DE102019213227A1

DE102019213227A1 - Optoelektronisches Modul für eine Lichtschranke zur Verwendung in einem Haushaltseisbereiter

Info

Publication number: DE102019213227A1
Application number: DE102019213227.8A
Authority: DE
Inventors: Johannes Baumer; Johann Schenkl; Georg Wilhelm
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2021-03-04
Also published as: US11415452B2; US20210063228A1

Abstract

Ein optoelektronisches Modul (38) für eine Lichtschranke zur Füllhöhenüberwachung eines Eissammelbehälters in einem Haushaltseisbereiter, umfasst ein Modulgehäuse (40), welches eine an der Grenze des optoelektronischen Moduls zum Modulaußenraum befindliche Lichtdurchtrittsfläche (42) für den Durchtritt eines Lichtstrahls der Lichtschranke trägt. Ferner umfasst das Modul eine in dem Modulgehäuse aufgenommene Leiterplatte (44), ein auf der Leiterplatte montiertes, als Lichtsender oder - empfänger dienendes optoelektronisches Bauteil (46) mit einer Hauptkeulenachse (48), und einen im Strahlweg zwischen der Lichtdurchtrittsfläche und dem optoelektronischen Bauteil mit Abstand von diesem angeordneten, insbesondere zylindrischen Lichtleitkörper (52) zur Führung des Lichtstrahls.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft unter anderem ein optoelektronisches Modul für eine Lichtschranke. Offenbart werden ferner ein Haushaltseisbereiter sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen.
Bei automatisch arbeitenden Haushaltseisbereitern, wie man sie beispielsweise in modernen Kühlschränken gelegentlich antrifft, werden Eisstücke nach ihrem Gefrieren aus einem typischerweise schalenartigen Eisbereitungsgefäß, in welchem die Eisstücke produziert werden, in ein Sammelbehältnis entleert, in welchem die Eisstücke vorrätig gehalten werden. Sofern die produzierten Eisstücke nicht in ausreichender Menge verbraucht werden, tritt irgendwann die Situation ein, dass das Sammelbehältnis voll ist und keine weiteren Eisstücke mehr aufnehmen kann. Spätestens dann muss die Eisproduktion gestoppt werden, bis wieder ausreichend Raum in dem Sammelbehältnis für die Aufnahme neuer Eisstücke entstanden ist. Zur Überwachung der Füllhöhe des Sammelbehältnisses ist es im Stand der Technik bekannt, eine Lichtschranke einzusetzen. Beispielhaft kann diesbezüglich auf die US 8,959,939 B2 , die US 8,635,877 B2 , die US 8,616,013 B2 , die US 6,314,745 B1 , die US 9,506,680 B2 , die US 8,393,164 B2 , die EP 2 610 564 A2 sowie die DE 10 2005 003 239 A1 verwiesen werden.
Eine Aufgabe im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist es, ein als Sender- oder/und Empfängereinheit einer Lichtschranke dienendes optoelektronisches Modul so auszugestalten, dass das optoelektronische Modul hinsichtlich seiner Konstruktionsgeometrie ein hohes Maß an Flexibilität bei gleichzeitig hoher optischer Funktionszuverlässigkeit bietet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Übereinstimmung mit dem selbständigen Anspruch 1 ein optoelektronisches Modul für eine Lichtschranke vorgesehen, umfassend ein Modulgehäuse, welches eine an der Grenze des optoelektronischen Moduls zum Modulaußenraum befindliche Lichtdurchtrittsfläche für den Durchtritt eines Lichtstrahls der Lichtschranke trägt, eine in dem Modulgehäuse aufgenommene Leiterplatte, ein auf der Leiterplatte montiertes, als Lichtsender oder -empfänger dienendes optoelektronisches Bauteil mit eine Hauptkeulenachse, und einen im Strahlweg zwischen der Lichtdurchtrittsfläche und dem optoelektronischen Bauteil mit Abstand von diesem angeordneten, insbesondere zylindrischen Lichtleitkörper zur Führung des Lichtstrahls. Der Lichtleitkörper ermöglich einen hohen Freiheitsgrad bei der Positionierung des optoelektronischen Bauteils innerhalb des Modulgehäuses. Es besteht keine Notwendigkeit, das optoelektronische Bauteil in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem die Lichtdurchtrittsfläche aufweisenden Wandstück des Modulgehäuses anzuordnen. Auch bei vergleichsweise großem Abstand zwischen dem optoelektronischen Bauteil und der Lichtdurchtrittsfläche kann der im Strahlweg dazwischen angeordnete Lichtleitkörper durch gezielte Lichtführung unerwünschte Lichtverluste zumindest soweit reduzieren, dass die optischen Eigenschaften der Lichtschranke, insbesondere ihre Funktionszuverlässigkeit, nicht wesentlich beeinträchtigt werden. Eine Lichtführung in dem Lichtleitkörper ist beispielsweise durch Totalreflektion an der Grenzfläche zwischen Lichtleitkörper und Umgebung möglich.
Bei einer Ausführung kann der Lichtleitkörper an dem Modulgehäuse angeordnet sein. Hierbei ist es möglich, dass der Lichtleitkörper einstückig zusammenhängend (materialeinheitlich) mit einem die Lichtdurchtrittsfläche bildenden Wandstück des Modulgehäuses gebildet ist. Bei anderen Ausgestaltungen kann der Lichtleitkörper ein von dem Gehäusewandstück, welches die Lichtdurchtrittsfläche bildet, gesondertes Bauteil sein, das beispielsweise mit dem Gehäusewandstück verklebt ist.
Bei einer Ausführung kann der Lichtleitkörper von einem Wandstück des Modulgehäuses in das Gehäuseinnere hinein abstehen.
Der Lichtleitkörper ist bei einer Ausführung ein Vollmaterialkörper.
Zur gezielten Anpassung an eine gewünschte optische Charakteristik der Lichtschranke kann der Lichtleitkörper an einer Eintrittsstelle oder/und an einer Austrittsstelle für den Lichtstrahl eine Linsenfläche aufweisen.
Bei einer Ausführung kann das optoelektronische Bauteil in einen in der Leiterplatte gebildeten, in Richtung der Hauptkeulenachse länglichen Schlitz eingreifen. Dieser Schlitz kann eine Positionsjustierung des optoelektronischen Bauteils relativ zu dem Lichtleitkörper ermöglichen. Sobald bei der Montage eine gewünschte Position des optoelektronischen Bauteils relativ zu dem Lichtleitkörper gefunden ist, wird das optoelektronische Bauteil in der gefundenen Position fixiert, beispielsweise durch Verlötung elektrischer Anschlussbeine des optoelektronischen Bauteils mit der Leiterplatte.
Bei einer Ausführung kann das optoelektronische Bauteil mit zur Plattenebene der Leiterplatte im Wesentlichen paralleler Orientierung der Hauptkeulenachse auf der Leiterplatte montiert sein, wobei der Lichtleitkörper eine zu der Hauptkeulenachse im Wesentlichen gleichachsige Zentralachse besitzt. Eine derartige Orientierung der Achsen ermöglicht eine vergleichsweise flache Bauform des optoelektronischen Moduls, d.h. eine vergleichsweise geringe Höhe über der Leiterplatte.
Bei einer Ausführung kann ein Temperaturfühler in das optoelektronische Modul integriert sein. Der Temperaturfühler kann beispielsweise zur Steuerung eines Kaltluftstroms genutzt werden, mit dem in einem Haushaltseisbereiter die Lufttemperatur in und um einen Eissammelbehälter, in welchem produzierte Eisstücke bis zu ihrer Verwendung vorrätig gehalten werden, reguliert wird. Insbesondere bei einer Ausgestaltung des Eisbereiters mit einem Eisbereitungsgefäß, das zum Zwecke der Entleerung gefrorener Eisstücke beheizbar ist, besteht üblicherweise die Forderung, einen an den Eisstücken entstandenen Schmelzfilm möglichst schnell zum Gefrieren zu bringen, damit die Eisstücke in dem Sammelbehälter nicht miteinander verklumpen. Entsprechend kalt sollte der Bereich zwischen Sammelbehälter und Eisbereitungsgefäß sein, damit die Eisstücke möglichst noch während ihres Fallens und vor ihrem Landen wieder vollständig gefrieren. Mittels eines in das optoelektronische Modul integrierten Temperaturfühlers kann sichergestellt werden, dass die hierfür erforderliche Temperatur in und um den Sammelbehälter eingehalten wird.
Zur baulichen Integration des Temperaturfühlers in das optoelektronische Modul kann das Modulgehäuse einen fingerartigen Gehäusefortsatz aufweisen, in welchen hinein sich die Leiterplatte erstreckt. Der Temperaturfühler ist dann auf der Leiterplatte innerhalb des Gehäusefortsatzes montiert, insbesondere im Bereich der Fingerspitze, um so einen möglichst großen Abstand des Temperaturfühlers von etwaigen Wärmequellen innerhalb des Modulgehäuses zu gewährleisten.
In einer kalten und feuchten Umgebung, wie sie in einem Haushaltskühlschrank oder einem Haushaltsgefriergerät typischerweise herrscht, ist eine Bildung von feuchtem Niederschlag oder sogar eine Bildung eines Frostüberzugs an der Außenoberfläche des Modulgehäuses häufig kaum vermeidbar. Feuchter oder eisiger Niederschlag an der Lichtdurchtrittsfläche kann die Übertragung des Lichtstrahls zwischen Sender und Empfänger der Lichtschranke beeinträchtigen. Deshalb kann das optoelektronische Modul bei einer Ausführung mit einer Heizfunktion ausgestattet sein, die es erlaubt, durch Beheizung feuchten oder gefrorenen Niederschlag auf der Lichtdurchtrittsfläche zu beseitigen. Hierzu ist bei den in Rede stehenden Ausführungsformen auf der Leiterplatte im Abstand von dem optoelektronischen Bauteil und unterhalb des Lichtleitkörpers ein elektrisches Heizorgan montiert. Bei dem Heizorgan handelt es sich beispielsweise um einen elektrischen Heizwiderstand, der über die Leiterplatte mit Strom versorgt wird.
Das optoelektronische Modul kann nur Lichtsendefunktion oder nur Lichtempfangsfunktion für die Lichtschranke haben. Eine solche Ausgestaltung findet insbesondere bei Einweg-Lichtschranken Anwendung. Es ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung indes nicht ausgeschlossen, dass auf der Leiterplatte ein als Lichtsender dienendes optoelektronisches Bauteil und zusätzlich ein als Lichtempfänger dienendes weiteres optoelektronisches Bauteil montiert sind. Letztere Ausgestaltung kann beispielsweise in einer Reflexions-Lichtschranke Anwendung finden.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt sieht die vorliegende Offenbarung zudem einen Haushaltseisbereiter vor, der beispielsweise zum Einbau in ein Kühl- oder/und Gefriergerät der Haushaltsausstattung bestimmt ist und eine Eisbereitungsschale zur Produktion von Eisstücken, einen Eissammelbehälter zum Sammeln der produzierten Eisstücke und eine Lichtschranke zur Füllhöhenüberwachung des Eissammelbehälters umfasst. Die Lichtschranke umfasst hierbei mindestens ein optoelektronisches Modul der vorstehend erläuterten Art. Unter einem „Kühl- oder/und Gefriergerät der Haushaltsausstattung“ oder Haushaltskältegerät soll insbesondere ein schrankförmiges Gerät verstanden werden, das üblicherweise elektrisch betrieben wird und die Temperatur in seinem Inneren selbständig niedrig hält. Mittels eines häufig an der Rückseite befindlichen und per Temperaturregler geregelten Kühlaggregates wird das Kühlschrankinnere gekühlt. Haushaltskältegeräte finden Verwendung für die Lagerung von Nahrungsmitteln. Durch die niedrigere Temperatur laufen chemische Reaktionen und biologische Prozesse, die beispielsweise Lebensmittel ungenießbar und Medikamente unbrauchbar werden lassen, langsamer ab. Die üblichen Betriebstemperaturen im Innern von Haushaltskältegeräten liegen in Kühlräumen zwischen plus 2 °C und plus 8 °C, bei Gefrierräumen zwischen minus 14 °C und minus 18 °C und bei Nullgrad-Fächern zwischen minus 2 °C und plus 4 °C. Das Gehäuse der Kühlfächer ist wärmegedämmt, um den Energieaufwand zur Erhaltung der Differenz zur Umgebungstemperatur niedrig zu halten.
Bei einer Ausführung kann vorgesehen sein, dass ein optoelektronisches Modul, insbesondere eine optische Empfangseinheit, an einem Halterahmen zum Befestigen des Haushaltseisbereiters in einem Aufnahmeraum oder an einem Gehäuse einer Antriebseinheit zum Antreiben einer in dem Eissammelbehälter angeordneten Schneckenwelle und ein weiteres optoelektronisches Modul, insbesondere eine optische Sendeeinheit, an einem Gehäuse einer Antriebseinheit für den Eisbereiter befestigt ist, welche insbesondere zum Antreiben einer drehbar angeordneten Auswerferwelle vorgesehen ist. Zur Überwachung der Füllhöhe der Eisstücke in dem Sammelbehälter ist der Eisbereiter mit einer Einweg-Lichtschranke ausgerüstet, welche von einer optischen Sendereinheit und einer optischen Empfängereinheit gebildet ist. Die beiden optischen Einheiten definieren eine optische Messstrecke, welche schräg zu einer Horizontalebene bezogen auf die Einbausituation des Eisbereiters verläuft, weshalb die optische Sendereinheit und die optische Empfängereinheit in unterschiedlicher Höhe in dem Eisbereiter angeordnet sind. Die Messstrecke der Lichtschranke verläuft angenähert diagonal über die obere Behälteröffnung des Sammelbehälters hinweg, durch welche die Eiswürfel aus dem Eisbereitungsgefäß in den Sammelbehälter hineinfallen. Hat die obere Behälteröffnung beispielsweise eine angenäherte Rechteckform, würde die Messstrecke der Lichtschranke zweckmäßigerweise zwischen zwei diametral gegenüberliegenden Ecken des Rechtecks verlaufen. Es versteht sich, dass die Positionen der optischen Sendereinheit und der optischen Empfängereinheit in dem Eisbereiter 10 auch vertauscht sein können.
Bei einer Ausführung kann vorgesehen sein, dass sich zumindest einer der optoelektronischen Module auf oder oberhalb einer durch das Eisbereiterungsgefäß aufgespannten virtuellen Horizontalebene bezogen auf die Einbausituation des Eisbereiters befindet. Es können sich sogar beide optoelektronischen Module bzw. die optische Sender- und Empfängereinheit auf oder oberhalb einer durch das Eisbereitungsgefäß aufgespannten virtuellen Horizontalebene bezogen auf die Einbausituation des Eisbereiters befinden. Dadurch können sich die Begrenzungswände des Eissammelbehälters bis zur durch das Eisbereitungsgefäß aufgespannten virtuellen Horizontalebene erstrecken oder sogar oberhalb dieser Enden, wodurch sich die Lagerkapazität des Eissammelbehälters vergrößert und die Füllhöhenmessung dennoch weiter zuverlässig möglich ist.
Darüber hinaus sieht die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Betrieb eines Haushaltseisbereiters der vorstehenden Art vor, wobei das optoelektronische Modul des Haushaltseisbereiters mit einem elektrischen Heizorgan ausgerüstet ist. Bei dem Verfahren wird zunächst ein Bedarf für eine Füllhöhenmessung an dem Eissammelbehälter festgestellt, sodann wird das Heizorgan für eine vorab definierte Zeitdauer aktiviert, bevor das Heizorgan wieder deaktiviert wird und anschließend bei deaktiviertem Heizorgan mittels der Lichtschranke eine Füllhöhenmessung an dem Eissammelbehälter durchgeführt wird. Ein Bedarf für eine Füllhöhenmessung besteht beispielsweise dann, wenn in einem Eisbereitungsgefäß der Gefriervorgang dort hineingefüllten Frischwassers abgeschlossen ist und die entstandenen Eisstücke aus dem Eisbereitungsgefäß in den Eissammelbehälter entleert werden sollen. Bevor die Entleerung durchgeführt wird, soll jedoch eine Füllhöhenmessung an dem Eissammelbehälter durchgeführt werden, um festzustellen, ob überhaupt ausreichend Platz in dem Eissammelbehälter zur Aufnahme der neuen Eisstücke vorhanden ist. Soweit hiervon einer Aktivierung des Heizorgans die Rede ist, wird darunter insbesondere eine Bestromung des Heizorgans mit elektrischem Strom verstanden. Deaktiviert ist das Heizorgan demnach dann, wenn es nicht von einem elektrischen Heizstrom durchflossen wird.
Das Heizorgan besitzt bei bestimmten Ausführungsformen eine ausreichende Heizleistung, um in einer vergleichsweise kurzen Zeitdauer für die gewünschte Klarsicht auf der Lichtdurchtrittsfläche zu sorgen. Beispielsweise wird das Heizorgan für eine Zeitdauer von höchstens einer Minute oder höchstens 40 Sekunden oder höchstens 30 Sekunden oder höchstens 20 Sekunden aktiviert.
Unter einem „optoelektronischen Modul“ wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung eine für sich eigenständig arbeitende bzw. geschlossene Funktionseinheit innerhalb eines zusammengesetzten Gesamtsystems, eines Gerätes o. Ä. verstanden. Das „optoelektronische Modul“ bildet eine eigenständig arbeitende bzw. in sich geschlossene Funktionseinheit des Haushaltseisbereiters aus. Es kann als ein austauschbares, komplexes Bauelement innerhalb eines Gesamtsystems, eines Gerätes oder Ähnliches angesehen werden, das eine geschlossene bzw. integrierte Funktionseinheit bildet und das optoelektronische Modul ist lediglich zum Zwecke der Kommunikation bzw. zum Datenaustausch mit anderen Funktionseinheiten, wie z. B. dem Sammelbehälter oder dem Eisbereiter, verknüpft.
Unter einem „Modulgehäuse“ wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung beispielsweise eine Hülse, Kapsel, festes Gebilde oder Umhüllung verstanden, welches das „optoelektronische Modul“ weitestgehend vollständig bzw. von allen Seiten umgibt und in seiner Erstreckung begrenzt. Als Modulaußenraum wird demnach der Raum angesehen, der sich außerhalb des Modulgehäuses bzw. außerhalb der Hülse oder Umhüllung der optoelektronischen Einheit befindet.
Unter einer „Lichtschranke“ wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung ein System verstanden, das die Unterbrechung eines Lichtstrahls erkennt und als elektrisches Signal anzeigt. Auf diese Weise können automatische Vorrichtungen verändernde Zustände oder bewegliche Objekte berührungslos detektieren. In Sinne der vorliegenden Offenbarung wird ein entsprechendes Lichtsender-/Lichtempfänger-System für die Erkennung des Füllgrads an Eis in einem Sammelbehälter vorgesehen. Lichtschranken bestehen aus einer Lichtstrahlenquelle, dem Lichtsender, und einem Sensor, dem Lichtempfänger für diese Strahlung. Als Lichtquelle kommen unter anderem Leuchtdioden mit einer Wellenlänge von 660 nm (sichtbares rotes Licht) oder Infrarot-LEDs mit 880-940 nm im Infrarotbereich zum Einsatz. Infrarotlicht hat den Vorteil, auf dunklen Materialien eine höhere Reichweite zu erzielen, auch ist es für das menschliche Auge nicht sichtbar. Der Vorteil beim Rotlicht besteht in der einfacheren Einstellung des Sensorsystems durch den sichtbaren Lichtfleck. Für besonders präzise Anwendungen (Kleinteileerkennung, hohe Wiederholgenauigkeit) wird i. d. R. Licht aus einer Laserdiode eingesetzt. Der Empfänger ist meist eine Photodiode oder ein Phototransistor, seltener auch ein Fotowiderstand. Um eine Lichtschranke unempfindlich gegenüber Fremdlicht zu machen wird die Strahlung, insbesondere bei weitreichenden Modellen, moduliert, um sie vom Umgebungslicht unterscheiden zu können. Zusätzlich kann ein dem menschlichen Auge fast schwarz erscheinender Infrarotfilter vor dem Empfänger angebracht sein, um höherfrequentes Licht, auch den sichtbaren Anteil des Tageslichtes, abzuschirmen. Um die Reichweite zu erhöhen, sind meist Lichtsender und Lichtempfänger mit einem optisch bündelnden System, etwa einer Sammellinse, versehen. Zusätzlich können die Photodioden und Phototransistoren in ein Seitenlicht ausblendendes zylindrisches Blechgehäuse montiert werden, in dessen kreisförmige Öffnung eine kleine Linse aus Kunststoff oder Glas definiert eingepresst wird. Oft bestehen die Gehäuse von kleinen Sendern und Empfängern ganz aus dem schwarzen nur für IR durchsichtigen Kunststoff.
Unter Füllhöhenüberwachung wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein System verstanden, dass in regelmäßigen Abständen oder bei gewissen Zuständen den Füllgrad an Eis im Sammelbehälter misst. Der Eisbereiter arbeitet nur, wenn die von der optischen Empfängereinheit empfangene Lichtintensität eine vorgegebene Schwelle übersteigt. Falls sich auf dem Strahlweg zwischen der optischen Sendereinheit und der optischen Empfängereinheit in dem Sammelbehälter Eisstücke befinden, wird das Licht so stark gestreut, dass die Schwelle an dem der optischen Empfängereinheit unterschritten wird. So wird die weitere Erzeugung von Eis unterdrückt, wenn der Füllstand im Sammelbehälter an den Strahlweg heranreicht. Da dieser Strahlweg auf einem Teil seiner Länge unter der Oberkante des Sammelbehälters verläuft, wird die Eisbereitung sicher gestoppt, bevor der Sammelbehälter überlaufen kann. Es ist zweckmäßig eine Füllhöhenmessung nach jedem Entleeren des Eisbereitungsgefäßes, nach Ausgabe von Eis an einer Ausgabe und in zeitlichen Intervallen bei Inaktivität des Eisbereiters durchzuführen.
Unter einer Leiterplatte wird ein Träger verstanden, welche zur mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung von elektrischen Bauteilen dient. Üblicherweise besteht eine Leiterplatten aus elektrisch isolierendem Material mit daran haftenden, leitenden Verbindungen bzw. Leiterbahnen. Als isolierendes Material ist faserverstärkter Kunststoff üblich. Die Leiterbahnen werden zumeist aus einer dünnen Schicht Kupfer, üblich sind 35 µm, geätzt. Die Bauelemente werden auf Lötflächen (Pads) oder in Lötaugen gelötet. So werden sie an diesen footprints gleichzeitig mechanisch gehalten und elektrisch verbunden.
Unter „optoelektronische Bauteile“ werden im Sinne der vorliegenden Offenbarung solche Bauteile verstanden, die als Schnittstelle zwischen elektrischen und optischen Komponenten wirken oder auch Geräte, die solche Bauteile enthalten. Damit sind meist, aber nicht ausschließlich mikroelektronische Bauteile gemeint, die auf der Basis von Halbleitern funktionieren. Die „optoelektronischen Bauteile“ lassen sich in Aktoren (Sender) und Detektoren (Empfänger) unterteilen. Optoelektronische Aktoren sind Halbleiterbauelemente, die aus Strom Licht erzeugen, also Laser- und Leuchtdioden. Das Emissionsspektrum kann sich dabei sowohl im sichtbaren als auch im unsichtbaren (UV oder Infrarot) Spektralbereich befinden. Optoelektronische Detektoren sind die Umkehrbauelemente der Aktoren, also Fotowiderstand, Photodiode und Fototransistor. Lichtsensoren können auch als integrierte Schaltung aufgebaut werden, z. B. als CCD-Sensor. Auch Photomultiplier werden zur Optoelektronik gezählt. Werden Aktor und Detektor als System betrieben, resultiert daraus ein optischer Sensor, ein sogenannter Optosensor.
Unter einer „Hauptkeulenachse“ wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung eine solche Achse verstanden, die in Längsrichtung des Modulgehäuses verläuft und im Wesentlichen parallel zur Plattenebene der Leiterplatte orientiert ist. Die Hauptkeulenachse definiert den Strahlweg eines als Lichtsender oder -empfänger dienenden optoelektronischen Bauteils.
Der „Strahlweg“ definiert im Wesentlichen den Weg des emittierten Lichts aus dem optoelektronischen Bauteils und verläuft entlang der Hauptkeulenachse bzw. im Wesentlichen parallel zur Plattenebene der Leiterplatte.
Unter einem „Lichtleitkörper“ wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung eine solcher Körper verstanden, der Im Bereich einer Lichtdurchtrittsfläche gehäuseinnenseitig vorgesehen ist. Der Lichtleitkörper kann als ein von der Gehäusewand abstehender, größtenteils kreiszylindrischer Wandfortsatz aus Vollmaterial ausgebildet sein. Der Lichtleitkörper kann zusammen mit dem die Lichtdurchtrittsfläche tragenden Wandstück des Modulgehäuses materialeinheitlich in einem gemeinsamen Spritzvorgang aus einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt werden. Er besitzt eine Zentralachse, die gleichachsig zur Hauptkeulenachse des optoelektronischen Bauteils liegt.
Mit Angaben „unterhalb“, „oberhalb“, „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten, „horizontal“, „vertikal“, „Tiefenrichtung“, „Breitenrichtung“, „Höhenrichtung“ etc. sind die bei bestimmungsgemäßen Gebrauch und bestimmungsgemäßem Anordnen des Geräts und bei einem dann insbesondere vor dem Gerät stehenden und in Richtung des Geräts blickenden Beobachter gegebenen Positionen und Orientierungen angegeben.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Es stellen dar:

1 ein vereinfacht dargestelltes und beispielhaftes Kühl- und/oder Gefriergerät der Haushaltsausstattung ,
2 einen Eisbereiter zum Einbau in ein Kühl- oder Gefriergerät der Haushaltsausstattung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 einen Eisbereiter zum Einbau in ein Kühl- und/oder Gefriergerät der Haushaltsaustattung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 eine weitere Ansicht des Eisbereiters nach 3,
5 ein optoelektronisches Modul als Teil einer Lichtschranke des Eisbereiters der 2 oder 3 in einer ersten Schnittansicht, und
6 das optoelektronische Modul der 4 in einer zweiten Schnittansicht.

Es wird zunächst auf 1 verwiesen. Das dort dargestellte Kühl- und/oder Gefriergerät der Haushaltsausstattung ist mit dem Bezugszeichen 1 und zur Vereinfachung nachfolgend als Haushaltskühlvorrichtung 1 bezeichnet. Die Haushaltskühlvorrichtung 1 ist zum Lagern und Konservieren von Lebensmitteln ausgebildet. Die Haushaltskühlvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 besteht aus einem Außengehäuse 3. Darüber hinaus umfasst die Haushaltskühlvorrichtung 1 einen Innenbehälter 4, der vom Außengehäuse 3 getrennt ist. Der Innenbehälter 4 wird im Außengehäuse 3 aufgenommen. In einem Abstand 5 zwischen dem Außengehäuse 3 und dem Innenbehälter 4 ist ein Wärmedämmstoff, wie beispielsweise Dämmschaum und/oder eine Vakuumdämmplatte, angeordnet.
In der Ausführungsform begrenzt der Innenbehälter 4 mit seinen Wänden einen Aufnahmeraum 6, der zur Aufnahme von Lebensmitteln ausgebildet ist. Hier ist der Aufnahmeraum 6 insbesondere als Kühlraum ausgebildet.
Der Innenbehälter 4 umfasst auf der Vorderseite eine Beladungsöffnung, über die Lebensmittel in den Aufnahmeraum 6 aufgenommen oder aus diesem entnommen werden können. In der Ausführungsform ist der Aufnahmebereich 6 durch zwei separate Türen 7 und 8 verschließbar. Die beiden Türen 7 und 8 sind am Gehäuse 2 schwenkbar angeordnet. Die beiden Türen 7 und 8 sind in der gleichen Höhenposition in Höhenrichtung (y-Richtung) des Haushaltskühlgerätes 1 angeordnet. In Breitenrichtung (x-Richtung) der Haushaltskühlgeräte 1 sind sie so nebeneinander angeordnet, dass sie den frontseitigen Aufnahmeraum 6 im geschlossenen Zustand gemeinsam schließen. Insbesondere sind diese beiden Türen 7 und 8 im geschlossenen Zustand in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, die von der Höhenrichtung und der Breitenrichtung überspannt wird.
In 1 ist die Tür 7 auf der linken Seite mit Vorderansicht geöffnet und die Tür 8 auf der rechten Seite geschlossen dargestellt.
Weiterhin umfasst die Haushaltskühlvorrichtung 1 mindestens einen weiteren Aufnahmeraum 9 für Lebensmittel. Dieser weitere Aufnahmeraum 9 ist vom ersten Aufnahmeraum 6 getrennt. Der weitere Aufnahmeraum 9 kann beispielsweise ein Gefrierfach oder ein Frischhaltefach oder ein weiteres Kühlfach sein. In Höhenrichtung gesehen, bildet sich dieser weitere Aufnahmeraum 9 unterhalb des ersten Aufnahmeraums 6. Der weitere Aufnahmebereich 9 wird insbesondere durch weitere Wände eines Innenbehälters begrenzt, der auch der Innenbehälter 4 sein kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der weitere Aufnahmebereich 9 durch eine weitere Tür 10 begrenzt ist, die im geschlossenen Zustand in 1 dargestellt ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass diese Tür 10 als Frontplatte einer Schublade ausgebildet ist, die linear ausfahrbar und in Tiefenrichtung (z-Richtung) der Haushaltskühlvorrichtung 1 ausfahrbar ist.
Es kann vorgesehen werden, dass die Haushaltskühlvorrichtung 1 mehrere, getrennte weitere Aufnahmeräume 9 umfasst, und dass in diesem Zusammenhang vorzugsweise weitere so erklärte Schubladen gebildet werden. Sie können an den weiteren Aufnahmeraum 9 nach unten in Höhenrichtung angrenzen. Sie sind insbesondere auch innerhalb des Gehäuses 2 ausgebildet.
Insbesondere ist die Tür 101, insbesondere diese Frontplatte, in der gleichen Ebene wie die Türen 7 und 8 im geschlossenen Zustand der Türen 7, 8 und 10 angeordnet. Insbesondere die Türen 7, 8 und 10 sind frontseitige Sichtkomponenten der Haushaltskühlgeräte 1. Insbesondere sind sie auch, wenn sie geschlossen sind, ohne Überlappung zueinander angeordnet.
Weiterhin umfasst die Haushaltskühlvorrichtung 1 einen Eisbereiter 10. Der Eisbereiter 10 nimmt eine Teilfläche des Volumens des Aufnahmeraums 6 ein und ist vom restlichen Volumen des Aufnahmeraums 6 thermisch isoliert. Der Eisbereiter 10 ist zur Erzeugung von Eis aus Wasser geformt, das über eine externe Wasserzuleitung dem Haushaltskühlgerät 1 zugeführt wird. In diesem Zusammenhang können eisförmige Elemente wie Eiswürfel oder Crushed Ice hergestellt werden.
Weiterhin ist der Eisbereiter 10 Bestandteil der Ausgabeeinheit 105 der Haushaltskühlvorrichtung 1. In dieser vorteilhaften Implementierung umfasst die Dispensereinheit 75 neben dem Eisbereiter 10 auch eine Ausgabeeinheit 76. Diese Ausgabeeinheit 106 kann vorzugsweise an einer Tür 7, 8 gebildet werden. In der dargestellten Ausführungsform ist die Ausgabeeinheit 106 an der Tür 7 angeordnet. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil der Eisbereiter 10 im linken oberen Eckbereich des Gesamtvolumens des Aufnahmeraums 6 mit Vorderansicht des Haushaltskühlgerätes 1 angeordnet ist. Für die Ausgabe der erzeugten eisförmigen Elemente werden durch diese lokale Positionierung kurze Wege erreicht. Die Ausgabeeinheit 106 ist fest an der Tür 7 installiert. Darüber hinaus ist die Ausgabeeinheit 106 vom Eisbereiter 10 getrennt und in diesem Zusammenhang auch von ihr entkoppelt. Im geschlossenen Zustand der Tür 7 können vom Eiserzeuger 10 produzierte eisförmige Elemente in die Ausgabeeinheit 106 gelangen und über eine Vorderseite 71 der Tür 7 ausgegeben werden. Dabei ist vorgesehen, dass auf der Vorderseite 71 eine Aussparung gebildet wird, die im geschlossenen Zustand der Tür 7 vom Aufnahmeraum 6 weg zeigt. In dieser Aussparung kann ein Behälter platziert werden, um die austretenden eisbildenden Elemente aufnehmen zu können.
Insbesondere kann die Ausgabeeinheit 106 neben der Ausgabe von eisförmigen Elementen auch zur Ausgabe von Flüssigkeiten wie Wasser oder anderen Getränken gebildet werden.
Es wird auf 2 verwiesen. Der dort dargestellte Eisbereiter ist allgemein mit 10 bezeichnet. Er umfasst ein Eisbereitungsgefäß 12 mit einer Vielzahl darin gebildeter Eisproduktionsräume 14, die jeweils zur Produktion eines Eisstücks dienen. Mittels eines in 2 nicht näher dargestellten, jedoch in der Fachwelt an sich hinlänglich bekannten Wasserversorgungssystems wird Frischwasser in die Eisproduktionsräume 14 eingefüllt. Nachdem das eingefüllte Wasser gefroren ist, werden die entstandenen Eisstücke aus dem Eisbereitungsgefäß 12 in einen darunter befindlichen Sammelbehälter 16 entleert. Im gezeigten Beispielfall ist das schalenartig ausgebildete Eisbereitungsgefäß 12 aus einem Metallblock, z.B. aus Aluminium, gefertigt, der von einem Kältemittelleitungssystem durchzogen ist, von dem ein Teil bei 18 erkennbar ist und das zur Durchleitung eines die Gefrierung des Wassers bewirkenden oder zumindest fördernden Kältemittels durch das Eisbereitungsgefäß 12 dient. Zum Entleeren des Eisbereitungsgefäßes 12 dient ein Auswerfersystem mit einer mittels einer ersten elektromotorischen Antriebseinheit 20 um eine Horizontalachse drehbar angetriebenen Auswerferwelle 22, an welcher eine Vielzahl, jeweils einem der Eisproduktionsräume 14 zugeordneter Auswerferarme 24 radial abstehend angebracht ist. In an sich bekannter, in 2 jedoch nicht näher dargestellter Weise besitzt der Eisbereiter 10 eine Heizeinrichtung, mittels welcher das Eisbereitungsgefäß 12 lokal im Bereich der Eisproduktionsräume 14 beheizbar ist. Durch Beheizung des Eisbereitungsgefäßes 12 können die produzierten Eisstücke vom Metallmaterial des Eisbereitungsgefäßes 12 gelöst werden, woraufhin sie mittels der Auswerferarme 24 aus den Eisproduktionsräumen 14 herausgewischt werden können und in den Sammelbehälter 16 fallen.
Im Innenraum des Sammelbehälters 16 verläuft eine Schneckenwelle 26, mittels welcher die Eisstücke in dem Sammelbehälter 16 in Richtung zu einer Auslassstelle 28 vorgeschoben werden können. Im Bereich der Auslassstelle 28 kann ein steuerbarer Zerkleinerer vorhanden sein, mittels dessen die Eiswürfel bei Bedarf in kleinere Teile zerstoßen werden können. Die Schneckenwelle 26 ist mittels einer zweiten elektromotorischen Antriebseinheit 30 um eine zur Achse der Auswerferwelle 22 parallele Drehachse drehbar angetrieben. Der Zerkleinerer an der Auslassstelle 28 ist beispielhaft mechanisch an die Schneckenwelle 26 gekoppelt und dreht sich synchron mit der Schneckenwelle 26. Im gezeigten Beispielfall befindet sich die Antriebseinheit 30 am entgegengesetzten Ende des Eisbereiters 10; beide Antriebseinheiten 20, 30 sind so innerhalb des Eisbereiters 10 angeordnet, dass die Auswerferwelle 22 und die Schneckenwelle 26 in zueinander entgegengesetzter Richtung von ihrer jeweiligen Antriebseinheit 20 bzw. 30 abstehen.
Der Eisbereiter 10 umfasst des Weiteren ein Gebläse 32, mittels dessen ein zirkulierender Kaltluftstrom erzeugbar ist. Dieser Kaltluftstrom verläuft unterhalb des Eisbereitungsgefäßes 12 und zumindest teilweise durch den Innenraum des Sammelbehälters 16 hindurch.
Zur Überwachung der Füllhöhe der Eisstücke in dem Sammelbehälter 16 ist der Eisbereiter 10 mit einer Einweg-Lichtschranke ausgerüstet, welche von einer optischen Sendereinheit 34 und einer optischen Empfängereinheit 36 gebildet ist. Die beiden optischen Einheiten 34, 36 definieren eine optische Messstrecke, welche schräg zu einer Horizontalebene (bezogen auf die Einbausituation des Eisbereiters 10) verläuft, weshalb in der Darstellung der 2 die Sendereinheit 34 und die Empfängereinheit 36 in unterschiedlicher Höhe in dem Eisbereiter 10 angeordnet sind. Bei Betrachtung in einer vertikalen Draufsicht verläuft die Messstrecke der Lichtschranke zudem angenähert diagonal über die obere Behälteröffnung des Sammelbehälters 16 hinweg, durch welche die Eiswürfel aus dem Eisbereitungsgefäß 12 in den Sammelbehälter 16 hineinfallen. Hat die obere Behälteröffnung beispielsweise eine angenäherte Rechteckform, würde die Messstrecke der Lichtschranke zweckmäßigerweise zwischen zwei diametral gegenüberliegenden Ecken des Rechtecks verlaufen.
Es versteht sich, dass die Positionen der Sendereinheit 34 und der Empfängereinheit 36 in dem Eisbereiter 10 auch vertauscht sein können. Die in 2 gezeigte Ausgestaltung, bei welcher die Sendereinheit 34 näher an der Antriebseinheit 20 angeordnet ist, insbesondere die Sendereinheit 34 an dem Gehäuse der Antriebseinheit 20 angebunden bzw. integral das Modulgehäuse 40 der Sendereinheit 34 integral mit dem Gehäuse der Antriebseinheit 30 ausgeformt ist, und die Empfängereinheit 36 näher an der Antriebseinheit 30 angeordnet ist, insbesondere die Empfängereinheit 36 an der Antriebseinheit 40 angebunden bzw. das Modulgehäuse 40 der Empfängereinheit integral mit dem Gehäuse der Antriebseinheit 30 ausgeformt ist, ist lediglich beispielhaft.
In 3 ist ein Eisbereiter 10 zum Einbau in ein Kühl- und/oder Gefriergerät 1 der Haushaltsaustattung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zur 2 weist die 3 einen Halterahmen 110 für den Eisbereiter 10 auf. Der Halterahmen 110 ist dazu vorgesehen, den Eisbereiter an einer der Wände der Aufnahmeräume 6, 9, 21 der Haushaltskühlvorrichtung 1 zu befestigen. Dazu weist der Halterahmen 110 an seiner Oberseite mehrere Fixierungselemente 116 auf. Die Fixierungselemente 116 sind als konisch ausgebildete Aufnahmen dargestellt, in die von den Wänden der Aufnahmeräume 6, 9, 21 abstehende pilzförmige Vorsprünge eingeschoben werden können, und entsprechend eine feste Verankerung des Eisbereiters 10 an den Wänden der Aufnahmeräume 6, 9, 21 gewährleisten. Weiter weist der Halterahmen 110 an seiner Oberseite eine Zuflussöffnung von Wasser zu den Eisproduktionsräumen 14 des Gefäßes 12 auf.
Weiter weist die 3 eine von dem Halterahmen abstehende Haltewand 112 zum Befestigen des optoelektronischen Moduls bzw. der optischen Empfängereinheit 36 auf. Die Haltewand 112 weist dazu eine in Tiefenrichtung der Haltewand 112 gezogene oder geformte Aufnahmetasche 113 für die Aufnahme des optischen Sensors 36 bzw. Empfängereinheit 36 auf. Alternativ kann die Aufnahme 113 auch einfach eine Öffnung sein. Natürlich kann in der Aufnahmetasche 113 auch die optische Sendeeinheit 34 angeordnet sein.
In 4 ist eine weitere Ansicht des Eisbereiters 10 nach 3 gezeigt. Im Unterschied zur 3 ist in 4 ein Eisssammelbehälter 16 benachbart zum Eissammelbehälter 12 gezeigt. In der Darstellung nach 4 befinden sich die optische Sensoreinheit 36 auf und die optische Sensoreinheiten 36 oberhalb einer durch das Eisbereitungsgefäß 12 aufgespannten Horizontalebene 120 bezogen auf die Einbausituation des Eisbereiters 10. Natürlich können sich auch beide optischen Sensoreinheiten 34, 36 oberhalb der durch das Eisbereitungsgefäß aufgespannten Horizontalebene 120 befinden, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die optische Sensoreinheit 36 bzw. Empfängereinheit 36 näher an der durch das Eisbereitungsgefäß 12 aufgespannten virtuellen Horizontalebene 120 bezogen auf die Einbausituation des Eisbereiters 10 befindet als die an der Antriebseinheit 20 angeordnete optische Sensoreinheit 34. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass bei einem horizontal benachbart zum Eisbereitungsgefäß 12 angeordneten Eissammelbehälter 16 die Begrenzungswände 161 des Lagervolumens bis zur durch das Eisbereitungsgefäß 12 aufgespannten virtuellen Horizontalebene 120 hochgezogen werden können oder darüber hinaus, wodurch sich die Lagerkapazität des Eissammelbehälters 16 merklich vergrößern lässt. In der Darstellung nach 4 befindet sich die obere Grenze bzw. Kante der Begrenzungswände 161 des Eissammelbehälters 16 oberhalb der virtuellen Horizontalebene 120. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass sich das Lagervolumen bzw. die Aufnahmekapazität des Eissammelbehälters 16 signifikant vergrößert lässt. Es wird ergänzend auf die 5 und 6 verwiesen. Diese zeigen ein optoelektronisches Modul 38, dessen Ausgestaltung repräsentativ für die Sendereinheit 34 oder/und die Empfängereinheit 36 ist. Das optoelektronische Modul 38 umfasst ein Modulgehäuse 40, welches im gezeigten Beispielfall aus zwei separat hergestellten Gehäusehälften gebildet ist, die unter hermetischer Abdichtung des Gehäuseinnenraums zu dem Modulgehäuse 40 zusammenfügbar sind. Das Modulgehäuse 40 ist beispielsweise in Spritzgusstechnik hergestellt, wobei es zumindest im Bereich einer Lichtdurchtrittsfläche 42 aus einem lichtdurchlässigen Material gefertigt ist. An der Lichtdurchtrittsfläche 42 durchdringt ein Lichtstrahl der Lichtschranke das Modulgehäuse 40, wobei je nachdem, ob das optoelektronische Modul 38 als Sendereinheit 34 oder als Empfängereinheit 36 dient, der Lichtstrahl das Modul 38 verlässt bzw. in das Modul 38 eintritt.
In dem Modulgehäuse 40 ist eine elektrische Leiterplatte 44 aufgenommen, auf welcher ein optoelektronisches Bauteil 46 montiert ist. Im Fall der Verwendung des optoelektronischen Moduls 38 als Sendereinheit 34 enthält das optoelektronische Bauteil 46 ein lichtsendendes Element, beispielsweise eine Leuchtdiode. Im Fall der Verwendung des Moduls 38 als Empfängereinheit 36 enthält das optoelektronische Bauteil 46 dagegen ein lichtdetektierendes Element, beispielsweise eine Photodiode. Die Sende- bzw. Empfangscharakteristik des optoelektronischen Bauteils 46 zeigt eine Hauptkeulenachse 48, welche im Wesentlichen parallel zur Plattenebene der Leiterplatte 44 orientiert ist. Im gezeigten Beispielfall enthält das optoelekronische Bauteil 46 zusätzlich zu dem eigentlichen lichtsendenden bzw. lichtempfangenden Element ein Linsenelement 50 mit Sammelfunktion.
Im Bereich der Lichtdurchtrittsfläche 42 ist gehäuseinnenseitig ein Lichtleitkörper 52 vorgesehen, der im gezeigten Beispielfall als ein von der Gehäusewand abstehender, größtenteils kreiszylindrischer Wandfortsatz aus Vollmaterial ausgebildet ist. Der Lichtleitkörper 52 kann zusammen mit dem die Lichtdurchtrittsfläche 42 tragenden Wandstück des Modulgehäuses 40 materialeinheitlich in einem gemeinsamen Spritzvorgang aus einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt werden. Er besitzt eine Zentralachse 54, die gleichachsig zur Hauptkeulenachse 48 des optoelektronischen Bauteils 46 liegt. Mittels des Lichtleitkörpers 52 kann der Abstand zwischen dem optoelektronischen Bauteil 46 und dem die Lichtdurchtrittsfläche 42 tragenden Wandstück des Modulgehäuses 40 überbrückt werden, ohne relevante Lichtverluste befürchten zu müssen. Zwischen der dem optoelektronischen Bauteil 46 zugewandten Stirnseite des Lichtleitkörpers 52 - in 2 mit 56 bezeichnet - und dem optoelektronischen Bauteil 46 befindet sich eine Lücke, d.h. es liegt im gezeigten Beispielfall kein direkter Anlagekontakt des optoelektronischen Bauteils 46 an der Stirnseite 56 des Lichtleitkörpers 52 vor.
In der Leiterplatte 44 ist ein Längsschlitz 58 gebildet, in welchen das optoelektronische Element 46 eingreift. Die Längserstreckung des Schlitzes 58 verläuft in Richtung der Hauptkeulenachse 48. Der Schlitz 58 ermöglicht eine Positionierung des optoelektronischen Bauteils 46 in variablem axialen Abstand von dem Lichtleitkörper 52. Sobald ein geeigneter axialer Abstand gefunden ist, wird das optoelektronische Bauteil 46 auf der Leiterplatte 44 endgültig befestigt, wozu im gezeigten Beispielfall zwei elektrische Anschlussbeine 60 des optoelektronischen Bauteils 46 mit der Leiterplatte 44 verlötet werden.
Bei Bedarf kann die Stirnseite 56 des Lichtleitkörpers 52 durch geeignete Formgebung mit einer Linsenwirkung (z.B. Sammelwirkung) versehen werden. Entsprechendes gilt für die Lichtdurchtrittsfläche 42.
Bei Einsatz in einem Kühl- oder Gefriergerät kann sich auf der Lichtdurchtrittsfläche 42 Feuchtigkeit niederschlagen oder es kann sich dort sogar ein Eisüberzug bilden. Zur Beseitigung eines solchen feuchten oder eisigen Niederschlags ist auf der Leiterplatte 44 ein elektrischer Heizwiderstand 62 montiert. Der Heizwiderstand 62 befindet sich unmittelbar unterhalb des Lichtleitkörpers 52, wobei zwischen dem Heizwiderstand 62 und dem Lichtleitkörper 52 ein - gegebenenfalls vergleichsweise kleiner - Luftspalt vorhanden ist. Aufgrund der engen räumlichen Nähe zwischen dem Heizwiderstand 62 und dem einstückig an einer Gehäusekomponente des Modulgehäuses 40 ausgebildeten Lichtleitkörper 52 ist eine hohe Effizienz des Wärmeeintrags in das Gehäusematerial erzielbar. Der Lichtleitkörper 52 wird auf seiner der Leiterplatte 44 zugewandten Unterseite vergleichsweise großflächig von der Wärme des Heizwiderstands 62 bestrahlt. Innerhalb des Lichtleitkörpers 52 erfolgt eine vergleichsweise widerstandsarme Wärmeleitung hin zum Bereich der Lichtdurchtrittsfläche 42, weswegen diese wirksam von Niederschlag und Eiskristallen befreit werden kann.
Das Modulgehäuse 40 weist einen langgestreckten, fingerartigen Gehäusefortsatz 64 auf, in welchen sich die Leiterplatte 44 mit einem Plattenfortsatz 66 hinein erstreckt. An der Fingerspitze des Plattenfortsatzes 66 ist auf der Leiterplatte 44 ein Temperaturfühler 68 montiert, der zur Temperaturüberwachung im Umgebungsbereich des optoelektronischen Moduls 38 genutzt werden kann. Beispielsweise können die mittels des Temperaturfühlers 68 durchgeführten Temperaturmessungen zur Steuerung des Gebläses 32 des Eisbereiters 10 der 2 genutzt werden. Der Plattenfortsatz 66 füllt den Innenraum innerhalb des Gehäusefortsatzes 64 zu einem erheblichen, insbesondere überwiegenden Teil aus, sodass innerhalb des Gehäusefortsatzes 64 nur eine vergleichsweise kleine Luftmenge vorhanden ist und insbesondere nur vernachlässigbare Konvektion (wenn überhaupt) bei Bestromung des Heizwiderstands 62 auftritt. Aufgrund dieser Maßnahmen kann der Temperaturfühler 68, der beispielsweise von einem Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC) gebildet ist, thermisch gut von den von der Wärmeentwicklung des Heizwiderstands 62 betroffenen Bereichen des Gehäuseinnenraums entkoppelt werden.
Bei 70 sind in den 2 und 2a mehrere elektrische Anschlussdrähte gezeigt, über welche die elektrischen Komponenten des optoelektronischen Moduls 38 mit einem modulexternen elektrischen Stromkreis verbunden werden können.
Soweit das optoelektronische Bauteil 46 als Lichtsender arbeitet, kann der Heizwiderstand 62 unter Umständen weggelassen werden. Die Wärmeentwicklung einer Leuchtdiode kann in bestimmten Fällen bereits ausreichen, um die Lichtdurchtrittsfläche 42 ausreichend von feuchtem oder gefrorenem Niederschlag freizuhalten. Soweit das optoelektronische Modul 38 für die Empfängereinheit 36 verwendet wird, kann es dagegen sinnvoll sein, auf den Heizwiderstand 62 aufgrund passiver Betriebsweise eines Photodetektors nicht zu verzichten.
Auch hinsichtlich des Temperaturfühlers 68 ist es nicht erforderlich, einen solchen sowohl in der Sendereinheit 34 als auch in der Empfängereinheit 36 vorzusehen. Es kann genügen, nur eine der beiden Einheiten 34, 36 mit dem Temperaturfühler 68 auszuführen.
Diejenige der Einheiten 34, 36, bei welcher der Temperaturfühler 68 fehlt, kann dann auch auf den Gehäusefortsatz 64 und den Plattenfortsatz 66 verzichten.
Im Betrieb des Eisbereiters 10 wird - nachdem neue Eiswürfel in dem Eisbereitungsgefäß 12 hinreichend fest gefroren sind und sie aus dem Gefäß 12 entleert werden können - zunächst der Heizwiderstand 62 für eine vorbestimmte Zeit von beispielsweise ca. 5 bis 20 Sekunden bestromt, um die Lichtdurchtrittsfläche 42 feuchtigkeits- und eisfrei zu machen. Sodann wird die Bestromung des Heizwiderstands 62 gestoppt, und es wird anschließend bei stromlosem Heizwiderstand 62 eine Messung der Füllhöhe des Sammelbehälters 16 mittels der Lichtschranke durchgeführt. Während der Messung ist bei dieser beispielhaften Betriebsweise der Heizwiderstand 62 dementsprechend deaktiviert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8959939 B2 [0002]
US 8635877 B2 [0002]
US 8616013 B2 [0002]
US 6314745 B1 [0002]
US 9506680 B2 [0002]
US 8393164 B2 [0002]
EP 2610564 A2 [0002]
DE 102005003239 A1 [0002]

Claims

Optoelektronisches Modul (38) für eine Lichtschranke zur Füllhöhenüberwachung eines Eissammelbehälters (16) in einem Haushaltseisbereiter (10), umfassend - ein Modulgehäuse (40), welches eine an der Grenze des optoelektronischen Moduls zum Modulaußenraum befindliche Lichtdurchtrittsfläche (42) für den Durchtritt eines Lichtstrahls der Lichtschranke trägt, - eine in dem Modulgehäuse aufgenommene Leiterplatte (44), - ein auf der Leiterplatte montiertes, als Lichtsender oder -empfänger dienendes optoelektronisches Bauteil (46) mit einer Hauptkeulenachse (48), - einen im Strahlweg zwischen der Lichtdurchtrittsfläche und dem optoelektronischen Bauteil mit Abstand von diesem angeordneten, insbesondere zylindrischen Lichtleitkörper (52) zur Führung des Lichtstrahls.
Optoelektronisches Modul nach Anspruch 1, wobei der Lichtleitkörper an dem Modulgehäuse angeordnet ist.
Optoelektronisches Modul nach Anspruch 2, wobei der Lichtleitkörper einstückig zusammenhängend mit einem die Lichtdurchtrittsfläche bildenden Wandstück des Modulgehäuses gebildet ist.
Optoelektronisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Lichtleitkörper von einem Wandstück des Modulgehäuses in das Gehäuseinnere hinein absteht.
Optoelektronisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Lichtleitkörper ein Vollmaterialkörper ist.
Optoelektronisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Lichtleitkörper an einer Eintrittsstelle oder/und an einer Austrittsstelle für den Lichtstrahl eine Linsenfläche aufweist.
Optoelektronisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das optoelektronische Bauteil in einen in der Leiterplatte gebildeten, in Richtung der Hauptkeulenachse länglichen Schlitz eingreift, in welchem das optoelektronische Bauteil vor seiner Befestigung an der Leiterplatte relativ zu dem Lichtleitkörper positionsjustierbar ist.
Optoelektronisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das optoelektronische Bauteil mit zur Plattenebene der Leiterplatte im wesentlichen paralleler Orientierung der Hauptkeulenachse auf der Leiterplatte montiert ist und der Lichtleitkörper eine zu der Hauptkeulenachse im wesentlichen gleichachsige Zentralachse besitzt.
Optoelektronisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Modulgehäuse einen fingerartigen Gehäusefortsatz (64) aufweist, in welchen hinein sich die Leiterplatte erstreckt, und wobei auf der Leiterplatte innerhalb des Gehäusefortsatzes ferner ein Temperaturfühler (68) montiert ist.
Optoelektronisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei auf der Leiterplatte im Abstand von dem optoelektronischen Bauteil und unterhalb des Lichtleitkörpers ferner ein elektrisches Heizorgan (62) montiert ist.
Haushaltseisbereiter, insbesondere zum Einbau in ein Kühl- oder/und Gefriergerät der Haushaltsausstattung, umfassend ein Eisbereitungsgefäß (12) zur Produktion von Eisstücken, einen Eissammelbehälter (16) zum Sammeln der produzierten Eisstücke, und eine Lichtschranke zur Füllhöhenüberwachung des Eissammelbehälters, wobei die Lichtschranke mindestens ein optoelektronisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.
Haushaltseisbereiter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes optoelektronisches Modul, insbesondere eine optische Empfangseinheit (36), an einem Halterahmen (110) zum Befestigen des Haushaltseisbereiters in einem Aufnahmeraum (6, 9, 21) oder an einem Gehäuse einer Antriebseinheit (30) zum Antreiben einer in dem Eissammelbehälter angeordneten Schneckenwelle (26) befestigt ist, und ein zweites optoelektronisches Modul, insbesondere eine optische Sendeeinheit (34), an einem Gehäuse einer Antriebseinheit (20) befestigt ist, welche zum Antreiben einer drehbar angeordneten Auswerferwelle (22) vorgesehen ist.
Haushaltseisbereiter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest einer der optoelektronischen Module auf oder oberhalb einer durch das Eisbereiterungsgefäß aufgespannten virtuellen Horizontalebene bezogen auf die Einbausituation des Eisbereiters befindet.
Verfahren zum Betrieb eines Haushaltseisbereiters nach Anspruch 11, bei dem das optoelektronische Modul nach Anspruch 10 ausgestaltet ist, wobei bei dem Verfahren zunächst ein Bedarf für eine Füllhöhenmessung an dem Eissammelbehälter festgestellt wird, sodann das Heizorgan für eine vorab definierte Zeitdauer, insbesondere eine Zeitdauer von höchstens 1 Minute oder höchstens 40 Sekunden oder höchstens 30 Sekunden oder höchstens 20 Sekunden, aktiviert wird, daraufhin das Heizorgan deaktiviert wird und anschließend bei deaktiviertem Heizorgan mittels der Lichtschranke eine Füllhöhenmessung an dem Eissammelbehälter durchgeführt wird.