Beschreibung

Optische Anzeige zur Erzeugung eines optischen Signals

Die Erfindung betrifft eine optische Anzeige zur Erzeugung eines optischen Signals, wobei die optische Anzeige mindes ^¬ tens eine Lichtquelle aufweist. Die Erfindung betrifft wei ^¬ terhin einen Einsatz für eine optische Anzeige mit den im Oberbegriff des Anspruchs 8 aufgeführten Merkmalen.

Eine derartige optische Anzeige kommt in der Automatisie ^¬ rungstechnik, der Anlagentechnik und im Allgemeinen an Maschinen und technischen Anlagen vor. Im Allgemeinen werden Betriebszustände wie zum Beispiel optimaler Betrieb, Störung, Stau usw., an Maschinen oder technischen Anlagen durch optische Anzeigen, insbesondere Signalsäulen, sichtbar gemacht. Die optischen Anzeigen müssen über eine weite Entfernung sichtbar sein, wobei es wichtig ist, dass das Leuchtsignal nicht nur nach einer Seite oder in einen bestimmten Raumwin- kelausschnitt ausgesendet wird, sondern die optische Anzeige muss aus jeder beliebigen horizontalen Raumrichtung von Personen, die die jeweilige technische Anlage oder Maschine betreuen, gesehen werden können. Aus Gründen der Arbeitssicherheit und der Produktionssicherheit ist eine Ausleuchtung des gesamten Raumwinkels mit einer homogenen Lichtintensität erwünscht .

Bisher wurden so genannte Signalsäulen mit einer Glühlampe oder mehreren LEDs (Licht emittierende Dioden) bestückt. Bei der Glühlampe war die Ausleuchtung aufgrund des Leuchtdrahtes positionsabhängig. Bei einer oder mehreren LEDs wird eine Ausleuchtung des Eigenschattens der LED über Reflektoren erzielt. Die LED beleuchtet in der Regel eine Streuscheibe oder Streuelement, wodurch das Licht gebrochen und in viele Rich- tungen reflektiert wird. Die Verteilung der Lichtintensität im Raumwinkel ist inhomogen.

Aus dem Stand der Technik geht hervor, dass derzeit optische Anzeigen zur Verfügung stehen, die entweder den Raumwinkel mit inhomogener Lichtintensitätsverteilung beleuchten können, oder einen sogenannten Eigenschatten aufweisen. Unter Eigen- schatten versteht man einen Schatten der durch Bauteile der optischen Anzeige selbst, wie beispielsweise der Lichtquelle, verursacht wird.

Aus dem Dokument WO 2000-29785 Al ist eine optische Anzeige bekannt, die einen oder mehrere Formkörper und eine Licht ^¬ quelle enthält. Die Formkörper bestehen aus einem transparenten oder semitransparenten Kunststoff. Der Kunststoff enthält eine oder mehrere fluoreszierende Substanzen. Eine oder meh ^¬ rere Lichtquellen sind so angeordnet, dass ihr Licht an be- stimmten Bereichen der Oberfläche des Formkörpers in diesen eingestrahlt und im Formkörper weitergeleitet wird. Der Form ^¬ körper enthält Mittel zur gezielten Lichtauskopplung, so dass an ganz bestimmten Bereichen der Oberfläche des Formkörpers das Licht gezielt aus dem Formkörper ausgekoppelt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Wesentlichen den gesamten Raumwinkel mit homogener Lichtintensitätsverteilung auszuleuchten .

Diese Aufgabe wird bei einer optischen Anzeige der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Lichtquelle mindestens eine Leuchtfolie zur gleichmäßigen und großflächigen Ausleuchtung im Wesentlichen aller Raumrichtungen aufweist. Weiterhin wird die Aufgabe durch einen Einsatz für eine optische Anzeige gemäß des Kennzeichens des Anspruchs 8 gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch den konstruktiven Aufbau bisheriger optischer Anzeigen, wie zum Beispiel Signalsäulen, sich das Problem einstellt, dass die Ausleuchtung räumlich nicht gleichmäßig bzw. homogen erfolgt. Es treten stets hellere und dunklere Stellen auf, die in wei ^¬ teren Entfernungen unterschiedlich gut wahrgenommen werden. Diese Tatsache hat in der Vergangenheit zu Missverständnissen

seitens des bedienenden Personals geführt und somit auch zu unnötigen Ausfällen oder Wartezeiten. Resultierend aus diesem Problem wurde in der Vergangenheit versucht, eine bessere Ausleuchtung durch eine Vielzahl von Leuchtquellen, wie zum Beispiel LEDs, zu gewährleisten. Auch bei einer optimierten Anordnung oder Verteilung der Lichtquellen in der optischen Anzeige führte dies nicht zu dem gewünschten Erfolg. Darüber hinaus erfordert diese Lösung einen hohen technischen Aufwand und verursacht Kosten wegen der zusätzlichen Lichtquellen.

Der Erfindung liegt weiterhin zugrunde, dass zuvor verwendete Formkörper in Abhängigkeit von der Anordnung der Lichtquellen Schatten bzw. diskontinuierlich helle Regionen generiert werden. Als Folge kann die optische Anzeige aus manchen Richtun- gen nicht optimal erkannt werden. Zusätzlich verursacht die hohe Anzahl der verwendeten LEDs wiederum hohe Kosten.

Erfindungsgemäß weist die optische Anzeige zur Erzeugung ei ^¬ nes optischen Signals mindestens eine Leuchtfolie zur gleich- zeitigen Erzeugung und Diffusion des Lichtes auf, so dass es möglich ist, in jedem beliebigen Raumwinkelsegment in der horizontalen Ebene ein homogenes, optisches Signal abzusetzen. Der sogenannte Eigenschatten, der bei herkömmlichen optischen Anzeigen auftritt, wird dadurch eliminiert, indem die Form der Leuchtfolie derart ausgebildet ist, dass der Bereich, der von der von Bauteilen der optischen Anzeige verdeckt würde, dennoch ausgeleuchtet wird. Die Leuchtfolie weist beispiels ^¬ weise eine zylindrische oder konusähnliche Form oder eine ähnliche Form auf, die eine homogene Ausleuchtung in jede Raumrichtung garantiert. Diese Form kann je nach Anforderung eine rotationsymmetrische Form, oder schalenhafte Form oder elliptische Form sein. Weiterhin sind Formen mit vieleckiger oder runder Grundfläche möglich, sowie eine vielflächige, dreidimensionale Form. Diese plane, flexible oder diffuse Lichtquelle vereinigt bereits Funktionen mindestens eines

Lichtkontrollelementes mit der Funktion Licht zu generieren und trägt somit zur Homogenisierung der Ausleuchtung bei aber auch zur Reduktion der Bauteile bei. Die Ausleuchtung bzw.

die Lichtintensität der optischen Anzeige kann weiter mit an ^¬ deren Lichtkontrollelementen optimiert werden. Weiterhin sind Reflektoren und/oder Diffusoren, wie z.B. Streuscheiben oder Streuelemente, zur Homogenisierung der räumlichen Lichtinten- sität verwendbar.

Eine vorteilhafte Ausführungsform einer optischen Anzeige sieht eine durch mindestens eine Lichtquelle und ein Licht ^¬ kontrollelement, wie zum Beispiel einen Reflektor, gebildete optische Anzeige zur Aussendung des optischen Signals mit ho ^¬ mogener Intensität gleichzeitig in im Wesentlichen alle Raumrichtungen vor. Durch die Verwendung von mehreren Reflektoren ist es möglich, die Lichtenergie der Lichtquelle optimaler zu nutzen und den Raumwinkel homogen auszuleuchten.

Vorteilhafterweise weist eine Ausführungsform eine Leuchtfo ^¬ lie auf, die eine Lichtquelle mit Diffusionsfunktion dar ^¬ stellt. Damit werden sowohl die Anzahl der Bauteile redu ^¬ ziert, als auch Kosten gesenkt. Weiterhin ist durch eine ein- fächere Geometrie ein Umrüsten oder Einsetzen solcher Leuchtfolien in Kalotten basierende optische Anzeigen einfach. Es werden zur Platzierung der Lichtquelle keine weiteren Haltevorrichtungen nötig. Weiterhin ist eine zusätzliche LED von Vorteil, wenn mehr Lichtleistung gefragt ist, da der Eigen- schatten der LED klein ist und der Aufwand diesen Eigenschatten auszuleuchten geringer als bei einer Glühbirne.

Vorteilhafterweise enthält eine Ausführungsform mindestens ein Lichtkontrollelement, wie zum Beispiel ein Diffusor, zur Ausleuchtung des Eigenschattens und/oder zur Kontrolle der

Lichtintensitätsverteilung der Lichtquelle. Mittels des Dif- fusors ist es möglich, mehrere Lichtquellen in der optischen Anzeige zu betreiben, wobei eine stärkere Beleuchtung bei ho ^¬ mogener Ausleuchtung des Raumwinkels ermöglicht wird.

Vorteilhafterweise weist die optische Anzeige ein Lichtkon ^¬ trollelement, insbesondere ein Reflektor, das die Form eines Konus, eines Zylinders, eines Paraboloiden oder die Form ei-

nes Konussegmentes, eines Zylindersegmentes, eines Parabo- loidsegmentes, oder eine ähnliche Form auf. Durch eine sinn ^¬ volle Wahl der Form des Reflektors wird eine optimale Aus ^¬ leuchtung des Eigenschattens der Lichtquelle gewährleistet. Der Reflektor ist speziell auf die Maße der Lichtquelle ab ^¬ gestellbar. Weiterhin kann durch eine optimale Wahl der Form des Reflektors eine inhomogene Lichtverteilung kreiert wer ^¬ den, die durch die Struktur der Intensitätsverteilung Informationen in den Raumwinkel projeziert. Eine indirekte Signal- gebung verschiedener Signale über verschiedene Kalotten, bzw. Kalotteneinsätze ist möglich.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines Einsatzes für eine optische Anzeige zur Erzeugung eines optischen Signals, weist der Einsatz mindestens eine Leuchtfolie auf, wobei der Einsatz zur gleichmäßigen Ausleuchtung in im Wesentlichen alle Raumrichtungen mindestens ein Lichtkontrollelement auf ^¬ weist, welches zur gleichzeitigen Lichtreflexion und Lichttransmission des von der Lichtquelle emittierten Lichtes vor- gesehen ist. Der Vorteil des Einsatzes ist die Tatsache, dass bereits existierende optische Anzeigen, insbesondere Signal ^¬ säulen, die beispielsweise auf Kalottenbasis funktionieren, mit einem solchen Einsatz nachgerüstet werden können, der e- ventuell mindestens einen Reflektor oder Diffusor enthält. Auf diese Weise können herkömmliche optische Anzeigen bzw. Signalsäulen in optische Anzeigen umgewandelt werden, die keinen Eigenschatten besitzen und den gesamten Raumwinkel homogen ausleuchten. Des Weiteren gelten die Vorteile der aufgeführten Ausführungsformen für die optische Anzeige entspre- chend für die Ausführungsformen des Einsatzes. Die Nachrüst- barkeit bei bestehenden Produkten wird ohne Zusatzaufwand ge ^¬ währleistet, wobei die Positionsfreiheit eine einfache Monta ^¬ ge garantiert.

Vorteilhafterweise sind bei den Ausführungsformen der opti ^¬ schen Anzeige sowie der Ausführungsformen des Einsatzes neben der homogenen Ausleuchtung weitere optionale, signalgebende Möglichkeiten vorhanden. Bei der Verwendung einer Lichtröhre

als Diffusor werden keinerlei Zusatzvorrichtungen wie Halterungen oder dergleichen notwendig. Die Lichtröhre muss auch nicht in einem bestimmten Abstand zu der Lichtquelle positio ^¬ niert werden. Die Farbsignalgabe wird in diesem Fall beson- ders einfach, weil das Darstellen von Zahlen oder Buchstaben mittels der Signalsäule verwendungszweckgemäß gewählt werden kann. Werden Zahlen und Ziffern auf die Röhre aufgebracht, können diese in den Raum projeziert werden, um so eine zu ^¬ sätzliche Information zu dem in der Anlage aufgetretenen Feh- ler aufzeigen. Die Störungsquelle oder Fehlerquelle ist hier ^¬ mit über eine entsprechende Fehlermeldung schneller zu erkennen, z.B. „1" = Ausfall der Maschine, „2" = Ausfall der Zu ^¬ führung, etc.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbil ^¬ dungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert .

Es zeigen:

FIG 1 eine geschnittene Ansicht einer optischen Anzeige gemäß dem Stand der Technik,

FIG 2 eine geschnittene Ansicht eines ersten Ausführungs- beispiels einer optischen Anzeige,

FIG 3 eine Ansicht einer Leuchtfolie,

FIG 4 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels ei- ner optischen Anzeige, und

FIG 5 eine dreidimensionale Ansicht des zweiten Ausfüh ^¬ rungsbeispiels .

Figur 1 zeigt eine geschnittene Ansicht einer optischen An ^¬ zeige gemäß dem Stand der Technik. Die optische Anzeige ist als Signalsäule auf Kalottenbasis ausgeführt. Die Kalotte 15 umfasst den Innenraum, der die Lichtquelle 3 enthält. Diese optische Anzeige besitzt einen Eigenschatten, weil die Schat ^¬ ten, die durch die Lichtquelle entstehen, durch kein optisches Bauteil kompensiert werden.

Figur 2 zeigt eine geschnittene Ansicht eines ersten Ausfüh ^¬ rungsbeispiels einer optischen Anzeige 1. In diesem Ausführungsbeispiel wird ebenfalls die Kalotte 15 verwendet, um die konusförmige Leuchtfolie 5 zu beherbergen. Die konusförmige Leuchtfolie 5 ist auch in Kombination mit weiteren Lichtkon- trollelementen in Signalsäulen, die bereits in Verwendung sind, einbaubar bzw. die derzeitigen Signalsäulen können nachgerüstet werden. Durch die Konusform der Leuchtfolie wird der Eigenschatten der optischen Anzeige 1 effektiv kompensiert. Der Raumwinkel ist ausgeleuchtet. Des weiteren ist diese Ausführungsform beispielsweise mit der optischen Anzei ^¬ ge aus dem Stand der Technik in Figur 1 kombinierbar. Die kann aus der Notwendigkeit der Lichtquellenredundanz heraus geschehen, oder da, beide Lichtquellen (3,5) eventuell unterschiedliche Farben, Intensitäten oder Homogenitäten aufweisen mit unterschiedlichen Bedeutungen belegt sind. Bei einer Kombination der Lichtquelle 3 mit der Leuchtfolie 5 in einer op ^¬ tischen Anzeige 1 wirkt die Leuchtfolie 5 zusätzlich auch für das Licht der Lichtquelle 3 diffundierend.

Figur 3 zeigt eine Ansicht einer Leuchtfolie 5, wie sie im

Folgenden in Figur 4 verwendet wird. Die Leuchtfolie 5 weist in der Regel mindestens zwei Anschlusskabel 13 auf, die zur Stromversorgung der Leuchtfolie 5 vorgesehen sind. Leuchtfolien können in einer Vielzahl von Formen und Maßen bereitge- stellt werden. So ist es möglich, Leuchtfolien verschiedener Längen für verschieden große Kalotten zu verwenden.

Figur 4 zeigt eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer optischen Anzeige 1. Diese optische Anzeige 1 ist für eine Leuchtfolie 5 vorgesehen. Die Leuchtfolie 5 wird hierbei gerollt in die Kalotte 15 eingeführt bzw. platziert. Die Ka- lotte 15 weist in diesem Ausführungsbeispiel keine weitere Lichtquellen auf. Die Leuchtfolie 5 übernimmt gleichzeitig die Funktion der Lichtquelle 3 und die Funktion eines Diffu- sors 7. über die Pins 11 und durch den Anschluss der An ^¬ schlüsse 13 wird die Stromversorgung der Leuchtfolie 5 si- chergestellt . Da die Leuchtfolie 5 durch eine Biegung nunmehr eine zylindrische Form einnimmt, sind weiter keine Halterun ^¬ gen als die innenseitigen Wände der Kalotte 15 notwendig. Wie im vorigen Ausführungsbeispiel wird durch das Eindringen der Leuchtfolie in die Kalotte 15 eine komplette Ausleuchtung ge- währleistet. Es wird nur eine Lichtquelle, die als Leuchtfo ^¬ lie 5 ausgeführt ist, benötigt, um die Kalotte 15 vollständig in der Höhe und im Umfang von 360° auszuleuchten. Diverse Lichtquellen 3 wie zum Beispiel LEDs entfallen somit voll ^¬ ständig, können aber hilfsweise zusätzlich verwendet werden. Das vorteilverschaffende Merkmal in diesem Ausführungsbei ^¬ spiel ist die Tatsache, dass die Leuchtfolie 5 direkt an die Stromversorgung angeschlossen werden kann, und gleichzeitig als Lichtquelle und Lichtverteiler agiert. Zusätzlich kann die Leuchtfolie 5 in verschiedenen Farben verwendet werden. Damit erübrigt sich zusätzlich der Kauf bzw. Einsatz von verschiedenfarbigen Kalotten. Universelle durchsichtige Kalotten sind in Zusammenhang mit der Verwendung mit Leuchtfolien somit nach Bedarf eingesetzbar oder austauschbar. Neben der Farbvarianz ist auch die Größenvarianz zu beachten. Die Leuchtfolien 5 sind in verschiedenen Größen erhältlich und können je nach Bedarf der Ausleuchtung angepasst werden. Die Folie bedarf neben dem Anschließen keinerlei besonderer Einbauposition, wie zum Beispiel einem zentralen Einbau, da die Ausleuchtung gleichmäßig erfolgt. Ein weiterer Vorteil be- steht in der Reduktion der notwendigen elektrischen Bauteile, da nur eine einzige Folie unter Umständen ausreicht, die ge ^¬ wünschte Ausleuchtung zu realisieren. Durch die universelle Verwendung der durchsichtigen Kalotten fällt eine Vielzahl

bereits verwendeter Kalotten weg, wie zum Beispiel die geriffelte Kalotte oder farbige Kalotten. Als Nebeneffekt sinken auch die Lagerhaltungskosten als Konsequenz der Variantenreduktion .

Figur 5 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des zweiten Aus ^¬ führungsbeispiels einer optischen Anzeige 1, die als Signal ^¬ säule ausgeführt ist. Die Kalotte 15 beherbergt die Leuchtfo ^¬ lie 5, wobei die Führung der Anschlusskabel 13 der Leuchtfo- lie 5, die mit den Pins 11 verbunden sind, um die Leuchtfolie herumführt. Der Eigenschatten der Anschlusskabel 13 wird hierbei durch die Geometrie der Leuchtfolie ausgeleuchtet.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine optische Anzeige, sowie einen Einsatz für eine optische Anzeige, zur Erzeugung eines optischen Signals, wobei die Anzeige mindestens eine Lichtquelle aufweist. Die optische Anzeige ist in der Lage eine gleichmäßige Ausleuchtung des Raumes zu gewährleisten, wobei hinderliche, räumliche Intensitätsschwankungen durch eine Ausleuchtung der Eigenschatten der Bauteile der optischen Anzeige erzielt werden. Zur gleichmäßigen Ausleuchtung in im Wesentlichen alle Raumrichtungen ist mindestens eine Leuchtfolie vorhanden, die zur gleichzeitigen Lichtgeneration und Lichtdiffusion des von der Lichtquelle emittierten Lich- tes vorgesehen ist.