DE19535160A1 - Beleuchtete Schalteranordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine beleuchtete Schalteranordnung und insbesondere beleuchtete Tastenfelder und unter diesen Membrantastenfelder. Ein Membrantastenfeld ist eine relativ dünne Schaltermatrix, die mit einer Membranabdeckung aus Kunststoff versehen ist. Die Benutzung eines solchen Tastenfeldes wird in solchen Einsatzfeldern als besonders vorteilhaft angesehen, in denen der benötigte Raum knapp ist oder in denen ein versiegeltes Tastenfeld wünschenswert ist.

In der Vergangenheit hat es sich zudem als wünschenswert erwiesen, Tastenfelder mit einer Beleuchtung zu versehen, wenn diese bei geringen Lichtverhältnissen eingesetzt werden und wenn der Kontrast verbessert werden soll. Zusätzlich hat es sich als sinnvoll erwiesen, eine Beleuchtung als einen Hinweis auf die Funk­ tionstüchtigkeit oder die Eingabebereitschaft eines Systems zu benutzen. Diese Fragestellung ist beim Stand der Technik in einigen Einrichtungen dadurch gelöst worden, daß eine Signallampe in Nachbarschaft zu dem Tastenfeld angeordnet worden ist.

Andere Einrichtungen zur Beleuchtung sind beispielsweise aus der US 4,811,175 bekannt, in der ein beleuchteter Schalter beschrieben worden ist, in den Licht durch eine durchscheinende Abdeckung hineingeführt werden kann. Das Licht der im Innern des Schalters angeordneten Quelle durchtritt den Schalter und beleuch­ tet den zu drückenden Flächenbereich. Diese Art der Konstruktion kann aber die Möglichkeiten der Anordnung von Tasten und Schaltern beeinträchtigen.

Andere Wege zur Erzeugung von beleuchteten Schaltern setzen einen Kegel mit einem einzelnen Loch ein, durch welches die Lichtquelle hindurchtreten kann. Diese Art der Beleuchtung kann mit einigen Tastenfeldern inkompatibel sein, da die Anordnung der Lichtquelle mit der Betätigung des Schalters in Konflikt kommen könnte.

Weitere Notwendigkeiten, die bei der Konstruktion für ein Tastenfeld auftreten können, sind unter anderem eine niedrige Bauhöhe, ein hoher Kontrast der zusammengebauten Schalter und ein Weg, einen Erkennungseffekt für einen speziellen Tastenfeldschalter zu erzeugen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Probleme und Nachteile zu beseitigen, die mit beleuchteten Tastenfeldern nach dem Stand der Technik zusammenhängen, und um eine Vorrichtung anzugeben, bei der ein transparenter Bereich um einen Schalter geschaffen wird, der mit reflektiertem Licht beleuchtet wird.

Die vorliegende Erfindung behebt die mit beleuchteten Schalteranordnungen nach dem Stand der Technik zusammenhängenden Probleme durch das Schaffen einer einzigen Schicht der Membran-Tastenfeld-Elemente, um die Kosten der Her­ stellung zu verringern und um den Kontrast und die Lichtausgabe um den oder die Schalter zu verbessern.

Die Erfindung schafft eine beleuchtete Schaltereinheit mit einer Schalterschicht, auf der übliche Membran- oder Kalotten-Tastenfelder angeordnet und verbunden werden. Die Schalterschicht umfaßt transparente Bereiche, die den Schalter umgeben und welche in erleuchtetem Zustand den Schalter erleuchten und mit ihrem Licht den Schalter im wesentlichen umgeben. Eine Schalteranordnung, üblicherweise eine gedruckte Schaltung, umfaßt mindestens eine Lichtquelle für jeden Schalter. Es sind geeignete ausgeschnittene Bereiche auf der gedruckten Schaltung angeordnet, die sich in Übereinstimmung mit transparenten Bereichen auf der Schalterebene befinden. Ein Reflektor ist der Lichtquelle zugeordnet, so daß Licht von der Lichtquelle vom Reflektor zurückgeworfen und zurück durch die transparenten Bereiche geleitet wird, so daß es den Schalter und den Schalter­ bereich auf dem Tastenfeld in klarer Weise erhellt. Jede der Lichtquellen der gedruckten Schaltung können einzeln von einer Quelle elektrischen Stroms angesteuert werden.

Ein Vorteil der beleuchteten Schalteranordnung gemäß der vorliegenden Erfin­ dung liegt darin, daß eine Schalteranordnung mit niedriger Bauhöhe und mit einem hohen Kontrast erstellt werden kann, bei der jeder Schalter einzeln erleuchtet oder ausgewählt werden kann. Zusätzlich gestattet das System eine Anzeige des Schalters, falls die Lichtquelle in Reihe mit dem Schalter und der Spannungsquelle verbunden ist
Ein weiterer Vorteil der beleuchteten Schalteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß beim Einsatz von maximal zwei gedruckten Schaltun­ gen die Kosten für die Herstellung der Schalteranordnung minimiert werden können. Zusätzlich kann die Benutzung von üblicher Tastenfeldtechnologie die gewünschte Biegsamkeit, Abnutzungseigenschaften, Tast- und Anschlaggefühl von Membran- und Kalotten-Tastaturfeldern erhalten.

Die Erfindung schafft in einer Ausführungsform ein beleuchtetes Tastenfeld mit einem Membrantastenfeld mit mindestens einem diesem zugeordneten Schalter. Das Membrantastenfeld umfaßt weiter einen transparenten Bereich, durch welchen Licht hindurchtreten kann. Weiterhin ist eine Lichtquelle in unmittel­ barer Nähe zu dem Schalter oder unter diesem angeordnet und mit einem Reflektor versehen, der für ein Zusammenwirken mit der Lichtquelle angeordnet ist, so daß dieser Licht von der Lichtquelle reflektiert, wobei das von der Licht­ quelle erzeugte Licht durch den transparenten Bereich hindurch reflektiert wird und den Bereich um den Schalter von hinten beleuchtet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfaßt die beleuchtete Schalteranord­ nung ein Membrantastenfeld mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche. Ein Schalter ist an der ersten Oberfläche dieses Membrantastenfeldes befestigt, wobei es an einem Ort und Bereich angeordnet ist, an dem Licht hindurchtreten kann. Es ist weiter eine Schaltungsplatte mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche vorgesehen, die einen Bereich aufweisen, durch welchen Licht hindurchtreten kann. Dabei sind diese relativ zu dem Membrantastenfeld so angeordnet, daß ent­ sprechende Bereiche der jeweiligen Platte bzw. des jeweiligen Feldes überein­ ander ausgerichtet sind. Es ist weiterhin eine Lichtquelle mit der Schaltungsplatte verbunden und mit einem Reflektor versehen, der für ein Zusammenwirken mit der Lichtquelle angeordnet ist, so daß von der Lichtquelle erzeugtes Licht durch die Bereiche der Platte bzw. des Feldes hindurch reflektiert wird.

Die oben beschriebenen und weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung und die Wege, diese zu erreichen, werden mit Hilfe der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen leichter zu verstehen sein. Es zeigen:

Fig. 1 ein Querschnitt durch eine beleuchtete Schalteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein weiterer Querschnitt durch eine beleuchtete Schalteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung mit betätigtem Schalter,

Fig. 3 eine teilweise Schnittdarstellung einer beleuchteten Schalteranord­ nung gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 4 eine Explosionsdarstellung der beleuchteten Schalteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Übereinstimmende Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile in allen Figuren. Die hier beschriebene Ausführungsform zeigt das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung, aber diese Art der Ausführungsform soll den Rahmen der Erfindung in keinster Weise einengen.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf die Fig. 1 wird nun eine Schalteranordnung 10 beschrieben, die über eine Membran-Schalttafel 12 verfügt, welche mit einer Kunststoff-Membranabdeckung 14 versehen ist. Die Membranabdeckung 14 aus Kunststoff deckt eine Schaltermatrix ab, die eine Vielzahl von Schaltern 16 umfaßt, von denen einer in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Die Membran-Schalttafel 12 und die Membranabdeckung 14 aus Kunststoff umfassen transparente Bereiche 18. Transparente Bereiche 18 umfassen farbige oder durchsichtige Symbole, Buchstaben oder Zahlen als Hinweis auf die Schal­ terfunktion. Zusätzlich können transparente Bereiche 18 den Schalter 16 im wesentlichen umgeben, so daß, wenn dieser erleuchtet ist, ein erkennbarer Lichtring um den Schalter 16 erstellt wird.

Jeder Schalter 16 umfaßt üblicherweise einen kalottenförmigen Momentkontakt­ schalter oder Taster, der eine elektrisch leitende Kalotte 20 und einen elek­ trischen Kontakt 22 umfaßt, die unter diesem angeordnet sind. Das Ausüben eines Druckes auf die Kalotte 20 führt zu ihrer Durchbiegung, so daß deren Mitte mit der Mitte des elektrischen Kontaktes 22 verbunden wird und somit einen elek­ trisch leitenden Übergang zwischen den beiden angeschlossenen elektrischen Schaltungen erstellt. Andere Arten von Schaltern können bei anderen Ausfüh­ rungsformen eingesetzt werden. Es ist einfach zu erkennen, daß bekannte Mittel eingesetzt werden können, um den Schalter 16 in der beschriebenen Weise in elektrische Schaltungen einzubinden. Ein Typ eines Membrantastenfeldes, welches im Handel erhältlich und für solch einen Einsatzzweck vorgesehen werden kann, ist das von einer Membran abgedeckte Kalottentastenfeld von York aus Penn­ sylvanien, USA.

In der einfachsten Ausgestaltung der Erfindung wird eine gedruckte Schaltung oder Schaltungsplatte 24 eingesetzt, die über eine erste und eine zweite Ober­ fläche verfügt. Eine Vielzahl von Lichtquellen 26 wie zum Beispiel Lumineszenz­ dioden (LED) oder Glühlampen sind in der Nähe der zweiten Oberfläche der gedruckten Schaltung 24 oder mit dieser verbunden angeordnet. Die gedruckte Schaltung 24 verfügt ferner über eine Vielzahl von Durchgangslöchern 28, die Bereiche ausbilden, durch die Licht hindurchtreten kann. Lichtquellen 26 können eine oder mehrere LED′s oder Glühlampen umfassen. In einigen Fällen können verschiedenfarbig leuchtende LED′s eingesetzt werden, um verschiedene Farben zu erzeugen und diese verschiedenen Farben durch die transparenten Bereiche 18 hindurchtreten zu lassen. Jede Lichtquelle 26 kann unabhängig voneinander über Steuerleitungen gesteuert werden, die mit einem Verbinder 32 verbunden sind. Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung können die transparenten Berei­ che 18 innerhalb des Tastenfeldes 12 geschwärzt oder gefärbt sein. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Lichtquelle 26 unterhalb des Membran-Tastenfeldes 12 befestigt sein.

Ein Reflektor 30 mit einer reflektierenden Oberfläche 32 ist der Lichtquelle 26 zugeordnet. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die gedruckte Schal­ tung 24 und der Reflektor 30 mit Befestigungselementen wie Bolzen, Schrauben und Muttern miteinander verbunden. Der Reflektor 30 ist aus einem Stück Metall wie poliertem Aluminium oder Stahl hergestellt, wodurch Reflektionsflächen 32 erzeugt werden, die in dem Boden einer Ausnahme ausgebildet sind, die die Lichtquelle 26 umgeben oder umschließen. Wenn die Anordnung 10 zusammen­ gesetzt ist, dann stehen die Löcher 28 und die transparenten Bereiche 18 in fluch­ tender Ausrichtung zueinander.

Für eine zusätzliche Stützung zwischen den beteiligten Schichten der Schaltungs­ anordnung 10 kann ein klarer Kunststoffträger 34 zwischen dem Membrantasten­ feld 12 und der gedruckten Schaltung 24 angeordnet sein. Der Träger 34 aus Kunststoff kann aus jedem klaren Kunststoff wie Mylar oder anderen äquivalen­ ten Kunststoff-Materialien hergestellt sein. Für eine noch verbesserte Stützung kann eine Metallplatte, wie zum Beispiel eine Stahlplatte 36, zwischen dem Membran-Tastenfeld 12 und der gedruckten Schaltung 24 angeordnet sein. Diese wird vorzugsweise zwischen dem klaren Träger 34 aus Kunststoff und der ge­ druckten Schaltung 24 angeordnet. Die Metallplatte 36 umfaßt eine Vielzahl von Öffnungen 38, die mit den transparenten Bereichen 18 und den Löchern 28 fluchtend ausgerichtet sind, durch welche das Licht hindurchtreten kann.

Im Betrieb gestattet die beleuchtete Schalteranordnung, daß das Membran- oder Kalotten-Schalterfeld 12 hintergrundbeleuchtet ist und nach Vorgabe an- und abgeschaltet wird. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, fällt Licht der Lichtquellen 26. das mit dem Pfeil 40 bezeichnet wird, auf reflektierende Oberflächen 32 oder auf einen Reflektor 30. Das reflektierte Licht, das durch die Pfeile 42 bezeichnet wird, fällt dann durch Löcher 28 in der Platte der gedruckten Schaltung 24, durch Öffnungen 38 in der Stahlplatte 36, durch den Kunststoffträger 34, und durch durchsichtige Bereiche 18 und aus der Schalteranordnung 10. Jede Lichtquelle 26, die einem Schalter 16 zugeordnet ist, kann einzeln über einen Schalter 16 oder eine andere Schaltung gesteuert werden. Die Fig. 2 zeigt einen Bediener, der eine leitende Kalotte 20 in einen elektrischen Kontakt mit der elektrischen Kontakt­ fläche 22 niederdrückt, wodurch eine Schalterbahn geschlossen wird, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Vielzahl von Schal­ tern 16 auf einem Tastenfeld eingesetzt werden. Ein solches beispielhaftes Tastenfeld, welches mit dem Bezugszeichen 44 versehen ist, umfaßt jeweils einen umgrenzten Bereich 46 mit einer Membranabdeckung 14, die einen erhöhten Bereich erzeugt, so daß es dem Bediener möglich ist, zu entscheiden, daß ein Schalter 16 unterhalb des Bereiches 46 angeordnet ist. Wie in der Fig. 3 darge­ stellt können verschiedene Arten von transparenten Bereichen 18 eingesetzt werden, um Buchstaben, Zahlen oder Symbole darzustellen. Darüberhinaus können transparente Bereiche 18 eingesetzt werden, um Schalterumrisse oder Hinweise auf Schalter zu erzeugen, um den Benutzer zum Bedienen des richtigen Schalters 16 hinzuführen. Wie in der Fig. 3 dargestellt umfaßt jeder Schalter 44 zwei ihn wie eine Klammer umfassende, transparente Bereiche 48a und 48b, aber nur einige sind in der Zeichnung mit Bezugszeichen versehen. Bereiche 49, die die die Schalter 44 umklammernden Bereiche 48a und 48b trennen, sind an den Stellen angeordnet, an denen Kabel 51 oder entsprechende Abschnitte gedruckter Leiterplatten unsichtbar für den Benutzer hinter den Bereichen 49 durchgeführt werden. Jede dieser transparenten klammerförmigen Bereiche gestattet es, einen Schalterbereich 44 hervorzuheben oder zu beleuchten. Der strichlinierte Kreis 50 bezeichnet die Lage des Schalters 16 und die Lage der unter dem Schalter 16 angeordneten Lichtquelle 26.

Das Ausführungsbeispiel des beleuchteten Tastenfeldes 10, welches in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, kann in der in der Fig. 4 dargestellten Weise hergestellt werden. Das Membran-Tastenfeld 12 mit seiner Vielzahl von Schaltern 16 umfaßt einen elektrischen Anschluß 52, um das Hinführen von elektrischen Signalen hin und von anderen Bauteilen zu den Schaltern 16 zu vereinfachen. Das Membran-Tastenfeld 12 kann befestigt und verstärkt werden, indem es beispielsweise auf einem transparenten Kunststoffträger 34 geklebt wird. Eine Öffnung 54 kann dabei in dem transparenten Kunststoffträger 34 vorgesehen sein, um einen Durchgang für den elektrischen Anschluß 52 zu schaffen.

Wie es weiterhin in der Fig. 4 dargestellt ist, wird eine Stahlplatte 36 vorgesehen, die eine Vielzahl von nach unten gerichteten gewindeten Zapfen 56 aufweist, um der gedruckten Schaltung 24 und den Reflektor 30 genau anzuordnen, auszurich­ ten und zu befestigen. Die Zapfen 56 sind mit Löchern 58 fluchtend ausgerichtet, die in der gedruckten Schaltung 24 vorgesehen sind und greifen ferner in Bohrun­ gen 60 ein, die durch den Reflektor 30 verlaufen. Die Anzahl der Zapfen 56, der Löcher 58 und der Bohrungen 60 sind ausreichend bemessen, um die gedruckte Schaltung 24 mit den zugeordneten Lichtquellen 26 und mit dem Reflektor 30 zu verbinden. Eine Vielzahl von Muttern 62 sind auf die gewindeten Zapfen 56 aufgeschraubt und verbinden damit die Stahlplatte 36, die gedruckte Schaltung 24 und den Reflektor 30. Durch die Verbindung des Membran-Tastenfeldes 12 mit der gedruckten Schaltung 24 mit zentral angeordneten LED′s parallel zu den Schaltern 16 kann eine sehr kompakte und einfach zusammenzubauende Schal­ teranordnung hergestellt werden.

Während diese Erfindung nun anhand ihres bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben worden ist, kann die Ausgestaltung der Erfindung natürlich auch in weiteren Formen realisiert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Offenba­ rung zu verlassen. Mit dieser Anmeldung sollen jedwede Abänderungen, Einsatz­ zwecke und Anpassungen der Erfindung beim Einsatz der hier niedergelegten grundlegenden Merkmale umfaßt sein. Weiterhin soll die Anmeldung solche Abänderungen von der vorstehenden Offenbarung umfassen, die sich durch gewöhnliche und übliche Maßnahmen des Fachmannes auf diesem Gebiet der Technik ergeben und die unter die beigefügten Ansprüche fallen.

Claims (6)

1. Beleuchtete Schalteranordnung (10) mit einem Membrantastenfeld (12) mit einem diesem zugeordneten Schalter (16), wobei das Membrantastenfeld (12) einen Bereich (18) umfaßt, durch welchen Licht hindurchtreten kann, mit einer Lichtquelle (26), die in unmittelbarer Nähe zu dem Schalter (16) angeordnet ist, und mit einem Reflektor (30), der für ein Zusammenwirken mit der Lichtquelle (26) angeordnet ist, wobei dieser Reflektor (30) einen Hohlraum umfaßt, der von einer Wand (32) begrenzt wird, wobei diese Wand (32) geeignet ist, Licht zu reflektieren, wobei das von der genannten Lichtquelle (26) erzeugte Licht (40) durch den besagten Bereich (18) hindurch reflektiert wird.

2. Beleuchtete Schalteranordnung (10) mit einem Membrantastenfeld (12) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, mit einem Schalter (16), der an der ersten Oberfläche dieses Membrantastenfeldes (12) befestigt ist, wobei das Membrantastenfeld (12) einen transparenten Bereich (18) umfaßt, durch welchen Licht hindurchtreten kann, mit einer Schaltungsplatte (24) mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, wobei die Schaltungsplatte (24) einen Bereich (28) aufweist, durch welchen Licht hindurchtreten kann, wobei die Schaltungsplatte (24) und das Membrantastenfeld (12) relativ zueinander so angeordnet sind, daß entsprechende Bereiche (18 und 28) der jeweiligen Platte bzw. des jeweiligen Feldes übereinander ausgerichtet sind, mit einer Lichtquelle (26), die in mit der Schaltungsplatte (24) verbunden ist, und mit einem Reflektor (30), der für ein Zusammenwirken mit der Lichtquelle (26) angeordnet ist, wobei dieser Reflektor (30) einen Hohlraum umfaßt, der von einer Wand (32) begrenzt wird, wobei diese Wand (32) geeignet ist, Licht zu reflektieren, wobei das von der genannten Lichtquelle (26) erzeugte Licht (40) durch die besagten Bereiche (18 und 28) der Platte bzw. des Feldes hindurch reflektiert wird.

3. Schalteranordnung (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (26) eine Lumineszenzdiode/LED umfaßt.

4. Schalteranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (32) poliertes Aluminium umfaßt.

5. Schalteranordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vielzahl von Schaltern (16) und Lichtquellen (26) umfaßt, wobei die Lichtquellen (26) unabhängig voneinander ansteuerbar sind, so daß mehrere Lichtquellen (26) zu gleicher Zeit aktiv leuchten können

6. Schalteranordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Bereich (18) den Schalter (16) im wesentli­ chen umgibt.