DE9013448U1 - Switch - Google Patents

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Description

G 85 6 8 DEG 85 6 8 EN

GEBR. HEIN GmbH & Co KG
Siemens AktiengesellschaftGEBR. HEIN GmbH & Co KG
Siemens AG

SchalterSwitch

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter.The invention relates to a switch.

Derartige Schalter werden z.B. als Leuchtdrucktaster im Führerstand von Bahnfahrzeugen eingesetzt und bei Auftreten von Meldungen durch emittierende Lichtquellen beleuchtet. Bei hellem Umgebungslicht sind solche Leuchtdrucktaster im Fall einer Meldung oftmals nur schwer erkennbar. Zur Abschirmung vor unmittelbarer Sonneneinstrahlung ist es bekannt, auf die Anzeigeelemente der Leuchtdrucktaster zylindrische Ringe oder Tuben aufzusetzen, die das Anzeigenfeld vor unmittelbarer Sonneneinstrahlung abschirmen. Das Blickfeld wird jedoch damit soweit eingeschränkt, daß eine gleichzeitige Erkennbarkeit mehrerer Meldungen u.U. nicht mehr gegeben ist. Darüber hinaus ist durch derartige Ringe oder Tuben die Bedienbarkeit derartiger Schalter erschwert.Such switches are used, for example, as illuminated pushbuttons in the driver's cab of railway vehicles and are illuminated by emitting light sources when messages occur. In bright ambient light, such illuminated pushbuttons are often difficult to see when a message is triggered. To shield against direct sunlight, it is known to place cylindrical rings or tubes on the display elements of the illuminated pushbuttons, which shield the display field from direct sunlight. However, this restricts the field of vision to such an extent that it may no longer be possible to see several messages at the same time. In addition, such rings or tubes make it more difficult to operate such switches.

Leuchtdrucktaster mit emittierenden Lichtquellen besitzen außerdem eine relativ hohe Lichtstärke, um auch bei hellerem Umgebungslicht noch erkennbar zu sein, wenn sie eine Meldung abgeben. Dies ist aufgrund der hohen Blendwirkung insbesondere bei längerer Betrachtung im Dunkeln störend. In der Vergangenheit wurden deshalb Leuchtmelder eingesetzt, bei denen über manuell bedienbare, mechanische Iris-Blenden die Blendwirkung und damit allerdings auch die Anzeigefläche reduziert werden konnte.Illuminated pushbuttons with emitting light sources also have a relatively high luminous intensity so that they can still be seen when they give a message even in brighter ambient light. Due to the high glare effect, this is particularly annoying when viewed for long periods in the dark. In the past, illuminated indicators were therefore used in which the glare effect and thus also the display area could be reduced using manually operated, mechanical iris diaphragms.

Für großflächigere Anzeigen finden auch Folien-Anzeigesysteme in NCAP-Technologie (Nematic Curvilinear Aligned Phase) Verwendung. Das Folien-Anzeigesystem besteht aus der eigentlichen NCAP-Zelle sowie einer hinterlegten, optisch dichten Reflektor-Folie, die in der gewünschten Meldefarbe mit Fluoreszenz-Pigmenten bedruckt ist. Die im Polymerfilm der NCAP-Zelle eingebetteten Flüssigkeitskristallpartikel absorbieren im Ruhezustand einfallendes Licht. Beim Aufbau eines elektrischen Feldes durch Anlegen einer (Melde-)Spannung orientieren sich die Flüssig-For larger displays, foil display systems using NCAP technology (Nematic Curvilinear Aligned Phase) are also used. The foil display system consists of the actual NCAP cell and a backed, optically dense reflector foil, which is printed with fluorescent pigments in the desired reporting color. The liquid crystal particles embedded in the polymer film of the NCAP cell absorb incident light when at rest. When an electric field is created by applying a (reporting) voltage, the liquid crystal particles orient themselves.

Df/Bim / 21.09.1990Df/Bim / 21.09.1990

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keitskristallpartikel so, daß das Auflicht durch die NCAP-Zelle hindurchtreten kann und an der Reflektor-Folie in der jeweiligen Fluoreszenz-Farbe reflektiert wird. Da das System jedoch mit Auflicht arbeitet, ist es bei schwächerer Beleuchtung und im Dunkeln nicht einsetzbar. Die bisher bekannten NCAP-Zellen benötigen darüber hinaus einen relativ breiten Kontaktierungsrand der metallbedampften Kontaktoberflächen, so daß Folien-Anzeigesysteme dieser Bauform bisher nicht in kleinere Anzeigesysteme, wie sie z.B. in Leuchtdrucktastern eingebaut werden können, eingesetzt werden.The crystal particles are arranged in such a way that the incident light can pass through the NCAP cell and is reflected on the reflector foil in the respective fluorescent color. However, since the system works with incident light, it cannot be used in weaker lighting or in the dark. The NCAP cells known to date also require a relatively wide contact edge of the metal-coated contact surfaces, so that foil display systems of this design have not yet been used in smaller display systems, such as those that can be installed in illuminated pushbuttons.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schalter zu schaffen, der sowohl bei heller Umgebungsbeleuchtung, wie z.B. direkter Sonneneinstrahlung, sowie bei Zwischenhelligkeit gut erkennbar ist, als auch im Dunkeln blendfrei wahrgenommen werden kann.The object of the present invention is to create a switch that is easily visible both in bright ambient lighting, such as direct sunlight, and in intermediate brightness, and can also be perceived in the dark without glare.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Schalter ist durch die Hinterleuchtung bei Auftreten einer Meldung eine blendfreie Erkennbarkeit dieser Meldungen bei Dunkelheit gewährleistet. Darüber hinaus wird durch eine Einrichtung zur Kontrasterzielung, die gleichzeitig mit der Einrichtung zur Hinterleuchtung bei Auftreten einer Meldung aktiviert wird, auch bei heller Umgebungsbeleuchtung und bei Zwischenhelligkeit eine gute Erkennbarkeit dieser Meldungen erzielt. Damit ist unabhängig von der Umgebungsbeleuchtung eine sichere Erkennbarkeit von auftretenden Meldungen gewährleistet.In the switch according to the invention, the backlighting when a message occurs ensures that these messages can be recognized without glare in the dark. In addition, a device for achieving contrast, which is activated at the same time as the backlighting device when a message occurs, ensures that these messages can be recognized well even in bright ambient lighting and in intermediate brightness. This ensures that messages that occur can be recognized reliably, regardless of the ambient lighting.

Der erfindungsgemäße Schalter eignet sich deshalb für alle Anwendungsfälle, bei denen stark unterschiedliche Lichtverhältnisse, auch im häufigen Wechsel, auftreten können. Derartige Einsatzgebiete sind z.B. Führerstände bei U-Bahn-Fahrzeugen. Darüber hinaus bietet der erfindungsgemäße Schalter die Möglichkeit, diesen in beliebiger Anzahl und Konfiguration in ein Bedien- und Anzeigenfeld einzubauen.The switch according to the invention is therefore suitable for all applications in which very different lighting conditions can occur, even if they change frequently. Such areas of application include, for example, driver's cabs in subway vehicles. In addition, the switch according to the invention offers the possibility of installing it in any number and configuration in a control and display panel.

9OG 85 &dgr; 8 OE9OG 85 &dgr; 8 OE

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis IA beschrieben.Advantageous embodiments are described in claims 2 to IA.

Bei einem Schalter gemäß Anspruch 2 sind als emittierende Lichtquellen Leuchtdioden vorgesehen. Es lassen sich damit Schalter in den Farben rot, orange, gelb und grün hinterleuchten. Alternativ dazu kann auch eine Elektrolumineszenz-Folie als emittierende Lichtquelle vorgesehen werden. Ein derartiger Schalter nach Anspruch A ist für Anzeigen in den Farben weiß und blau besonders gut geeignet. Die Einrichtung zur Hinterleuchtung können auch beliebige Kombinationen von Leuchtdioden und Elektrolumineszenz-Folien umfassen. Damit sind dann alle Stellungen des Schalters bzw. entsprechende Rückmeldungen farblich darstellbar.In a switch according to claim 2, light-emitting diodes are provided as emitting light sources. This allows switches to be backlit in the colors red, orange, yellow and green. Alternatively, an electroluminescent film can also be provided as an emitting light source. Such a switch according to claim A is particularly well suited for displays in the colors white and blue. The backlighting device can also include any combination of light-emitting diodes and electroluminescent films. This means that all switch positions and corresponding feedback can be displayed in color.

Bei Verwendung von Leuchtdioden ist eine Ausgestaltung des Schalters nach Anspruch 6 besonders vorteilhaft. Man erhält dann eine besonders gleichmäßige Ausleuchtung des Anzeigeelements im Bedienbereich.When using light-emitting diodes, a design of the switch according to claim 6 is particularly advantageous. This then provides a particularly uniform illumination of the display element in the operating area.

Bei einem Schalter gemäß Anspruch 5 wird bei Auftreten einer Meldespannung ein elektrisches Feld in der NCAP-Zelle aufgebaut, in dem sich die Flüssigkeitskristallpartikel so orientieren, daß das Auflicht durch die NCAP-Zelle hindurchtreten kann und an der Reflektor-Folie reflektiert wird. Die optisch dichte Reflektor-Folie ist mit Durchbrüchen versehen, durch die das von der hintersetzten Lichtquelle bei Anliegen der Meldespannung emittierte Licht hindurchtritt. Da die NCAP-Zelle während des Anliegens der Meldespannung optisch durchlässig geschaltet ist, tritt das emittierte Licht durch die NCAP-Zelle und durch das Anzeigeelement ohne wesentliche Verluste hindurch. Abhängig von der Beleuchtungsstärke des Umgebungslichtes überwiegt entweder die Lichtstärke der emittierenden Lichtquelle oder die Reflexion des Umgebungslichts (Auflicht).In a switch according to claim 5, when a signaling voltage occurs, an electric field is built up in the NCAP cell, in which the liquid crystal particles orient themselves so that the incident light can pass through the NCAP cell and is reflected by the reflector foil. The optically dense reflector foil is provided with openings through which the light emitted by the rear light source passes when the signaling voltage is applied. Since the NCAP cell is switched to be optically permeable when the signaling voltage is applied, the emitted light passes through the NCAP cell and through the display element without significant losses. Depending on the illuminance of the ambient light, either the light intensity of the emitting light source or the reflection of the ambient light (incident light) predominates.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, die Gegenstand der Ansprüche 2 bis IA sind, werden im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert.The invention and further advantageous embodiments, which are the subject of claims 2 to IA, are explained in more detail below using a schematically illustrated embodiment in the drawing.

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In der Zeichnung ist mit 1 das Gehäuse eines Schalters bezeichnet, in dem zwei als Mikroschalter ausgebildete Schaltelemente 5 angeordnet sind. Die Mikroschalter 5 (Kurzhubschaltelemente) sind über einen im Gehäuse 1 geführten Schaltstößel 6 betätigbar (in der Zeichnung ist von dem Schaltstößel 6 nur die Stößelplatte sichtbar). Der Schaltstößel 6 weist einen Bedienbereich 7 in Form einer planen Tastplatte auf. Die Tastplatte kann aber auch ballig ausgebildet sein. Weiterhin beinhaltet der Schalter ein Anzeigesystem, das ein Anzeigeelement 2, eine Einrichtung 3 zur Hinterleuchtung sowie eine Einrichtung 4 zur Kontrasterzielung umfaßt. Das Anzeigeelement 2, das erforderlichenfalls durch Beschriftungsfolien mit alphanumerischen Zeichen und Symbolen versehen werden kann, ist in der Tastplatte 7 integriert, die in diesem Bereich transparent ausgeführt ist. Die Einrichtung 3 zur Hinterleuchtung und die Einrichtung 4 zur Kontrasterzielung ist im Gehäuse 1 unbeweglich gehaltert.In the drawing, 1 designates the housing of a switch, in which two switching elements 5 designed as microswitches are arranged. The microswitches 5 (short-stroke switching elements) can be actuated via a switching plunger 6 guided in the housing 1 (in the drawing, only the plunger plate of the switching plunger 6 is visible). The switching plunger 6 has an operating area 7 in the form of a flat touch plate. The touch plate can, however, also be spherical. The switch also contains a display system that includes a display element 2, a device 3 for backlighting and a device 4 for achieving contrast. The display element 2, which can be provided with alphanumeric characters and symbols using labeling foils if necessary, is integrated in the touch plate 7, which is transparent in this area. The device 3 for backlighting and the device 4 for achieving contrast are held immovably in the housing 1.

Die Einrichtung 3 zur Hinterleuchtung besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Miniatur-Leuchtdioden 31 und 32, die auf einem gemeinsamen Träger 8 montiert sind, dessen Kontaktfahnen 12 in zwei im Gehäuse 1 eingepreßte Kontaktstifte 9 führen. Über diese werden die Leuchtdioden 31 und 32 mit der Meldespannung versorgt. Die Einrichtung 3 zur Hinterleuchtung umfaßt weiterhin zwei Reflektoren 33 und 34, die an der Innenseite des Gehäuses 1 in Höhe der Oberkante des Trägers 8 angeordnet und derart ausgebildet sind, daß das von den Leuchtdioden 31 und 32 emittierte Licht in Richtung des Anzeigeelements 2 gebündelt ist.In the embodiment shown, the backlighting device 3 consists of two miniature light-emitting diodes 31 and 32, which are mounted on a common carrier 8, whose contact lugs 12 lead into two contact pins 9 pressed into the housing 1. The light-emitting diodes 31 and 32 are supplied with the signaling voltage via these. The backlighting device 3 also comprises two reflectors 33 and 34, which are arranged on the inside of the housing 1 at the height of the upper edge of the carrier 8 and are designed in such a way that the light emitted by the light-emitting diodes 31 and 32 is bundled in the direction of the display element 2.

Die Einrichtung 4 zur Kontrasterzielung umfaßt eine NCAP-Zelle 41, die über einen dieses umlaufend umschließenden Kontaktleitgummi 42 durch je eine Spann- und Kontaktklammer 10 aufgedrückt wird. Letztere sind ihrerseits in zwei im Gehäuse 1 eingepreßte Kontaktstifte 11 geführt und werden am Gehäuse 1 mechanisch angekrallt. Über die beiden Kontaktstifte 11 wird die Meldespannung zur Ansteuerung der NCAP-Zelle 41 geführt. Unterhalb der NCAP-Zelle 41 ist eine mit Durchbrüchen 44 versehene Reflektor-Folie 43 montiert. Die Reflektor-Folie 43 ist optisch dicht, so daßThe device 4 for achieving contrast comprises an NCAP cell 41, which is pressed on by a clamping and contact clamp 10 via a contact conductive rubber 42 that surrounds it all the way around. The latter are in turn guided into two contact pins 11 pressed into the housing 1 and are mechanically clamped to the housing 1. The signal voltage for controlling the NCAP cell 41 is guided via the two contact pins 11. A reflector film 43 with openings 44 is mounted below the NCAP cell 41. The reflector film 43 is optically dense, so that

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das durch die durchlässig geschaltete NCAP-Zelle 41 einfallende Licht nahezu vollständig reflektiert wird. Die Durchbrüche in der Reflektor-Folie 43 sind erforderlich, damit das Anzeigeelement 2 von dem emittierten Licht der hintersetzten Leuchtdioden 31 und 32 durchstrahlt werden kann. Die NCAP-Zelle 41 ist hierbei aufgrund der angelegten Meldespannung lichtdurchlässig geschaltet.the light incident through the NCAP cell 41, which is switched to be permeable, is almost completely reflected. The openings in the reflector foil 43 are necessary so that the display element 2 can be illuminated by the light emitted by the rear LEDs 31 and 32. The NCAP cell 41 is switched to be light-permeable due to the applied signaling voltage.

Zur Vergleichmäßigung der Ausleuchtung des Anzeigeelements 2 umfaßt die Einrichtung 3 zur Hinterleuchtung eine optisch durchlässige Diffusor-Folie 35, die zwischen der Reflektor-Folie und den Leuchtdioden 31 und 32 angeordnet ist.To even out the illumination of the display element 2, the backlighting device 3 includes an optically transparent diffuser film 35, which is arranged between the reflector film and the light-emitting diodes 31 and 32.

Die Leuchtdioden 31 und 32 können gedimmt werden. Hierzu ist mit einem lichtempfindlichen fotoelektrischen Bauteil (z.B. Fototransistor) die Beleuchtungsstärke an der Oberfläche des Anzeigeelements 2 zu erfassen und die Spannung der Leuchtdioden 31 und 32 durch ein Dimmerschaltelement so zu regeln, daß ihre Helligkeit bei Dunkelheit entsprechend abnimmt und damit die gewünschte Blendfreiheit erreicht wird.The light-emitting diodes 31 and 32 can be dimmed. To do this, the illuminance on the surface of the display element 2 must be recorded using a light-sensitive photoelectric component (e.g. phototransistor) and the voltage of the light-emitting diodes 31 and 32 must be regulated using a dimmer switch element so that their brightness decreases accordingly in the dark and the desired glare-free state is achieved.

Claims (13)

9OG 85 es OE Schutzansprüche9OG 85 es OE protection claims 1. Schalter mit einem Gehäuse (1), in dem wenigstens ein Schaltelement (5) angeordnet ist, das über einen im Gehäuse (1) geführten, einen Bedienbereich (7) aufweisenden Schaltstößel (6) manuell betätigbar ist, wobei im Bedienbereich (7) des Schaltstößels (6) ein Anzeigeelement (2) und im Gehäuse (1) unterhalb des Bedienbereichs (7) des Schaltstößels (6) folgende weitere Teile eines Anzeigesystems für die Meldung von Betriebs- und Schaltzuständen vorgesehen sind:1. Switch with a housing (1) in which at least one switching element (5) is arranged, which can be manually operated via a switching plunger (6) guided in the housing (1) and having an operating area (7), wherein a display element (2) is provided in the operating area (7) of the switching plunger (6) and the following further parts of a display system for reporting operating and switching states are provided in the housing (1) below the operating area (7) of the switching plunger (6): a) Eine im Gehäuse (1) angeordnete Einrichtung (3) zur Hinterleuchtung des Anzeigeelements (2), deren Lichtquelle (31, 32) bei Auftreten einer Meldung Licht emittiert, sowie b) eine zwischen dem Anzeigeelement (2) und der Einrichtung (3) zur Hinterleuchtung angeordnete Einrichtung (4) zur Kontrasterzielung, die bei Auftreten einer Meldung einfallendes Licht reflektiert.a) A device (3) arranged in the housing (1) for backlighting the display element (2), the light source (31, 32) of which emits light when a message occurs, and b) a device (4) arranged between the display element (2) and the device (3) for backlighting to achieve contrast, which reflects incident light when a message occurs. 2. Schalter nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle der Einrichtung (3) zur Hinterleuchtung wenigstens eine Leuchtdiode (31, 32) umfaßt.2. Switch according to claim 1, wherein the light source of the device (3) for backlighting comprises at least one light-emitting diode (31, 32). 3. Schalter nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung (3) zur Hinterleuchtung wenigstens einen Reflektor (33, 34) aufweist, der das Licht der Leuchtdioden (31, 32) in Richtung des Anzeigeelements (2) bündelt.3. Switch according to claim 2, wherein the device (3) for backlighting has at least one reflector (33, 34) which focuses the light of the light-emitting diodes (31, 32) in the direction of the display element (2). 4. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Lichtquelle der Einrichtung (3) zur Hinterleuchtung wenigstens eine Elektrolumineszenz-Folie umfaßt.4. Switch according to one or more of claims 1 to 3, wherein the light source of the device (3) for backlighting comprises at least one electroluminescent film. 5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Einrichtung (4) zur Kontrasterzielung eine Zelle (41) in NCAP-Technik (Nematic Curvilinear Aligned Phase) sowie eine dieser hinterlegten Reflektor-Folie (43) umfaßt, die optisch dicht und mit Durchbrüchen (44) versehen ist.5. Switch according to one of claims 1 to 4, wherein the device (4) for achieving contrast comprises a cell (41) using NCAP technology (Nematic Curvilinear Aligned Phase) and a reflector film (43) placed behind it, which is optically dense and provided with openings (44). 90 G 85 6 8 OE90 G 85 6 8 OE 6. Schalter nach Anspruch 2, 3 und 5, wobei die Einrichtung (3) zur Hinterleuchtung eine optisch durchlässige Diffusor-Folie (35) umfaßt, die zwischen der Reflektor-Folie (A3) und der Lichtquelle (31, 32) angeordnet ist.6. Switch according to claim 2, 3 and 5, wherein the device (3) for backlighting comprises an optically transparent diffuser film (35) which is arranged between the reflector film (A3) and the light source (31, 32). 7. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Reflektor-Folie (43) und die Diffusor-Folie (35) sowie die Lichtquelle (31, 32) der Einrichtung (6) zur Hinterleuchtung die gleiche Farbe aufweisen.7. Switch according to one or more of claims 1 to 6, wherein the reflector film (43) and the diffuser film (35) as well as the light source (31, 32) of the device (6) for backlighting have the same color. 8. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lichtquelle (31, 32) der Einrichtung (3) zur Hinterleuchtung in ihrer Helligkeit in Abhängigkeit von der Umgebungsbeleuchtung im Sinne einer blendfreien Anzeige regelbar ist. 8. Switch according to one or more of claims 1 to 7, wherein the light source (31, 32) of the device (3) for backlighting is adjustable in its brightness depending on the ambient lighting in the sense of a glare-free display. 9. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Anzeigeelement (2) Bechriftungsfolien für alphanumerische Zeichen und/oder Symbole aufnehmen kann.9. Switch according to one or more of claims 1 to 8, wherein the display element (2) can accommodate labeling foils for alphanumeric characters and/or symbols. 10. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, wobei als Schaltelement wenigstens ein Mikroschalter (5) vorgesehen ist.10. Switch according to one or more of claims 1 to 9, wherein at least one microswitch (5) is provided as the switching element. 11. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, wobei als Schaltelement wenigstens ein Drucktaster einer gedruckten Schaltung vorgesehen ist.11. Switch according to one or more of claims 1 to 9, wherein at least one push button of a printed circuit is provided as the switching element. 12. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, wobei als Schaltelement wenigstens ein Piezo-Schaltelement vorgesehen ist.12. Switch according to one or more of claims 1 to 9, wherein at least one piezo switching element is provided as the switching element. 13. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, wobei als Schaltelement wenigstens ein Schaltsensor vorgesehen ist.13. Switch according to one or more of claims 1 to 9, wherein at least one switching sensor is provided as the switching element. IA. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Bedienbereich (7) als plane oder ballige Tastplatte ausgebildet ist.IA. Switch according to one or more of claims 1 to 13, wherein the operating area (7) is designed as a flat or spherical touch plate.
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