AT501641B1 - Formteil als optischer lichtleiter - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formteil aus transparentem Material, welches zumindest einen Lichtleiter zum Leiten eines Lichtstrahls von einer fest auf einer Schaltungsplatte angebrachten Lichtquelle und ein Betätigungselement für einen auf der Schaltungsplatte befindlichen Taster umfasst und welches in einem Gehäuse angeordnet ist. 5

Es ist seit langem bekannt, dass ein Formteil aus einem transparenten Plastikmaterial wie einem Akrylharz als optischer Lichtleiter zur Leitung eines Lichtstrahls verwendet werden kann. Obwohl das meist stabförmige transparente Formteil zur Verwendung bei der Lichtübertragung über große Entfernungen, wie sie etwa durch optische Glasfasern erreicht wird, ungeeignet ist, io wird das transparente Formteil oft verwendet, um einen von einer Lichtquelle, wie beispielsweise einer Leuchtdiode, emittierten Lichtstrahl zu irgendeinem gewünschten Ort zu leiten.

Zum Beispiel verwendet eine elektronische Einrichtung wie ein Schaltnetzteil wenigstens eine Lichtquelle als Statusanzeiger, der zum Beispiel eine visuelle Anzeige dafür liefert, ob -eine 15 bestimmte Ausgangsspannung vorhanden ist oder nicht. Je nach dem Typ der elektronischen Einrichtung und/oder dem Typ der Lichtquelle ist die Lichtquelle oft fest auf einer Schaltungsplatte angeordnet und ein Anzeigefenster ist in einem, die Schaltungsplatte umschließenden Gehäuse integriert. Wo eine wesentliche Distanz zwischen der Lichtquelle auf der Schaltungsplatte und dem Anzeigefester in dem Gehäuse besteht, wird das transparente Formteil im all-20 gemeinen eingesetzt, um einen Lichtstrahl von der Lichtquelle zu dem Anzeigefenster zu leiten, derart, dass ein Benutzer oder das Betriebspersonal durch einen Blick durch das Anzeigefester feststellen kann, ob die Lichtquelle mit elektrischem Strom versorgt wird oder nicht.

Die japanische Patentveröffentlichungsschrift JP8184713 A, veröffentlicht am 16.07.1996, 25 beschreibt ein monolithisches Formteil aus einem transparenten Plastikmaterial, das relativ zueinander in Winkeln angeordnete lange und kurze Körper aufweist. Das in dieser Schrift beschriebene Formteil wird in einem Personal Computer als Statusanzeiger verwendet und ist derart aufgebaut, dass ein von einer Leuchtdiode emittierter Lichtstrahl aus zwei quer zueinander verlaufenden Richtungen gesehen werden kann. Dabei pflanzt sich der Lichtstrahl von einer 30 Lichtaufnahmeseite zu der Lichtemissionsseite bzw. den Lichtemissionsseiten fort, unabhängig von der Anzahl der in dem Formteil stattfindenden Reflexionen.

Die US 5 874 901 A beschreibt eine Funktionsanzeige für den Status eines elektronischen Geräts. Die Statusanzeige umfasst zwei auf einer Schaltungsplatte montierte Leuchtdioden, 35 zwei diesen zugeordnete, abgewinkelte stabförmige Lichtleiter und eine in eine Frontseite des Gerätes eingesetzte Anzeigeeinheit.

Eine andere Ausgestaltung eines Lichtleiterformteils ist in der US 5 349 504 A beschrieben. Dabei ist in einem Gehäuse ein aus einem Stück gegossener Lichtleitkörper für mehrere 40 Leuchtdioden untergebracht, wobei zur Befestigung auf einer Schaltungsplatine mehrere Fortsätze ausgebildet sind.

Die DE 37 03 423 A1 betrifft Lichtleiterformteile in Verbindung mit einer elektrischen Steckverbindung. Ein Stecker weist in seinem Gehäuse eine Vielzahl von elektrischen Steckkontakten 45 und eine gleich große Anzahl von Lichtleitern auf, um Licht von im Geräteteil angeordneten Lichtquellen zur rückwärtigen Seite des Steckers zu leiten. Der Geräteteil besteht aus einer Schaltungsplatte, auf der Schaltkreise angebracht sind, deren Funktion mit den ebenfalls auf der Schaltungsplatte angebrachten Lichtquellen überwacht werden soll. Jeder Lichtquelle ist ein als abgewinkelter Stab ausgebildeter Lichtleiter zugeordnet, der das von den Leuchtdioden so abgestrahite Licht parallel zur Schaltungsplatte an den Frontstecker des Geräteteils leitet. Die Lichtleiter sind durch einen gemeinsamen Quersteg ausgerichtet und zusammengehalten und im Frontsteckteil durch Rastverbindungen gehalten.

Bei elektronischen Einrichtungen wie einem Schaltnetzteil kommt es oft vor, dass in der Nähe 55 einer als Statusanzeiger genuteten Lichtquelle auf der Schaltungsplatte ein Taster angeordnet 3 AT 501 641 B1 ist, mit dem ein Benutzer oder das Betriebspersonal Einstellungen an der elektronischen Einrichtung vornehmen kann. Dabei weist der auf der Schaltungsplatte angeordnete Taster mit seinem Betätigungsorgan im Allgemeinen die gleiche Distanz zum Gehäuse auf, die auch zwischen der Lichtquelle und dem Anzeigefenster im Gehäuse besteht.

Um diese Distanz zu überbrücken wird nach dem Stand der Technik «ein Tasterstift in-einer Führung verwendet, wobei ein Ende des Tasterstifts auf dem Betätigungsorgan des Tasters aufliegt und ein zweites Ende des Tasterstifts als Druckknopf aus dem Gehäuse herausragt. Die Führung des Tasterstifts ist dabei entweder fix mit der Schaltungsplatte oder mit dem Gehäuse verbunden. Zudem ist der Taststift in der Führung durch Anschläge gegen ein Herausfallen gesichert. Bei der Fixierung der Führung im Gehäuse besteht dabei das Problem, dass bei der Montage der Schaltungsplatte im Gehäuse auf eine hohe Passgenauigkeit geachtet werden muss, da sonst die-Gefahr besteht, dass das erste Ende des Taststifts nicht über dem Betätigungsorgan des Tasters platziert wird. Derartige Anordnungen sind deshalb nur für geringe Distanzen zwischen Gehäuse und Schaltungsplatte geeignet.

Beispielsweise sind in der US 5 988 842 Taststifte beschrieben, wobei diese als transparente Formteile ausgebildete sind und auch die Funktion eines Lichtleiters übernehmen. Die Formteile sind dabei beweglich in Führungshülsen angeordnet, wobei ein Ende der Formteile aufeinem Betätigungsorgan eines Schalters aufliegt. Das Licht einer oder mehrerer Leuchtdioden wird seitlich eingekoppelt.

Um den Nachteil eines Taster mit Führung als eigenen Bauteil mit den damit verbundenen Herstellungsaufwendungen zu vermeiden, kennt man nach dem Stand der Technik auch einen Taststift, der in ein als Spritzgussteil ausgebildetes Gehäuse integriert ist. Dabei ist der Taststift mit wenigstens einem elastischen Steg mit dem restlichen Gehäuse verbunden, wodurch der Taststift in Richtung des Betätigungsorgans des Tasters beweglich ist. Auch bei dieser Anordnung besteht das Problem der genauen Platzierung des ersten Endes des Taststifts über dem Betätigungsorgan des Tasters, weshalb auch hier nur geringe Distanzen zwischen Gehäuse und Schaltungsplatte überbrückt werden können.

Eine Anordnung von Taster und Lichtleitern ist in der EP 0 361 016 beschrieben. Ein Befehlsund Meldeelement für Aufzüge in explosionsgefährdeten Räumen besteht aus einem in einem Gehäuse angeordneten Druckschalter mit Leuchtanzeige. Dabei ist in einem ersten Gehäuseabschnitt eine von einer Grundplatte getragene Taste angeordnet, deren Bewegung über einen Betätigungsbügel auf einen Stößel eines Schalters, der in einem zweiten Gehäuseabschnitt untergebracht ist, übertragen wird. Eine im zweiten Gehäuseabschnitt angeordnete Schaltungsplatte weist eine Reihe von Leuchtdioden auf, die frontseitig aus dem zweiten Gehäuseabschnitt ragen und mit Lichtleitern gekoppelt sind. Die Lichtleiter sind in Aussparungen im ersten Gehäuseabschnitt angeordnet und leiten das von den Leuchtdioden kommende Licht zu einer in der Taste vorgesehenen, balkenförmigen Lupe. Dabei handelt es sich um-eine Konstruktion, die für die meisten Anwendungen zu aufwändig und teuer ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, für-elektrische Einrichtungen mit wenigstens einer visuellen Anzeige und wenigstens einem Taster der oben beschriebenen Art «ine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Formteil gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Es ergibt sich damit «in einfach herstellbarer Formteil (beispielsweise als Spritzgusskörper), der neben der Funktion der Lichtleitung auch die Funktion als Betätigungselement für einen auf der Schaltungsplatte befindlichen Taster erfüllt. Für eine elektronische Einrichtung mit wenigstens einer auf einer Schaltungsblatte angebrachten Lichtquelle und einen in der Nähe befindlichen Taster mit einer zu überbrückenden Distanz zu einer Anzeige bzw. einem Betätigungsdruckknopf in einem Gehäuse können so die Herstellungskosten reduziert werden. 4 AT 501 641 B1

In einer vorteilhaften Ausführung ist der zumindest eine Lichtleiter als Stab ausgebildet, dessen erstes Ende als Lichtaufnahmefläche über der Lichtquelle angeordnet ist und dessen zweites Ende als Lichtemissionsfläche durch eine Gehäuseöffnung geführt ist, und wobei das Betätigungselement auf dem Taster aufliegt und durch eine weitere Gehäuseöffnung ragt. Bei mehre-5 ren neben einander liegenden Lichtquellen können auch mehrere mit Verbindungsstegen verbundene Stäbe nebeneinander angeordnet sein, wobei jeder Lichtquelle ein Stab zugeordnet ist. Durch die stabförmige Ausprägung ergeben sich günstige Eigenschaften für die Lichtleitung. Dabei strahlt das von der Lichtquelle abgegebene Licht über die Lichtaufnahmefläche in den Stab hinein und pflanzt sich in diesem über Reflexion bis zur Lichtemissionsfläche fort. Diese io Lichtemissionsfläche ist dann als leuchtende Fläche in der Gehäuseöffnung, durch die der Stab hindurchragt, sichtbar.

Durch diese Anordnung kann auch der Taster mit einer geringen Druckausübung auf das durch die weitere Gehäuseöffnung ragende Betätigungselement einfach betätigt werden, wobei sich 15 das Betätigungselement geringfügig durch Verformung der elastischen Stege, über die «es mit dem restlichen Formteil verbunden ist, in Richtung Taster bewegt und so dessen Betätigungsorgan aktiviert. Für den zumindest einen Lichtleiter bildenden Stab ist es von Vorteil, wenn er an seinem ersten 20 Ende, das über der Lichtquelle angeordnet ist, Fortsätze aufweist, die neben der Lichtquelle auf der Schaltungsplatte aufliegen. Damit ergibt sich eine seitliche Führung gegenüber einem aus der Schaltungsplatte herausragenden Teil der Lichtquelle. Bei der Montage kann der Stab dann schnell in die richtige Position gebracht werden und wird im montierten Zustand in dieser sicher gehalten. 25

Eine vorteilhafte Montagemöglichkeit des Formteils auf der Schaltungsplatte -ergibt sich, wenn aus dem zumindest einen Lichtleiter bildenden Stab zumindest zwei Ausformungen herausragen, welche Endflächen aufweisen, die auf der Schaltungsplatte aufliegen, wobei aus den Endflächen dieser Ausformungen Fortsätze herausragen, die durch Öffnungen in der Schal-30 tungsplatte geführt sind und auf der Gegenseite der Schaltungsplatte mit hakenförmigen Ausprägungen eingerastet sind. Günstig ist es zudem, wenn als Material für das Formteil ein lichtdurchlässiges Synthetikharz, beispielsweise Polycarbonat, verwendet wird. Damit wird eine einfache Herstellung als Spritz-35 gussteil möglich.

Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Formteils im»eingebauten Zustand 40 Fig. 2: einen Formteil im Schrägriss auf einer Schaltungsplatte Fig. 3: einen Formteil im Schrägriss

Figur 1 stellt einen Formteil dar, der mittels Fortsätze 6 in der Weise auf einer Schaltungsplatte 9 montiert ist, dass aus den Fortsätzen 6 herausragende, hakenförmige Ausprägungen durch 45 die Schaltungsplatte 9 hindurchragen und an der Gegenseite eingerastet sind. Diese beispielhafte Montageart kann auch durch eine andere, beispielsweise Kleben, ersetzt werden. Dann ist darauf zu achten, dass die Fortsätze 6 ausreichend große Auflageflächen zur geklebten Verbindung mit der Schaltungsplatte 9 aufweisen. so Der zumindest eine, einen Lichtleiter 1 bildende Stab weist eine beispielhafte Form auf, die aus drei in rechten Winkel zueinander angeordneten Kubuskörpern besteht. Dabei sind «der erste und der zweite Kubuskörper sowie der zweite und der dritte Kubuskörper relativ zueinander in einer gemeinsamen Ebene abgewinkelt, wobei die Eckkanten mit Fasen unter 45 Grad versehen sind, die als Reflexionsflächen für den sich im Stab fortpflanzenden Lichtstrahl dienen. Der 55 Stab kann dabei auch beliebig andere verwinkelte Formen mit mehreren Reflexionsflächen

Claims (5)

1. 5 AT 501 641 B1 aufweisen. Das erste Ende des Stabs liegt als Lichtaufnahmefläche 4 direkt über einer auf der Schaltungsplatte 9 angebrachten Lichtquelle 7. Der Lichtstrahl pflanzt sich dann im Stab bis zur Lichtemissionsfläche 5 fort, die das zweite Ende des Stabs bildet und die durch eine Öffnung in einem Gehäuse 10 geführt ist. 5 Über zwei Stege 3 ist ein Betätigungselement 2 mit dem restlichen 'Formteil elastisch verbunden. Dieses Betätigungselement 2 ist dabei als zylindrischer länglicher Körper dargestellt, der mit einem Ende auf einem Taster 8 aufliegt und mit einem zweiten -Ende durch eine weitere Öffnung im Gehäuse 10 geführt ist. Die Stege 3 weisen dabei beispielhafte rechteckige Quer-io schnitte auf, wobei die breite Seite der Querschnitte quer zur Betätigungsrichtung des Betätigungselements 2 liegt. Form, Anzahl und Lage der Stege 3 kann an das jeweilige Layout einer elektronischen Einrichtung angepasst werden. Es ist dabei darauf zu achten, dass sich das geringste Widerstandsmoment der Stegquerschnitte für eine Achse quer zur Betätigungsrichtung des Betätigungselements 2 ergibt. Des Weiteren ist für das Formteil ein Material mit sol-15 chen Elastizitätseigenschaften zu wählen, dass die Verformungen der Stege 3 bei maximaler Bewegung des Betätigungselements 2 im elastischen Bereich bleiben. In Figur 2 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Formteils mit zwei Lichtleitern 1 dargestellt, wobei jeder Lichtleiter 1 für sich die in Figur 1 beispielhafte Stabform aufweist. Die 20 Lichtleiter 1 sind dabei über in Figur 2 nicht sichtbare Verbindungsstege verbunden. Aus der Einheit der beiden Lichtleiter 1 ragen zwei Ausformungen 6 zur Befestigung des Formteils heraus, wobei die Ausformungen 6 mit Fortsätzen versehen sind, die durch die Schaltungsplatte 9 hindurch führen und auf der Gegenseite eingerastet sind. Auf der Schaltungsplatte 9 ist ein Taster 8 angeordnet, auf dessen Betätigungsorgan ein Betätigungselement 2 aufliegt. 25 Das Betätigungselement 2 ist dabei wieder ein zylindrischer länglicher Körper, der schräg von der Schaltungsplatte 9 weg weist. Die Auflagefläche des Betätigungselements 2 auf dem Taster 8 ist dabei so abgeschrägt, dass sie parallel zur Schaltungsplatte verläuft. An seinem zweiten Ende ist das Betätigungselement 2 mit dem restlichen Formteil über einen dünnen, biegbaren 30 Steg 3 verbunden. Das Betätigungselement 2 ist ungefähr in der Körpermitte über einen weiteren Steg 3 mit dem restlichen Formteil verbunden. Dieser weitere Steg 3 ist in Figur 3 eingezeichnet. Figur 3 und Figur 2 stellen dabei denselben Formteil aus anderen Blickwinkeln dar. Zur besseren Übersicht-35 lichkeit sind Details, beispielsweise Fasen an den Kanten der Stäbe 1, nicht eingezeichnet. In Figur 3 ist auch keine Schaltungsplatte eingezeichnet. Dafür sind die hakenförmigen Fortsätze der Ausprägungen 6 zur Befestigung des Formteils sichtbar. Der weitere Steg 3 ist als plättchenförmiger Körper mit einem kreisförmigen Durchbruch darge-40 stellt. Diese Form bewirkt, dass die Anschlussflächen an das Betätigungselement 2 und an den restlichen Formteil größer sind als die Querschnittsflächen an der Stelle des kreisförmigen Durchbruchs. Damit ergibt sich der Vorteil einer guten Biegbarkeit aufgrund des geringen Widerstandsmomentes in der Mitte des plättchenförmigen Stegs 3 bei gleichzeitig stabiler Verbindung der Formteilelemente. 45 Patentansprüche: 1. Formteil aus transparentem Material, welches zumindest «inen Lichtleiter (1) zum Leiten so eines Lichtstrahls von einer fest auf einer Schaltungsplatte (9) angebrachten Lichtquelle (7) und ein Betätigungselement (2) für einen auf der Schaltungsplatte (9) befindlichen Taster (8) umfasst und welches in einem Gehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Betätigungselement <2) über zumindest einen elastischen Steg (3) mit dem zumindest einen Lichtleiter (1) verbunden ist. 55 6 AT 501 641 B1
2. 2. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lichtleiter (1) als Stab ausgebildet ist, dessen erstes Ende als Lichtaufnahmefläche (4) über der Lichtquelle (7) angeordnet ist und dessen zweites Ende als Lichtemissionsfläche (5) durch eine Gehäuseöffnung geführt ist, und dass das Betätigungselement (2) auf dem Taster (8) auf- 5 liegt und durch eine weitere Gehäuseöffnung ragt.
3. 3. Formteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der den zumindest einen Lichtleiter (1) bildende Stab an seinem ersten Ende Fortsätze aufweist, die neben der Lichtquelle (7) auf der Schaltungsplatte (9) aufliegen. 10
4. 4. Formteil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zumindest einen Lichtleiter (1) bildenden Stab zumindest zwei Ausformungen (6) herausragen, welche Endflächen aufweisen, die auf der Schaltungsplatte (9) aufliegen, und dass aus den Endflächen dieser Ausformungen (6) Fortsätze herausragen, die durch Öffnungen in der Schalls tungsplatte (9) geführt sind und auf der Gegenseite der Schaltungsplatte (9) mit hakenförmigen Ausprägungen eingerastet sind.
5. 5. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Formteil aus einem lichtdurchlässigen Synthetikharz besteht. 20 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 25 30 35 40 45 50 55