DE102005015814A1

DE102005015814A1 - Formteil als optischer Lichtleiter

Info

Publication number: DE102005015814A1
Application number: DE200510015814
Authority: DE
Inventors: Martin Petricek
Original assignee: Siemens AG Oesterreich
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-04-07
Also published as: AT501641A3; DE102005015814B4; CH697873B1; AT501641B1; AT501641A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Formteil aus transparentem Material, welches zumindest einen Lichtleiter (1) zum Leiten eines Lichtstrahls von einer fest auf einer Schaltungsplatte (9) angebrachten Lichtquelle (7) umfasst, wobei das Formteil ein Betätigungselement (2) für einen auf der Schaltungsplatte (9) befindlichen Taster (8) umfasst und wobei dieses Betätigungselement (2) über zumindest einen elastischen Steg (3) mit dem zumindest einen Lichtleiter (1) verbunden ist. Damit ergibt sich ein einfach herzustellendes Formteil mit Lichtleitfunktion bei gleichzeitiger Ausprägung als Betätigungselement (2) für einen Taster (8).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formteil aus transparentem Material, welches zumindest einen Lichtleiter zum Leiten eines Lichtstrahls von einer fest auf einer Schaltungsplatte angebrachten Lichtquelle umfasst.
Es ist seit langem bekannt, dass ein Formteil aus einem transparenten Plastikmaterial wie einem Akrylharz als optischer Lichtleiter zur Leitung eines Lichtstrahls verwendet werden kann. Obwohl das meist stabförmige transparente Formteil zur Verwendung bei der Lichtübertragung über große Entfernungen, wie sie etwa durch optische Glasfasern erreicht wird, ungeeignet ist, wird das transparente Formteil oft verwendet, um einen von einer Lichtquelle, wie beispielsweise einer Leuchtdiode, emittierten Lichtstrahl zu irgendeinem gewünschten Ort zu leiten.
Zum Beispiel verwendet eine elektronische Einrichtung wie ein Schaltnetzteil wenigstens eine Lichtquelle als Statusanzeiger, der zum Beispiel eine visuelle Anzeige dafür liefert, ob eine bestimmte Ausgangsspannung vorhanden ist oder nicht. Je nach dem Typ der elektronischen Einrichtung und/oder dem Typ der Lichtquelle ist die Lichtquelle oft fest auf einer Schaltungsplatte angeordnet und ein Anzeigefenster ist in einem, die Schaltungsplatte umschließenden Gehäuse integriert. Wo eine wesentliche Distanz zwischen der Lichtquelle auf der Schaltungsplatte und dem Anzeigefester in dem Gehäuse besteht, wird das transparente Formteil im allgemeinen eingesetzt, um einen Lichtstrahl von der Lichtquelle zu dem Anzeigefenster zu leiten, derart, dass ein Benutzer oder das Betriebspersonal durch einen Blick durch das Anzeigefester feststellen kann, ob die Lichtquelle mit elektrischem Strom versorgt wird oder nicht.

Die japanische Patentveröffentlichungsschrift JP8184713 , veröffentlicht am 16.07.1996, beschreibt ein monolithisches Formteil aus einem transparenten Plastikmaterial, das relativ zueinander in Winkeln angeordnete lange und kurze Körper aufweist. Das in dieser Schrift beschriebene Formteil wird in einem Personal Computer als Statusanzeiger verwendet und ist derart aufgebaut, dass ein von einer Leuchtdiode emittierter Lichtstrahl aus zwei quer zueinander verlaufenden Richtungen gesehen werden kann. Dabei pflanzt sich der Lichtstrahl von einer Lichtaufnahmeseite zu der Lichtemissionsseite bzw. den Lichtemissionsseiten fort, unabhängig von der Anzahl der in dem Formteil stattfindenden Reflexionen.

Bei elektronischen Einrichtungen wie einem Schaltnetzteil kommt es oft vor, dass in der Nähe einer als Statusanzeiger genutzten Lichtquelle auf der Schaltungsplatte ein Taster angeordnet ist, mit dem ein Benutzer oder das Betriebspersonal Einstellungen an der elektronischen Einrichtung vornehmen kann. Dabei weist der auf der Schaltungsplatte angeordnete Taster mit seinem Betätigungsorgan im Allgemeinen die gleiche Distanz zum Gehäuse auf, die auch zwischen der Lichtquelle und dem Anzeigefenster im Gehäuse besteht.

Um diese Distanz zu überbrücken wird nach dem Stand der Technik ein Tasterstift in einer Führung verwendet, wobei ein Ende des Tasterstifts auf dem Betätigungsorgan des Tasters aufliegt und ein zweites Ende des Tasterstifts als Druckknopf aus dem Gehäuse herausragt. Die Führung des Tasterstifts ist dabei entweder fix mit der Schaltungsplatte oder mit dem Gehäuse verbunden. Zudem ist der Taststift in der Führung durch Anschläge gegen ein Herausfallen gesichert. Bei der Fixierung der Führung im Gehäuse besteht dabei das Problem, dass bei der Montage der Schaltungsplatte im Gehäuse auf eine hohe Passgenauigkeit geachtet werden muss, da sonst die Gefahr besteht, dass das erste Ende des Taststifts nicht über dem Betätigungsorgan des Tasters platziert wird. Derartige Anordnungen sind deshalb nur für geringe Distanzen zwischen Gehäuse und Schaltungsplatte geeignet.

Um den Nachteil eines Taster mit Führung als eigenen Bauteil mit den damit verbundenen Herstellungsaufwendungen zu vermeiden, kennt man nach dem Stand der Technik auch einen Taststift, der in ein als Spritzgussteil ausgebildetes Gehäuse integriert ist. Dabei ist der Taststift mit wenigstens einem elastischen Steg mit dem restlichen Gehäuse verbunden, wodurch der Taststift in Richtung des Betätigungsorgans des Tasters beweglich ist. Auch bei dieser Anordnung besteht das Problem der genauen Platzierung des ersten Endes des Taststifts über dem Betätigungsorgan des Tasters, weshalb auch hier nur geringe Distanzen wischen Gehäuse und Schaltungsplatte überbrückt werden können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, für elektrische Einrichtungen mit wenigstens einer visuellen Anzeige und wenigstens einem Taster der oben beschriebenen Art eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Formteil gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Es ergibt sich damit ein einfach herstellbarer Formteil (beispielsweise als Spritzgusskörper), der neben der Funktion der Lichtleitung auch die Funktion als Betätigungselement für einen auf der Schaltungsplatte befindlichen Taster erfüllt. Für eine elektronische Einrichtung mit wenigstens einer auf einer Schaltungsblatte angebrachten Lichtquelle und einen in der Nähe befindlichen Taster mit einer zu überbrückenden Distanz zu einer Anzeige bzw. einem Betätigungsdruckknopf in einem Gehäuse können so die Herstellungskosten reduziert werden.

In einer vorteilhaften Ausführung ist der zumindest eine Lichtleiter als Stab ausgebildet, dessen erstes Ende als Lichtaufnahmefläche über der Lichtquelle angeordnet ist und dessen zweites Ende als Lichtemissionsfläche durch eine Gehäuseöffnung geführt ist, und wobei das Betätigungselement auf dem Taster aufliegt und durch eine weitere Gehäuseöffnung ragt. Bei mehreren neben einander liegenden Lichtquellen können auch mehrere mit Verbindungsstegen verbundene Stäbe nebeneinander angeordnet sein, wobei jeder Lichtquelle ein Stab zugeordnet ist. Durch die stabförmige Ausprägung ergeben sich günstige Eigenschaften für die Lichtleitung. Dabei strahlt das von der Lichtquelle abgegebene Licht über die Lichtaufnahmefläche in den Stab hinein und pflanzt sich in diesem über Reflexion bis zur Lichtemissionsfläche fort. Diese Lichtemissionsfläche ist dann als leuchtende Fläche in der Gehäuseöffnung, durch die der Stab hindurchragt, sichtbar.

Durch diese Anordnung kann auch der Taster mit einer geringen Druckausübung auf das durch die weitere Gehäuseöffnung ragende Betätigungselement einfach betätigt werden, wobei sich das Betätigungselement geringfügig durch Verformung der elastischen Stege, über die es mit dem restlichen Formteil verbunden ist, in Richtung Taster bewegt und so dessen Betätigungsorgan aktiviert.

Für den zumindest einen Lichtleiter bildenden Stab ist es von Vorteil, wenn er an seinem ersten Ende, das über der Lichtquelle angeordnet ist, Fortsätze aufweist, die neben der Lichtquelle auf der Schaltungsplatte aufliegen. Damit ergibt sich eine seitliche Führung gegenüber einem aus der Schaltungsplatte herausragenden Teil der Lichtquelle. Bei der Montage kann der Stab dann schnell in die richtige Position gebracht werden und wird im montierten Zustand in dieser sicher gehalten.

Eine vorteilhafte Montagemöglichkeit des Formteils auf der Schaltungsplatte ergibt sich, wenn aus dem zumindest einen Lichtleiter bildenden Stab zumindest zwei Ausformungen herausragen, welche Endflächen aufweisen, die auf der Schaltungsplatte aufliegen, wobei aus den Endflächen dieser Aus formungen Fortsätze herausragen, die durch Öffnungen in der Schaltungsplatte geführt sind und auf der Gegenseite der Schaltungsplatte mit hakenförmigen Ausprägungen eingerastet sind.

Günstig ist es zudem, wenn als Material für das Formteil ein lichtdurchlässiges Synthetikharz, beispielsweise Polycarbonat, verwendet wird. Damit wird eine einfache Herstellung als Spritzgussteil möglich.

Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen beispielhaft:
1: eine schematische Darstellung eines Formteils im eingebauten Zustand
2: einen Formteil im Schrägriss auf einer Schaltungsplatte
3: einen Formteil im Schrägriss
1 stellt einen Formteil dar, der mittels Fortsätze 6 in der Weise auf einer Schaltungsplatte 9 montiert ist, dass aus den Fortsätzen 6 herausragende, hakenförmige Ausprägungen durch die Schaltungsplatte 9 hindurchragen und an der Gegenseite eingerastet sind. Diese beispielhafte Montageart kann auch durch eine andere, beispielsweise Kleben, ersetzt werden. Dann ist darauf zu achten, dass die Fortsätze 6 ausreichend große Auflageflächen zur geklebten Verbindung mit der Schaltungsplatte 9 aufweisen.
Der zumindest eine, einen Lichtleiter 1 bildende Stab weist eine beispielhafte Form auf, die aus drei in rechten Winkel zueinander angeordneten Kubuskörpern besteht. Dabei sind der erste und der zweite Kubuskörper sowie der zweite und der dritte Kubuskörper relativ zueinander in einer gemeinsamen Ebene abgewinkelt, wobei die Eckkanten mit Fasen unter 45 Grad versehen sind, die als Reflexionsflächen für den sich im Stab fortpflanzenden Lichtstrahl dienen. Der Stab kann dabei auch beliebig andere verwinkelte Formen mit mehreren Reflexionsflächen aufweisen. Das erste Ende des Stabs liegt als Lichtaufnahmefläche 4 direkt über einer auf der Schaltungsplatte 9 angebrachten Lichtquelle 7. Der Lichtstrahl pflanzt sich dann im Stab bis zur Lichtemissionsfläche 5 fort, die das zweite Ende des Stabs bildet und die durch eine Öffnung in einem Gehäuse 10 geführt ist.
Über zwei Stege 3 ist ein Betätigungselement 2 mit dem restlichen Formteil elastisch verbunden. Dieses Betätigungselement 2 ist dabei als zylindrischer länglicher Körper dargestellt, der mit einem Ende auf einem Taster 8 aufliegt und mit einem zweiten Ende durch eine weitere Öffnung im Gehäuse 10 geführt ist. Die Stege 3 weisen dabei beispielhafte rechteckige Querschnitte auf, wobei die breite Seite der Querschnitte quer zur Betätigungsrichtung des Betätigungselements 2 liegt. Form, Anzahl und Lage der Stege 3 kann an das jeweilige Layout einer elektronischen Einrichtung angepasst werden. Es ist dabei darauf zu achten, dass sich das geringste Widerstandsmoment der Stegquerschnitte für eine Achse quer zur Betätigungsrichtung des Betätigungselements 2 ergibt. Des Weiteren ist für das Formteil ein Material mit solchen Elastizitätseigenschaften zu wählen, dass die Verformungen der Stege 3 bei maximaler Bewegung des Betätigungselements 2 im elastischen Bereich bleiben.
In 2 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Formteils mit zwei Lichtleitern 1 dargestellt, wobei jeder Lichtleiter 1 für sich die in 1 beispielhafte Stabform aufweist. Die Lichtleiter 1 sind dabei über in 2 nicht sichtbare Verbindungsstege verbunden. Aus der Einheit der beiden Lichtleiter 1 ragen zwei Ausformungen 6 zur Befestigung des Formteils heraus, wobei die Ausformungen 6 mit Fortsätzen versehen sind, die durch die Schaltungsplatte 9 hindurch führen und auf der Gegenseite eingerastet sind. Auf der Schaltungsplatte 9 ist ein Taster 8 angeordnet, auf dessen Betätigungsorgan ein Betätigungselement 2 aufliegt.
Das Betätigungselement 2 ist dabei wieder ein zylindrischer länglicher Körper, der schräg von der Schaltungsplatte 9 weg weist. Die Auflagefläche des Betätigungselements 9 auf dem Taster ist dabei so abgeschrägt, dass sie parallel zur Schaltungsplatte verläuft. An seinem zweiten Ende ist das Betätigungselement 9 mit dem restlichen Formteil über einen dünnen, biegbaren Steg 3 verbunden.
Das Betätigungselement 9 ist ungefähr in der Körpermitte über einen weiteren Steg 3 mit dem restlichen Formteil verbunden. Dieser weitere Steg 3 ist in 3 eingezeichnet. 3 und 2 stellen dabei denselben Formteil aus anderen Blickwinkeln dar. Zur besseren Übersichtlichkeit sind Details, beispielsweise Fasen an den Kanten der Stäbe 1, nicht eingezeichnet. In 3 ist auch keine Schaltungsplatte eingezeichnet. Dafür sind die hakenförmigen Fortsätze der Ausprägungen 6 zur Befestigung des Formteils sichtbar.
Der weitere Steg 3 ist als plättchenförmiger Körper mit einem kreisförmigen Durchbruch dargestellt. Diese Form bewirkt, dass die Anschlussflächen an das Betätigungselement 2 und an den restlichen Formteil größer sind als die Querschnittsflächen an der Stelle des kreisförmigen Durchbruchs. Damit ergibt sich der Vorteil einer guten Biegbarkeit aufgrund des geringen Widerstandsmomentes in der Mitte des plättchenförmigen Stegs 3 bei gleichzeitig stabiler Verbindung der Formteilelemente.

Claims

Formteil aus transparentem Material, welches zumindest einen Lichtleiter (1) zum Leiten eines Lichtstrahls von einer fest auf einer Schaltungsplatte (9) angebrachten Lichtquelle (7) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil ein Betätigungselement (2) für einen auf der Schaltungsplatte (9) befindlichen Taster (8) umfasst und dass dieses Betätigungselement (2) über zumindest einen elastischen Steg (3) mit dem zumindest einen Lichtleiter (1) verbunden ist.
Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lichtleiter (1) als Stab ausgebildet ist, dessen erstes Ende als Lichtaufnahmefläche (4) über der Lichtquelle (7) angeordnet ist und dessen zweites Ende als Lichtemissionsfläche (5) durch eine Gehäuseöffnung geführt ist, und dass das Betätigungselement (2) auf dem Taster (8) aufliegt und durch eine weitere Gehäuseöffnung ragt.
Formteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der den zumindest einen Lichtleiter (1) bildende Stab an seinem ersten Ende Fortsätze aufweist, die neben der Lichtquelle (7) auf der Schaltungsplatte (9) aufliegen.
Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zumindest einen Lichtleiter (1) bildenden Stab zumindest zwei Ausformungen (6) herausragen, welche Endflächen aufweisen, die auf der Schaltungsplatte (9) aufliegen, und dass aus den Endflächen dieser Ausformungen (6) Fortsätze herausragen, die durch Öffnungen in der Schaltungsplatte (9) geführt sind und auf der Gegenseite der Schaltungsplatte mit (9) hakenförmigen Ausprägungen eingerastet sind.
Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Formteil aus einem lichtdurchlässigen Synthetikharz besteht.