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GEBIET DER NEUERUNG
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Die
vorliegende Neuerung bezieht sich auf einen Behälter mit einem Raum zum Fassen
einer Flüssigkeit,
einer den Raum umgebenden Wand sowie Mitteln zur Anzeige eines Pegels
der Flüssigkeit in
dem Behälter.
Die vorliegende Neuerung bezieht sich ebenfalls auf ein Haushaltsgerät, wie z.
B. eine Kaffeemaschine, ein Wasserkocher oder ein Dampfbügeleisen,
mit einem Behälter,
wie erwähnt.
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HINTERGRUND DER NEUERUNG
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Sehr
viele Produkte, insbesondere Haushaltsgeräte, wie z. B. Kaffeemaschinen,
Wasserkocher und Dampfbügeleisen,
umfassen einen Behälter mit
einem Raum zum Fassen von Wasser sowie einer den Raum umgebenden
Wand. In vielen Fällen weist
die Wand des Behälters
einen unteren Teil und einen aufrechten, zylinderförmigen Teil
auf, der sich von einem Umfang des unteren Teils aus erstreckt. Auf
einer Oberseite kann der Behälter
einfach offen oder mit einem Deckel o. Ä. versehen sein, um den Raum
des Behälters
in einer normalen Position zu schließen, wobei der Deckel zum Zwecke
des Zuführens
von Wasser zu dem Raum von einem Benutzer vorübergehend in eine geöffnete Position
gebracht werden kann.
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Während ihres
Betriebs wird für
die Produkte, wie erwähnt,
Wasser verwendet, wobei aufgrund des Betriebs derselben eine Menge
des Wassers in dem Behälter
abnimmt. Um ein ordnungsgemäßes Funktionieren
der Produkte sicherzustellen, ist es wichtig, dass während des
Betriebs derselben zu jedem Zeitpunkt zumindest eine Mindestwassermenge in
dem Behälter
vorhanden ist. Um einen Benutzer über eine tatsächliche
Wassermenge, die in dem Raum eines Behälters zu einem bestimmten Zeitpunkt
vorhanden ist, zu informieren, ist der Behälter gewöhnlich mit Mitteln zur Anzeige
eines Pegels des Wassers in dem Behälter ausgestattet. Bei einer
allgemein bekannten Ausführungsform
umfassen die den Wasserpegel anzeigenden Mittel ein kleines, schwimmendes
Element. Hauptnachteile der Anwendung eines solchen Elements sind
jedoch, dass dieses keine sehr genaue Anzeige des Pegels des Wassers
vorsieht, und dass es schlecht zu sehen ist. Bei einer anderen bekannten
Ausführungsform
wird der Pegel des Wassers elektronisch gemessen und durch eine
Reihe von Licht emittierenden Dioden (LEDs) angezeigt. In einem
solchen Fall bestehen hinsichtlich der Sichtbarkeit keine Probleme,
jedoch ist diese Lösung
sehr teuer. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass der Behälter einfach
ein Fenster umfasst, so dass ein Benutzer den Pegel des Wassers
durch dieses Fenster überprüfen kann.
Jedoch ist auch in diesem Fall der Pegel des Wassers schlecht zu
sehen, insbesondere wenn Umgebungslichtverhältnisse weit entfernt vom Optimalen
sind, was in einer häuslichen
Umgebung, wie z. B. einer Küche,
nicht undenkbar ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER NEUERUNG
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Der
Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter vorzusehen, bei dem die
den Flüssigkeitspegel
anzeigenden Mittel sehr gut imstande sind, eine Anzeige eines Pegels
der Flüssigkeit
in dem Behälter
vorzusehen, die unter sämtlichen
Umständen
deutlich sichtbar und äußerst genau
ist, wobei eine Verwendung von teuren Komponenten keineswegs erforderlich
ist. Diese Aufgabe wird durch einen Behälter mit einem Raum zum Fassen
einer Flüssigkeit,
einer den Raum umgebenden Wand sowie Mitteln zur Anzeige eines Pegels
der Flüssigkeit in
dem Behälter
erreicht, wobei zumindest ein Teil der Wand des Behälters durchlässig für Licht
ist, und wobei die den Flüssigkeitspegel
anzeigenden Mittel eine Lichtquelle umfassen, die so eingerichtet
ist, dass sie unterhalb möglicher
Pegel einer Oberfläche der
Flüssigkeit
in dem Behälter
Licht emittiert, damit dieses von unterhalb der Oberfläche auf
der Oberfläche
reflektiert wird.
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Gemäß der vorliegenden
Neuerung wird zum Zwecke der Beleuchtung einer Flüssigkeitsmenge,
die innerhalb des Raumes des Behälters
vorhanden ist, ein als innere Totalreflexion bekanntes Phänomen verwendet.
Das heißt,
dass Licht, welches sich in relativ flachen Winkeln gegenüber einer
Oberfläche
einer Flüssigkeit
ausbreitet, nicht aus der Flüssigkeit
entweichen kann, sondern stattdessen auf der Oberfläche der
Flüssigkeit
reflektiert. Angesichts dessen wird gemäß der vorliegenden Neuerung
eine Lichtquelle eingesetzt, die so eingerichtet ist, dass sie Licht
unterhalb einer Oberfläche
der Flüssigkeit emittiert.
Vorzugsweise ist die Lichtquelle weiterhin so eingerichtet, dass
sie Licht in Richtungen emittiert, die in einer normalen Ausrichtung
des Behälters,
d. h. in relativ flachen Winkeln gegenüber der Oberfläche der
Flüssigkeit,
horizontal und fast horizontal sind, so dass tatsächlich soviel
Licht wie möglich
auf dieser Oberfläche
reflektiert. Infolgedessen ist, wenn die Lichtquelle aktiviert wird,
die Oberfläche
der Flüssigkeit
durch den lichtdurchlässigen
Teil der Wand des Behälters
deutlich sichtbar, da sich diese Oberfläche an einem Übergang
zwischen einem beleuchteten Inhalt des Behälters und einem dunkleren Inhalt
des Behälters
befindet. Insbesondere ist aufgrund des Vorgangs einer inneren Totalreflexion
eine Menge Licht in der Flüssigkeit
knapp unterhalb der Oberfläche
der Flüssigkeit,
oberhalb dieser Oberfläche
dagegen kaum Licht vorhanden, so dass der Übergang wirklich ein scharfer Übergang
ist.
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Der
Vollständigkeit
halber sei erwähnt,
dass eine normale Ausrichtung des Behälters als eine Ausrichtung
im Betrieb verstanden werden kann, bei welcher der Behälter verwendet
werden soll, wenn dieser in einem Gerät platziert ist, von dem er
einen Teil darstellt.
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Aus
der vorherigen Erläuterung
ergibt sich, dass ein äußerst genauer
Vorgang zur Anzeige eines Pegels der Flüssigkeit, die in dem Raum des
Behälters
vorhanden ist, realisiert wird, da die Flüssigkeit selbst sowohl als
Messwerkzeug als auch als Anzeigewerkzeug eingesetzt wird. Der Pegel
der Flüssigkeit
ist für
einen Benutzer, nicht nur dadurch, dass sich einfach ein Fenster
in der Wand des Behälters befindet,
sondern auch durch Beleuchten der Flüssigkeitsmenge, so deutlich
sichtbar, dass Licht auf der Oberfläche der Flüssigkeit von unterhalb dieser Oberfläche reflektiert
wird und nicht durch diese Oberfläche entweichen kann. Für den Benutzer
ist es einfach, selbst aus großer
Entfernung einen Übergang
zwischen der Flüssigkeitsmenge,
die hell leuchtend erscheint, und einer dunkleren Umgebung wahrzunehmen.
Ebenfalls besteht die Möglichkeit,
den Pegel der Flüssigkeit
bei dunklen Lichtverhältnissen zu überprüfen.
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Der
oben beschriebene Vorgang zur Anzeige eines Pegels der Flüssigkeit,
die sich innerhalb des Raumes des Behälters befindet, durch Einbringen von
Licht in die Flüssigkeit
und durch Sicherstellen, dass auf der Oberfläche der Flüssigkeit durch Einbringen des
Lichts unterhalb dieser Oberfläche
ein Vorgang einer inneren Totalreflexion stattfindet, kann mit Hilfe
verschiedener baulicher Maßnahmen
erreicht werden. Zum Beispiel können
eine oder mehrere LEDs, die bei sehr niedrigen und damit sicheren Spannungen,
zum Beispiel einer Spannung von etwa 2,5 Volt, arbeiten, eingesetzt
werden. Solche LEDs können
einfach unterhalb eines Pegels der Flüssigkeit innerhalb des Raumes
des Behälters
angebracht werden. Im Allgemeinen ist es richtig, dass zumindest
ein Teil der Lichtquelle innerhalb des Raumes des Behälters angeordnet
werden kann. Vorzugsweise ist die Lichtquelle so eingerichtet, dass
sie Licht nur in einem begrenzten Richtungsbereich, insbesondere
in Richtungen, welche in einer normalen Ausrichtung des Behälters seitlich
verlaufen, emittiert, so dass, in Anbetracht der Tatsache, dass
die Oberfläche
der Flüssigkeit
(immer) eine horizontale Ausrichtung hat und ein Vorgang einer optimalen,
inneren Totalreflexion erreicht werden kann, praktisch das gesamte
Licht in relativ flachen Winkeln gegenüber der Oberfläche der
Flüssigkeit
bei Betrieb der Lichtquelle emittiert wird.
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Die
besten Ergebnisse in Bezug auf eine Beleuchtung der Flüssigkeit
und das Erreichen, dass die Flüssigkeit
signifikant heller als deren unmittelbare Umgebungen ist, werden
erzielt, wenn Licht knapp unterhalb der Oberfläche der Flüssigkeit emittiert wird. In
dieser Hinsicht ist es von Vorteil, wenn die Möglichkeit besteht, dass die
Lichtquelle unter allen Umständen
nah an der Oberfläche
der Flüssigkeit bleibt.
Dieses kann tatsächlich
erreicht werden, indem man die Lichtquelle dem variierenden Pegel
der Oberfläche
der Flüssigkeit
folgen lässt.
Zum Beispiel kann die Lichtquelle mit einem schwimmenden Element
verbunden sein, welches sehr gut imstande ist, dem Pegel zu folgen.
In einem solchen Fall wird die Lichtquelle mit dem schwimmenden
Element auf einer Seite desselben, welche in einer normalen Ausrichtung
des Behälters
eine untere Seite darstellt, verbunden, so dass sichergestellt ist,
dass sich die Lichtquelle stets unterhalb der Oberfläche des
Wassers befindet.
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Bei
einer spezifischen, praktischen Ausführungsform des Behälters wird
ein so genannter Lichtleiter eingesetzt, der durch ein Stück Material
gebildet wird, welches durchlässig
für Licht
ist. Zum Beispiel kann der Lichtleiter einfach ein Streifen aus lichtdurchlässigem Kunststoff
sein. Des Weiteren wird bei dieser Ausführungsform mindestens ein Element
zur Erzeugung von Licht verwendet, wobei dieses Beleuchtungselement
an einem Ende des Lichtleiters angeordnet ist, und wobei dieses
Beleuchtungselement so eingerichtet ist, dass es Licht zu einer
Innenseite des Lichtleiters in relativ flachen Winkeln gegenüber einer
Oberfläche
des Lichtleiters emittiert, damit dieses auf dieser Oberfläche reflektiert.
Ein weiterer Aspekt dieser Ausführungsform
ist, dass eine Oberfläche
des Lichtleiters eine im Wesentlichen planare Oberfläche ist,
welche Teile umfasst, bei denen Ungleichförmigkeiten in der Oberfläche, wie
z. B. Einkerbungen und/oder Vorsprünge, vorhanden sind.
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Das
Prinzip, welches angewandt wird, um Licht unterhalb einer Oberfläche der
Flüssigkeit
zu halten, die sich in dem Raum des Behälters befindet, nämlich das
Prinzip der inneren Totalreflexion, wird bei dem Lichtleiter ebenfalls
angewandt. Das Beleuchtungselement wird zur Erzeugung von Licht
an einem Ende des Lichtleiters verwendet, und das Licht, welches
in den Lichtleiter eingebracht wird, breitet sich durch den Lichtleiter über eine
beträchtliche
Distanz, welche einige zehn Zentimeter sein kann, ohne merkliche
Verluste aus. Bei dem Vorgang wandern die Lichtstrahlen unter dem
Einfluss der Reflexion kontinuierlich von einer Seite des Lichtleiters zu
einer anderen, bis die Strahlen ein anderes Ende des Lichtleiters
erreichen und dort entweichen. Um Licht aus dem Lichtleiter an spezifizierten
Stellen herauszulassen, ist eine Oberfläche des Lichtleiters an verschiedenen
Positionen mit Ungleichförmigkeiten versehen,
während
die Oberfläche
des Lichtleiters ansonsten eine im Wesentlichen planare Oberfläche ist.
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Der
Lichtleiter kann zum Beispiel wie ein Stab geformt und innerhalb
des Raumes des Behälters
platziert sein, wobei er sich in einer im Wesentlichen vertikalen
Richtung erstreckt. Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass sich der Lichtleiter
durch einen Teil der Wand des Behälters erstreckt, zum Beispiel
einen Teil, der sich in einer normalen Ausrichtung des Behälters auf
einer unteren Seite befindet, wobei sich ein Hauptteil des Lichtleiters
innerhalb des Raumes des Behälters
erstreckt, und wobei das Beleuchtungselement an einem Ende des Lichtleiters, welches
sich außerhalb
des Raumes des Behälters befindet,
angeordnet ist.
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Bei
Benutzung wird an einem Ende des Lichtleiters Licht in den Lichtleiter
eingebracht und breitet sich aufgrund von innerer Totalreflexion
bis zu einem anderen Ende aus. In einem Teil des Lichtleiters, der
in die Flüssigkeit
eingetaucht ist, wird das Licht an jeder Stelle, an der sich Ungleichförmigkeiten
in der Oberfläche
des Lichtleiters befinden, nicht so reflektiert, dass es, wie dieses
an anderen Stellen der Fall ist, innerhalb des Lichtleiters verbleibt,
sondern kann stattdessen aus dem Lichtleiter entweichen. Dieses
Licht wird dann verwendet, um die Flüssigkeit zu beleuchten und
einen deutlich sichtbaren Unterschied zwischen einer beleuchteten
Fläche
auf einer Flüssigkeitsseite
der Oberfläche
der Flüssigkeit und
einer nicht beleuchteten Fläche
auf einer Nicht-Flüssigkeitsseite
dieser Oberfläche
zu erzielen.
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Das
Licht kann aus einem Teil des Lichtleiters, der sich oberhalb der
Oberfläche
der Flüssigkeit befindet
und von dem wir annehmen, dass dieser von Luft umgeben ist, selbst
an Stellen, an denen sich Ungleichförmigkeiten in der Oberfläche des
Lichtleiters befinden, nicht entweichen. Dieses ist auf die Tatsache
zurückzuführen, dass
der Brechungsindex der Flüssigkeit
höher als
der Brechungsindex von Luft ist, wenn wir davon ausgehen, dass die
Flüssigkeit
Wasser oder eine andere Flüssigkeit
ist, die in Haushaltsgeräten
im Allgemeinen verwendet wird, während
das Material des Lichtleiters so gewählt werden kann, dass dessen
Brechungsindex höher als
der Brechungsindex der Flüssigkeit
ist. Zum Beispiel kann das Material des Lichtleiters ein Kunststoff mit
einem Brechungsindex in einer Größenordnung von
1,5 sein, während
die Flüssigkeit
Wasser sein kann, welches einen Brechungsindex von etwa 1,33 hat.
Der Brechungsindex von Luft ist geringer als diese beiden Werte,
nämlich
1,00. Licht, welches in dem Teil des Lichtleiters, der von dem Wasser
umgeben ist, verbleibt, weist augenscheinlich einen flachen Winkel
gegenüber
der Oberfläche
des Lichtleiters auf und entweicht, aufgrund der Tatsache, dass
die Differenz von Brechungsindizes dort größer ist, sicherlich nicht von
dem Teil des Lichtleiters, der von Luft umgeben ist.
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Die
Ungleichförmigkeiten
können
in der Oberfläche
des Lichtleiters in einer gewünschten Struktur
angeordnet sein. Zum Beispiel können
die Ungleichförmigkeiten
in Form von Vertiefungen vorgesehen sein, die entsprechend einer
regelmäßigen Struktur
positioniert sind. Gemäß einer
weiteren Möglichkeit
weist die Oberfläche
des Lichtleiters aufgeraute Umfangsteile mit einer bestimmten Höhe auf,
die in einem bestimmten gegenseitigen Abstand angeordnet sind. In
jedem Fall kann der Lichtleiter sehr leicht herzustellen sein, insbesondere
wenn das Material des Lichtleiters so gewählt wird, dass es Kunststoff
ist, wobei die Struktur von Ungleichförmigkeiten durch Anwenden von
Presstechniken auf einfache Weise realisiert werden kann. Tatsächlich kann die
gesamte Wand des Behälters
aus einem großen Stück Kunststoff
vorgesehen werden. In einem solchen Fall kann der Lichtleiter durch
zumindest einen Teil der Wand des Behälters gebildet werden, so dass,
mit Ausnahme des mindestens einen Beleuchtungselements, keine zusätzlichen
Komponenten erforderlich sind. Im Allgemeinen kann der Lichtleiter innerhalb
des Anwendungsbereichs der vorliegenden Neuerung ein integraler
Teil des Behälters
sein.
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Im
Hinblick auf den Teil der Wand des Behälters, der für Licht
durchlässig
ist, sei erwähnt,
dass es vorgezogen wird, wenn dieser Teil halbdurchlässig und
so ausgebildet ist, dass er auf seine Innenfläche auftreffendes Licht in
verschiedene Richtungen streut. Auf diese Weise wird ein besserer
visueller Effekt als in dem Fall, in dem der Teil zum Beispiel wie Fensterglas
wäre, erreicht.
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Die
oben beschriebenen und weitere Aspekte der vorliegenden Neuerung
sind aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele
des Behälters
gemäß der vorliegenden
Neuerung ersichtlich und werden unter Bezugnahme auf diese erläutert.
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KURZBESCREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Ausführungsbeispiele
der Neuerung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 – eine perspektivische
Ansicht einer Kaffeemaschine mit einem Behälter gemäß der vorliegenden Neuerung,
die der Darstellung der Tatsache dient, dass Wasser, welches sich
innerhalb eines Raumes des Behälters
befindet, Licht zu emittieren scheint;
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2 – eine schematische
Darstellung einer Seitenansicht eines Behälters, der mit einer LED ausgestattet
ist, die der Darstellung des Prinzips der inneren Totalreflexion
dient;
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3 – eine schematische
Darstellung einer Seitenansicht eines Behälters, der mit einer Anordnung
von einer LED und einem Schwimmer ausgestattet ist;
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4 – eine schematische
Darstellung einer Unteransicht eines Teils des Behälters, wie
in 3 dargestellt;
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5 – eine perspektivische
Ansicht eines Lichtleiters und von LEDs:
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6 und 7 – schematische
Darstellungen einer Seitenansicht und einer Draufsicht eines Behälters, der
mit einem Lichtleiter ausgestattet ist, sowie
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8 – erneut
eine Seitenansicht eines Behälters,
der mit einem Lichtleiter ausgestattet ist, die der Darstellung
der Tatsache dient, dass Licht nur von einem Teil des Lichtleiters
emittiert wird, der in Wasser, welches sich innerhalb eines Raumes
des Behälters
befindet, eingetaucht ist.
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In
den Figuren sind gleiche oder ähnliche Teile
durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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1 zeigt
eine Kaffeemaschine 1 mit einem Behälter 2, der ebenfalls
oftmals als Wassertank 2 bezeichnet wird und zum Fassen
von Wasser dient, welches bei Vorgängen zur Zubereitung von Kaffee zu
verwenden ist. In dem Fall wie dargestellt ist der Wassertank 2 gegenüber einem
Körper 3 der
Kaffeemaschine 1 abnehmbar angeordnet, so dass ein Benutzer
den Wassertank 2 zum Füllen
desselben zu einem Wasserhahn o. ä. tragen kann. Gemäß der vorliegenden
Neuerung wird ein Pegel des Wassers, welches sich innerhalb eines
Raumes 4 des Wassertanks 2 befindet, deutlich
angezeigt, so dass ein Benutzer zu jedem Zeitpunkt leicht beurteilen
kann, ob ein Auffüllen
erforderlich ist oder verschoben werden kann. Zu diesem Zweck weist
eine Wand 5 des Wassertanks 2 ein halbdurchlässiges Material
auf, welches ein Kunststoff sein kann. Des Weiteren wird das Wasser
so beleuchtet, dass es, wie aus 1 ersehen
werden kann, selbst Licht zu emittieren scheint. Infolgedessen ist
eine Oberfläche 6 des
Wassers deutlich sichtbar, da sich diese an einem Übergang zwischen
Wasser, welches hell leuchtend erscheint, und einer dunkleren Umgebung
befindet. Im Folgenden werden die Art und Weise, auf welche dieser
Beleuchtungseffekt erreicht wird, erläutert und verschiedene Ausführungsbeispiele
des Wassertanks 2 dargestellt.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
des Wassertanks 2, wobei der Wassertank 2 eine
LED 10 umfasst, die innerhalb des Raumes 4 des
Wassertanks 2 angeordnet ist. Wann immer innerhalb des Raumes 4 des
Wassertanks 2 Wasser vorhanden ist, befindet sich die LED 10,
wie in 2 dargestellt, tatsächlich in dem Wasser. Dieses
muss jedoch keine gefährliche
Situation darstellen, da die LED 10 eine LED sein kann,
die bei einer relativ geringen Spannung, zum Beispiel einer Spannung
von etwa 2,5 Volt, arbeitet. Die LED 10 kann eine Farb-LED 10 sein,
die imstande ist, Licht in einem begrenzten Richtungsbereich zu
emittieren. Die LED 10 ist in dem Raum 4 des Wassertanks 2 so
angeordnet, dass Richtungen der Lichtstrahlen nur seitlich, d. h.
horizontal und fast horizontal, verlaufen, so dass die Lichtstrahlen 20 parallel
zu der Oberfläche 6 des Wassers
und fast parallel zu dieser Oberfläche 6 verlaufen. Es
sei erwähnt,
dass in 2 und anderen Figuren Lichtstrahlen
als Pfeile 20 dargestellt sind.
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Das
Licht, welches von der LED 10 während ihres Betriebs in Richtungen
mehr oder weniger parallel zu der Oberfläche 6 des Wassers
erzeugt wird, kann infolge eines als innere Totalreflexion bekannten
Phänomens
nicht aus dem Wasser entweichen. Die Lichtstrahlen 20 breiten
sich gegenüber
der Oberfläche 6 des
Wassers in Winkeln aus, die so klein sind, dass die Lichtstrahlen 20 nur
auf dieser Oberfläche 6 reflektieren.
In 2 ist ein Verlauf mehrerer Lichtstrahlen 20 dargestellt,
wobei deutlich gesehen werden kann, dass die Lichtstrahlen 20 zu einem
Teil der Wand 5 des Wassertanks 2 hin, der sich
knapp unterhalb der Oberfläche 6 des
Wassers befindet, reflektiert werden und dort aus dem Wasser entweichen.
Als Folge wird der Teil der Wand 5 des Wassertanks 2 hell
beleuchtet, so dass knapp unterhalb der Oberfläche 6 des Wassers
eine Menge Licht und oberhalb dieser Oberfläche 6 kaum Licht vorhanden
ist. Somit kann eine exakte Position der Oberfläche 6 des Wassers
von einem Benutzer klar erkannt werden.
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Vorteilhafterweise
weist die Wand 5 des Wassertanks 2 halbdurchlässiges Material
auf, welches ein geeigneter Kunststoff sein kann, so dass das auf
der Wand 5 auftreffende Licht in sämtliche Richtungen gestreut
und der Beleuchtungseffekt verbessert wird.
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Ist
die LED 10 in einer festen Position in dem Wassertank 2 angeordnet,
sollte sich diese Position etwas tiefer als ein vorgegebener Mindestpegel
des Wassers befinden, um den Beleuchtungseffekt für alle möglichen
Pegel des Wassers zu erzielen. Um jedoch die bestmöglichen
Beleuchtungsergebnisse zu erreichen, wird es vorgezogen, wenn Licht
knapp unterhalb der Oberfläche 6 des
Wassers emittiert wird. Es wird daher vorgezogen, Mittel vorzusehen, um
eine Position der LED 10 auf den variierenden Pegel des
Wassers einzustellen. In einem möglichen Ausführungsbeispiel,
welches in 3 dargestellt ist, umfassen
diese Mittel einen Schwimmer 30, wobei die LED 10 auf
einer Unterseite des Schwimmers 30 angeordnet ist. Da sich
der Schwimmer 30 stets auf dem Spiegel der Oberfläche 6 des
Wassers befindet, wird auf diese Weise sichergestellt, dass die
LED 10 immer nah an dieser Oberfläche 6 und dabei in
dem Wasser ist.
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Ist
die Position der LED 10 einstellbar, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um
sicherzustellen, dass eine erforderliche Stromzuführung zu
der LED 10 für
alle möglichen
Positionen aufrechterhalten werden kann. Gemäß einer von vielen Möglichkeiten,
die in den 3 und 4 dargestellt
ist, werden Schienen 11 verwendet, um die LED 10 auf und
ab zu führen,
wobei innerhalb der Schienen 11 Elektroden 12 vorgesehen
sind, um Aufnahmeflächen
der LED 10 zu kontaktieren und Energie zu der LED 10 zu übertragen.
Da sich die elektrischen Kontakte in dem Wasser befinden, kann die
Gefahr bestehen, dass diese Kontakte rosten; eine Alternative ist,
einfach Drähte
(nicht dargestellt) an die LED 10 anzuschließen und
die Drähte
lang genug zu lassen, damit diese in allen möglichen Positionen der LED 10 in
dem Wassertank 20 in Kontakt mit der LED 10 bleiben
können.
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Eine
andere Lösung
als der Einsatz einer LED 10, die innerhalb des Raumes 4 des
Wassertanks 2 angeordnet ist, ist durch die 5 bis 8 dargestellt
und umfasst die Verwendung eines so genannten Lichtleiters 40 und
einer oder mehrerer LEDs 10 oder anderer geeigneter Beleuchtungselemente,
wobei die LEDs 10 außerhalb
des Raumes 4 des Wassertanks 2 angeordnet sind,
und wobei zumindest ein Teil des Lichtleiters 40 innerhalb
dieses Raumes 4 angeordnet ist.
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In
einem praktischen Ausführungsbeispiel, wie
in 5 dargestellt, umfasst der Lichtleiter 40 einen
Streifen aus lichtdurchlässigem
Material, wie z. B. einem lichtdurchlässigen Kunststoff. Im Grunde genommen
sind viele Formen des Lichtleiters 40 möglich. In den 6 bis 8 ist
ein wie ein Stab geformter Lichtleiter 40 dargestellt.
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An
einem Ende 41 des Lichtleiters 40 sind eine oder
mehrere LEDs 10 oder andere geeignete Beleuchtungselemente
zur Erzeugung von Licht angeordnet. Die Lichtstrahlen 20 treten
in den Lichtleiter 40 ein und das Phänomen der inneren Totalreflexion findet
statt, wodurch das Licht innerhalb des Lichtleiters 40 gehalten
wird. Insbesondere werden die Lichtstrahlen 20 in den Lichtleiter 40 in
flachen Winkeln gegenüber
einer Längsachse
des Lichtleiters 40, d. h. gegenüber einer aufrechten, zylinderförmigen Oberfläche des
Lichtleiters 40, eingebracht, so dass die Lichtstrahlen 20 nur
auf dieser Oberfläche reflektieren
und nicht aus dem Lichtleiter 40 entweichen können. Auf
diese Weise wird erreicht, dass sich das Licht von dem Ende 41 des
Lichtleiters 40, an dessen anderem Ende 42 die
LEDs 10 angeordnet sind, ohne merkliche Verluste ausbreitet.
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Um
zu erreichen, dass der Lichtleiter 40 Licht an vorgegebenen
Stellen emittiert, sind in der Oberfläche des Lichtleiters 40 Ungleichförmigkeiten 43 angeordnet.
In dem Beispiel, wie in 5 dargestellt, sind diese Ungleichförmigkeiten
winzige Kratzer, die so angeordnet sind, dass sie eine Struktur
aus winzigen Punkten bilden. Wenn ein Lichtstrahl 20 einen Punkt 43 erreicht,
ist er imstande, aus dem Lichtleiter 40 auszutreten, da
ein Auftreffwinkel auf der Oberfläche des Lichtleiters 40 an
der Stelle des Punktes 43 groß genug ist, um eine innere
Totalreflexion zu vermeiden. Wenn der Lichtleiter 40 mit
Hilfe der LEDs 10 beleuchtet wird, hat es daher den Anschein,
dass Licht von dem Punkt 43 emittiert wird. Es ist, abgesehen
von den an einem Ende 41 des Lichtleiters 40 angeordneten
LEDs 10, keine Elektronik jedweder Art vorhanden. Da dieses
Ende 41 so angeordnet sein kann, dass es sich außerhalb
des Raumes 4 des Wassertanks 2, in dem sich der
Lichtleiter 40 durch die Wand 5 des Wassertanks 2 erstreckt,
befindet, kann erreicht werden, dass sämtliche Elektronik außerhalb
des Raumes 4 des Wassertanks 2 liegt.
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In
dem Beispiel des Lichtleiters 40, wie in den 6 bis 8 dargestellt,
sind Teile 43 der Oberfläche des Lichtleiters 40 aufgeraut.
Insbesondere wird in konstanten Abständen entlang einer Länge des
Lichtleiters 40 eine grobe Struktur 43 so verwendet,
dass ringförmige,
aufgeraute Teile 43 mit einer bestimmten Höhe erhalten
werden.
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Selbstverständlich müssen die
Abstände nicht
konstant sein; das einzige, was von Bedeutung ist, ist, dass dort
genügend
aufgeraute Teile 43 vorhanden sein sollten, um ein Emissionslicht
vorzusehen, welches sich bei allen möglichen Pegeln des Wassers
stets knapp unterhalb der Oberfläche 6 des Wassers
befindet.
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Die
aufgerauten Teile 43 haben die gleiche Funktion wie die
Punkte 43 des Lichtleiters 40, wie in 5 dargestellt.
Licht kann dem Lichtleiter 40 nur an den Stellen dieser
Teile 43 entnommen werden. Ein Faktor, welcher bestimmt,
ob dieses tatsächlich erfolgt,
ist, wie unten erläutert,
die Art des die Teile 43 umgebenden Fluids.
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Zustände oberhalb
und unterhalb der Oberfläche 6 des
Wassers, welches sich in dem Raum 4 des Wassertanks 2 befindet,
sind, aufgrund der Tatsache, dass oberhalb der Oberfläche 6 der
Lichtleiter 40 von Luft und unterhalb der Oberfläche 6 der
Lichtleiter 40 von Wasser umgeben ist, signifikant unterschiedlich.
Insbesondere sind die Differenzen zwischen dem Brechungsindex des
Materials des Lichtleiters 40 einerseits und dem Brechungsindex
des diesen umgebenden Fluids in beiden Zuständen unterschiedlich, und da
diese Differenzen den Winkel bestimmen, unter dem Licht aus dem
Lichtleiter 40 entweichen kann, ist es klar, dass oberhalb
und unterhalb der Oberfläche 6 des
Wassers verschiedene Beleuchtungseffekte erreicht werden, so dass
diese Oberfläche 6 für einen
Benutzer deutlich sichtbar sein kann.
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Genauer
gesagt, der Brechungsindex von üblichen
Kunststoffen ist etwa 1,5. Des Weiteren ist der Brechungsindex von
Luft 1,00, während
der Brechungsindex von Wasser signifikant größer, nämlich etwa 1,33, ist. Folglich
ist die Differenz zwischen Brechungsindizes des Kunststoffes des
Lichtleiters 40 und des Wassers wesentlich kleiner als
die Differenz zwischen Brechungsindizes des Kunststoffes des Lichtleiters 40 und
Luft; mit anderen Worten, die Differenz zwischen Brechungsindizes
unterhalb der Oberfläche 6 des
Wassers ist wesentlich kleiner als die Differenz zwischen Brechungsindizes
oberhalb der Oberfläche 6 des
Wassers.
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Im
Allgemeinen trifft es zu, dass, je größer die Differenz zwischen
dem Brechungsindex des Lichtleiters 40 und dessen Umgebungen,
desto größer der
Auftreffwinkel von Lichtstrahlen 20 auf der Oberfläche des
Lichtleiters 40, die für
ein Entweichen des Lichts aus dem Lichtleiter 40 erforderlich
ist. An dem Ende 41 des Lichtleiters, welches sich außerhalb
des Raumes 4 des Wassertanks 2 befindet, wird das
Licht von einer oder mehreren LEDs 10 in Richtungen, die
parallel und fast parallel zu einer Längsachse des Lichtleiters 40 verlaufen,
die sich in den dargestellten Beispielen in einer im Wesentlichen vertikalen
Richtung erstreckt, emittiert. Lichtstrahlen 20, die auf
einen aufgerauten Teil 43 der Oberfläche des Lichtleiters 40 unterhalb
des Wasserpegels auftreffen, können
aus dem Lichtleiter 40 entweichen. Licht, welches innerhalb
des Lichtleiters 40 verbleibt, weist augenscheinlich einen
flachen Winkel auf, so dass es sicherlich nicht oberhalb des Wasserpegels entweicht,
da die Differenz von Brechungsindizes dort größer ist.
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Durch
Anwenden der natürlichen
Grundsätze,
wie zuvor beschrieben, wird erreicht, dass Licht, welches von einem
oder mehreren Beleuchtungselementen 10 an einem Ende 41 eines
Lichtleiters 40 emittiert wird, sich durch diesen Lichtleiter 40 ausbreitet
und nur an vorgegebenen Stellen auf einem Teil des Lichtleiters 40,
der von Wasser umgeben ist, entweichen kann. In das Wasser eintretendes
Licht entweicht aus dem Raum 4 des Wassertanks 2 durch die
Wand 5 des Wassertanks 2, die lichtdurchlässige Eigenschaften
hat, jedoch nur an Stellen unterhalb der Oberfläche 6 des Wassers,
da diese Oberfläche 6 bei
dem Licht, welches die Oberfläche 6 nur
in relativ flachen Winkeln erreicht, wie ein Reflektor wirkt. Alles
in allem wird durch Verwendung eines Lichtleiters 40 und
eines oder mehrerer Beleuchtungselemente 10, die an einem
Ende 41 des Lichtleiters 40 angeordnet sind, der
gleiche Beleuchtungseffekt der Wassermenge, die sich innerhalb des
Raumes 4 des Wassertanks 2 befindet, erreicht
wie in dem Fall, in dem ein oder mehrere Beleuchtungselemente 10 innerhalb
dieses Raumes 4 angeordnet sind, ganz gleich, ob diese
an einem Schwimmer 30 o. Ä. angebracht sind, um dem Pegel
der Oberfläche 6 des Wassers
zu folgen, oder nicht.
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Obgleich
der Betrieb des Lichtleiters 40 kompliziert erscheinen
kann, ist der Einsatz eines Lichtleiters 40 eine sehr attraktive
Möglichkeit,
den Effekt, als würde
eine Wassermenge selbst Licht emittieren, zu erreichen, da dieser
lediglich die Verwendung eines geeigneten, innerhalb des Raumes 4 des
Wassertanks angeordneten Stückes
Kunststoff sowie die Verwendung eines oder mehrerer Beleuchtungselemente 10 an
einem Ende 41 des Lichtleiters beinhaltet. Tatsächlich kann
der den Lichtleiter 40 enthaltende Wassertank 22 aus
einem großen
Stück Kunststoff
hergestellt werden, und der Lichtleiter 40 kann sogar einen
integralen Teil der Wand 5 des Wassertanks 2 darstellen.
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Die
Verwendung von einem oder mehreren Beleuchtungselementen 10 und/oder
einem Lichtleiter 40 zur Anzeige des Wasserpegels beinhaltet kaum
irgendwelche zusätzlichen
Kosten, da kein separates Messsystem und Anzeigesystem erforderlich sind.
Des Weiteren wird, da erreicht wird, dass es aussieht, als würde das
Wasser, welches sich innerhalb des Raumes 4 des Wassertanks 2 befindet, selbst
Licht emittieren, ein sehr klarer und genauer Indikator erhalten.
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Es
liegt für
Fachkundige auf der Hand, dass der Anwendungsbereich der vorliegenden
Neuerung nicht auf die zuvor erörterten
Beispiele beschränkt ist,
sondern dass mehrere Änderungen
und Modifikationen derselben möglich
sind, ohne dabei von dem Anwendungsbereich der vorliegenden Neuerung,
wie in den beigefügten
Schutzansprüchen
definiert, abzuweichen. Obgleich die vorliegende Neuerung in den
Figuren und der Beschreibung dargestellt und näher beschrieben wurde, ist
eine solche Darstellung und Beschreibung lediglich als erläuternd oder
exemplarisch, nicht jedoch einschränkend anzusehen. Die vorliegende
Neuerung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Variationen
der offenbarten Ausführungsbeispiele
können
von einem Fachkundigen bei Praktizieren der beanspruchten Neuerung,
durch Studieren der Figuren, der Beschreibung und der beigefügten Schutzansprüche verstanden
und durchgeführt werden.
In den Schutzansprüchen
schließt
das Wort „umfassen" bzw. „umfasst" weitere Schritte
oder Elemente und der unbestimmte Artikel „ein" oder „eine" eine große Anzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass
bestimmte Maßnahmen
in gegenseitig verschiedenen, abhängigen Schutzansprüchen aufgezählt sind,
weist nicht daraufhin, dass eine Kombination aus diesen Maßnahmen
nicht vorteilhaft verwendet werden kann. Irgendwelche Bezugszeichen
in den Schutzansprüchen
sollten nicht als den Anwendungsbereich der vorliegenden Neuerung
einschränkend
betrachtet werden.
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In
dem zuvor Erwähnten,
umfasst ein Behälter 2,
der insbesondere in einem Haushaltsgerät, wie z. B. einer Kaffeemaschine 1,
verwendet werden soll, einen Raum 4 zum Fassen einer Flüssigkeit,
wie z. B. Wasser, eine den Raum 4 umgebende Wand 5 sowie Mittel
zur Anzeige eines Pegels der Flüssigkeit
in dem Behälter 2.
Zumindest ein Teil der Wand 5 des Behälters 2 ist durchlässig für Licht,
und die den Flüssigkeitspegel
anzeigenden Mittel umfassen eine Lichtquelle 10, 40,
die so eingerichtet ist, dass sie Licht unterhalb einer Oberfläche 6 der
Flüssigkeit emittiert.
Auf diese Weise kann ein als innere Totalreflexion bekanntes Phänomen eingesetzt
werden, um die Menge des Fluids, welches sich innerhalb des Raumes 4 des
Behälters 2 befindet,
zu beleuchten. Vorzugsweise ist die Lichtquelle 10, 40 so
eingerichtet, dass sie bei Betrieb das gesamte Licht in relativ flachen
Winkeln gegenüber
der Oberfläche 6 der Flüssigkeit
emittiert, um einen Vorgang optimaler innerer Totalreflexion vorzusehen,
wobei zum Erreichen des Beleuchtungseffekts, wie erwähnt, praktisch
das gesamte Licht eingesetzt wird.
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In
einem praktischen Ausführungsbeispiel umfasst
die Lichtquelle 10, 40 ein oder mehrere Beleuchtungselemente 10,
die innerhalb des Raumes 4 des Behälters 2 angeordnet
sind. In einem anderen praktischen Ausführungsbeispiel umfasst die
Lichtquelle 10, 40 einen Lichtleiter 40,
der sich innerhalb des Raumes 4 des Behälters 2 erstreckt
oder ein integraler Teil der Wand 5 des Behälters 2 ist,
sowie ein oder mehrere Beleuchtungselemente 10, die an
einem Ende 41 des Lichtleiters 40 angeordnet sind, wobei
an verschiedenen Stellen eine Oberfläche des Lichtleiters 40 ungleichförmig ist,
um Licht an diesen Stellen entweichen zu lassen.
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Durch
Verwendung von den Flüssigkeitspegel
anzeigenden Mitteln, wie beschrieben, wird erreicht, dass Licht
in die Flüssigkeit
eingebracht wird, und dass dieses Licht an einer Oberfläche 6 der
Flüssigkeit
reflektiert und nur in seitlichen Richtungen entweicht, so dass
ein deutlich sichtbarer Unterschied zwischen der Oberfläche 6 der
Flüssigkeit
und einem angrenzenden Fluid, wie z. B. Luft, erreicht wird. Der Pegel
der Flüssigkeit
wird genau angezeigt, da die Oberfläche 6 der Flüssigkeit
selbst deutlich gesehen werden kann.