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Die
Erfindung betrifft einen Musik- oder Warenautomaten mit einem Beleuchtungssystem.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Beleuchten eines
Musik- oder Warenautomaten.
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Um
die Attraktivität
der Verwendung von Musik- oder Warenautomaten für einen Nutzer zu steigern,
werden üblicherweise
diese Automaten mit akustischen und/oder optischen Elementen versehen,
die die Aufmerksamkeit des potentiellen Nutzers auf sich ziehen.
Optische Elemente sind beispielsweise rotierende Lichtsäulen mit
wechselnden Farben, farbig beleuchtete Flächen, beleuchtete Bedienelemente,
grafische Equalizer und dergleichen. Die Lichteffekte werden beispielsweise
durch einfache Kombination von mechanischen Walzen, rotierenden Scheiben
etc. vor einer Lichtquelle oder auch einfache punktuelle Ansteuerung
von Lichtquellen, beispielsweise Leuchtdioden (LED, „light
emitting diode"),
erzeugt.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung einen Musik- oder Warenautomaten mit einem
verbesserten Beleuchtungssystem zum Erzeugen von Lichteffekten zur
Verfügung
zu stellen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
einen Musikautomaten und/oder Warenautomaten mit einem Beleuchtungssystem
gelöst,
welches einen Schirm, eine Platine mit mindestens einem ersten Leuchtmittel
und einem zweiten Leuchtmittel, wobei das erste Leuchtmittel zum
Abstrahlen eines ersten Lichtkegels und das zweite Leuchtmittel
zum Abstrahlen eines zweiten Lichtkegels ausgestaltet sind, und
wobei sich der erste Lichtkegel und der zweite Lichtkegel auf dem
Schirm überschneiden,
und einen Controller aufweist, wobei der Schirm farblich gestaltet
und der Controller zum unabhängigen
Verändern des
ersten Lichtkegels von dem zweiten Lichtkegel ausgestaltet ist.
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Das
erfindungsgemäße Beleuchtungssystem
ermöglicht
verbesserte Lichteffekte. Der Schirm ist erfindungsgemäß derart
gestaltet, dass ein Verändern
der den Schirm beleuchtenden Lichtkegel einen Lichteffekt bewirkt,
der optisch eine Bewegung und/oder Veränderung des Bildmotivs auf
dem Schirm erzeugt. Dieser Effekt wird erfindungsgemäß insbesondere
durch wenigstens ein farbliches Bildmotiv auf dem Schirm erreicht,
wobei auch eine Gestaltung des Bildmotives durch mindestens zwei
Farben (auch schwarz-weiß,
schwarz-grau etc.) oder Farbnuancen (z. B. hell-dunkel) bereits
den erfindungsgemäßen Lichteffekt
bewirkt. Werden die hinter dem Schirm angeordneten Leuchtmittel
durch den Controller unabhängig
voneinander verändert,
ergibt sich in dem Bild – je
nach dessen Ausgestaltung – ein Effekt,
wie beispielsweise eine wellenförmige
Bewegung von fließendem
Wasser, pulsierenden Blumen, wechselnden Farbteppichmustern etc.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem
erreicht nicht nur gezielte Farbübergänge in Einzelteilbereichen
eines farbigen bzw. bunten Schirmes, sondern zusätzlich Welleneffekte, Wischeffekte, Überblendungen und
Drehbewegungen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der Controller zum Verändern
der Helligkeit und/oder der Farbe des ersten und/oder zweiten Lichtkegels
ausgestaltet. Jeder Lichtkegel ist auf der Platine zum Beleuchten
eines bestimmten Teiles des Schirmes angeordnet. In dem Controller
sind bevorzugterweise die Positionen des jeweiligen Leuchtmittels
und des durch dessen Lichtkegel beleuchteten Teiles des Schirmes
eingespeichert. In Abhängigkeit
von dem Eingabesignal des Controller wird dieser derart zum Verändern der
Helligkeit und oder Farbe des jeweiligen Lichtkegels veranlasst,
um einen bestimmten Lichteffekt zu erreichen. Auf diese Weise wird
der optische Eindruck des Schirmes durch gezieltes Ansteuern der
unterschiedlichen Leuchtmittel durch den Controller verändert.
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Bevorzugterweise
sind das erste und zweite Leuchtmittel in wesentlich gleichen Abstand
zu dem Schirm angeordnet. Die Platine, auf der das wenigstens erste
und zweite Leuchtmittel angeordnet sind, ist im wesentlichen parallel
zu dem Schirm angeordnet, um eine gleichmäßige Ausleuchtung des Schirmes
zu ermöglichen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weisen der erste und/oder der zweite Lichtkegel einen Öffnungswinkel
von 60° bis
160°, insbesondere
von 100° bis
140°, auf.
Bei dieser Anordnung wird eine besonders geeignete Überschneidung
der Lichtkegel im Verhältnis
zu der Anzahl der benötigten
Leuchtmittel auf dem Schirm erreicht.
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Beleuchtungssystem
ferner einen Streufilter zwischen der Platine und dem Schirm auf.
Dieser Streufilter ist bevorzugterweise auf derjenigen Seite des
Schirmes angeordnet bzw. aufgedruckt, die den Leuchtmitteln zugewandt
ist, um den optischen Effekt zu verbessern.
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Ferner
sind in einer weiteren Ausführungsform
das erste und/oder das zweite Leuchtmittel LEDs, insbesondere RGB-LEDs.
LEDs sind aufgrund ihres geringen Energieverbrauches und ihrer langen Lebensdauer
besonders vorteilhaft. RGB-LEDs
(rot, grün,
blau LEDs) ermöglichen
durch additive Farbmischung das Erzeugen von weißem Licht wie auch jeder anderen
Farbe, indem je nach Bedarf der rote, blaue oder grüne Anteil
erhöht
bzw. reduziert wird.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
weist die Platine ferner ein drittes und viertes Leuchtmittel auf,
wobei das erste, zweite, dritte und vierte Leuchtmittel gitterförmig angeordnet
sind. Durch die bevorzugterweise gleichmäßige Anordnung der Leuchtmittel
in Matrixform wird eine optimale Ausleuchtung des Schirmes erreicht.
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Bevorzugterweise
sind das erste und zweite Leuchtmittel 0,5 cm bis 10 cm, insbesondere
2 cm bis 4 cm, voneinander beabstandet angeordnet. Durch diese Anordnung
der Leuchtmittel auf der Platine wird eine den Leuchteigenschaften
der Leuchtmittel angepasste und zum Beleuchten des Schirmes optimierte
Anordnung ermöglicht.
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Bevorzugterweise
sind das erste und zweite Leuchtmittel 1 cm bis 6 cm, insbesondere
2 cm bis 4 cm von dem Schirm beabstandet angeordnet. Eine solche
Anordnung ist besonders zu bevorzugen, um eine geeignete Beleuchtung
des Schirmes durch die Leuchtmittel und eine geeignete Überschneidung
der von den Leuchtmitteln abgestrahlten Lichtkegel zu erreichen,
um einen angestrebten Lichteffekt zu erreichen.
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Ferner
ist eine Ausführungsform
besonders bevorzugt, bei der der Abstand zwischen dem ersten und
zweiten Leuchtmittel im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen
dem ersten und/oder zweiten Leuchtmittel zu dem Schirm ist. Durch
diese besondere Anordnung wird das Verhältnis des Abstandes zwischen
den Leuchtmitteln zu dem Abstand zwischen den Leuchtmitteln und
dem Schirm zur Erreichung der durch den Controller gesteuerten Lichteffekte
optimiert.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist der Controller zum unabhängigen
Verändern des
ersten Lichtkegels von dem zweiten Lichtkegel in Abhängigkeit
von einem externen Triggersignal ausgestaltet. Das Triggersignal
repräsentiert
bevorzugterweise bekannte Effekte wie bei einer Lichtorgel, wie
zum Beispiel der Takt der gespielten Musik, so dass erfindungsgemäß bestimmte
Effekte gezielt angesteuert werden können.
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Weiterhin
bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Beleuchten eines
Musikautomaten und/oder Warenautomaten mit den Schritten eines Beleuchtens
eines Schirmes mit einem ersten Lichtkegel, eines Beleuchtens des
Schirmes mit einem zweiten Lichtkegel, wobei sich der erste Lichtkegel und
der zweite Lichtkegel auf dem Schirm überschneiden, und eines unabhängigen Veränderns des ersten
Lichtkegels von dem zweiten Lichtkegel, wobei der Schirm farblich
gestaltet ist.
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Die
Erfindung wird anhand nachfolgender Figuren erläutert. Es zeigen:
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1a und 1b zwei
Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems,
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2a und 2b einen
farblich gestalteten Schirm und eine Platine mit einer Vielzahl
von Leuchtmitteln,
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3 eine
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Musikautomaten,
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4 den
schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Controllers,
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5 den
schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Platine,
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6 eine
schematische Darstellung einer Matrix von Leuchtmitteln der in 4 dargestellten Platine,
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7 eine
Anordnung einer Vielzahl von Platinen der 4 und 5,
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1a zeigt
eine erste Ausführungsform
der Erfindung. Das Beleuchtungssystem 10 besteht aus einer
Platine 12 und einem Schirm 11. Auf der Platine 12 sind
erste Leuchtmittel 14, zweite Leuchtmittel 15 und
dritte Leuchtmittel 16 angeordnet. Den Leuchtmitteln 14, 15, 16 sind
jeweilige Lichtkegel 24, 25, 26 zugeordnet.
Die Lichtkegel 24, 25 des ersten Leuchtmittels 14 und
des zweiten Leuchtmittels 15 überschneiden sich in dem Bereich 31 des
Schirmes 11. Die Lichtkegel 25, 26 der
Leuchtmittel 15, 16 überschneiden sich in dem Bereich 32 des
Schirmes 11.
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1b zeigt
eine zweite Ausführungsform eines
Beleuchtungssystems 10 mit einer Platine 12 und
einem Schirm 11. Den Leuchtmitteln 14, 17, 15, 18, 16 sind
entsprechende Lichtkegel 24, 27, 25, 28, 26 zugeordnet.
Auf der Platine 12 der 1b sind doppelt
so viele Leuchtmittel wie auf der Platine 12 der 1a angeordnet.
Folglich gibt es zum einen größere Bereiche
des Schirmes, an denen sich zwei Lichtkegel überschneiden, und zum anderen
Bereiche, in denen sich mehr als zwei Lichtkegel überschneiden.
In dem Bereich 33 des Schirmes 11 überschneiden
sich beispielsweise die Lichtkegel 24, 27 und 25 der
Leuchtmittel 14, 17, 15. In dem Bereich 34 des
Schirmes 11 überschneiden
sich beispielsweise die Lichtkegel 27, 25 der
Leuchtmittel 17, 15.
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In
den Ausführungsformen
der 1a und 1b beträgt der Abstand
der Leuchtmittel, das heißt
der LEDs, 14, 15, 16, 17, 18 zu
dem Schirm 11 drei Zentimeter. Als Gittermaß der LEDs 14, 15, 16, 17, 18 untereinander
wird ein Abstand von 6 cm nicht überschritten,
d. h. in 1a beträgt der Abstand 6 cm, in 1b 3
cm. Durch diese Anordnung, d. h. der Abstand zwischen den LEDs 14, 15, 16, 17, 18 beträgt maximal
6 cm, und einen Öffnungswinkel
von 120° der
Lichtkegel 24, 25, 26, 27, 28 der
LEDs 14, 15, 16, 17, 18 ist
eine maximale Strahlüberdeckung von
2,89 mm und eine minimale von 0,79 mm gewährleistet.
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2a zeigt
einen Schirm 11, der farblich gestaltet ist. Die farbliche
Gestaltung des Schirmes 11 weist ein Bild von zwei Pfauen
auf. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Musikautomaten.
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Um
das Bild der zwei Pfauen auf dem Schirm 11 durch Lichteffekte
für den
Betrachter so interessant wie möglich
zu machen, ist hinter dem Schirm 11 die erfindungsgemäße Platine 12 gemäß 2b angeordnet.
Die erfindungsgemäße Platine 12 weist eine
Matrix von RGB-LEDs auf. Die Gitteranordnung der Leuchtmittel auf
der Platine 12 weist beispielsweise das erste Leuchtmittel 14 und
das zweite Leuchtmittel 15, wie sie in den Querschnitten
durch die Platine 12 in 1a und 1b gezeigt
sind, und ein zusätzliches
drittes Leuchtmittel 19 und ein zusätzliches viertes Leuchtmittel 20 auf.
Dabei ist die erfindungsgemäße Platine 12 derart
der Form des farblich gestalteten Schirmes 11 angepasst,
dass eine optimale Ausleuchtung des Bildes durch Lichteffekte erreicht
wird.
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In 4 ist
ein erfindungsgemäßer Controller 13 schematisch
dargestellt. Der Controller 13 weist eine Mikroprozessor-Einheit
MCU („micro-controller-unit)
auf, welche über
eine Versorgungsspannung VCC versorgt wird. Die MCU ist zum Kommunizieren
mit einer JTAG-(„Joint
Test Action Group")
Einheit ausgestaltet, welche die Einheiten und ihre Verbindungsleitungen
der Platine auf Funktion testet. Weiterhin ist die MCU-Einheit mit
einer ISP-(„Internet Service
Provider") Einheit
gekoppelt, von der sie Informationen, z. B. Programmabläufe für bestimmte Lichteffekte,
bei bestimmten Musikstücken
etc., zum Betrieb des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems empfangen
kann.
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Der
erfindungsgemäße Controller 13 weist ferner
einen RAM-Speicher und einen ROM-Speicher auf. In dem ROM-Speicher
sind Informationen über
die Leuchtmittel 14, 15, 16, 17, 18,
deren Lichtkegel 24, 25, 26, 27, 28 und
deren Eigenschaften, z. B. Position, Helligkeit, Farbe etc., hinsichtlich
der Beleuchtung des Schirmes 11 abgelegt. Programmabläufe für bestimmte
Lichteffekte können
in dem RAM-Speicher gespeichert werden. Eine Eingabe-/Ausgabe (I/O)
Einheit gibt Daten von der MCU, dem RAM und/oder ROM an eine Steuereinheit
LOGIC zum Steuern der Leuchtmittel 14, 15, 16, 17, 18 der
Platine 12 weiter.
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Der
Controller 13 weist ferner eine serielle Schnittstelle
RS232 auf, durch die er ein externes Triggersignal empfangen kann.
Der Controller 13 kann mehrere externe Triggereingänge aufweisen, die
unterschiedlich verwendet werden können, z. B. Start der Animation
der Lichteffekte bei Geldeinwurf oder Start der Animation bei Annäherung eines
Kunden oder Start der Animation bei Beginn von Musikstücken etc..
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Die
serielle Schnittstelle RS232 ist mit einer UART-(„Universal
Asynchronous Receiver Transmitter") Einheit verbunden, die zur asynchronen
Datenübertragung
dient. Weiterhin besitzt der Controller eine PWM-(„Pulse
Wide Modulation”)
Einheit mit der die Helligkeit der LEDs gesteuert wird. Das Ausgangssignal
der PWM-Einheit wird ebenfalls der Steuereinheit LOGIC eingegeben.
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Die
Steuereinheit LOGIC setzt die empfangenen Signale in Steuersignale
für die
LEDs 14, 15, 16, 17, 18 auf
der Platine 12 um. Die Steuereinheit LOGIC gibt zum einen
die Steuersignale S1 und S2, und zum anderen die Schieberegisterdaten
SRDATA 0–7
und den Schieberegistertakt SRCLK aus. Diese Signale bilden die
Eingangssignale für
die Leuchtmittel 14, 15, 16, 17, 18 auf
der Platine 12, wie sie in 5 dargestellt
ist. Für
die Ansteuerung der einzelnen Leuchtmittel 14, 15, 16, 17, 18 wird
also ein Mikroprozessor-Schaltkreis verwendet, sodass die erzielten
Effekte als Software programmtechnisch gespeichert werden können. Die
Matrix-Anordnung der Leuchtmittel 14, 15, 16, 17, 18 erlaubt
es jeden beliebigen Punkt auf dem Schirm 11 bezüglich Helligkeit und
Farbgebung zu kontrollieren.
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5 zeigt
zwei Teile der Platine 12, deren mittlerer Teil aufgrund
von Redundanz ausgelassen ist. Die Platine 12 weist insgesamt
16 Leuchtmittel LED 0–15
auf, wobei das erste Leuchtmittel 14 (LED 0) und das zweite
Leuchtmittel (LED 1) die erste Reihe bilden. Leuchtmittel LED2 und
LED3 bilden die zweite Reihe etc. und aufgrund der sich daraus ergebenen
Redundanz ist in 5 lediglich das letzte Leuchtmittel
LED 15 der letzten Reihe wiedergegeben.
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Jedes
der Leuchtmittel 14, 15, 16, 17, 18 LEDi
mit i = 0–15
besteht aus drei Farbleuchtdioden, das heißt jeweils eine für rot, für grün und für blau. Die
Eingänge
der Farbleuchtdioden der Leuchtmittel 14, 15, 16, 17, 18 werden
durch die Steuersignale S1 und S2 bzw. SRCDRV 1 und SRCDRV 2 angesteuert.
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Die
Ausgänge
der farblich identischen Farbleuchtdioden der Leuchtmittel 14, 15 einer
Reihe sind jeweils mit einem Kollektoranschluss eines bipolaren
Transistors verbunden. Die Basis des bipolaren Transistors wird über die
Schieberegisterdaten SRDATAn mit n = 0–7 und den Schieberegistertakt SRCLK
gesteuert. Die LEDi sind, wie in 5 dargestellt
ist, in einer Matrix angeordnet, wobei die Anoden in Spalten, wie
in 6 gezeigt ist, zusammengefasst sind, die zyklisch
aktiviert werden können. Die
jeweiligen Spalten werden entsprechend der Diodenreihe aktiviert.
Die farbgleichen Kathoden einer Reihe werden auf einem Treiber zusammengefasst.
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6 illustriert
schematisch die Gitteranordnung der Leuchtmittel LEDi auf der Platine 12,
wie sie in 5 gezeigt ist. Das Gitter bzw.
die Matrix der Leuchtmittel LEDi weist jeweils zwei Leuchtmittel
in einer Reihe und acht Leuchtmittel in einer Spalte auf. Die Leuchtmittel
werden jeweils spaltenweise durch die Steuersignale S1, S2 bzw.
SRCDRV 1 und SRCDRV 2 betrieben. Dabei entsprechen die Leuchtmittel 14, 15, 19, 20 der 6 beispielsweise
denen der 2b.
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In 7 ist
eine Beleuchtungsanordnung auf einer Grundplatte 21 gezeigt,
die aus einzelnen Platinen 12 mit einem ersten Leuchtmittel 14 und
einem zweiten Leuchtmittel 15 besteht. Zum einen kann die Platine 12 eine
unterschiedliche Anzahl von Leuchtmitteln aufweisen und zum anderen
Lassen sich durch unterschiedliche Anordnung von Platinen 12 unterschiedliche
Beleuchtungsanordnungen 21 erreichen, die besonderen Erfordernissen
(siehe beispielsweise abgerundeter Schirm 11 der 2a)
genügen.
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Zum
Erzeugen einer geeigneten Animation bzw. eines geeigneten Lichteffektes
für eine
Schirmfläche
von ca. 225 × 520
mm werden beispielsweise insgesamt 128 gleichmäßig angeordnete Leuchtmittel
verwendet. Einzelne Platinen 12 mit 2 × 8 = 16 Leuchtmitteln können dazu
steckbar auf einer Grundplatte 21 angeordnet werden, so
dass die Anzahl der Leuchtmittel sich nach der Größe des zu
beleuchtenden Schirmes 11 variabel ausrichten lässt.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
eines farbig bedruckten Schirmes 11 und dahinter befindlichen
RGBLEDs einer elektrischen Matrix ermöglicht es, dass jede einzelne
Leuchtdiode mit eigener Farbtemperatur betrieben werden kann. Hierdurch
lassen sich alle Mischfarben erzeugen, die aus den Grundfarben Rot,
Grün, Blau
möglich
sind. Zusätzlich
ermöglicht
die übergeordnete
Mikroprozessor-Ansteuerung, dass mehrere Leuchtdioden in Gruppen
angesteuert werden können,
um unterschiedliche eigenständige
Farbwechsel und abweichende Frequenzen zu erzeugen. Hierdurch entsteht
der Eindruck, dass die vorbestimmten Schirmflächen farblich zueinander konkurrieren,
wodurch sich unterschiedliche Bewegungsmuster erzeugen lassen.