrode 6 derart relativ zu dem Wert- oder Sicherheitsdokument 2 angeordnet, dass eine Abstrahlrichtung 9 eines von der Elektrode 6 erzeugten Anregungsfeldes 7 senkrecht zu einer Oberfläche 15 des Wert- oder Sicherheitsdokuments 2 orientiert ist. Auf der Oberfläche 15 ist ein Sicherheitselement 16 angeordnet, welches elektrolumineszierende Pigmente (nicht dargestellt) umfasst. Diese können durch das elektrische Anregungsfeld 7 derart angeregt werden, dass sie eine Lumineszenzstrahlung 17 emittieren. Durch die körperliche Ausbildung der Elektrode 6 ergibt sich im Bereich des Sicherheitselements 16 ein Bereich mit einer hohen elektrischen Flussdichte des Anregungsfeldes 7. Ist in diesem Bereich ein elektrolumineszierendes Pigment angeordnet, so kann dieses elektrolumineszierende Pigment auch dann angeregt werden, wenn vergleichsweise niedrigere Anregungsspannungen, beispielsweise mit Amplituden zwischen 100 V und 5 kV verwendet werden.In Fig. 3 a schematic representation of an electrode 6 and a value or security document 2 is shown. Here, the electrode 6 is arranged relative to the value or security document 2 in such a way that an emission direction 9 of an excitation field 7 generated by the electrode 6 is perpendicular to a surface 15 of the value. or security document 2 is oriented. On the surface 15, a security element 16 is arranged, which comprises electroluminescent pigments (not shown). These can be excited by the electric excitation field 7 such that they emit a luminescence radiation 17. The physical formation of the electrode 6 results in the region of the security element 16, a region with a high electrical flux density of the excitation field 7. If an electroluminescent pigment is arranged in this area, this electroluminescent pigment can be excited even when comparatively lower excitation voltages, for example be used with amplitudes between 100 V and 5 kV.

In Fig. 4 ist eine schematische Anordnung eines Wert- oder Sicherheitsdokuments 2 mit einem Sicherheitselement 16, welches auf einer Oberfläche 15 des Wert- oder Sicherheitsdokuments 2 angeordnet ist, und einer Elektrodenanordnung 18 dargestellt. Die Elektrodenanordnung 18 umfasst mehrere Elektroden 6, deren Abstrahlrichtungen 9 parallel zueinander sind. Jede der Elektroden 6 erzeugt ein nicht dargestelltes Anregungsfeld 7 (siehe z.B. Fig. 2a), welches entsprechend den zu Fig. 2a getätigten Erläuterungen ausgebildet ist. Alle Elektroden 6 sind gemeinsam elektrisch kontaktiert, wobei in Fig. 4 ein Transformator 5 dargestellt ist, dessen Ausgangsspannung, also die Anregungsspannung, gleichzeitig an alle Elektroden 6 angelegt wird.In Fig. 4 is a schematic arrangement of a value or security document 2 with a security element 16, which is arranged on a surface 15 of the security or valuable document 2, and an electrode assembly 18 is shown. The electrode assembly 18 includes a plurality of electrodes 6, the emission directions 9 are parallel to each other. Each of the electrodes 6 generates an unillustrated excitation field 7 (see, eg Fig. 2a ), which according to the Fig. 2a Explanations is formed. All electrodes 6 are electrically contacted together, wherein in Fig. 4 a transformer 5 is shown, whose output voltage, ie the excitation voltage, is simultaneously applied to all electrodes 6.

In Fig. 5 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 4 dargestellte Elektrodenanordnung 18 dargestellt. Hierbei ist dargestellt, dass die einzelnen Elektroden 6 büschel- oder bündelartig angeordnet sind. Hierbei variieren ein Abstand und eine Richtung zu einer jeweils am nächsten benachbarten Elektrode 6 zwischen den einzelnen Elektroden 6. Somit ergibt sich eine zufällige räumliche Anordnung der Elektroden 6, welche auch eine zufällige räumliche Verteilung von Bereichen mit hoher oder maximaler Flussdichte des Anregungsfeldes 7 bewirkt.In Fig. 5 is a top view of the in Fig. 4 shown electrode assembly 18 shown. Here it is shown that the individual electrodes 6 are arranged in the form of tufts or bundles. In this case, a distance and a direction to a respectively adjacent electrode 6 between the individual electrodes 6 vary. Thus, a random spatial arrangement of the electrodes 6 results, which also causes a random spatial distribution of regions with high or maximum flux density of the excitation field 7.

Durch die in Fig. 5 dargestellte Elektrodenanordnung erhöht sich in vorteilhafter Weise eine Anregungsfläche und somit auch eine Lichtemissionsfläche des Sicherheitselements 16 (siehe z.B. Fig. 4). Um einen Verschleiß zu minimieren, kann eine Elektrode 6 oder alle Elektroden 6 der Elektrodenanordnung 18 in einem Kunststoffmaterial, insbesondere in einem hochspannungsfesten und gut isolierenden Kunststoffmaterial, vergossen werden, beispielsweise in einem UV-härtenden Epoxid-Verguss, einem 2k Epoxid-Verguss, einem Silikon-Verguss, einem thermoplastischem Polyurethan (TPU)-Verguss oder einem Spritzgusspolymermaterial-Verguss, vergossen werden. Dies vermeidet in vorteilhafter Weise eine Entstehung einer Koronabildung an Spitzen der Elektroden 6, wobei gleichzeitig ein Verschleiß minimiert wird.By the in Fig. 5 shown electrode assembly increases advantageously an excitation surface and thus also a light emission surface of the security element 16 (see, eg Fig. 4 ). In order to minimize wear, an electrode 6 or all electrodes 6 of the electrode arrangement 18 can be cast in a plastic material, in particular in a high-voltage-resistant and well-insulating plastic material, For example, in a UV-curing epoxy potting, a 2k epoxy potting, a silicone potting, a thermoplastic polyurethane (TPU) molding or an injection molding polymer material potting shed. This advantageously avoids the formation of corona formation at tips of the electrodes 6, at the same time minimizing wear.

In Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine weitere vorteilhafte Elektrodenanordnung 18 dargestellt. Hierbei sind Elektroden 6 der Elektrodenanordnung 18 derart angeordnet, dass die Elektroden 6 einen Bereich 19 umfassen, wobei in diesem Bereich 19 eine Ausnehmung 20 angeordnet ist. Der Bereich 19 kann beispielsweise ein von einer Verbindungslinie 22 der Elektroden 6 umschlossener Bereich 19 sein. Die Verbindungslinie 22 der Elektroden 6 kann hierbei z.B. kreisförmig sein. Somit sind die Elektroden 6 auf einer Kreislinie mit einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet, wobei der Kreis einen vorbestimmten Radius aufweist. Selbstverständlich sind auch andere Formen der Anordnung vorstellbar, beispielsweise auf einer rechteckförmigen Verbindungslinie.In Fig. 6 a plan view of a further advantageous electrode assembly 18 is shown. In this case, electrodes 6 of the electrode arrangement 18 are arranged such that the electrodes 6 comprise a region 19, a recess 20 being arranged in this region 19. The region 19 can be, for example, a region 19 enclosed by a connecting line 22 of the electrodes 6. The connecting line 22 of the electrodes 6 may in this case be circular, for example. Thus, the electrodes 6 are arranged on a circular line with a predetermined distance to each other, wherein the circle has a predetermined radius. Of course, other forms of arrangement are conceivable, for example on a rectangular connecting line.

Die Ausnehmung 20 oder Öffnung kann z.B. als Sacklochbohrung oder als durchgehende, also zweiseitig geöffnete, Bohrung ausgebildet sein. Die Ausnehmung 20 kann zylinderförmig sein. Beispielsweise können eine Symmetrieachse der Verbindungslinie 22 und der zylinderförmigen Ausnehmung 20 fluchten.The recess 20 or opening may e.g. be designed as blind hole or as a continuous, so two-sided open, hole. The recess 20 may be cylindrical. For example, an axis of symmetry of the connecting line 22 and the cylindrical recess 20 are aligned.

Die Ausnehmung 20 kann als optischer Erfassungskanal dienen oder einen optischen Erfassungskanal ausbilden, wobei durch die Ausnehmung 20 Strahlung, z.B. von einem angeregten elektrolumineszierenden Pigment emittierte Strahlung, zu einer optischen Erfassungseinrichtung 21 (siehe Fig. 7) oder hin zu einem Auge eines Nutzers gelangen kann.The recess 20 can serve as an optical detection channel or form an optical detection channel, wherein radiation emitted by the recess 20, for example, radiation emitted by an excited electroluminescent pigment, to an optical detection device 21 (see Fig. 7 ) or to an eye of a user.

Somit ergibt sich, dass die Elektroden 6 um den optischen Erfassungskanal angeordnet sind. Hierdurch wird ermöglicht, dass sowohl die Anregung als auch die Detektion des emittierten Lichtes von nur einer gemeinsamen Seite, z.B. des Wert- oder Sicherheitsdokuments 2, erfolgen kann.Thus, it follows that the electrodes 6 are arranged around the optical detection channel. This allows both the excitation and the detection of the emitted light from only one common side, e.g. of the value or security document 2, can take place.

In Fig. 7 ist eine schematische Darstellung der in Fig. 6 dargestellten Elektrodenanordnung 18 und eines Wert- oder Sicherheitsdokuments 2 dargestellt. Hierbei ist ersichtlich, dass die Elektrodenanordnung 18 oder ein Gehäuse der Elektrodenanordnung 18 hohlzylinderförmig ausgebildet ist, wobei in einem Mantelabschnitt 23 die Elektroden 6 angeordnet, beispielsweise vergossen, sind. Auf einer Bodenfläche 24 des Innenvolumens des Hohlzylinders, welche die Aussparung 20 ausbildet, ist ein optischer Sensor 21 angeordnet.In Fig. 7 is a schematic representation of in Fig. 6 shown Electrode assembly 18 and a value or security document 2 shown. It can be seen here that the electrode arrangement 18 or a housing of the electrode arrangement 18 is hollow-cylindrical, with the electrodes 6 being arranged, for example cast, in a jacket section 23. On a bottom surface 24 of the inner volume of the hollow cylinder, which forms the recess 20, an optical sensor 21 is arranged.

Ein Sicherheitselement 16 des Wert- oder Sicherheitsdokuments 2, welches nicht dargestellte elektrolumineszierende Pigmente beinhaltet, wird mit einem Anregungsfeld 7 (siehe z.B. Fig. 2a) beaufschlagt, wobei eine eine Abstrahlrichtung 9 des von der Elektrode 6 erzeugten Anregungsfeldes 7 senkrecht zu einer Oberfläche 15 des Wert- oder Sicherheitsdokuments 2 orientiert ist. Die von den elektrolumineszierenden Pigmenten emittierte Lumineszenzstrahlung gelangt durch die Aussparung 20 in den Erfassungsbereich des optischen Sensors 21. Selbstverständlich ist es möglich, dass in der als optischer Erfassungskanal dienenden Aussparung 20 optische Elemente, beispielsweise zur Strahlführung oder -bündelung, beispielsweise eine Linse, angeordnet sind. Der optische Sensor 21 kann beispielsweise eine Fotodiode mit nachgeschaltetem Verstärker sein. Durch die dargestellte Ausführungsform ergibt sich in vorteilhafter Weise eine baulich sehr kompakte Ausbildung eines Dokumentenprüfgeräts, insbesondere eines portablen Dokumentenprüfgeräts.A security element 16 of the value or security document 2, which contains electroluminescent pigments (not shown), is provided with an excitation field 7 (see, eg, FIG Fig. 2a ), wherein an emission direction 9 of the excitation field 7 generated by the electrode 6 is oriented perpendicular to a surface 15 of the value or security document 2. The luminescence radiation emitted by the electroluminescent pigments passes through the recess 20 into the detection range of the optical sensor 21. Of course, it is possible that in the recess 20 serving as an optical detection channel optical elements, for example, for beam guidance or bundling, for example, a lens, are arranged , The optical sensor 21 may be, for example, a photodiode with a downstream amplifier. The illustrated embodiment advantageously results in a structurally very compact design of a document checking device, in particular a portable document checking device.

Der in Fig. 1 dargestellte Wechselrichter 4 kann beispielsweise als Oszillatorschaltung ausgeführt sein, welche z.B. eine Operationsverstärkerschaltung und zwei FET als Gegentaktendstufe umfasst. Der Transformator 5 kann beispielsweise Transformatorspulen umfassen, die auf einen Ferritkern gewickelt sind. Die Elektrode 6 kann beispielsweise nur an eine Leitung der in Fig. 1 dargestellten Schaltung, z.B. eine Windung einer Spule des Transformators 5, angeschlossen werden. Vorzugsweise wird die in Fig. 1 dargestellte Schaltung mit Anregungsfrequenzen des Anregungsfeldes 7 (siehe z.B. Fig. 2a) betrieben, die größer als hörbare Frequenzen sind, beispielsweise Frequenzen zwischen 30 kHz bis 20 MHz, bevorzugt in einem Bereich von 70 kHz bis 100 kHz.The in Fig. 1 shown inverter 4 may for example be designed as an oscillator circuit, which includes, for example, an operational amplifier circuit and two FET as push-pull output stage. The transformer 5 may include, for example, transformer coils wound on a ferrite core. The electrode 6 can, for example, only to a line of in Fig. 1 represented circuit, for example, a turn of a coil of the transformer 5, are connected. Preferably, the in Fig. 1 shown circuit with excitation frequencies of the excitation field 7 (see, eg Fig. 2a ), which are greater than audible frequencies, for example frequencies between 30 kHz to 20 MHz, preferably in a range of 70 kHz to 100 kHz.

Claims

A document verification apparatus, comprising a device for exciting at least one electroluminescent pigment in a document of value or security document (2), wherein
the device has a plurality of electrodes (6), wherein each of the electrodes (6) is designed in such a way that the electric flux density changes in a cross-sectional plane oriented perpendicularly to the predetermined radiation direction (9) of the electrode (6), wherein the radiation direction is oriented parallel to a central longitudinal axis of the electrode (6) and away from a free end of the electrode (6), characterised in that the excitation is performed contactlessly, and in that all electrodes (6) have a common radiation direction.
The document verification apparatus according to claim 1, characterised in that an electric flux density's changes in a predetermined region (13) of a cross-sectional plane (12) oriented perpendicularly to the predetermined radiation direction (9) of the electrode (6), wherein the entire electric field (7) generated by the electrode (6) or a predetermined proportion of said field passes through the predetermined region (13).
The document verification apparatus according to claim 2, characterised in that the electric flux density is higher in at least a sub- region of the predetermined region (13) of the cross-sectional plane (12) than in further sub- regions of the predetermined region (13).
The document verification apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterised in that the electrodes (6) taper towards a radiation-side end.
The document verification apparatus according to claim 4, characterised in that the electrode (6) has a spherical or conical portion.
The document verification apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the electrode is formed as wire.
The document verification apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterised in that the distance of an electrode (6) from an adjacent electrode (6) is smaller than or equal to a predetermined maximum distance.
The document verification apparatus according to any one of claims 1 or 7, characterised in that a plurality of electrodes (6) are electrically contacted jointly.
A method for contactlessly exciting at least one electroluminescent pigment in a document of value or security document (2), characterised in that a device (1) for contactless excitation comprises a plurality of electrodes (6), wherein an electric AC voltage is applied to the electrodes (6), wherein each of the electrodes (6) is formed in such a way that the electric flux density changes in a cross-sectional plane oriented perpendicularly to the predetermined radiation direction (9) of the electrode (6), wherein the radiation direction (9) is oriented parallel to a central longitudinal axis of the electrode (6) and away from a free end of the electrode (6), wherein all electrodes (6) have a common radiation direction.