WO2005029522A1 - Vorrichtung zur optischen anzeige von n schaltzuständen - Google Patents

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WO2005029522A1
WO2005029522A1 PCT/EP2004/010486 EP2004010486W WO2005029522A1 WO 2005029522 A1 WO2005029522 A1 WO 2005029522A1 EP 2004010486 W EP2004010486 W EP 2004010486W WO 2005029522 A1 WO2005029522 A1 WO 2005029522A1
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WO
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housing part
transparent housing
optical
light
transparent
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/010486
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dierk Schoen
Dionissios Divaris
Original Assignee
Pepperl + Fuchs Gmbh
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Publication date
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Priority to US10/572,199 priority Critical patent/US7794107B2/en
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Priority to AT04765377T priority patent/ATE507570T1/de
Priority to EP04765377A priority patent/EP1673792B1/de
Publication of WO2005029522A1 publication Critical patent/WO2005029522A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/16—Indicators for switching condition, e.g. "on" or "off"
    • H01H9/161—Indicators for switching condition, e.g. "on" or "off" comprising light emitting elements

Definitions

  • the invention relates to a device for the optical display of n switching states of a switching device or sensor, according to the preamble of claim 1.
  • a generic device with a plurality of differently colored lighting devices for the optical representation of the information to be transmitted, each lighting device having at least one lighting element, is described in DE 202 17 773 U1.
  • a housing for accommodating an electrical switching device or sensor is proposed there, in which each lighting device has a plurality of lighting elements which are arranged opposite one another on the housing in such a way that from each display device practically every direction of view at least one light element is visible.
  • an illuminant in the form of a light bulb or light-emitting diode in particular also as an SMD LED, is often used to indicate switching states.
  • very good visibility of the displays should be guaranteed in as far as possible in all three spatial axes. Often, the problem here is that such displays then appear very dim.
  • Housings for receiving electrical switching devices or sensors which have display devices for displaying various electrical switching states for monitoring the functional functioning of the electrical circuit, the electrical switching device or sensor, are known, for example, from DE 202 17 773 U1.
  • an electrical connecting element such as a plug or coupling, in which a device for deflecting the light that is emitted by the luminous element is present to improve the visibility of a luminous element.
  • DE 196 27 211 AI discloses an ultrasonic proximity switch in the form of a parking garage sensor, in which an upper housing part and a lower housing part can be rotated relative to one another, whereby an optical display can be aligned as required.
  • DE 200 08 944 U1 relates to a lighting unit in which a plurality of light-emitting diodes are inserted into a transparent housing part.
  • the object of the invention is to create a device of the type specified above with improved visibility of the optical display even in daylight and more reliable recognition of the information displayed.
  • the device of the type mentioned above is further developed according to the invention in that a transparent housing part is provided for receiving the light-emitting elements, that the transparent housing part is divided into segments in which the light-emitting elements with optical separating surfaces to avoid optical crosstalk, in particular with simultaneously active light-emitting elements are recorded, and that the transparent housing part with the segments and the lighting devices is designed and arranged such that the lighting devices are visible to a user from any azimuth angle within a polar angle range.
  • a further core idea of the invention can be seen to design and arrange the transparent housing part, which can also be designed as a transparent adapter or transparent end closure, with the segments and the lighting devices in such a way that the display or lighting devices, in particular within a useful area, are practical are visible to the user in every spatial direction. This can result in a very good visibility of the lighting devices and thus significantly improved recognizability of the optical information displayed, ie in particular the switching states of the device in question. If one looks at the majority of the, for example, flat or spatial segments of the transparent housing part from any spatial direction, the display or lighting devices are or are simultaneously visible from every spatial direction due to the segmentation.
  • the dead region of the visible solid angle can be kept smaller than 20 ° because of the transparent end termination protruding at one sensor end.
  • the dead area of the solid angle, in which individual segments of the display cannot be seen can be kept very small, in particular less than 20 °.
  • the lighting devices can in particular be activated independently of one another. If the lighting devices are also of different colors, two-bit information can be displayed and transmitted, for example, with two lighting devices regardless of their geometric positioning.
  • the segment illuminating light energy is fed into the respective segment of the n-segment display, to which one or more illuminants can be assigned, via the manner in which the illuminants are aligned and through the use of light-conducting mass.
  • clear-sighted casting resin can be used because the best coupling is achieved.
  • the display devices are designed as, in particular punctiform, lighting devices which, for example, can each have at least one lighting element, in particular at least one incandescent lamp or an LED.
  • any device for displaying optical information for example also a liquid crystal display, in particular a sufficiently illuminated liquid crystal display, can be used as the lighting or display device.
  • the lighting elements belonging to a lighting device are also expedient to arrange the lighting elements belonging to a lighting device on opposite sides of the transparent housing part. For most applications, two lighting elements per lighting device will be sufficient. However, particularly good all-round visibility can be achieved if more than two, for example three or four, lighting elements are provided, each of which is arranged distributed over the circumference of the transparent housing part.
  • the device according to the invention with a transparent body or housing part serves to display n switching states in the n segments of the display of electrical switching devices or sensors or to transmit information from these switching devices or sensors for the purpose of communication with the operator. For example, sensor information can be read out, whereby the operator can carry out low-level programming with the aid of the illuminated display information.
  • the transparent body is designed as an n-segment display on cylindrical, polygonal or round sensor housings.
  • the device according to the invention is suitable for all common sensor types in automation technology. Furthermore, the device according to the invention enables very good all-round visibility of the individual lamps of different or the same color at the same time, in particular to the side and behind the sensor, and also, although covered by the inevitable dead area of the sensor itself, from the front, ie at the end of the sensor on which the respective sensor element is located.
  • a plurality of lighting elements can expediently be provided in one or more of the lighting devices, for example in the opposite or any other segment, the sphere as a spatial circle or polygonal transparent body or end closure is located (see Fig. 7, 8).
  • these light-emitting elements can be arranged in the segments of the transparent housing part, taking into account their respective radiation characteristics and the sequence of the arrangement, namely in series and parallel to the respective extremities of the printed circuit board on a carrier side of the electrical circuit.
  • the display devices for displaying various electrical switching states or switching positions of the switching device or sensor can be clearly identified from any spatial direction.
  • Individual or multiple lamps can be used simultaneously and / or light up flat and / or flat-spatial without influencing each other.
  • the device according to the invention is extremely economical to implement and, in particular, very easy to assemble.
  • the display element is attached, i.e. of the transparent housing part, at the ends of cylindrical, polygonal or round sensors.
  • a central installation is also possible with elongated sensors.
  • a second dead zone lobe results in the longitudinal direction of the sensor, which depending on the effective diameter of the elongated housing, for example, can additionally have a second dead zone with an opening angle of approximately 20 °.
  • the transparent housing part can be designed for the housing of the switching device or sensor, which are essentially cylindrical, round, polygonal, in particular rectangular or cuboid.
  • they can be inductive, optical, capacitive, ultrasonic, microwave, temperature, fill level, infrared, ultraviolet, pressure and / or flow sensors.
  • at least two differently colored switching displays can be expediently provided.
  • the display technology is ideally suited for sensors with plugs and direct cable routing, but also for wireless sensors.
  • the application potential of the invention is very high, since the concept is completely independent of the switching device or sensor to be monitored.
  • the transparent housing part can be designed for end-side and / or central mounting on a housing.
  • the transparent housing part is preferably designed such that the lighting devices, depending on the number of segments, at least in a half space and / or in a specific polar angle range, in particular in a range of the polar angle between 20 ° and 160 ° for central arrangement or 20 ° up to 180 ° for end arrangement, are visible to the user from any azimuthal direction.
  • the polar angle is understood to mean the angle against a cylinder axis.
  • the azimuthal angle is corresponding to the angle measured in a circumferential direction around the cylinder axis.
  • the optical separating surfaces are formed from printed circuit boards which carry the lighting elements. This enables a very compact structure to be achieved and production and material costs to be saved.
  • Light-emitting diodes in particular SMD light-emitting diodes, are expediently used as lighting elements.
  • a further advantageous development in this context is that a printed circuit board equipped with lighting elements can be inserted into the transparent housing part.
  • the device according to the invention can then be produced in a particularly simple manner.
  • snap-in connections can be provided for fixing or guiding the circuit board relative to the transparent housing part or the transparent end termination.
  • a rigid or flexible printed circuit board that can be fitted with light sources, ie SMD LEDs or conventional light bulbs, is inserted into the transparent body at the ends of the sensor.
  • a transparent body can also be arranged centrally on the longest side of the sensor, a printed circuit board or other suitable separating surfaces, for example interfaces made of casting resins, brought in parts, such as cables or separate separation levels, ensure the optical separation of the segments.
  • n 1 to 4 of the planar and / or planar-spatially configured light decoupling surface.
  • the printed circuit board, a printed circuit board element, cables or other separations introduced in a defined manner can act as optical separating surfaces within the transparent body.
  • An increase in light scattering and thus an improvement in the visibility of the lighting devices is achieved if an outer surface of the transparent housing part is roughened at least partially or in some areas.
  • light scattering elements are incorporated at least in regions over the area to increase the light scattering in the material of the transparent housing part.
  • the all-round visibility can thus be improved by inserting gloss or color pigments and appropriately designing the surface in conjunction with the transparent housing part or transparent body.
  • pigments eg pearlescent pigments
  • Irodin Pearlescent can be used.
  • the transparent light body ie the transparent body or the transparent end closure, the cylindrical, round or polygonal transparent body with elongated sensors and the extension insert appear in a higher quality design.
  • the sensor is thus optically upgraded.
  • the inside of the transparent housing part can be at least partially mirrored. The light is then coupled in via the transparent housing wall, between the outer surface and the mirror.
  • the radiation characteristics of the lighting devices can also be influenced by voids that are defined in the transparent housing part. In particular, this can limit an angle of radiation of the light for a segment.
  • the device according to the invention is particularly suitable for devices and sensors with plug connectors and cable outlets with a direct cable connection or with plug devices as are customary in sensors.
  • the device according to the invention is also outstandingly suitable for applications in the explosion-protected area.
  • the transparent housing part is designed as part of a sensor housing or as a, in particular fully transparent tubular, plug insert, which is, as it were, attachable to the corresponding shape of the housing sleeve and / or can be carried out through the housing sleeve.
  • the transparent housing part has one or a plurality of cable bushings, which can in particular be designed as part of an optical separating surface. Number and diameter the cable / s largely determines the number and division of the segments.
  • the device according to the invention is also excellently suitable for use in fork-shaped housings, the transparent housing part or the transparent end closure being able to be provided, for example, on the fork ends of the respective fork leg and / or optionally on both fork legs.
  • the sensor is enclosed in a completely transparent housing for better visibility of the light in the case of fork-shaped barriers.
  • the sensor housing is practically identical to the transparent housing part.
  • the dividing surfaces of the housing, printed circuit boards and connecting elements in the housing allow segmentation of the display in this embodiment, preferably in four quadrants, but also in one or two or more segments (n-segments).
  • optical separating surfaces which can also be referred to as visible separating surfaces, can be made, for example, from casting resins or other suitable plastics with a three-dimensional shape.
  • cables can also serve as part of the separating surfaces.
  • a plurality of lighting devices in particular of different colors, are provided in the segments.
  • these can be arranged on a circuit board both in parallel and in a row in one of the sensor axes, in particular also in the case of polygonal sensors, so that, for certain display modes, several segments can shine simultaneously in different colors that can be selected by the user.
  • the transparent housing part is not only transparent for visible but also for infrared and / or ultraviolet light.
  • one or a plurality of segments can be designed as an optical interface for an external computer device, in particular as an IR or UV interface for a PC.
  • the transparent body not only divides visible light into a number of segments, but at the same time also enables an inexpensive connection to be established with a PC interface. The interruption of the sensor and thus the shielding on the extended side of the switching device enables not only the status displays but also radio-based communication with other peripherals.
  • the segments adjacent to a luminous segment also light up, provided that the illuminants arranged therein are not themselves active.
  • the lighting devices of adjacent segments are active at the same time, color mixing should nevertheless be avoided.
  • This functionality ie the avoidance of mixing of the colors and also a coupling of the light or a defined transmission of the light from one segment to another segment, can be achieved if the transparent luminous element, such as the middle of the housing, plug part or end cover, at least has a specially shaped optical bridge from one segment to the adjacent segment. In such a device, the optical separating surfaces will be connected to one another with or without potting via the wall of the transparent luminous element.
  • the transparent luminous element ensures that part of the light from one segment is transmitted to the other, in particular adjacent, segments, provided that these are not active at the same time, which means that they also light up, especially if the individual segments themselves are filled with potting.
  • the optical separating surfaces prevent the colors from mixing when the lighting devices are active simultaneously in two adjacent segments.
  • n-segment principle according to the invention can also serve to shift the flood of information from the cockpit of the motor vehicle to the individual information core centers at which the information is obtained. This means that the driver is only provided with the most important information, especially in the dashboard area, and can therefore concentrate better on what is happening in traffic.
  • the driver's visual perception and haptic perception i.e. the sense of touch
  • the driver is concentrated at one point within the vehicle at a crucial moment, and the driver can immediately understand the operating status of the respective equipment on the vehicle.
  • This acceleration of information gives the driver more freedom to concentrate on the essentials, namely the traffic.
  • the push button present in all motor vehicle hand brake levers for locking or releasing the hand brake can be used in a particularly advantageous manner with the device according to the invention equipped, ie illuminated or illuminated.
  • green lighting can be provided as a status indicator for the released state of the handbrake.
  • red lighting is possible as a status display for the locked state of the handbrake.
  • a red and green glowing display can be provided as proof of the locked state of the handbrake and, when the handbrake system is in perfect condition, as a combined status and function display. A flashing red display could then serve as a function check for the faulty state of the handbrake system.
  • the vehicle driver can also be given an additional optical function and / or status check at night.
  • the design clearly stands out from the handbrake systems previously used.
  • the currently selected gear is displayed via an optical fiber coupling via the multi-row staggered LEDs in the upper part of the gear lever cover.
  • the currently selected gear can be illuminated with a defined light color.
  • the dome-shaped, transparent end closure of the gear shift lever below one can also be used Brand emblems are illuminated with the appropriate color, so that a short side glance of the driver on the gear lever is sufficient to check the currently selected gear.
  • the windshield wiper lever for the turn signal lever and, in general, for multifunction or instrument levers which are arranged in the region of the steering wheel.
  • a cylindrically shaped indicator lever which is generally arranged to the left of the steering wheel
  • lighting can take place at the end and / or in the middle, as a result of which the driver is informed in the dark whether or in which direction the indicator is set.
  • You can set a color for the current direction of travel, for example green for right and red for left, or simply illuminate a right-left arrow through an internal circuit board.
  • a control button for the air conditioning system can also benefit from the principle of the n-segment display. It must generally be indicated whether warm and cold air is being supplied. In general, this is done by using the .
  • red-blue circle which can be illuminated in particular and which changes over the circumference, often 180 °, from full red to full blue.
  • the innovation according to the invention consists in this context in that this display takes place on the rotary knob itself, in such a way that on the one hand the printed circuit board attached to the center of the rotary knob, which contains all the lighting elements, together with the rotary knob, can be plugged onto the corresponding rotary knob receptacle and that a temperature display , e.g. as a mixed color combination with red and blue LEDs, depending on the position of the rotary knob in the transparent housing part of this rotary knob itself.
  • a temperature display e.g. as a mixed color combination with red and blue LEDs
  • the exterior mirrors are usually adjusted today with the aid of a button, in particular a cylindrical button, which is fitted in the vehicle interior.
  • This button can advantageously be illuminated with the aid of the n-segment display according to the invention.
  • the alternate activation of white light-emitting diodes for example, enables one directional arrow for the direction of adjustment of the mirror to be driven, so that the driver of the vehicle knows immediately in the dark in which direction one of the exterior mirrors is currently being adjusted when the mirror adjustment button is actuated.
  • a window lifter button can indicate whether the window is closed properly, for example by lighting the lifter button in green, or whether the window is still open, for example by lighting the lifter button in red.
  • a function check and a function display can advantageously be carried out with the aid of the n-segment display according to the invention.
  • the End positions of the sunroof control can be carried out in such a way that, for example, a green LED illuminates the sunroof button and a red indicator is displayed while the sunroof is opening, i.e. for the open and dangerous state.
  • n-segment display according to the invention for a door locking button.
  • the state of the door lock that is to say locked or open, can in turn be represented here with the aid of differently colored lighting elements.
  • the device according to the invention also exist in the outside area of motor vehicles and in motorcycles, scooters or mopeds. These vehicles each have orange or yellow-orange flashing lights for the external display of the turn signals, which are generally housed in a suitably colored transparent housing.
  • a parking light for example red or white, can additionally be added by the n-segment display according to the invention.
  • only differently colored illuminants, for example light-emitting diodes have to be used and it is not necessary, as was previously the case, to change the color of the, for example monochrome, transparent covering material.
  • the device according to the invention can be used for computer games, that is to say in the consumer sector, but also in avionics, ie for aircraft control.
  • the device according to the invention can be used to provide the user with a particularly effective amount of information about the joystick, at the end of which the transparent housing part of the device is arranged.
  • a red light element can signal "fire” and accordingly a green light element "no fire”.
  • the security-relevant area is particularly important. For example, with crane controls it can easily be displayed whether the crane is leaving a specified swivel range or a specified load is being exceeded. It goes without saying that appropriate sensors for recording the relevant data are installed.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a first exemplary embodiment of the device according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 4 in schematic perspective part of another embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view of a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 7 shows a schematic perspective illustration of a partial step in the manufacture of the device according to the invention.
  • FIG. 8 shows a schematic sectional view of a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 9 shows a schematic perspective partial view of a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 10 shows a schematic perspective view of a further exemplary embodiment of the invention.
  • 11 to 14 are schematic perspective views of further exemplary embodiments of the invention.
  • FIG. 15 is a schematic view of a display device according to the prior art.
  • FIG. 16 shows a further cross-sectional view of the exemplary embodiment according to FIG. 8;
  • FIG. 17 shows a schematic perspective view of a further exemplary embodiment of the invention.
  • Fig. 18 is a partial view of the device shown in Fig. 13.
  • a prior art display device 10 is shown schematically in FIG. 15. Such a full display is described, for example, in DE 195 12 915 C1 and essentially comprises a segment 18 in which, for example, a plurality of LEDs can be arranged as lighting elements.
  • the devices 10 each have, according to the invention, a transparent housing part or end closure 14 which, with one or more optical separation surfaces 16, which form optical separation planes 50, in two, three; four; or n segments is divided.
  • the transparent housing parts 14 shown schematically in a sectional view in FIGS. 1 to 3, 16 can be designed, in particular, for end mounting on a cylindrical, polygonal plug or cable housing 46, as is illustrated in FIG. 4 for an end termination with a cable outlet.
  • light from lighting devices arranged in the segments 18 can be directed in the directions indicated by the arrows 40, 42 and 44, that is to say in the entire half space in front of the transparent housing part 14, and in the rear space of the end closure up to the optical limit through the sensor, ie from the optical dead area of approximately 20 °.
  • the arrow 40 also shows the limitation of the dead area.
  • the transparent housing part 14 shown schematically in FIG. 4 is also provided with cable bushings 30, which will be discussed below in connection with FIGS. 5 and 6.
  • n six segments 18.
  • the lighting elements 20 can in principle be of the same or different colors. For example, yellow, green or red lighting elements, such as LEDs, are often used in automation technology.
  • 18 luminous elements 20 of the same color are arranged in opposite segments. If lighting elements 20 of the same color are now activated at the same time, at least one of the lighting elements 20 is largely visible to the user, regardless of the direction of observation.
  • the illuminants or light elements 20 are arranged next to one another on printed circuit boards 22, for example on rigid-flex printed circuit boards.
  • the spatial position of the parting planes 50 in the example shown in FIG. 8 is shown schematically in FIG. 16.
  • FIG. 5 An example in which the lighting elements 20 are arranged in series on a printed circuit board 22 in series with any number and combination of LEDs, but preferably mostly with two, or in parallel, is shown in FIG.
  • the printed circuit board 22 with the lighting elements 20 arranged thereon, which in turn can be of different colors, is also designed such that it can be inserted into the transparent housing part 14 in the direction of the arrow 56 for assembly.
  • a red and a green light-emitting diode and a red and a yellow light-emitting diode on the right-hand side can be provided on the circuit board 22.
  • the segmentation of the transparent housing part 14 is ensured by the circuit board 22 itself or by any angular geometric shape that represents a segmentation. Further examples of devices according to the invention are shown schematically in FIGS. 5 and 6.
  • the transparent housing part 14 can also be designed as a part to be arranged in the center.
  • the lighting elements 20 can be positioned centrally on the circuit board 22, which is designed to be pushed through the housing part 14.
  • lighting devices 20 can be arranged not only on the upper side, as shown in FIG. 7, but also on the underside of the printed circuit board 22 in a row and / or in parallel.
  • the optical separation of the segments 18 in the transparent housing part 14 is ensured by a printed circuit board 22 on which the lighting elements 20 are arranged and by cable bushings 30.
  • the lighting elements in turn have different colors, for example yellow, green and red, which is illustrated by the different hatching in FIG. 5.
  • the lighting elements can also be placed in parallel, as also indicated in FIG. 5.
  • a further optical parting plane 50 is also provided by the cable bushings 30, provided that this introduces a further parting plane (here air) into the transparent closure through an insertion bevel.
  • the possibilities of light emission are shown schematically in FIG. 5 by arrows 52.
  • the light emanating from a luminous element 20 can on the one hand exit directly through the transparent housing part 14, which is shown by a solid arrow in FIG. 5.
  • the light can be coupled out by total reflection on a medium with a significantly different refractive index than the exit medium. This is through the dashed arrows 52 illustrates.
  • an outer side 24 of the transparent housing part 14 is roughened in segments and if necessary. the transparent material is colored.
  • the body is made of a plastic, which is preferably inexpensive and easy to manufacture.
  • FIG. 6 A further development of the example shown in FIG. 5 is shown in FIG. 6.
  • inner surfaces of the transparent housing part 14 are provided with mirrors 54.
  • the transparent housing part 14 shown in FIG. 6 has in each segment 18 a defined cavity or cavity 28 through which the radiation angle of the light for a segment 18 can be limited by total reflection if the segments are to appear smaller. By omitting the blowholes, an entire segment is fully illuminated. Light scattering and focusing can also be achieved using the optical waveguide effect (LWL effect) if approximately the same optical material is used within the edge of the end closure, ie the transparent housing part 14.
  • LWL effect optical waveguide effect
  • each quadrant or each segment 18 is optically decoupled from adjacent segments 18 by optical separating surfaces 16.
  • FIG. 10 shows an embodiment of a device 10 according to the invention, in which transparent housing parts 14 are provided on the side and at the end of a plug insert 42 as part of a plug housing 46.
  • a printed circuit board 22 also serves to hold lighting elements and to provide an optical interface.
  • each quadrant is clearly distinguishable for a user even when the lighting elements are activated at the same time.
  • PLC sensors programmable control sensors
  • one of the segments 18 can be configured as an infrared interface. be educated.
  • a printed circuit board (PCB) can serve as a support for the light-emitting elements, the light-emitting elements, that is to say, for example, the LEDs, being arranged diagonally opposite one another for switching display or error display in order to achieve quasi all-round visibility.
  • FIG. 10 A variant of the example shown in FIG. 10 is shown in FIG.
  • the transparent housing part 14 which in this case can also be regarded as an end closure, excellent full all-round visibility is achieved.
  • FIGS. 11 to 14 Further exemplary embodiments and possible uses of the device 10 according to the invention are illustrated in FIGS. 11 to 14.
  • FIGS. 11 and 12 each show fork-shaped sensor housings 34.
  • lighting elements 20 are provided, which are arranged on a circuit board 22, the circuit board serving as an optical separating surface in the manner already described above.
  • the vertical parting plane is provided either by specially and additionally introduced parting planes or by non-transparent webs (e.g. insert parts) in the plastic molded part which forms the transparent housing part or end closure 14.
  • a corresponding transparent housing part 14 can of course also be provided at the lower end 36 of the fork-shaped sensor housing 34 or at both ends.
  • Figure 13 shows an embodiment of a device 10 according to the invention, in which, with the exception of a rotatable connecting piece 58, the entire, essentially cube-shaped sensor housing 34 is transparent, i.e. is designed as a transparent housing part 14.
  • the individual segments 18 are in turn separated by means of optically non-transparent separation planes (insert part in the plastic housing or metal partition which is soldered onto the circuit board or plastic part which is clicked onto the circuit board) 16, again using a circuit board or circuit board 22 as the separation plane 16 can act.
  • LEDs light-emitting diodes
  • SMD LEDs are preferably used as lighting elements 20 due to the inexpensive assembly.
  • the cube-shaped sensor housing 34 can also be only partially transparent.
  • the exemplary embodiment in FIG. 13 has six spatially flat segments 18, three surfaces being illuminated for each segment. All polygonal housings can be divided accordingly.
  • FIG. 14 finally shows an example of a device 10 according to the invention, in which the transparent housing part 14 is designed for central arrangement on a cylindrical sensor housing 34.
  • At least one light-emitting diode is in turn arranged as a light-emitting element 20 in each of the segments 18.
  • the central housing part can also be only partially transparent.
  • the entire cylindrical sensor housing can be made transparent, so that it can light up in its entirety and, depending on the segmentation into n-segments.
  • the elongated side of the sensor housing can also be polygonal, particularly quadrangular.
  • the present invention provides a device for the optical display of switching states of a switching device or sensor, which is particularly suitable for all cylindrical sensors with one or more switching displays.
  • Appropriate application of the concept can achieve a quasi all-round visibility of the display.
  • More complex applications where the user via LEDs communicate 'with the sensor would like, can be realized with the inventive device very simple.
  • the device according to the invention reconciles the all-round visibility of the displays with the variety of displays of switching states and information that can be deliberately displayed.
  • the device according to the invention is furthermore outstandingly suitable for sensors with plugs and with a direct cable outlet. The possible uses of the present invention are very wide, since the device is in no way specific to the switching principle.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Anzeige von n Schaltzuständen eines Schaltgeräts oder Sensors, mit einer Mehrzahl von verschiedenfarbigen Leuchteinrichtungen zur optischen Darstellung der zu übermittelnden Informationen, wobei jede Leuchteinrichtung mindestens ein Leuchtelement aufweist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Leuchtelemente ein transparentes Gehäuseteil vorgesehen ist, dass das transparente Gehäuseteil zum Vermeiden eines optischen Übersprechens, insbesondere bei gleichzeitig aktiven Leuchtelementen, mit optischen Trennflächen in Segmente unterteilt ist, in denen die Leuchtelemente aufgenommen sind, und dass das transparente Gehäuseteil mit den Segmenten und den Leuchteinrichtungen so ausgebildet und angeordnet ist, dass die Leuchteinrichtungen innerhalb eines Polarwinkelbereichs aus jedem Azimutalwinkel für einen Nutzer sichtbar sind.

Description

Vorrichtung zur optischen Anzeige von n Schaltzuständen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Anzeige von n Schaltzuständen eines Schaltgeräts oder Sensors, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einer Mehrzahl von verschiedenfarbigen Leuchteinrichtungen zur optischen Darstellung der zu übermittelnden Informationen, wobei jede Leuchteinrichtung mindestens ein Leuchtelement aufweist, ist in DE 202 17 773 Ul beschrieben. Um eine Sichtbarkeit von Anzeigeeinrichtungen aus praktisch allen Raumrichtungen zu ermöglichen, wird dort ein Gehäuse zur Aufnahme eines elektrischen Schaltgeräts oder Sensors vorgeschlagen, bei dem jede Leuchteinrichtung eine Mehrzahl von Leuchtelementen aufweist, die an dem Gehäuse einander gegenüberliegend so angeordnet sind, dass von jeder Anzeigevorrichtung aus praktisch jeder Blickrichtung zumindest ein Leuchtelement sichtbar ist.
Bei elektronischen Schaltungen, die in Hülsen oder Gehäusen aus Kunststoff oder Metall untergebracht oder in sonstiger Weise eingekapselt sind, wird häufig ein Leuchtmittel in Form einer Glühbirne oder Leuchtdiode, insbesondere auch als SMD- LED, zur Anzeige von Schaltzuständen verwendet. Dabei sollte nach Möglichkeit eine sehr gute Sichtbarkeit der Anzeigen in möglichst allen drei Raumachsen gewährleistet sein. Oftmals besteht das hier das Problem, dass solche Anzeigen dann sehr leuchtschwach erscheinen. Gehäuse zur Aufnahme von elektrischen Schaltgeräten oder Sensoren, die Anzeigevorrichtungen zur Anzeige von verschiedenen elektrischen Schaltzuständen zur Überwachung des funktionsgerechten Arbeitens der elektrischen Schaltung, des elektrischen Schaltgeräts oder Sensors aufweisen, sind beispielsweise aus DE 202 17 773 Ul bekannt.
Aus DE 195 12 915 Cl ist ein elektrisches Verbindungselement, wie beispielsweise Stecker oder Kupplung bekannt, bei dem zur Verbesserung der Sichtbarkeit eines Leuchtkörpers eine Vorrichtung zum Umlenken des Lichts, das von dem Leuchtkörper ausgesandt wird, vorhanden ist.
In DE 196 27 211 AI ist ein Ultraschall-Näherungsschalter in Form eines Parkhaussensors offenbart, bei dem ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil gegeneinander verdrehbar sind, wodurch, je nach Bedarf, eine optische Anzeige ausgerichtet werden kann.
In DE 296 20 001 Ul ist eine mit Leuchtdioden bestückte Leuchtsignalvorrichtung beschrieben, bei der ein Abstrahlbereich mit Hilfe von Trennwänden in unterschiedliche Segmente unterteilt ist.
DE 200 08 944 Ul bezieht sich auf eine Leuchteinheit, bei der in ein transparentes Gehäuseteil mehrere Leuchtdioden eingeschoben sind.
A u f g a b e der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der oben angegebenen Art mit verbesserter Sichtbarkeit der optischen Anzeige auch bei Tageslicht und zuverlässigerer Erkennbarkeit der dargestellten Information zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß .durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Vorteilhafte Varianten und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche . Die Vorrichtung der oben genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass zur Aufnahme der Leuchtelemente ein transparentes Gehäuseteil vorgesehen ist, dass das transparente Gehäuseteil zum Vermeiden eines optischen Übersprechens, insbesondere bei gleichzeitig aktiven Leuchtelementen, mit optischen Trennflächen in Segmente unterteilt ist, in denen die Leuchtelemente aufgenommen sind, und dass das transparente Gehäuseteil mit den Segmenten und den Leuchteinrichtungen so ausgebildet und angeordnet ist, dass die Leuchteinrichtungen innerhalb eines Polarwinkelbereichs aus jedem Azimutalwinkel für einen Nutzer sichtbar sind.
Der Begriff eines elektrischen Schaltgeräts soll hier sehr allgemein verstanden werden. Prinzipiell können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Schaltzustände, beispielsweise einer Transistorstufe, von beliebigen elektrischen und/oder elektronischen Geräten dargestellt werden.
Als erster Kerngedanke der Erfindung kann angesehen werden, einen Teil eines Gehäuses zur Aufnahme eines elektrischen Schaltgeräts oder Sensors transparent auszubilden und dieses transparente Gehäuseteil zur Aufnahme einer Mehrzahl von Anzeige- oder Leuchteinrichtungen zur Anzeige von verschiedenen elektrischen Schaltzuständen des elektrischen Schaltgeräts oder Sensors mit Hilfe von optischen Trennflächen in Segmente zu unterteilen. Hierdurch kann insbesondere bei gleichzeitig aktiven Anzeige- oder Leuchteinrichtungen ein optisches Übersprechen vermieden werden.
Als weiterer Kerngedanke der Erfindung kann angesehen werden, das transparente Gehäuseteil, das auch als transparenter Adapter oder transparenter Endabschluss ausgeführt werden kann, mit den Segmenten und den Leuchteinrichtungen so auszubilden und anzuordnen, dass die Anzeige- oder Leuchteinrichtungen, insbesondere innerhalb eines Nutzbereichs, aus praktisch jeder Raumrichtung für den Nutzer sichtbar sind. Hierdurch kann eine sehr gute Sichtbarkeit der Leuchteinrichtungen und somit eine deutlich verbesserte Erkennbarkeit der dargestellten optischen Informationen, d.h. insbesondere der Schaltzustände des betreffenden Geräts, erreicht werden. Blickt man aus einer beliebigen Raumrichtung auf die Mehrzahl der beispielsweise flächig oder räumlich ausgeführten Segmente des transparenten Gehäuseteils, so ist bzw. sind aufgrund der Segmentierung die Anzeige- oder Leuchteinrichtungen gleichzeitig aus jeder Raumrichtung sichtbar. Insbesondere kann wegen des an einem Sensorende herausragenden transparenten Endabschlusses der Totbereich des sichtbaren Raumwinkels kleiner als 20° gehalten werden. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann wegen der transparenten Ausgestaltung eines ganzen Teils des Gehäuses der Totbereich des Raumwinkels, in dem einzelne Segmente der Anzeige nicht gesehen werden können, sehr klein, insbesondere kleiner als 20° gehalten werden.
Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung und Aufteilung der Anzeigeeinrichtungen oder Leuchteinrichtungen, beispielsweise eines Sensors in Segmente, dass mehr als nur ein Leuchtmittel zur gleichen Zeit leuchtet, ohne dass die Leuchtflecken ineinander verlaufen. Es wird also eine sehr gute Rundumsichtbarkeit einer oder mehrerer Anzeigen, die auch zeitgleich leuchten können, ermöglicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich somit neben der einfachen Schaltzu- standsanzeige/n auch zur Kommunikation mit einem Bediener.
Zur Darstellung der n Schaltzustände können die Leuchteinrichtungen insbesondere voneinander unabhängig aktiviert werden. Wenn die Leuchteinrichtungen außerdem verschiedenfarbig sind, kann beispielsweise mit zwei Leuchteinrichtungen unabhängig von deren geometrischer Positionierung eine 2-Bit-Information angezeigt und übertragen werden.
In das jeweilige Segment der n-Segmentenanzeige, welchem jeweils ein oder mehrere Leuchtmittel zugeordnet sein können, wird die segmentillumierende Lichtenergie über die Art und Weise der Ausrichtung der Leuchtmittel, sowie durch die Verwendung von lichtleitender Masse eingespeist. Im konkreten Fall kann klarsichtiges Gießharz verwendet werden, da hierbei die beste Kopplung erreicht wird.
Die Anzeigeeinrichtungen sind als, insbesondere punktför ige, Leuchteinrichtungen ausgebildet, die beispielsweise jeweils mindestens ein Leuchtelement, insbesondere mindestens eine Glühlampe oder eine LED aufweisen können. Grundsätzlich kann als Leucht- oder Anzeigeeinrichtung aber jede Vorrichtung zur Darstellung einer optischen Information, beispielsweise also auch eine, insbesondere ausreichend illuminierte, Flüssigkristallanzeige, eingesetzt werden.
Um eine besonders gute Rundumsichtbarkeit zu erzielen, ist es außerdem zweckmäßig, die zu einer Leuchteinrichtung gehörenden Leuchtelemente auf einander gegenüberliegenden Seiten des transparenten Gehäuseteils anzuordnen. Für die meisten Anwendungen werden dabei zwei Leuchtelemente pro Leuchteinrichtung ausreichend sein. Eine besonders gute Rundumsichtbarkeit kann aber erzielt werden, wenn man mehr als zwei, beispielsweise drei oder vier Leuchtelemente, die jeweils über den Umfang des transparenten Gehäuseteils verteilt angeordnet sind, vorsieht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem transparenten Körper oder Gehäuseteil dient zur Anzeige von n Schaltzuständen in den n-Segmenten der Anzeige von elektrischen Schaltgeräten oder Sensoren bzw. zur Übermittlung von Informationen aus diesen Schaltgeräten oder Sensoren zum Zweck der Kommunikation mit dem Bediener. Beispielsweise können Sensorinformationen ausgelesen werden, wobei durch den Bediener mit Hilfe der Leuchtanzeigeinformationen eine Low-Level-Programmierung erfolgen kann. Hierbei wird der transparente Körper als n- Segmentanzeige an zylindrischen, vieleckigen oder runden Sensorgehäusen ausgeführt .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich für alle gängigen Sensortypen in der Automatisierungstechnik. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine sehr gute Quasi-Rundumsichtbarkeit der einzelnen verschieden oder gleichfarbigen Leuchtmittel zum gleichen Zeitpunkt, insbesondere seitlich und hinter dem Sensor, als auch, obwohl durch den unvermeidbaren Totbereich des Sensors selbst in Grenzen verdeckt, von vorne, d.h. an dem Ende des Sensors, an welchem sich das jeweilige Sensorelement befindet.
Um die Funktionszuverlässigkeit zu erhöhen oder eine noch bessere Sichtbarkeit der Leuchteinrichtungen zu erzielen, kann zweckmäßig bei einer oder bei mehreren der Leuchteinrichtungen eine Mehrzahl von Leuchtelementen vorgesehen sein, die sich beispielsweise in dem jeweils gegenüberliegenden oder einem beliebigen anderen Segment, des als räumlicher Kreis, Kugel oder vieleckig ausgeführten transparenten Körpers oder Endabschlusses befindet (siehe Fig. 7, 8) . Zur Verbesserung der Sichtbarkeit und Erkennbarkeit können diese Leuchtelemente insbesondere unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen Abstrahlcharakteristik und der Reihenfolge der Anordnung, nämlich in Reihe und parallel an den jeweiligen Extremitäten der Leiterplatte auf einer Tragerseite des elektrischen Schaltkreises in den Segmenten des transparenten Gehäuseteils angeordnet werden.
Eine weitere Verbesserung der Erkennbarkeit und Sichtbarkeit kann erreicht werden, wenn die Segmente des transparenten Gehäuseteils flächig und/oder flächig-räumlich ausgedehnt ausgebildet sind. Im Unterschied zum Stand der Technik können solche flächig und/oder flächig-räumlich ausgedehnt ausgebildeten Strahler weniger leicht durch Gegenstände geringer Ausdehnung verdeckt oder übersehen werden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Anzeigeeinrichtungen zur Anzeige von verschiedenen elektrischen Schaltzuständen bzw. Schaltstellungen des Schaltgeräts oder Sensors aus jeder Raumrichtung in eindeutiger Weise zu erkennen. Einzelne oder mehrere Leuchtmittel können dabei gleichzeitig und/oder flächig und/oder flächig-räumlich aufleuchten, ohne dass sie sich gegenseitig beeinflussen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei äußerst kostengünstig zu realisieren und insbesondere sehr einfach zu montieren.
Vorzugsweise erfolgt die Anbringung des Anzeigeelements, d.h. des transparenten Gehäuseteil, an den Enden von zylindrischen, vieleckigen oder runden Sensoren. Eine mittige Montage ist bei längs gestreckten Sensoren ebenfalls möglich. Hierbei ergibt sich dann beispielsweise für einen zylindrischen Sensor allerdings eine zweite Totbereichskeule in Sensorlängsrichtung, die beispielsweise abhängig von dem effektiven Durchmesser des gestreckten Gehäuses, zusätzlich nochmals einen zweiten Totbereich mit einem Öffnungswinkel von etwa 20° aufweisen kann.
Grundsätzlich besteht eine sehr große Gestaltungsfreiheit bei der konkreten Ausbildung des transparenten Gehäuseteils. Beispielsweise kann das transparente Gehäuseteil für Gehäuse des Schaltgeräts oder Sensors ausgebildet sein, die im Wesentlichen zylindrisch, rund, vieleckig, insbesondere rechteckig o- der quaderförmig sind. Insbesondere kann es sich um induktive, optische, kapazitive, Ultraschall-, Mikrowellen-, Temperatur-, Füllstands-, Infrarot-, Ultraviolett-, Druck- und/oder Strömungssensoren handeln. Zweckmäßig können insbesondere jeweils mindestens zwei verschiedenfarbige Schaltanzeigen vorgesehen sein.
Durch geeignete Anwendung des erfindungsgemäßen Konzepts kann eine Quasi-Rundumsichtbarkeit der Anzeigen erreicht werden. Auch komplexere Anwendungen, in denen der Anwender über Leuchtdioden mit dem Sensor kommunizieren möchte, können mit dieser Anzeigeart sehr einfach und kostengünstig realisiert werden. Die Anzeigetechnik eignet sich hervorragend für Sensoren mit Steckern sowie mit direktem Kabelgang, aber auch für drahtlose Sensoren. Grundsätzlich ist das Anwendungspotential der Erfindung sehr hoch, da das Konzept völlig unabhängig von dem zu überwachenden Schaltgerät oder Sensor ist. Insbesondere kann das transparente Gehäuseteil zur endseitigen und/oder zur mittigen Montage an einem Gehäuse ausgebildet sein. Bevorzugt ist dabei das transparente Gehäuseteils so ausgebildet, dass die Leuchteinrichtungen abhängig von der Anzahl der Segmente zumindest in einem Halbraum und/oder in einem bestimmten Polarwinkelbereich, insbesondere in einem Bereich des Polarwinkels zwischen 20° und 160° für mittige Anordnung, bzw. 20° bis 180° für endseitige Anordnung, aus jeder Azimutalrichtung für den Nutzer sichtbar sind. Hierbei wird unter dem Polarwinkel der Winkel gegen eine Zylinderachse verstanden. Der Azimutalwinkel ist entsprechend der in einer Umlaufrichtung um die Zylinderachse gemessene Winkel.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die optischen Trennflächen aus Leiterplatten gebildet, die die Leuchtelemente tragen. Dadurch können ein sehr kompakter Aufbau erzielt und Produktions- und Materialkosten gespart werden. Zweckmäßig werden dabei Leuchtdioden, insbesondere SMD-Leuchtdioden, als Leuchtelemente eingesetzt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht in diesem Zusammenhang darin, dass eine mit Leuchtelementen bestückte Leiterplatte in das transparente Gehäuseteil einschiebbar ist. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dann in besonders einfacher Weise erfolgen. Zur Fixierung oder Führung der Leiterplatte relativ zu dem transparenten Gehäuseteil oder dem transparenten Endabschluss können beispielsweise einrastende Verbindungen vorgesehen sein.
Zur Montage wird also eine mit Leuchtmitteln, d.h. SMD-LEDs oder konventionellen Glühbirnen, bestückbare starre oder flexible Leiterplatte in den transparenten Körper an den Enden des Sensors eingeschoben. Andererseits kann auch ein transparenter Körper mittig an der längsten Seite des Sensors angeordnet werden, wobei eine Leiterplatte oder andere geeignete Sichttrennflächen, beispielsweise Grenzflächen aus Gießharzen, eingebrachte Teile, wie z.B. Kabel oder eigene Trennebenen, für die optische Trennung der Segmente sorgen.
Der transparente Körper oder das transparente Gehäuseteil koppelt das Licht definiert in n-Segmente, beispielsweise in vorteilhafter Ausgestaltung n = 1 bis 4, der flächig und/oder flächig-räumlich ausgestalteten Lichtauskoppelfläche aus. Dabei können insbesondere die Leiterplatte, ein Leiterplattenelement, Kabel oder andere definiert eingebrachte Trennungen als optische Trennflächen innerhalb des transparenten Körpers fungieren.
Eine Erhöhung der Lichtstreuung und damit eine Verbesserung der Sichtbarkeit der Leuchteinrichtungen wird erzielt, wenn eine Außenfläche des transparenten Gehäuseteils zumindest teilweise oder bereichsweise aufgeraut ist.
Weitere Verbesserungen können in diesem Zusammenhang dadurch erreicht werden, dass zur Erhöhung der LichtStreuung in das Material des transparenten Gehäuseteils zumindest bereichsweise Lichtstreuelemente flächig verteilt eingearbeitet sind.
Die Rundumsichtbarkeit kann also durch Einfügen von Glanz- o- der Farbpigmenten und entsprechender Gestaltung der Oberfläche in Verbindung mit dem transparenten Gehäuseteil oder transparenten Körper verbessert werden. Zur besseren Streuung und Brechung des Lichts trotz der Vergussmasse können zusätzlich zu den aufgerauten Oberflächen und Vermischung von verschiedenen Kunststoffen Pigmente, z.B. Perlglanzpigmente, in den Kunststoff eingebracht werden. Beispielsweise kann Irodin Pearlescent verwendet werden. Zudem erscheint dadurch der transparente Lichtkörper, d.h. der transparente Körper bzw. der transparente Endabschluss, der zylindrische, runde oder vieleckige Klarsichtkörper bei längs ausgedehnten Sensoren und der Streckereinsatz in einem hochwertigeren Design. Der Sensor wird also optisch aufgewertet. Um möglichst das gesamte, von einem Leuchtelement ausgesandte Licht zu nutzen und um dieses Licht nach außen zu leiten, kann das Innere- des transparenten Gehäuseteils zumindest teilweise verspiegelt sein. Die Lichteinkopplung erfolgt dann über die transparente Gehäusewandung, zwischen Außenfläche und Verspie- gelung.
Die Abstrahlcharakteristik der Leuchteinrichtungen kann darüber hinaus durch definiert in das transparente Gehäuseteil eingebrachte Lunker beeinflusst werden. Insbesondere kann ein Abstrahlwinkel des Lichts für ein Segment hierdurch begrenzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere für Geräte und Sensoren mit Steckverbindern und Kabelabgängen mit direktem Kabelanschluss oder mit Steckervorrichtungen wie sie bei Sensoren üblich sind.
Wegen der Kapselung und der die Lichtenergie begrenzenden Diffusion der emittierten Lichtmenge ist die erfindungsgemäße Vorrichtung darüber hinaus hervorragend für Anwendungen im explosionsgeschützten Bereich geeignet.
Bei bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist das transparente Gehäuseteil als Teil eines Sensorgehäuses oder als, insbesondere volltransparenter röhrenförmiger, Steckereinsatz ausgebildet, der gleichsam auf die entsprechende Form der Gehäusehülse aufsteckbar und/oder durch die Gehäusehülse durchführbar ausgeführt ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht ebenso wie ein als kompakter Endabschluss ausgebildetes transparentes Gehäuseteil eine volle Rundumsichtbarkeit, d.h. n=l, sofern nur die Anzeige von zwei Schaltzuständen zu verschiedenen Zeitpunkten gefordert wird.
Ein besonders kompakter Aufbau wird erreicht, wenn das transparente Gehäuseteil eine oder eine Mehrzahl von Kabeldurchführungen aufweist, die insbesondere als Teil einer optischen Trennfläche ausgestaltet sein können. Anzahl und Durchmesser der/des Kabel/s bestimmt maßgeblich die Anzahl und die Einteilung der Segmente .
Die erfindungemäße Vorrichtung eignet sich ebenfalls hervorragend zum Einsatz bei gabelförmigen Gehäusen, wobei das transparente Gehäuseteil oder der transparente Endabschluss beispielsweise an den Gabelenden des jeweiligen GabeIschenkels und/oder wahlweise an beiden Gabelschenkeln vorgesehen sein kann. Es sind aber auch Varianten möglich, bei denen zur besseren Sichtbarkeit des Lichts bei gabelförmigen Schranken, der Sensor in ein komplett transparentes Gehäuse gefasst wird. Das Sensorgehäuse ist in diesem Fall praktisch mit dem transparenten Gehäuseteil identisch. Die Trennflächen des Gehäuses, Leiterplatten sowie Verbindungselemente im Gehäuse ermöglichen bei dieser Ausgestaltung eine Segmentierung der Anzeige, vorzugsweise in vier Quadranten, jedoch auch in ein oder zwei bzw. mehr Segmente (n-Segmente) .
Die optischen Trennflächen, die auch als Sichttrennflächen bezeichnet werden können, können beispielsweise aus Gießharzen oder sonstigen geeigneten und räumlich-flächig geformten Kunststoffen gefertigt sein. Als Teil der Trennflächen können beispielsweise auch Kabel dienen.
Eine erhöhte Zahl der Möglichkeiten der Informationsübertragung kann erzielt werden, wenn in den Segmenten jeweils eine Mehrzahl von, insbesondere verschiedenfarbigen, Leuchteinrichtungen vorgesehen ist. Diese können prinzipiell sowohl parallel als auch gereiht in einer der Sensorachsen, insbesondere auch bei vieleckigen Sensoren, auf einer Leiterplatte angeordnet werden, so dass für bestimmte Anzeigemodi mehrere Segmente gleichzeitig in verschiedenen vom Benutzer- wählbaren Farben leuchten können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Variante ist das transparente Gehäuseteil nicht nur für sichtbares sondern außerdem auch für Infrarot- und/oder Ultraviolett-Licht transparent ausgebildet. Zweckmäßig kann in diesem Zusammenhang insbesondere eines oder mehrere Segmente als optische Schnittstelle für eine externe Rechnereinrichtung, insbesondere als IR- oder UV-Schnittstelle für einen PC, ausgebildet sein. Bei dieser Variante wird also durch den transparenten Körper nicht nur sichtbares Licht in eine Mehrzahl von Segmente aufgeteilt, sondern gleichzeitig wird auch ein günstiger Verbindungsaufbau mit einer PC- Schnittstelle ermöglicht. Die Unterbrechung des Sensors und damit der Schirmung auf der gestreckten Seite des Schaltgeräts ermöglicht neben den Zustandsanzeigen ebenfalls die funkgestützte Kommunikation mit anderer Peripherie.
Für manche Anwendungen ist es zweckmäßig und erwünscht, wenn die einem leuchtenden Segment benachbarten Segmente mitleuchten, sofern die darin angeordneten Leuchtmittel nicht selbst aktiv sind. Andererseits soll aber, wenn die Leuchteinrichtungen von benachbarten Segmenten gleichzeitig aktiv sind, gleichwohl eine Farbvermischung unterbleiben. Diese Funktionalität, d.h. das Vermeiden eines Vermischens der Farben und außerdem eine Überkopplung des Lichts bzw. eine definierte Übertragung des Lichts von einem Segment in ein anderes Segment, kann erzielt werden, wenn der transparente Leuchtkδrper, wie beispielsweise Gehäusemitten-, Steckerteil oder Endabschluss, mindestens eine speziell geformte optische Brücke von einem Segment in das benachbarte Segment aufweist . Bei einer solchen Vorrichtung werden die optischen Trennflächen mit oder ohne Verguss über die Wandung des transparenten Leuchtkörpers miteinander verbunden sein. Der transparente Leuchtkörper gewährleistet eine Übertragung eines Teils des Lichts eines Segments in die anderen, insbesondere benachbarten Segmente, sofern diese nicht gleichzeitig aktiv sind, wodurch diese mitleuchten, im besonderen wenn die einzelnen Segmente selbst wiederum mit Verguss gefüllt sind. Andererseits verhindern die optischen Trennflächen jedoch ein Vermischen der Farben, wenn in zwei benachbarten Segmenten die Leuchteinrichtungen gleichzeitig aktiv sind. Vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen n- Segmentenanzeige ergeben sich außerdem im KFZ-Bereich sowie in der Konsumtechnik.
Im Automobil-Bereich lässt sich ganz allgemein das Prinzip der n-Segmentenanzeige besonders vorteilhaft bei längszylindrisch ausgeformten Funktionshebeln, insbesondere an deren Ende, einsetzen. Hierbei kann eine Zustandsanzeige, eine Funktionsanzeige und/oder auch eine einfache Illuminations- oder Beleuchtungsfunktion erzielt werden. Im übrigen kann bei allen Anwendungen eine Endkappe bzw. ein Deckel, d.h. das transparente Gehäuseteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, hellmilchig- transparent, also in einem weißen Farbton, oder aber als so genanntes Rauchglas, also transparent, jedoch mit dunkelbraunem bzw. schwarzem Farbton, ausgeführt werden. Auf diese Weise kann sich das Design in das Fahrzeugdesign nahtlos einfügen und es ist zudem sichergestellt, dass eine innen liegende Leiterplatte nicht sichtbar wird.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen n-Segmentenprinzips kann außerdem dazu dienen, die Informationsflut aus dem Cockpit des KFZ zu den einzelnen Informationskernzentren, an denen die Informationen anfallen, zu verlagern. Somit wird der Fahrer speziell im Armaturenbrettbereich nur mit den wichtigsten Informationen versorgt und kann sich somit besser auf das Verkehrs- geschehen konzentrieren.
Außerdem wird das visuelle Auffassungsvermögen und haptische Auffassungsvermögen, also der Tastsinn, des Fahrers im entscheidenden Augenblick auf einen Punkt innerhalb des KFZ konzentriert und der Fahrer kann sofort den Betriebszustand der jeweiligen Einrichtungen am KFZ nachvollziehen. Diese Informationsbeschleunigung lässt dem Fahrer mehr Freiraum, sich auf das Wesentliche zu konzentrieren, nämlich den Verkehr.
Weiterhin kann der bei allen KFZ-Handbremsenhebeln vorhandene Druckknopf zum Verriegeln bzw. Lösen der Handbremse in besonders vorteilhafter Weise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet, d.h. illuminiert oder beleuchtet werden. Beispielsweise kann eine grüne Beleuchtung für den gelösten Zustand der Handbremse als Zustandsanzeige vorgesehen sein. Entsprechend ist für den verriegelten Zustand der Handbremse als Zustandsanzeige eine rote Beleuchtung möglich. Alternativ kann beispielsweise eine rot und grün leuchtende Anzeige als Nachweis für den verriegelten Zustand der Handbremse und bei gleichzeitig einwandfreiem Zustand des Handbremsensystems als kombinierte Zustands- und Funktionsanzeige vorgesehen sein. Eine rot blinkende Anzeige könnte dann für den fehlerhaften Zustand des Handbremsensystems als Funktionskontrolle dienen.
Bei einem solchen System kann dem KFZ-Fahrer auch in der Nacht eine zusätzliche optische Funktions- und/oder Zustandskontrol- le gegeben werden. Zusätzlich hebt sich das Design deutlich von den bisher üblichen Handbremsensystemen ab.
Eine weitere Einsatzmöglichkeit ergibt sich im Bereich des Getriebe-Schalthebels. Hier kann die Anzeige der Schaltgetriebefunktion oder des Schaltgetriebefunktionszustands, d.h. einwandfreie Funktion oder nicht, ebenfalls in dem oberen, normalerweise etwas verdickten Endstück des im Allgemeinen zylindrisch geformten Schalthebels erfolgen. Trotzdem kann weiterhin im obersten Stück ein Emblem der Fahrzeugmarke oder ein Funktionsschema des Schaltgetriebes abgebildet werden. Weiterhin kann das Emblem der Fahrzeugmarke oder das Getriebefunktionsschema durch eine zusätzliche, beispielsweise weiße, Leuchtdiode oder ein anderes Leuchtmittel auch bei Dunkelheit beleuchtet werden.
Möglich ist beispielsweise, dass der aktuell eingelegte Gang über eine Lichtwellenleiterkopplung über die mehrreihig gestaffelten Leuchtdioden in dem Schalthebeldeckel-Oberteil angezeigt wird. Hierbei kann zur Unterstützung der aktuell eingelegte Gang mit einer festgelegten Lichtfarbe illuminiert werden. Zur weiteren Verstärkung des visuellen Reminiszenz-, also Erinnerungseffekts, kann auch der kuppeiförmige transparente Endabschluss des Getriebeschalthebels unterhalb eines Markenemblems mit der entsprechenden Farbe beleuchtet werden, so dass ein kurzer Seitenblick des Fahrzeugführers auf den Schalthebel ausreicht, um den aktuell eingelegten Gang zu überprüfen.
Eine Beleuchtung des Schalthebels ist, auch wenn sie einfarbig, jedoch für jeden Gang separat, erfolgt, besonders bei Au- tomatik-KFZ hilfreich. Dort muss auf jeden Fall nach jeder Fahrt überprüft werden, ob der Park-Gang (P) eingelegt ist, oder ob etwa der Schalthebel auf Leerlauf (N) steht.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich für den Scheibenwischerhebel, für den Blinkerhebel und ganz allgemein für Multifunktions- oder Armaturenhebel, die im Bereich des Lenkrads angeordnet sind.
Bei einem zylindrisch geformten Blinkerhebel, der im allgemeinen links vom Lenkrad angeordnet ist, kann eine Beleuchtung am Ende und/oder in der Mitte erfolgen, wodurch dem Fahrer bei Dunkelheit die Information gegeben wird, ob bzw. in welcher Richtung der Blinker gesetzt ist. Man kann hierzu jeweils eine Farbe für die aktuelle Fahrtrichtung festlegen, beispielsweise grün für rechts und rot für links, oder aber einfach einen Rechts-Links-Pfeil durch eine innen einliegende Leiterplatte beleuchten.
Auch bei einem, im Allgemeinen rechts vom Lenkrad angeordneten, Scheibenwischerhebel kann eine in der zylindrischen Endeinheit einliegende Leiterplatte die jeweiligen Scheibenwischer-Funktionen, insbesondere Intervallschaltung bzw. aktuelle Scheibenwischergeschwindigkeit, anzeigen. Eine Farbkombination kann außerdem die fundamentalen Daten der aktuellen Einstellungen an den Fahrer des KFZ weitergeben.
Auch ein Steuerknopf für die Klimaanlage kann von dem Prinzip der n-Segmentenanzeige profitieren. Dabei muss generell angezeigt werden, ob warme und kalte Luft zugeführt wird. Allgemein erfolgt dies durch einen den Einstellknopf für die Klima- ,
anläge umgebenden rot-blauen Kreis, der insbesondere beleuchtet sein kann und der über den Umfang, häufig 180°, von Vollrot auf Vollblau wechselt.
Die erfindungsgemäße Neuerung besteht in diesem Zusammenhang darin, dass diese Anzeige am Drehknopf selbst erfolgt, und zwar so, dass einerseits die im Zentrum des Drehknopfs angebrachte Leiterplatte, die alle Leuchtelemente enthält, mitsamt dem Drehknopf auf die entsprechende Drehknopfaufnähme aufgesteckt werden kann und dass eine Temperaturanzeige, z.B. als Mischfarbkombination mit roten und blauen Leuchtdioden, je nach Stellung des Drehknopfes im transparenten Gehäuseteil dieses Drehknopfs selbst erfolgt.
Anwendungsmöglichkeiten bestehen weiterhin im Bereich der Spiegelverstellung, des Fensterhebers und des Schiebedachs.
Die Verstellung der Außenspiegel erfolgt heute üblicherweise mit Hilfe eines im Fahrzeuginnenraum angebrachten, insbesondere zylindrischen Knopfs. Dieser Knopf kann vorteilhafterweise mit Hilfe der erfindungsgemäßen n-Segmentenanzeige beleuchtet werden. Die wechselweise Ansteuerung von weißen Leuchtdioden ermöglicht beispielsweise, je einen Richtungspfeil für die Verstellrichtung des Spiegels anzusteuern, so dass der Fahrer des KFZ auch bei Dunkelheit sofort weiß, in welche Richtung einer der Außenspiegel aktuell bei Betätigung des Spiegelverstellknopfes verstellt wird.
In ähnlicher Weise kann bei einem Fensterheberknopf außer einer einfachen Beleuchtung angezeigt werden, ob das Fenster ordnungsgemäß verschlossen ist, beispielsweise durch eine grüne Beleuchtung des Heberknopfes, oder ob das Fenster noch offen ist, beispielsweise durch eine rote Beleuchtung des Heberknopfes .
Schließlich kann bei einem Schiebedachknopf in vorteilhafterweise eine Funktionskontrolle sowie eine Funktionsanzeige mit Hilfe der erfindungsgemäßen n-Segmentenanzeige erfolgen. Die Endlagen der Schiebedachkontrolle können so erfolgen, dass z.B. eine grüne Leuchtdiode den Schiebedachknopf beleuchtet und während der Öffnung des Schiebedachs eine rote Anzeige, also für den geöffneten und gefährlichen Zustand, erfolgt.
Eine Anwendungsmöglichkeit für die erfindungsgemäße n-Segmentenanzeige besteht außerdem für einen Türverriegelungsknopf . Hier kann wiederum der Zustand der Türverriegelung, also verriegelt oder offen, mit Hilfe von verschiedenfarbigen Leuchtelementen dargestellt werden.
Applikationsmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Vorrichtung bestehen weiterhin im Außenbereich von KFZ sowie bei Motorrädern, Motorrollern oder Mofas. Diese Fahrzeuge weisen jeweils zur Außenanzeige des Blinkers orange oder gelb-orange blinkende Leuchten auf, die im Allgemeinen in einem entsprechend gefärbten transparenten Gehäuse untergebracht sind. Durch die erfindungsgemäße n-Segmentenanzeige kann zusätzlich beispielsweise noch ein Parklicht, beispielsweise rot oder weiß, hinzugefügt werden. Hierbei müssen lediglich unterschiedlichfarbige Leuchtmittel, beispielsweise Leuchtdioden, verwendet werden und es muss nicht, wie bisher üblich, die Farbe des, zum Beispiel einfarbigen, transparenten Abdeckungsmaterials geändert werden .
Anwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Vorrichtung ergeben sich außerdem für einen Joystick, der für Computer- Spiele, also im Konsumbereich, aber auch in der Avionik, d.h. zur Flugzeugsteuerung, verwendet werden kann. Im Bereich der Computer-Spiele können dem Anwender mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Vielzahl von Informationen über den Joystick, an dessen Ende das transparente Gehäuseteil der Vorrichtung angeordnet ist, besonders effektiv mitgeteilt werden. Beispielsweise kann ein rotes Leuchtelement "Feuer" und entsprechend ein grünes Leuchtelement "kein Feuer" signalisieren. Auch andere Farbkombinationen sind selbstverständlich möglich. Neben dem Konsumbereich ist aber insbesondere auch der sicherheitsrelevante Bereich wichtig. Beispielsweise kann bei Kran- Steuerungen leicht angezeigt werden, ob der Kran einen vorgegebenen Schwenkbereich verlässt oder eine vorgegebene Last überschritten wird. Selbstverständliche Vorraussetzung ist hierbei, dass entsprechende Sensoren zur Erfassung der jeweils relevanten Daten installiert sind.
Im Bereich der Flugzeugsteuerung, die bei allen neueren Flugzeugtypen über einen Joystick erfolgt, können dem Piloten beispielsweise Fehlfunktionen von Systemen durch die Rotfärbung des semitransparenten Joysticksendes angezeigt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die schematischen Figuren beschrieben.
Dort zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines ersten Aus- führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Aus- führungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 4 in sche atischer perspektivischer Teil ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Aus- führungsbeispiels der Erfindung; y
Fig. 7 eine schematische perspektivische Darstellung eines Teilschritts bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 8 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 9 eine schematische perspektivische Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 10 eine schematische perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 11 bis 14 schematische perspektivische Ansichten von weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung;
Fig. 15 eine schematische Ansicht einer Anzeigevorrichtung nach dem Stand der Technik;
Fig. 16 eine weitere Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 8;
Fig. 17 eine schematische perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung; und
Fig. 18 eine Teildarstellung der in Fig. 13 gezeigten Vorrichtung.
Eine Anzeigevorrichtung 10 nach dem Stand der Technik ist in Fig. 15 schematisch gezeigt. Solch eine Vollanzeige ist beispielsweise in DE 195 12 915 Cl beschrieben und umfasst im Wesentlichen ein Segment 18, in dem beispielsweise eine Mehrzahl von LEDs als Leuchtelemente angeordnet sein können.
In den Figuren 1 bis 3, 16 sind Beispiele von erfindungsgemäßen Vorrichtungen 10 schematisch dargestellt. Äquivalente Kom- ponenten sind in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Vorrichtungen 10 weisen jeweils erfindungsgemäß ein transparentes Gehäuseteil oder Endabschluss 14 auf, das mit einer oder mehreren optischen Trennflächen 16, die optische Trennebenen 50 bilden, in zwei, drei; vier; bzw. n Segmente unterteilt ist.
Die in den Figuren 1 bis 3, 16 schematisch in Schnittansicht gezeigten transparenten Gehäuseteile 14 können insbesondere zur endseitigen Montage an einem zylinderförmigen, vieleckigen Stecker- oder Kabelgehäuse 46 ausgebildet sein, wie dies in Figur 4 für einen Endabschluss mit Kabelabgang veranschaulicht ist. Wie weiterhin in Figur 4 dargestellt, kann Licht von in den Segmenten 18 angeordneten Leuchteinrichtungen in die durch die Pfeile 40, 42 und 44 gekennzeichneten Richtungen, also in den gesamten Halbraum vor dem transparenten Gehäuseteil 14, sowie im hinteren Raum des Endabschlusses bis zur optischen Begrenzung durch den Sensor, d.h. ab dem optischen Totbereich von etwa 20°, ausgekoppelt werden. Durch den Pfeil 40 wird außerdem die Begrenzung des Totbereichs dargestellt. Das in Figur 4 schematisch dargestellte transparente Gehäuseteil 14 ist außerdem mit Kabeldurchführungen 30 versehen, auf die nachstehend im Zusammenhang mit den Figuren 5 und 6 noch eingegangen wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ist in schematischer Schnittansicht in Figur 8, 16 gezeigt, wobei dort das transparente Gehäuseteil 14 mit Hilfe von optischen Trennflächen 16, bei denen es sich insbesondere um Leiterplatten 22, in vorteilhafter Ausgestaltung z.B. Starrflex oder völlig flexible Leiterplatten, handeln kann, in insgesamt n = sechs Segmente 18 unterteilt ist. In jedem der Segmente 18 sind jeweils mindestens ein Leuchtelement 20 als Leuchteinrichtungen 12 angeordnet, bei denen es sich insbesondere um Leuchtdioden handeln kann, die auf Leiterplatten 22 angeordnet sind. Die Leuchtelemente 20 können prinzipiell gleich - oder auch verschiedenfarbig sein. Beispielsweise werden gelbe, grüne oder rote Leuchtelemente, wie LEDs, in der Automatisierungs- technik häufig verwendet.
Um die Rundumsichtbarkeit der jeweils leuchtenden Farbe zu verbessern, sind in jeweils gegenüberliegenden Segmenten 18 Leuchtelemente 20 gleicher Farbe angeordnet. Wenn nun Leuchtelemente 20 gleicher Farbe gleichzeitig angesteuert werden, ist weitgehend unabhängig von der Beobachtungsrichtung jeweils mindestens eines der Leuchtelemente 20 für den Benutzer sichtbar.
Bei der in Figur 8 gezeigten Variante, bei der es sich insbesondere um ein transparentes Mitten- oder Endteil einer zylin- derförmigen Sensoreinheit handeln kann, sind die Leuchtmittel oder Leuchtelemente 20 nebeneinander auf Leiterplatten 22, beispielsweise auf Starrflex-Leiterplatten, angeordnet.
Die räumliche Lage der Trennebenen 50 bei dem in Fig. 8 gezeigten Beispiel ist schematisch in Fig. 16 wiedergegeben.
Ein Beispiel, bei dem die Leuchtelemente 20 auf einer Leiterplatte 22 hintereinander in Reihe mit beliebiger Anzahl und Kombination von LEDs, vorzugsweise jedoch meist mit zweien, oder parallel angeordnet sind, ist in Figur 7 gezeigt. Die Leiterplatte 22 mit den darauf angeordneten Leuchtelementen 20, die wiederum verschiedenfarbig sein können, ist darüber hinaus so ausgebildet, dass sie in das transparente Gehäuseteil 14 in Richtung des Pfeils 56 zur Montage eingeschoben werden kann. Beispielsweise können linksseitig auf der Leiterplatte 22 eine rote und eine grüne Leuchtdiode sowie rechtsseitig eine rote und eine gelbe Leuchtdiode vorgesehen sein. Die Segmentierung des transparenten Gehäuseteils 14 wird dabei durch die Leiterplatte 22 selbst oder durch eine beliebige n- eckige geometrische Form, die eine Segmentierung darstellt, gewährleistet . Weitere Beispiele von erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind schematisch in den Figuren 5 und 6 dargestellt.
Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das transparente Gehäuseteil 14 auch als mittig anzuordnendes Teil ausgebildet sein. Entsprechend können die Leuchtelemente 20 mittig auf der Platine 22 positioniert werden, die entsprechend zum Durchschieben durch das Gehäuseteil 14 ausgebildet ist. Weiterhin können Leuchteinrichtungen 20 nicht nur, wie in Fig. 7 gezeigt, auf der Oberseite, sondern auch auf der Unterseite der Leiterplatte 22 in Reihe und/oder parallel angeordnet sein.
Bei dem in Figur 5 gezeigten Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 handelt es sich um einen Endabschluss eines Sensorgehäuses für n = vier Segmente 18, in die jeweils Leuchtelemente 20 aufgenommen sind. Die optische Trennung der Segmente 18 in dem transparenten Gehäuseteil 14 wird dabei durch eine Leiterplatte 22, auf der die Leuchtelemente 20 angeordnet sind sowie durch Kabeldurchführungen 30 gewährleistet. Die Leuchtelemente weisen wiederum verschiedene Farben auf, beispielsweise gelb, grün und rot, was durch die unterschiedlichen Schraffüren in Figur 5 veranschaulicht ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Leucht- elemente, wie in Fig. 5 ebenfalls angedeutet, auch parallel gesetzt werden. Eine weitere optische Trennebene 50 wird außerdem durch die Kabeldurchführungen 30 bereitgestellt, sofern diese durch eine Einführschräge eine weitere Trennebene (hier Luft) in den transparenten Abschluss einführt.
Außerdem sind in Figur 5 schematisch die Möglichkeiten des Lichtaustritts - durch Pfeile 52 dargestellt. Das von einem Leuchtelement 20 ausgehende Licht kann zum einen direkt durch das transparente Gehäuseteil 14 nach außen treten, was durch einen durchgezogenen Pfeil in Figur 5 dargestellt ist. Weiterhin kann das Licht durch Totalreflexion an einem Medium mit einem deutlich anderen Brechungsindex als das Austrittsmedium ausgekoppelt werden. Dies ist durch die gestrichelten Pfeile 52 veranschaulicht . Um die Lichtstreuung zu erhöhen und somit die Sichtbarkeit eines leuchtenden Segments 18 zu verbessern, ist eine Außenseite 24 des transparenten Gehäuseteils 14 segmentweise aufgeraut und ggfs . ein eine Einfärbung des transparenten Materials vorgenommen. Durch diese Maßnahmen wird außerdem ein nicht erwünschter Blick in das Innere des Sensors vermieden. Eine weitere Erhöhung der Lichtstreuung wird durch flächig-räumlich verteilte Lichtstreuelemente in dem transparenten Gehäuseteil oder Endabschluss erzielt, die in den Figuren nicht dargestellt' sind. Der Körper ist in vorteilhafter Ausgestaltung aus einem, vorzugsweise kostengünstigen und einfach herzustellenden, Kunststoff gefertigt.
Eine Weiterentwicklung des in Figur 5 gezeigten Beispiels ist in Fig. 6 dargestellt. Um das von den Leuchtelementen 20 aus- gesandte Licht möglichst optimal zu nutzen, sind innenliegende Flächen des transparenten Gehäuseteils 14 dabei mit Verspiege- lungen 54 versehen. Weiterhin weist das in Figur 6 gezeigte transparente Gehäuseteil 14 in jedem Segment 18 einen definiert eingebrachten Hohlraum oder Lunker 28 auf, durch den der Abstrahlwinkel des Lichts für ein Segment 18 durch Totalreflexion begrenzt werden kann, sofern die Segmente kleiner erscheinen sollen. Durch Weglassen der Lunker wird ein ganzes Segment vollständig illuminiert. Eine Lichtstreuung und bündelung kann außerdem unter Ausnutzung des Lichtwellenleiter-Effekts (LWL-Effekt) erzielt werden, wenn innerhalb des Randes des Endabschlusses, d.h. des transparenten Gehäuseteils 14, annähernd das gleiche optische Material verwendet wird. Eine optimale Auskopplung des emittierten Lichts in das transparente Gehäuseteil oder des Endabschlusses erfolgt über die Lichtauskoppelarme 21, sofern ein nicht völlig transparenter oder gar ein farbiger Verguss verwendet wird. Hierzu werden vor dem Befüllen des Sensors mit Vergussmasse die LEDs mit klarsichtigem Kleber eingeklebt. Um eine verbesserte Lichtausleitung zu erzielen, sind in die Wandung des transparenten Körpers 14 außerdem an vier Stellen optische Brücken 23 eingearbeitet . Figur 9 zeigt in einer schematischen perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, bei dem das transparente Gehäuseteil 14 endseitig an einem Steckergehäuse 46 vorgesehen ist. Das transparente Gehäuseteil 14 ist erfindungsgemäß durch optische Trennflächen 16 in diesem Beispiel in insgesamt n=4 Segmente 18, die im vorliegenden Fall auch als Quadranten bezeichnet werden können, aufgeteilt. Auch Aufteilungen mit n=5 und n=6 können für bestimmte Anwendungen technisch sinnvoll sein. Zur Trennung der Segmente 18 tragen außerdem Kabel 31 bei, die durch in dem transparenten Gehäuseteil 14 vorgesehene mit Einführschrägen versehenen Kabeldurchführungen 30 in das Steckergehäuse 46 geführt sind. Praxistests der Lichtauskopplung mit dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung haben gezeigt, dass durch das transparente Gehäuseteil 14 als transparentem Leuchtkörper ein Teil des Lichts trotz der Trennfläche zu der jeweils benachbarten sowie gegenüberliegenden Raumachse durch die optischen Brücken 23 (siehe Fig. 6) transportiert wird, wenn die jeweils benachbarten Leuchtmittel oder Leuchtelemente 20 nicht aktiv sind. Der Effekt wird durch den vollen Verguss der Segmente verstärkt. Wenn aber Leuchtelemente in benachbarten Segmenten 18 gleichzeitig aktiv sind, sorgen die Trennflächen 16 und die nunmehr vernachlässigbare Lichtmenge, welche über die optische Brücke eingekoppelt, dafür dass ein optisches Übersprechen weitestgehend reduziert ist .
Hierdurch ergibt sich insbesondere eine klare Unterscheidung der Quadranten, beispielsweise zur Anzeige von Schaltzuständen und zur Kommunikation mit einer Bedienperson. Insgesamt können beim gezeigten Ausführungsbeispiel 24 = 16 verschiedene Schaltzustände dargestellt werden, wenn pro Segment ein Leuchtelement vorgesehen ist. Die Rundumsichtbarkeit kann in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wiederum verbessert werden, wenn der jeweils diagonal gegenüberliegende Quadrant ein Leuchtmittel oder ein Leuchtelement 20 gleicher Farbe zum gleichen Zeitpunkt aufweist. Benötigt man z.B. nur die Anzeige von n=2 Schaltzuständen (vgl. Fig. 1), die nicht zeitgleich angezeigt werden müssen, so kann mit der Vierquadrantenanzeige nach Fig. 3 in sehr vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung eine volle Rundumsichtbarkeit der Anzeigen erreicht werden. D.h. Fig. 3 kann auf eine äquivalente Vollanzeige nach Fig. 15 reduziert werden. Gleiches gilt für Anzeigen mit drei oder n zeitlich unabhängig voneinander anzuzeigenden Schaltzuständen, d.h. es darf immer nur ein Schaltzustand angezeigt werden. Da dies oftmals der Fall ist, liegt hierin ein weiterer Hauptgewinn der Erfindung. Prinzipiell kann dort aber auch eine Aneinanderreihung von Leuchtelementen beliebiger Farbe vorgesehen sein, die verschiedentlich angesteuert werden können. Jeder Quadrant bzw. jedes Segment 18 ist bei dem in Figur 9 gezeigten Beispiel durch optische Trennflächen 16 von benachbarten Segmenten 18 optisch entkoppelt .
Dieselbe Funktionalität, die auch als Mehrquadranteneffekt bezeichnet werden kann, kann prinzipiell mit jeder beliebigen Geometrie eines transparenten Gehäuseteils 14 erzielt werden. Beispielsweise ist in Figur 10 eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gezeigt, bei der transparente Gehäuseteile 14 seitlich und endseitig an einem Steckereinsatz 42 als Teil eines Steckergehäuses 46 vorgesehen sind. Die seitlich vorgesehenen transparenten Gehäuseteile 14 können wiederum in mehrere, insbesondere jeweils n=2 und n=4 , Segmente 18 unterteilt sein. Dies ermöglicht grundsätzlich dieselbe Funktionalität, d.h. denselben Mehrquadranteneffekt, wenn geeignete Farben verwendet werden, wie bei dem im Zusammenhang mit Figur 9 beschriebenen Ausführungsbeispiel. Auch hier wird eine Quasi-Rundumsichtbarkeit erzielt. Eine Leiterplatte 22 dient auch hier zur Halterung von Leuchtelementen und zur Bereitstellung einer optischen Trennfläche. Jeder Quadrant ist auch bei gleichzeitiger Aktivierung der Leuchtelemente für einen Benutzer klar unterscheidbar. Es ergeben sich hierdurch weitreichende Möglichkeiten der Kommunikation der Schnittstelle Mensch-Sensor, insbesondere beim Einsatz von speicherprogrammierbaren Steuerungssensoreri (SPS-Sensoren) . Beispielsweise kann eines der Segmente 18 als Infrarot-Schnittstelle aus- gebildet sein. Als Träger für die Leuchtelemente kann auch in diesem Fall eine gedruckte Leiterplatte (PCB) dienen, wobei zur Erzielung der Quasi-Rundumsichtbarkeit die Leuchtelemente, also beispielsweise die LEDs, zur Schaltanzeige oder Fehleranzeige jeweils diagonal gegenüber angeordnet werden.
Eine Variante des in Fig. 10 gezeigten Beispiels ist in Fig.
17 wiedergegeben. Dort erstreckt sich das transparente Gehäuseteil 14, das wiederum durch eine Leiterplatte 22 in Segmente
18 unterteilt ist, um den gesamten Umfang des Gehäuses. Bei solch einer Form des transparenten Gehäuseteils 14, der in diesem Fall auch als Endabschluss angesehen werden kann, wird eine hervorragende volle Rundumsichtbarkeit erzielt.
Weitere Ausführungsbeispiele und Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 sind in den Figuren 11 bis 14 veranschaulicht .
Die Figuren 11 und 12 zeigen jeweils gabelförmige Sensorgehäuse 34. Bei dem in Figur 11 gezeigten Beispiel ist am oberen Gabelende 36 ein transparentes Gehäuseteil oder Endabschluss 14 angebracht, das wiederum in diesem Beispiel durch optische Trennflächen 16 in insgesamt n=4 Segmente 18 unterteilt ist. In den Segmenten 18 sind jeweils Leuchtelemente 20 vorgesehen, die auf einer Platine 22 angeordnet sind, wobei die Platine in der oben bereits beschriebenen Weise als optische Trennfläche dient. Die vertikale Trennebene wird entweder durch eigens und zusätzlich eingebrachte Trennebenen oder durch nicht transparente Stege (z.B. Einlegeteile) in dem Kunststoffformteil , das das transparente Gehäuseteil oder Endabschluss 14 bildet, bereitgestellt. Ein entsprechendes transparentes Gehäuseteil 14 kann selbstverständlich auch am unteren Ende 36 des gabelförmigen Sensorgehäuses 34 oder an beiden Enden vorgesehen sein.
Bei dem in Figur 12 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das gesamte gabelförmige Sensorgehäuse 34 transparent ausgebildet. Wiederum über Leiterplatten als optische Trennflächen 16 ist das Gabelgehäuse in n=4 Segmente 18 aufgeteilt, in denen z.B. jeweils zwei Leuchtelemente 20 angeordnet sind. Bei Aktivierung der Leuchtelemente leuchten jeweils die vollen einzelnen Gabelsegmente 18. Analog zu Fig. 1-3 kann eine n=4 Segmentanzeige durch geeignete Wahl der Schaltzustände zu einem Zeitpunkt auf eine n=2 oder n=l Segmentanzeige reduziert werden. Ebenfalls kann bei der Gabel auch von der diagonalen Illumination der Segmente Gebrauch gemacht werden.
Auch bei Gabelschranken wird also durch die Erfindung eine hervorragende Quasi-Rundumsichtbarkeit erzielt.
Figur 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, bei dem bis auf ein drehbares Anschlussstück 58 das gesamte, im Wesentlichen würfelförmige Sensorgehäuse 34 transparent, d.h. als transparentes Gehäuseteil 14 ausgebildet ist. Die Trennung der einzelnen Segmente 18 erfolgt wiederum über eingebrachte optisch nicht transparente Trennebenen (Einlegeteil in das Kunststoffgehäuse oder Metalltrennwand, welche auf die Leiterplatte festgelötet werden, oder Kunststoffteil, welches auf die Leiterplatte eingeklickt wird) 16, wobei wiederum eine Platine oder Leiterplatte 22 als Trennebene 16 fungieren kann. Hierdurch wird eine Einteilung in n=8 würfelförmige Segmente realisiert, wobei gegebenenfalls n=2 Segmente für die Sensorhalterung wegfallen können. Auch hier werden als Leuchtelemente 20 bevorzugt aufgrund der kostengünstigen Montage, Leuchtdioden (LEDs, SMD-LEDs) eingesetzt. Gegebenenfalls kann das würfelförmige Sensorgehäuse 34 auch nur teilweise transparent ausgebildet sein. Das Ausfuhrungsbeispiel in Figur 13 weist sechs räumlich-flächige Segmente 18 auf, bei jedem Segment werden drei Flächen illuminiert. In entsprechender Weise können alle vieleckigen Gehäuse unterteilt werden.
Ein einzelnes Segment 18 des in Fig. 13 gezeigten Beispiels ist in Fig. 18 wiedergegeben. Dort ist klar erkennbar, dass die Segmente 18 auf den innen liegenden Seiten durch die Trennebenen 16 begrenzt werden, wobei die horizontale Trennebene 16 durch die Leiterplatte 23 bereitgestellt wird. Figur 14 zeigt schließlich ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, bei der das transparente Gehäuseteil 14 zur mittigen Anordnung an einem zylindrischen Sensorgehäuse 34 ausgebildet ist. Im gezeigten Beispiel ist das transparente Gehäuseteil 14 durch eine Leiterplatte 22 als optische Trennfläche 16 in n=2 Segmente 18 unterteilt. In entsprechender Weise kann ein zylindrischer Sensor mit n=4 Segmenten gebildet werden, bei dem sich der transparente Gehäuseteil 14 wiederum entlang der Zylinderachse des Sensorgehäuses 34 erstreckt. In jedem der Segmente 18 ist wiederum mindestens eine Leuchtdiode als Leuchtelement 20 angeordnet. Je nach Bedarf kann das mittige Gehäuseteil auch nur teilweise transparent ausgebildet sein. Im Grenzfall kann das gesamte zylindrische Sensorgehäuse transparent ausgeführt werden, so dass dieses in seiner Gesamtheit und je nach Segmentierung in n-Segmente, aufleuchten kann. Die gestreckte Seite des Sensorgehäuses kann in vorteilhafter Ausgestaltung auch vieleckig, besonders 4-eckig, geartet sein.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur optischen Anzeige von Schaltzuständen eines Schaltgerätes oder Sensors bereitgestellt, das insbesondere für alle zylindrischen Sensoren mit einer oder mehreren Schaltanzeigen geeignet ist. Durch geeignete Anwendung des Konzepts kann eine Quasi- Rundumsichtbarkeit der Anzeige • erzielt werden. Auch komplexere Anwendungen, in denen der Anwender über LEDs' mit dem Sensor kommunizieren möchte, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr einfach realisiert werden. In vorteilhafter Weise vereinbart die erfindungsgemäße Vorrichtung die Rundumsichtbarkeit der Anzeigen mit der Anzeigenvielfalt von gewollt darstellbaren Schaltzuständen und Informationen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich weiterhin hervorragend für Sensoren mit Steckern sowie mit direktem Kabelabgang. Die Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung sind sehr breit, da die Vorrichtung in keiner Weise schaltprinzipspezi- fisch ist.

Claims

PATENTANSPRUCHE
Vorrichtung zur optischen Anzeige von n Schaltzuständen eines Schaltgeräts oder Sensors, mit einer Mehrzahl von verschiedenfarbigen Leuchteinrichtungen (12) zur optischen Darstellung der zu übermittelnden Informationen, wobei jede Leuchteinrichtung (12) mindestens ein Leuchtelement (20) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Aufnahme der Leuchtelemente (20) ein transparentes Gehäuseteil vorgesehen ist, dass das transparente Gehäuseteil (14) zum Vermeiden eines optischen Übersprechens, insbesondere bei gleichzeitig aktiven Leuchtelementen (20) , mit optischen Trennflächen (16) in Segmente (18) unterteilt ist, in denen die Leuchtelemente (20) aufgenommen sind, und dass das transparente Gehäuseteil (14) mit den Segmenten (18) und den Leuchteinrichtungen (12) so ausgebildet und angeordnet ist, dass die Leuchteinrichtungen (12) innerhalb eines Polarwinkelbereichs aus jedem Azimutalwinkel für einen Nutzer sichtbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die n-Segmentenanzeige bei geeigneter Wahl der Schaltzustände zu einer n=eins, n=zwei oder n'=n -2 Anzeige reduzierbar ist, wobei die Leuchtelemente immer zur gegenüberliegenden Raumdiagonalen angeordnet sind.
. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass jede Leuchteinrichtung (12) mindestens ein Leucht- element (20) , insbesondere mindestens eine Glühlampe oder eine LED, aufweist und/oder dass bei mindestens einer Leuchteinrichtung (12) eine Mehrzahl von Leuchtelementen (20) vorgesehen ist, die insbesondere auf der Leiterplatte angeordnet sind und die in Reihe und/oder parallel zueinander anordenbar sind, um ein Leuchtsegment zu illuminieren.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das transparente Gehäuseteil (14) zur endseitigen und/oder zur mittigen Montage an einem, insbesondere zylindrischen, runden oder vieleckig geformten, Gehäuse ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leuchteinrichtungen (12) zumindest in einem Raum um die Anzeige, der durch den toten Winkel aufgrund des Schaltgeräts und/oder in einem bestimmten Polarwinkelbereich, insbesondere in einem Bereich des Polarwinkels zwischen 20° und 180°, aus jeder Azimutalrichtung für den Nutzer sichtbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die optischen Trennflächen (16) aus Leiterplatten (22) und/oder flächig geformten Trennungen und/oder Einlegeteilen und/oder Kabeln gebildet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass eine mit Leuchtelementen (20) bestückte Leiterplatte (22) in das mittig oder endseitig angeordnete transparente Gehäuseteil (14) einschiebbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Erhöhung der LichtStreuung eine Außenfläche (24) des transparenten Gehäuseteils (14) zumindest teilweise aufgeraut ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Vermeidung der Einsicht in den Sensor das transparente Gehäuseteil (14) zumindest teilweise eingefärbt ist .
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass durch die Diffusion und damit Begrenzung der optischen Strahlungsleistung die Vorrichtung für den Einsatz in explosiv geschützten Zonen ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Erhöhung der Lichtstreuung in das Material des transparenten Gehäuseteils (14) zumindest bereichsweise Lichtstreupigmente flächig verteilt eingearbeitet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zur verbesserten Ausleitung des Lichts nach außen das Innere des transparenten Gehäuseteils (14) zumindest teilweise verspiegelt ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Abstrahlwinkel (26) des Lichts für ein Segment (18) durch definiert in das transparente Gehauseteil (14) eingebrachte Lunker (28) begrenzbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das transparente Gehäuseteil (14) eine Mehrzahl von Kabeldurchführungen (30) , insbesondere mit Kabeleinführung, beispielsweise einer Einführschräge, aufweist, die insbesondere als Teil einer optischen Trennfläche (16) ausgebildet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das transparente Gehäuseteil (14) als, insbesondere röhrenförmiger, Steckereinsatz (32) ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das transparente Gehäuseteil (14) als, insbesondere kompakter, Endabschluss ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das transparente Gehäuseteil (14) als Teil eines Sensorgehäuses (34) ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Sensorgehäuse (34) gabelförmig ausgebildet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das transparente Gehäuseteil (14) an einem oder beiden Gabelenden (36) vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das transparente Gehäuseteil (14) das Sensorgehäuse (34) bildet.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass weitere optische Trennflächen (16) in den Sensor hinein durch Gießharz gebildet sind.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die n Segmente (16) mit einem beliebigen Medium, vorzugsweise Vergussmasse, gefüllt sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 22, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass in zumindest einem der n Segmente (18) eine Mehrzahl von, insbesondere verschiedenfarbigen, Leuchteinrichtungen (12) vorgesehen ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens eines der n Segmente (18) als optische Schnittstelle für eine externe Rechnereinrichtung, insbesondere als IR- oder UV-Schnittstelle für einen PC, ausgebildet ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zur definierten Übertragung des Lichts von einem Segment (18) in ein anderes Segment (18) das transparente Gehäuseteil (14) mindestens eine optische Brücke (23) aufweist, die das Licht in geringem Maße überkoppelt.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sensor als induktiver, optischer, kapazitiver, Ultraschall-, Mikrowellen-, Temperatur-, Füllstands-, Infrarot-, Ultraviolett-, Druck- und/oder Strömungssensor und/oder einem gattungemäßen Positionssensor, Näherungschalter oder elektrischem Schaltgerät der industriellen Automatisierungstechnik ausgebildet ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das transparente Gehäuseteil (14) für den Einsatz im KFZ als Teil eines Handbremsenhebels, eines Getriebe- Schalthebels, eines Scheibenwischerhebels, eines Blinkerhebels, eines Steuerungsknopfs einer Klimaanlage, eines Stellknopfs zur Spiegelverstellung, eines Fensterheberknopfs oder eines Schiebedachstellknopfs ausgebildet ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das transparente Gehäuseteil (14) als Teil eines Joysticks ausgebildet ist.
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