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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Technologie
in Bezug auf kostengünstige und
zuverlässige
Lichtquellen und betrifft im Spezielleren eine durch Menschenkraft
betriebene Taschenlampe, die frei von Batterien sowie frei von Brüchen hinsichtlich
der äußeren Integrität ist und
die derart ausgebildet ist, dass Licht in effizienter Weise genutzt
wird.
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Einschlägiger Stand
der Technik
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Die
Erzeugung von Licht mit einer tragbaren Lichtquelle oder einer Taschenlampe
ist ein allgemein bekanntes Mittel, bei dem ein rohrförmiger Körper mit
einer Anzahl von in Reihe geschalteten Batterien ausgestattet ist.
Die Nachteile der herkömmlichen
Taschenlampen mit dieser herkömmlichen
Konfiguration sind im Allgemeinen Folgende: (1) Der Bruch der internen/externen
Integrität
aufgrund der Tatsache, dass relativ regelmäßig zum Austauschen von Batterien
Zugriff auf das Batteriefach genommen werden muss, und (2) weitere
Brüche
hinsichtlich der externen Integrität in Verbindung mit Leuchtmittel-Wechseln
an der Frontseite der Vorrichtung sowie aufgrund einer mechanischen
Kopplung hinsichtlich des Ein-/Aus-Schalters.
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Bei
manchen Vorrichtungen, die insbesondere für den Einsatz unter Wasser
gebaut sind, kann eine Reihe aus mehreren „O"-Ringen für eine Abdichtung gegenüber dem
Wasser verwendet werden. Wenn diese Konstruktionen jedoch an Stellen
verwendet werden, die wahrscheinlich wiederholtem Zugang ausgesetzt sind,
wie z.B. an dem hinteren Zugang zu dem Batteriefach, kommt es wahrscheinlich
zu Beeinträchtigungen, die
letztendlich zu einem Bruch der Dichtungsintegrität führen.
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Es
sind weitere Schritte zum Sicherstellen der Integrität unternommen
werden, wie z.B. die Platzierung einer flexiblen Drucktastenabdeckung über dem
Ein-/Aus Schalter, doch diese Abdeckungen neigen entweder zu einer
Leckage relativ früh
während
ihrer funktionsmäßigen Lebensdauer
an dem Ring der kreisförmigen
Befestigung oder aber später
in ihrer funktionsmäßigen Lebensdauer
durch Rissbildung oder Durchbrechen. Dichtungen um den Leuchtmittel-Wechselzugang,
typischerweise die vordere Linsenabdeckung, haben sich als sicherer
erwiesen.
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Die
Erzeugung von Energie für
Beleuchtungszwecke unter Verwendung von Generatorvorrichtungen ist
ebenfalls bekannt. In manchen Fällen
ist ein Kurbelgenerator vorgesehen, wobei sich die Kurbel durch
das Gehäuse
hindurch erstreckt, so dass eine weitere Quelle für einen
Gehäuse-Fluidbruch
entsteht. Es muss entweder ein in wissenschaftlichem Umfang engen
Toleranzen unterliegendes Lager vorgesehen sein, um die Feuchtigkeit
draußen
zu halten (enge Toleranz zusammen mit Reibungsverlust) oder der
eigentliche Generator muss wasserdicht sein. Der Generator an sich
ist eine komplexe mechanische Maschine und ebenfalls anfällig für Wasserschäden, Rost
sowie übermäßigen Verschleiß.
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Aufgrund
der vorstehend geschilderten Ausfälle sind batterielose Taschenlampen
im Allgemeinen unzuverlässig
als Notfall-Beleuchtungsquelle oder Beleuchtungsquelle für eine langfristige
Aufbewahrung, wobei dies insbesondere in harten Bedingungen oder
Feuchtigkeit ausgesetzten Umgebungen gilt.
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Darüber hinaus
ist der Großteil
persönlicher
Beleuchtungsprodukte für
den Betrieb unter Verwendung einer Glühlampen-(Glühfaden-)Lichtquelle allgemein
ineffizient, da diese beim Energieverbrauch pro Beleuchtungseinheit
nicht sparsam ist. Die meisten Generatormodelle erfordern einen
beträchtlichen
Handkurbeleinsatz, um einen nennenswerten Lichtausgang in Bezug
auf die Zeit zu bewerkstelligen.
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Es
besteht daher ein Bedarf für
eine kompaktere, isoliertere Notfall-Beleuchtungsquelle, die durch Menschenkraft
betrieben ist, die jedoch auch im Betrieb effizient ist. Die Vorrichtung
sollte stoßfest
sein und relativ wenig bewegliche Teile aufweisen und keine Flächen aufweisen,
die intensivem, mit hoher Kraft und auf kleinem Raum erfolgenden
Verschleiß ausgesetzt
sind.
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Die
US-A-5,975,714 offenbart eine von Hand aktivierbare Taschenlampe,
aufweisend einen Magneten mit einem Magnetfeld, ein Hauptgehäuse mit
einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, eine Abstützsystemhülse mit
einem ersten Ende und einem zweiten Ende zum Abstützen einer
Translationsbewegung des Magneten in Richtung auf das erste Ende
sowie in Richtung auf das zweite Ende der Abstützsystemhülse, einen Magnetdraht, der
derart positioniert ist, dass der Magnet den Magnetdraht jedes Mal
passiert, wenn der Magnet die Translationsbewegung in Richtung auf
das erste Ende und in Richtung auf das zweite Ende der Abstützsystemhülse ausführt und
dabei der Magnetdraht aufgrund seiner Passage des Magnetfeldes bei
der Translationsbewegung des Magneten mit Energie gespeist wird,
einen Kondensator zum Speichern einer elektrischen Ladung, eine
Licht emittierende Diode sowie eine mit dem Kondensator, der Licht
emittierenden Diode und dem Magnetdraht verbundene Schaltungseinrichtung
zum Umwandeln der Energiespeisung des Magnetdrahts in eine in dem
Kondensator gespeicherte elektrische Ladung sowie zum Bereitstellen
der in dem Kondensator gespeicherten elektrischen Ladung für den Betrieb
der Licht emittierenden Diode. Die Abstützsystemhülse dieses Dokuments des Standes
der Technik ist in das Hauptgehäuse
separat einzukleben usw., wobei dies in der Herstellung teuer ist.
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Offenbarung
der Erfindung
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Der
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
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Die
Licht erzeugende Vorrichtung verwendet einen großen, zentral angeordneten Magneten,
der zur Ausführung
einer Verschiebebewegung an einem Magnetaufnahmedraht oder Strominduktionsdraht
vorbei angebracht ist, der vorzugsweise an einem zentralen Punkt
einer Bewegung in einem rohrförmigen
Gehäuse angebracht
ist, das eine rohrförmige
Kammer aufweist, durch die sich der Magnet hindurch bewegt. Ein
Paar elastomere Dämpfungselemente
befinden sich jeweils an dem Ende der rohrförmigen Kammer. Jedes der elastomeren
Dämpfungselemente
ist durch seine eigene Feder gehaltert, die gegenüber den
Seiten, dem Ende oder beiden abschließenden Enden der rohrförmigen Kammer
befestigt ist. Die Montagesequenz besteht in der Abfolge erstes
Kammerende oder Konstruktion an erste Feder, an erstes Dämpfungselement,
sodann an den frei verschiebbaren oder translationsbeweglichen Magneten
und an das zweite Dämpfungselement, das
durch das zweite Ende oder die Konstruktion der Kammer befestigt
ist. Das Resultat ist eine Vorrichtung, die sowohl die manuelle
Bewegung des Taschenlampenkörpers
erleichtert, so dass der Magnet an dem zentralen Magnetaufnahmedraht
oder Strominduktionsdraht vorbei verschoben wird und ferner auch
das Restmoment des Magneten konserviert wird, sobald sich dieser
an dem Magnetaufnahmedraht oder Strominduktionsdraht vorbei bewegt
hat, und zwar durch Ausbilden eines Dämpfungselements und einer Feder
zum Konservieren eines Teils der mechanischen Energie, die in die
andere Richtung geht.
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In
Fällen,
in denen die Größe des Magneten
an die Länge
der rohrförmigen
Kammer sowie die Größe der Federn
angepasst ist, wird ein angepasstes, dicht verschlossenes mechanisches
System gebildet, das mit einem Minimum an Handgelenkenergie kontinuierlich
betätigt
werden kann. Die mechanische Eingangsenergie soll unabhängig davon
gespeichert werden, ob die Lampe während des Ladevorgangs in Betrieb
ist oder nicht. Der Energieverbrauch der Lampe sollte derart sein,
dass die mechanische Ladewirkung ausreichend Energie vorab vor ihrem
Verbrauch bei der Lichterzeugung speichern kann, so dass die Taschenlampe
selbst dann weiter benutzt werden kann, wenn irgendein vorgesehener
temporärer
Energiespeicher erschöpft
ist. Es ist vorgesehen, diesen Vorgang durch mehrmaliges Schütteln der
Taschenlampe auszuführen,
um mechanische Energie und sodann elektrische Energie in den Speicher
einzuspeisen, worauf eine Beleuchtungsperiode aus einem Energiereservoir
folgt, bei dem es sich um einen Kondensator handelt.
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Darüber hinaus
verwendet ein Aktivierungsschalter für die externe Steuerung einen
externen kleineren Magneten, der in Verbindung mit einem Reed-Schalter
arbeitet, um die mechanische Aktivierung ohne die Notwendigkeit
zur Bildung einer mechanischen Verbindung zwischen der Innenseite
und der Außenseite
der Taschenlampe zu ermöglichen.
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Ein
Gerät,
das die Möglichkeit
der erfindungsgemäßen Taschenlampe
stark erweitern kann, ist eine Ladeeinrichtung, die einen induktiven
Energietransfer verwendet. Normale Ladeeinrichtungen bedienen sich einer
körperlichen
Berührung von
Kontakten und beinhalten die entsprechenden externen Korossionsmöglichkeiten
sowie auch die Möglichkeit,
dass kein Kontakt mit der externen Energiequelle hergestellt wird.
Da die erfindungsgemäße Taschenlampe
vollständig
dicht eingeschlossen bzw. gekapselt ist, bietet eine induktive Ladung
einen sicheren Ladevorgang, und es besteht keine Möglichkeit
eines Mangels an Ladung durch Verlust von körperlichem Kontakt.
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Mit
einem Ladesystem ist die Taschenlampe bereit für die Mitnahme sowie bereit
für die
Verwendung als Beleuchtung in kürzester
Zeit. Ein weiteres zusätzliches
Merkmal ist die parallele Verwendung des Ein- und Aus-Schalters,
der durch einen Elektromagneten in einem Ladeeinrichtungsgehäuse zu aktivieren
ist, insbesondere im Fall eines Stromausfalls. Da die Taschenlampeneinheit
autonom ist, führt
ein Stoppen des Ladevorgangs nicht zum Entzug der gespeicherten
Energie. Ferner ermöglicht
ein Relais, das ein Einschalten der Taschenlampe bewirkt, eine Verwendung
der Taschenlampe als Notfall-Leuchtmittel, das ein Benutzer finden und
verwenden kann und das rasch aus seiner Ladeeinrichtung herausgenommen
werden kann, so dass man ein Gebäude
bei Bedarf verlassen kann. Die Taschenlampe kann auch eingeschaltet
sein, während
sie in der Ladeeinrichtung angeordnet ist, so dass sie als kontinuierlich
geladene Nachtbeleuchtung an einem feststehenden Ort sowie auch
als eine tragbare Nachtbeleuchtung wirken kann.
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Die
Ladeeinrichtung verwendet ein Induktionssystem mit einer körperlichen
Ausbildung, die an die in dem Ladesystem der Taschenlampe verwendete
Spule angepasst ist. Die nahe Anordnung bei der Ladeeinrichtung
und deren Ladespule oder die nahe Anordnung bei dem von der Ladeeinrichtung
erzeugten elektromagnetischen Feld führt zum Aufladen. Als Ergebnis
hiervon unterliegt die Konstruktion der Ladeeinrichtungen keinen
besonderen Einschränkungen.
Eine Wandsteckereinheit, die von einer Steckdose aufgenommen wird und
die wiederum die Taschenlampe trägt,
ist bevorzugt, jedoch würde
auch eine modulare Ladeeinrichtung gut funktionieren, die einen
Wandtransformator und eine angeschlossene Hülse aufweist. Erstere Ausbildung ermöglicht den
Einsatz bei verschiedenen Steckdosen in einem Zimmer, während letztere
Ausbildung eine speziellere Orientierung und einen spezielleren
Einsatz ermöglicht.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung sowie ihre Ausbildung, Konstruktion und Arbeitsweise werden
in Verbindung mit der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter
Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen noch deutlicher erläutert; darin
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer Faraday'schen
Taschenlampe gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Perspektivansicht der Faraday'schen
Taschenlampe der 1, gesehen in Richtung auf das
vordere Ende;
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3 eine
Frontansicht der Faraday'schen
Taschenlampe der 1 und 2;
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4A und 4B auseinandergezogene
Ansichten in einem Schnitt entlang einer Linie 4A und 4B der 2;
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5 eine
auseinandergezogene Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels,
das seitliche Klemmdämpfer
zum Schutz des Gehäuses
gegen Magnetkraftbewegung verwendet;
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6 eine
Perspektivansicht eines in Form eines einheitlichen Körpers ausgebildeten
Klemm-Biege-Dämpfers,
der zum Dämpfen
der Stoßwirkung
eines gleitenden Magneten verwendet wird;
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7 eine
Seitenansicht des in 6 gezeigten Dämpfers;
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8 ein
Blockdiagramm von einer der Feldladeeinrichtungen, die in Verbindung
mit den Elementen der Taschenlampe und deren Magnet dargestellt
sind;
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9 ein
Blockdiagramm einer weiteren Ladeeinrichtung, die in Verbindung
mit den Elementen der Taschenlampe sowie einer zusätzlichen
Induktionsspule dargestellt ist;
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10 eine
Darstellung eines Blockdiagramms einer weiteren Ladeeinrichtung
in Verbindung mit den Elementen der Taschenlampe sowie einem eingebauten
Wechselstrom-Wandstecker;
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11 eine
Frontansicht eines Bereichs des in 10 dargestellten
Taschenlampengehäuses
unter Darstellung der klappbaren Steckermesser in der Aufbewahrungsposition;
und
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12 eine
detailliertere schematische Darstellung der Schaltungseinrichtung
sowohl der in 8 dargestellten Ladeeinrichtung
als auch der Taschenlampe gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Beste Art
und Weise zum Ausführen
der Erfindung
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Die
Beschreibung und die Arbeitsweise der Erfindung werden am Besten
unter Bezugnahme zuerst auf 1 beschrieben,
die eine Faraday'sche
Taschenlampe darstellt, die im Folgenden als Taschenlampe 11 bezeichnet
wird. Das äußere Erscheinungsbild
der Taschenlampe 11 umfasst zwei Bereiche, nämlich einen Bereich
einer Hauptgehäusekammer 13 sowie
einen Bereich einer vorderen Abdeckkappe 15, der von dem Bereich
der Hauptgehäusekammer
durch eine Trennlinie 17 getrennt ist. Der Bereich der
vorderen Abdeckkappe 15 kann eine kombinierte oder eine
einheitlich ausgebildete durchsichtige Kappe beinhalten, die einen Gewindeeingriffsbereich
sowie eine integrale Linse aufweist. In der in den Zeichnungen dargestellten
Version ist die Linse als separate Einrichtung von dem Eingriffsbereich
der Kappe ausgebildet, jedoch handelt es sich hierbei lediglich
um eine mögliche
Modifikation. An dem hinteren Ende der Hauptgehäusekammer 13 befindet sich
ein hervorstehender Ansatz 19 mit einer Öffnung 21,
die in 2 nicht unmittelbar sichtbar ist, jedoch durch
einen Pfeil angedeutet ist. Ein oberer abgeflachter Bereich 25 und
ein unterer abgeflachter Bereich 27 sind in 2 zu
sehen. Ein erweiterter Bereich 29 der Hauptgehäusekammer 13 trifft
in der dargestellten Weise an der Trennlinie 17 auf die
vordere Abdeckung 15.
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An
der Oberseite der Taschenlampe 11 ist eine daran angebrachte
Schalteranordnung 31 zu sehen, die einen angebrachten Sattel 30,
der über
der zylindrischen äußeren Oberfläche angeordnet
ist, sowie ein Schieberelement 35 aufweist, das Festhalteelemente
(in 1 nicht dargestellt) besitzt, die in den Sattel 33 passen.
Die gesamte Schalteranordnung 31 kann an der Hauptgehäusekammer 13 durch
Verkleben, Verschmelzen oder dergleichen angebracht sein. Die Schalteranordnung 35 wirkt
aufgrund einer Bewegung eines Magneten innerhalb des Schieberelements 35 an
eine Stelle über
einem Bereich der Gehäusekammer 13,
an dem sich ein Reed-Schalter (in 1 nicht
dargestellt) befindet, wobei der Reed-Schalter durch die Nähe eines derartigen Magneten
geschlossen werden kann. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Orientierung
der Taschenlampe 11 derart ist, dass die inneren Einrichtungen
vor Wasser und Feuchtigkeit geschützt sind, wobei dies auch den
Magnetdraht 63 und den Magneten 65 beinhaltet.
Der Magnet 65 kann typischerweise eine Stärke von
N35 aufweisen, und der Magnetdraht 63 kann ca. 1600 Windungen
aufweisen. Bei jeder Passage des Magneten 65 durch die
Spule aus Magnetdraht 63 können ca. 1,3 Watt erzeugt werden.
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Anstatt
einer einfachen Bewegung in einer geraden rohrförmigen Hauptgehäusekammer 13 könnte die Bewegung
des Magneten 65 auch durch eine andere mechanische und
konfigurationsmäßige Konstruktion
bewerkstelligt werden.
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Wie
zu erkennen ist, kann der Bereich der Hauptgehäusekammer 13, über dem
der Sattel 33 positioniert ist, einen Aufnahmeraum oder
eine Aufnahmevertiefung bilden, um den Sattel 33 besser
aufzunehmen und diesen insbesondere vor einer Verlagerung bei Einwirken
einer externen Kraft, insbesondere einer Kraft entlang der Hauptgehäusekammer 13,
zu schützen.
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Die
vordere Abdeckkappe 15 ist mit einer Reihe von Vertiefungen 39 ausgebildet
dargestellt, die nicht nur eine Zierwirkung haben sondern auch eine
ungefähre
Beabstandung für
eine Betätigung
mit den Fingern und der Hand aufweisen. Die Taschenlampe 11 soll
wasserdicht und stoßfest
sein und im Allgemeinen niemals einer Wartung bedürfen, da
sie keinerlei Glühlampe
aufweist, die durchbrennen könnte.
Die Taschenlampe verwendet eine Licht emittierende Diode, die stoßfest ist
und bei der allgemein kein Austauschen zu erwarten ist. Die Vertiefungen 39 können auch
eine maschinelle Platzierung der vorderen Abdeckkappe 15 in
konsistenter Weise mit einem vorbestimmten Drehmoment unterstützen, um
eine maximale Dichtungswirkung zu schaffen und gleichzeitig die
Gefahr zu minimieren, das Befestigungsgewinde zu überdrehen.
Weiterhin ist eine Endfläche 41 zu
sehen.
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist eine Perspektivansicht
der Taschenlampe 11 gemäß 1 dargestellt,
jedoch in Richtung des vorderen Endes betrachtet, wobei weitere
Details innerhalb der Abdeckkappe 15 zu sehen sind. Unmittelbar
innerhalb der Abdeckkappe 15 ist jenseits der Endfläche 41 eine
winkelige Fläche 43 vorhanden.
Unmittelbar jenseits der winkeligen Fläche 43 befindet sich
eine innere zylindrische Fläche 45. Der
inneren zylindrischen Fläche 45 benachbart
ist eine gekrümmte
Linse 47 vorgesehen. Wie zu erkennen ist, erfolgt die Dichtung
hinter der gekrümmten
Linse 47, wobei die Anordnung der Konstruktionseinrichtungen derart
ist, dass jegliche Feuchtigkeit oder jegliches Wasser, das an dem
Trennraum oder der Trennlinie 17 eindringt, immer noch
die Dichtung hinter der gekrümmten
Linse 47 überwinden
muss, um eine Gelegenheit zum weiteren Eindringen der inneren Arbeitsumgebungen
der Taschenlampe 11 zu haben. Unmittelbar rückseitig von
dem Schieberelement 35 ist ferner ein Gleitraum 49 zu
sehen, der die Grenzen definiert, innerhalb derer eine Bewegung
des Schieberelements 35 möglich ist. In der Konfiguration
der 2 ist erkennbar, dass dies eine nach vorne und
nach hinten gehende Bewegung entlang des Körpers der Hauptgehäusekammer 13 ermöglicht,
wobei jedoch auch Vorkehrungen für
eine Bewegung von Seite zu Seite getroffen werden können.
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Unter
Bezugnahme auf 3 veranschaulicht eine Frontansicht
der Faraday'schen
Taschenlampe 11 der 1 und 2 die
Orientierung von Konstruktseinrichtungen, die bereits ausführlich beschrieben
worden sind, sowie den visuellen Eindruck einer Hauptgehäusekammer 13,
die einen erweiterten Bereich 29 aufweist.
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In
den 4A und 4B sind
auseinandergezogene Ansichten einer Schnittdarstellung entlang einer
Linie 4A und 4B der 2 dargestellt.
Beginnend an dem Ende der Hauptgehäusekammer 13, das
dem vorstehenden Ansatz 19 am Nähesten ist, ist einer inneren
Oberfläche 51 der
Hauptgehäusekammer 13 benachbart
eine Zentrierhülse 53 durch
Vorsprünge 55 und 57 abgestützt. Die
Zentrierhülse 53 stützt eine
Magnetdraht- und Magnetabstützanordnung 59,
die eine Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 beinhaltet,
die 1600 Windungen Magnetdraht 63 an einer Stelle in der
Nähe des
Zentrums der Bewegung eines Magneten 65 trägt, der
zur Ausführung
einer freien axialen Verschiebebewegung innerhalb der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 angebracht
ist. Der Begriff „Magnetdraht" wird lediglich verwendet,
um darauf hinzuweisen, dass in diesem Draht Ströme aufgrund der Bewegung eines
Magneten induziert werden sollen.
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Das
am Nähesten
bei der Zentrierhülse 53 befindliche
Ende der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 beinhaltet
eine umfangsmäßig nach
außen
gerichtete Nut 67, so dass sie sich in sowie in Anlage an
der Zentrierhülse 53 anordnen
lässt.
In der Nähe
des Zentrums der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 ist
ein Paar voneinander beabstandeter Fortsätze 69 vorgesehen,
um die Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 sowohl gegenüber der
inneren Oberfläche 51 der
Hauptgehäusekammer 13 zu
stabilisieren als auch zur Schaffung eines definierten, ringförmig radialen
Volumens für
den Magnetdraht 63. In dem in 4B dargestellten
Fall beinhaltet dieses Volumen einen Bereich der äußeren Oberfläche der
Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61,
der bei dem Bezugszeichen 71 dargestellt ist und der einen
kleineren zylindrischen Radius aufweist, um ein geringfügig größeres Volumen
des Magnetdrahts 63 aufzunehmen, wobei dies jedoch nicht
bei jeder Ausbildung unbedingt notwendig ist.
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An
einem Bereich der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 gegenüber der
umfangsmäßig nach
außen
gerichteten Nut 67 ist ein radialer Fortsatz 73 zum
Stabilisieren der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 gegenüber der
inneren Oberfläche 51 der
Hauptgehäusekammer 13 vorgesehen.
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Innerhalb
sowie in der Nähe
des Endes der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 befestigt eine
Schraube 75 in der Nähe
der Zentrierhülse 53 eine
Federfesthalteeinrichtung 77 an der Zentrierhülse 53. Die
Federfesthalteeinrichtung 77 befestigt ferner eine hintere
Feder 79 an einem ersten Ende der hinteren Feder 79 sowie
innerhalb der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61, und zwar vorzugsweise
in einer derartigen Weise, dass es zu keiner Berührung oder Reiben der Feder
gegen eine innere Oberfläche 81 der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 kommt.
Ein zweites Ende der Feder 79 ist an einer ersten Dämpfereinrichtung 83 durch
deren sich nach hinten erstreckende Erhebung 85 um eine
zentrale Bohrung 87 angebracht.
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Innerhalb
sowie in der Nähe
des Endes der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 befestigt eine
Schraube 75 in der Nähe
des radialen Fortsatzes 73 eine Federfesthalteeinrichtung 77 an
einer Endwand 89 der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61.
Ferner befestigt die Federfesthalteeinrichtung 77 eine vordere
Feder 91 an einem ersten Ende von dieser sowie innerhalb
der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61, und war wiederum
vorzugsweise in einer Weise, dass es zu keiner Berührung oder
Reiben gegenüber
einer inneren Oberfläche 81 der
Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 kommt.
Ein zweites Ende der vorderen Feder 91 ist an einer zweiten
Dämpfereinrichtung 83 mittels
ihrer sich nach hinten erstreckenden Erhebung 85 um eine
zentrale Bohrung 87 angebracht.
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Wie
ferner dargestellt ist, endet die Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 nicht
an dem radialen Fortsatz, sondern sie setzt sich mit einem Stegbereich 95 fort,
der zu einer Halterung 97 zum Haltern eines Goldkondensators 101 führt, bei
dem es sich vorzugsweise um einen im Handel erhältlichen Kondensator von Panasonic
EECF5R5U105 handeln kann und der einen Wert von bis zu einem Farad
aufweisen kann und nur durch die Einschränkungen begrenzt wird, die
für die
Energiespeicherkapazität
erwünscht
sind. Der Goldkondensator 101 bildet den Energiespeicher
für den
Betrieb der Taschenlampe 11. Die Halterung 97 kann sich
mit einer Wand 103 sowie mit einer weiteren Wand fortsetzen,
die bei Vorhandensein die Sicht in 4A behindern
würde und
aus diesem Grund zur Veranschaulichung der Schnittdarstellung der 4A entfernt
ist. Eine Trenneinrichtung 105 ist in einer Anordnung über dem
Goldkondensator 101 zu sehen. Über der Trenneinrichtung 105 trägt ein Reed-Schalterträger 107 ein
oder mehrere Längsstücke Tape 109 für die Beabstandung
eines Reed-Schalters 111. Der Reed-Schalter 111 befindet
sich in einer Position unterhalb der vordersten Translationsbewegung
des Schieberelements 35. Ein kleiner Magnet 115 ist
im Inneren des Schieberelements 35 sowie in einer Position
oberhalb sowie unmittelbar seitlich von dem Reed-Schalter 111 dargestellt.
Der kleine Magnet 115 wird dazu verwendet, den Reed-Schalter 111 zum
Schließen
zu veranlassen, wenn sich der Schieber 35 in seiner vorderen
Position befindet. 4A veranschaulicht ferner die
Tiefe einer äußeren Vertiefung 117 in
der Hauptgehäusekammer 13,
in der der kleine Magnet unterhalb des Schieberelements 35 aufgenommen
ist, der eine Translationsbewegung innerhalb des angebrachten Sattels 33 ausführt. Wenn
der Schieber 35 und der kleine Magnet 115 in eine
rückwärtige Position
innerhalb des Sattels 33 sowie von dem Reed-Schalter 111 weg
angeordnet sind, öffnet
der Reed-Schalter 111, um dadurch jeglichen vorhandenen
Beleuchtungsschaltkreis zu unterbrechen.
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Vorwärts von
der Halterung 97 verbindet eine weitere Halterung 121 die
Halterung 97 mit einem Reflektorgehäuse 123. An der Rückseite
des Reflektorgehäuses
kann eine Licht emittierende Diode 125 mit einer Schaltungseinrichtung 126 verbunden
sein. Die Schaltungseinrichtung 126 sorgt für die Gleichrichtung
von Wechselströmen,
die durch den Magnetdraht 63 und den Magneten 65 für jede Bewegungsstrecke
des Magneten 65 erzeugt werden. Die Licht emittierende
Diode 125 ist in dem Reflektorgehäuse 123 konzentrisch
angebracht und von einem Reflektormaterial 127 umgeben.
Die innere zylindrische Oberfläche
des Reflektorgehäuses 123 kann
ebenfalls reflektierend gemacht sein. Unmittelbar vor dem Reflektorgehäuse 123 weist
die innere Oberfläche 51 der
Hauptgehäusekammer
eine Nut 131 auf, die konzentrisch größer ist als die innere Oberfläche 51.
Die Nut 131 hat eine radiale Oberflächenbreite zum Einpassen eines
O-Rings 135. Die Nut 131 hat eine axiale Tiefe
zum Aufnehmen sowohl des O-Rings 135 als auch in etwa der
halben Dicke der Linse 47. Die Linse 47 ist durch
den rückwärtigen Fortsatz
eines stumpfen Endes 137 des inneren zylindrischen Elements 139 in
ihrer Position festgelegt, dessen innere zylindrische Oberfläche 45 zuvor
betrachtet wurde. Wie weiterhin zu sehen ist, ist ein Verbindungsraum 141 unmittelbar
angrenzend an die Linse 47 sowie zwischen der Hauptgehäusekammer 13 und
der vorderen Abdeckkappe 15 vorhanden. Der Verbindungsraum 141 führt zu einer
mit Gewinde versehenen Grenzfläche,
die einen äußeren Satz
von Gewindeeinrichtungen 143 an der Hauptgehäusekammer 13 aufweist
sowie einen inneren Satz von Gewindeeinrichtungen 145 an
der vorderen Abdeckkappe 15 aufweist. Die andere Seite
der mit Gewinde versehenen Grenzfläche steht mit der Trennlinie 17 in
Verbindung.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass jegliche Feuchtigkeit oder jegliches
Wasser auf einem von zwei Wegen Zugang erlangen muss. Der eine Weg
ist der durch die Trennlinie 17 und somit durch die mit
Gewinde versehene Grenzfläche
zwischen dem äußeren Satz
von Gewindeeinrichtungen 143 und dem inneren Satz von Gewindeeinrichtungen 145 an
der vorderen Abdeckkappe 15 sowie dem Rand der Linse 47.
Der andere Weg ist der zwischen dem Außenumfang der vorderen Oberfläche der
Linse 47 und dem kontinuierlichen stumpfen Ende 137 des
inneren zylindrischen Elements 139 der vorderen Abdeckkappe 15.
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Zum
Eindringen in das Innere der Hauptgehäusekammer 13 muss
Feuchtigkeit entweder an der abgedichteten Barriere zwischen dem
O-Ring 135 und der Nut 131 oder zwischen dem O-Ring 135 und
der Peripherie einer hinteren Oberfläche 147 der Linse 47 hindurch
gehen.
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Es
versteht sich, dass die Taschenlampe 111 mit Elementen
variierender Kapazität
versehen sein kann. Zum Beispiel hat es sich herausgestellt, dass
der Magnet 65 unter Verwendung einer Durchmessergröße von ca.
19 mm und einer Länge
von ca. 28 mm gut arbeitet. Die Feldstärke des Magneten 65 hängt von
dem verwendeten Material ab. Variationen könnten unter Verwendung von
zwei Magneten 65 geschaffen werden, die durch eine Kunststoff-Zwischenverbindung
getrennt sind. Bei dieser Konfiguration würden die Magneten den Magnetdraht 63 zwei
Mal bei jeder Kippbewegung der Hauptgehäusekammer 13 erregen.
Idealerweise könnte
das Paar der Magneten 65 entgegengesetzt polarisiert sein,
so dass eine Kippbewegung äquivalent
zu zwei Kippbewegungen bei Verwendung von einem Magneten wären. Es
könnten
auch drei oder vier Magneten miteinander verbunden werden, um vier
Betätigungen
des Magnetdrahts 63 für
jede Kipp- bzw.
Umdrehbewegung der Taschenlampe 11 zu erzielen.
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Umkehrt
dazu könnte
auch der Magnetdraht 63 in mehreren Abschnitten vorgesehen
sein. Zwei Abschnitte von Magnetdraht 63 würden die
doppelte Energie pro Kippbewegung oder Laufbewegung des Magneten 65 von
dem einen Ende der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 zu
dem anderen Ende von dieser erzeugen. Wiederum bestimmen die Stärke der
Federn 79 und 91 in Kombination mit der Härte der Dämpfereinrichtungen 83 sowie
dem Gewicht des Magneten 65 (oder der Magneten 65)
die Eigenfrequenz der Schüttelbewegung
zum Aktivieren der Taschenlampe 11. Ferner ist in dem Fall,
in dem die Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 aus nahezu
reibungslosen Material herge stellt ist und die Magneten 65 aus
einem Material komplementär
zu dem reibungslosen Material der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 gebildet
sind, nur sehr wenig Energie aufgrund von Reibung verbraucht, und
die Masse der umkehrmagnetischen elektromotorischen Kraft bzw. EMK
liegt als Widerstand gegen das Schütteln der Taschenlampe 11 vor.
Hinsichtlich eines jeglichen Widerstands aufgrund eines Lufteinschlusses
innerhalb der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 kann dieser
durch Vorsehen von alternativen Routen für die Passage von Luft vermieden
werden. Alternative Routen lassen sich durch Vorsehen eines Kerns
in dem Magneten 65 oder durch Vorsehen von Seitenschlitzen
entlang der seitlichen Ränder
des Magneten 65 oder durch Vorsehen von langen Rippen entlang
der Innenseite der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 erzielen,
um auf diese Weise einen reduzierten Oberflächenverschleißbereich
sowie auch eine Beabstandung für
die Passage von Verdrängungsluft
zu schaffen, oder aber die Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 an
sich könnte
z.B. mit Ventilationsöffnungen
versehen sein, um die Passage von Luft in den Raum zwischen der äußeren Oberfläche 149 der
Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 und
der inneren Oberfläche 61 der
Hauptgehäusekammer 13 zu
ermöglichen.
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In
Anbetracht der Tatsache, dass die in der Taschenlampe 11 gespeicherte
Energie mit einem Goldkondensator 101 mit hohem Wirkungsgrad
erzielt wird, lässt
sich die Speicherkapazität
des Goldkondensators entweder durch Verwendung von mehreren Kondensatoren 101 parallel
oder durch einen größeren Kondensator 101 erhöhen. Im
Gegensatz zu Speicherbatterien erleidet ein Kondensator 101 keine
Schäden
aufgrund einer Aufladung über
lange Zeitdauern. Kondensatoren können eine gewisse Leckage oder
eine bestimmte Nennleistung auf der Basis einer unvermeidlichen
Leckage haben, doch unabhängig
von diesem Faktor sind keine negativen Wirkungen aufgrund der Beibehaltung
einer konstanten Ladung vorhanden. Damit ist die Taschenlampe 11 ideal
für eine
Lagerung in einer horizontalen Position an Orten, die Bewegung ausgesetzt
sind. Zum Beispiel führt
die Aufbewahrung unter dem Sitz eines Lastwagens in seitlicher Richtung
zu einer Bewegung des Magneten 65 von einem Ende der Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61,
jedes Mal wenn das Fahrzeug eine andere Kurve fährt. Bei spezielleren Strukturen,
wie z.B. auf Oberflächen,
die sich langsam drehen, führt
die Anordnung der Taschenlampe 11 zu einer kontinuierlichen
Ladung.
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Auch
könnte
die Taschenlampe 11 bei Maschinerie angebracht werden,
die einer beträchtlichen
Schüttelwirkung
in einer vorherrschenden Richtung ausgesetzt ist. Das Anbringverfahren
kann variieren, jedoch sollten jegliche externe Befestigungsmagneten
von den beiden Bewegungsstrecken des Magneten 65 abgelegen vorgesehen
sein. In allen diesen Fällen
ist die Taschenlampe 11 automatisch zur Verwendung in einem
voll geladenen Zustand verfügbar.
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Unter
Verwendung der beschriebenen Konstruktionen kann die resultierende
Taschenlampe 11 erwartungsgemäß mit ca. einer Bewegung pro
halbe Sekunde hin und her geschüttelt
werden, und zwar für
insgesamt 90 Sekunden, um genug Energie für den Betrieb der Licht emittierenden
Diode 125 für
etwa 5 Minuten zu erzeugen. Der Lichtausgang ist vorzugsweise sowie
gezielt niedrig gewählt
und beträgt
ca. 6000 Lux, damit die Zykluszeit einem Benutzer die Möglichkeit
gibt, der Energiebenutzungszeit „voraus zu bleiben". Bei dem Beispiel
eines Schüttelvorgangs
von 90 Sekunden für
ca. 5 Minuten Beleuchtung ist es in Abhängigkeit von der Kapazität der Komponenten
bevorzugt, den Schüttelvorgang
zu einem Zeitpunkt auszuführen,
an dem die Licht emittierende Diode 125 mittels der Schalteranordnung 31 ausgeschaltet
ist. In Notfallsituationen ergeben sich für den Benutzer, der den Schüttelvorgang
bei eingeschalteter Licht emittierender Diode 125 ausführt, eine
kürzere
Zykluszeit sowie eine sprunghafte Lichtdarstellung. Würden die
Komponenten einem kräftigen Schüttelvorgang über 90 Sekunden
ausgesetzt, gefolgt von einem Betrieb von 5 Minuten, würden dann,
wenn der Schüttelvorgang
bei eingeschalteter Taschenlampe 11 stattfindet, die 5
Minuten auf etwa 3½ Minuten
reduziert werden.
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Unter
Bezugnahme auf 5 ist eine auseinandergezogene
Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung dargestellt, wobei weitere innere Details sowie das
Vorhandensein einer in Form eines einheitlichen Körpers ausgebildeten
Klemm-Biege-Dämpfereinrichtung 151 veranschaulicht
sind. Weiterhin ist auch eine Perspektivansicht eines integrierten
internen Halterungssystems 155 zu sehen, das die Magnetdraht-
und Magnetabstützanordnung 59,
den Stegbereich 95, die Halterung 97 unter Bildung
eines halb umschlossenen Schaltungsbereichs sowie das angebrachte
Reflektorgehäuse 123 beinhaltet.
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Das
integrierte interne Abstütz-
bzw. Halterungssystem 155 bildet eine stabile Halterungskonstruktion, die
in der Hauptgehäusekammer 13 sicher
angebracht werden kann und die die inneren Einrichtungen während des
Schüttelvorgangs
stabilisiert und abstützt.
Da sich das System 155 im Wesentlichen über die Länge des Gehäuses 13 erstreckt,
erfolgt seine Platzierung an seinem hinteren Ende in Anlage an der
Rückseite
des Gehäuses 13 und
an der Vorderseite des Gehäuses
aufgrund des Drucks der Abdeckkappe 15, wenn diese an dem
vorderen Ende des Gehäuses 13 angebracht
ist.
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Weitere
Details werden beginnend mit der oberen linken Seite in der Zeichnung
erläutert.
Wie zu sehen ist, beinhaltet der Sattel 33 den Schieberraum 49,
durch den hindurch das Schieberelement 35 eine axiale Translationsbewegung
ausführen
kann. Der kleine Magnet 115 ist unter einen passenden Raum
in dem Schieberelement 35 passbar. Als Ergebnis hiervon
braucht ein passender Raum 157 nur einen definierten Abstand von
dem Reed-Schalter 111 zu haben.
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Der
Raum 157 muss nicht vorhanden sein, da der Sattel 33 auch
gekrümmt
sein kann, um auf ein zylindrisches Gehäuse zu passen, jedoch ermöglicht die
Verwendung eines Raums 157 eine bessere Steuerung des Montagevorgangs.
Die Zentrierhülse 53 ist
als Abdeckung ausgebildet und weist eine zentrale Öffnung 159 auf,
um eine Verankerung 161 der als einheitlicher Körper ausgebildeten
Klemm-Biege-Dämpfereinrichtung 151 aufzunehmen.
Das Einbringen der Dämpfereinrichtung 151 ist
in ganz einfacher Weise durch Hindurchführen der Verankerung 161 durch
die zentrale Öffnung
möglich,
um diese durch Reibung oder mittels Haftmittel oder Klebstoff gegenüber der
Hülse 57 zu
verankern. Insofern als das gesamte System 155 einer stabilisierenden
Kompressionswirkung ausgesetzt ist, besteht bei der Hülse 57 und
der Dämpfereinrichtung 151 keine
Tendenz, dass sich Letzterer von sich aus aus seiner Verbindung
mit der Hülse 57 heraus
verlagert.
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Eine Öffnung 162 in
der Endwand 89 sorgt für
die Unterbringung der anderen Verankerung 161 der anderen
Klemm-Biege-Dämpfereinrichtung 151.
Sobald die Verankerung 161 durch die Öffnung 159 oder 162 entweder
in der Hülse 57 oder
der Endwand 89 hindurchgeführt ist, kann die Verankerung 161 in
der erforderlichen Weise zugerichtet oder abgeschnitten werden,
wie dies zur Schaffung ei nes beliebigen Freiraums für Gegenstände erforderlich
ist, mit denen es ansonsten zu einer Beeinträchtigung durch die Verankerung 161 kommen
würde.
Ferner sind auch Schrauben 163 zu sehen, die zum Halten
des Reed-Schalterträgers 107 gegen
einen Satz blanker Drähte 165 verwendet
werden, die sich von der Schaltungsplatten-Trenneinrichtung 105 nach
oben erstrecken. Eine weitere Schraube 167 wird zum Befestigen
des Goldkondensators 101 an der Schaltungsplatten-Trenneinrichtung 105 verwendet.
Die gesamte Elektronik passt in eine kastenförmige Öffnung, die ein Paar einander
gegenüberliegender,
voneinander beabstandeter Wände 103 sowie
eine unten liegende Abstützeinrichtung 97 beinhaltet.
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Unter
Bezugnahme auf die 6 und 7 sind weitere
Details in einer Perspektivansicht bzw. einer Seitenansicht der
in Form eines einheitlichen Körpers
ausgebildeten Klemm-Biege-Dämpfereinrichtung 151 dargestellt.
Die Verankerung 161 kann eine Erhebung 169 mit
einer konischen Oberfläche 171 aufweisen
sowie in einem Abstand von einer Basisfläche 173 der Dämpfereinrichtung 151 angeordnet
sein. Ein Bereich der Verankerung 175 ist zwischen der
Erhebung 169 und der Basisoberfläche 173 vorhanden,
und dieser Bereich ermöglicht
ein Festhalten der Teile um die Öffnungen 159 und 162 herum,
um auf diese Weise zur Stabilisierung der Dämpfereinrichtung 151 beizutragen.
Die Erstreckung der Verankerung 161 rückwärts von der Erhebung 169 kann
nach der Montage entfernt werden, wenn ein Problem hinsichtlich
Beeinträchtigungen
vorliegt. Die Haupterstreckungslänge
der Verankerung 161 dient zum Vereinfachen des manuellen
Hindurchführens von
dieser durch die Öffnungen 159 und 162 sowie
zum Aufbringen von Spannung, um die Erhebung 169 durch
diese hindurch zu ziehen.
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Die
Basisfläche 173 ist
Teil einer Basis 177. Ein Paar sanduhrförmiger oder winkeliger Seitenwände 181 und 183 erstreckt
sich von der Basis 177 weg. Die Seitenwände sind über etwa die Hälfte ihrer
Länge jeweils
sanft in Richtung aufeinander zu geneigt und verlaufen dann geneigt
zurück,
um eine obere interne Kurve bzw. Biegung 185 zu bilden.
Die Biegung 185 sitzt unter einem abgerundeten, massiven
Endelement 189.
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Die
geformte, einander gegenüberliegende
Ausbildung der Seitenwände 181 und 183 stellt
sicher, dass jegliche axiale Kompressionskraft, die zwischen dem
massiven Endelement 189 und der Basis 177 aufgebracht
wird, dazu führt,
dass sich die Seitenwände 181 und 183 an
ihren Mittelpunkten in Richtung aufeinander zu biegen. Das erste
Stadium der Verformung tritt dann auf, wenn sich die Seitenwände 181 und 183 um
ihre mittleren Abschnitte biegen, wenn die mittleren Abschnitte
der Seitenwände 181 und 183 antriebsmäßig aufeinander
zu bewegt werden. Das zweite Stadium der Verformung tritt dann auf,
nachdem die mittleren Abschnitte der Seitenwände 181 und 183 in
Kontakt miteinander gelangt sind, wobei das zweite Stadium der Verformung
dazu führt,
dass die Oberflächenberührung der
mittleren Abschnitte der Seitenwände 181 und 183 miteinander
vergrößert wird.
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Das
erste Stadium der Verformung verlangsamt die Bewegung des Magneten 65 weniger
rasch als das zweite Stadium der Verformung. Aufgrund der Dämpfungswirkung
ist keine Federrückstellkraftwirkung
in Bezug auf den Magneten 65 vorhanden. Dieser Effekt ist
durch die Masse des Magneten 65 bedingt, die in etwa gleich
der Masse der übrigen
Taschenlampe 11 ist. Die Massenbeträge sind derart, dass die typischen Bewegungen
eines Benutzers eine signifikante Bewegung der Taschenlampe vor
und zurück
verursachen und die Bewegungsstrecke des Magneten 65 durch
die Bewegung der Taschenlampe 11 in Abhängigkeit von der Stärke und
der Häufigkeit,
mit der diese geschüttelt
wird, signifikant verkürzt
wird. Die Hauptwirkung der Dämpfereinrichtungen 151 besteht
darin, zu verhindern, dass der Magnet 65 in harter Weise
gegen die Konstruktion der Magnetdraht- und Magnetabstützanordnung 59 stößt, insbesondere
in den Fällen,
in denen die Taschenlampe 11 kräftig geschüttelt wird. Eine Dämpfung kann
auch durch den Freiraum zwischen dem Magneten 65 und der
inneren Oberfläche 81 der
Magnettranslationsbewegungs-Abstützhülse 61 unterstützt werden.
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Die
Vorteile der Taschenlampe 11 sind klar, indem ein Benutzer
eine Taschenlampe für
einen Notfallgebrauch oder einen Hilfsgebrauch zur Verfügung haben
kann, wobei die Taschenlampe keine Batterien benötigt. Die abgedichtete Einheit
der Taschenlampe 11 kann über Jahrzehnte unbenutzt aufbewahrt
werden und dann rasch in Gebrauch genommen werden. Da ein Kondensator 101 für die Energiespeicherung
verwendet wird, wird insbesondere bei Kondensatoren mit hohem Wirkungsgrad
(Ladung pro Gewichtseinheit) deren Ladung typischerweise geringer.
Als Ergebnis hiervon muss ein Benutzer, der die Taschenlampe 11 typischerweise
an einem sicheren Ort aufbewahrt, die Taschenlampe 11 finden und
schütteln,
um diese mit Energie aufzuladen, bevor sie für den Gebrauch bereit ist.
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Ferner
sind in der vorliegenden Beschreibung Möglichkeiten zum Aufladen des
Kondensators 101 offenbart, die eine bessere Verwendung
der Taschenlampe 11 als Notfall-Beleuchtungsmittel ermöglichen.
Viele Notfall-Beleuchtungsmittel, die für lange Zeitdauern in einer
Ladeposition belassen worden sind, versagen, da die typischerweise
in solchen Taschenlampen verwendete Speicherzelle entweder korrodiert
ist, oder sie versagen aufgrund des Erfordernisses, dass sie eine
Ladung für
eine lange Zeitdauer aufrechterhalten müssen. Wenn die Ladeeinrichtung
an einem gemeinsamen Ort mit einer herkömmlichen Taschenlampe angeordnet wird,
kann die Wärme
von der Ladeeinrichtung die Batterie beschädigen.
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Die
Taschenlampe 11 ist zur Verwendung mit einer Ladespule
geeignet, die den Kondensator 101 durch Energie in Form
von elektromagnetischer Kraft laden kann, die durch die Hauptgehäusekammer 13 der Taschenlampe 11 empfangen
wird. Die Ladeeinrichtung kann in vielen verschiedenen Konfigurationen
ausgebildet werden, um eine große
Anzahl verschiedener Halterungskonstruktionen zu ermöglichen.
Zusätzlich
zu einer darüber
angeordneten Hülse
hat jedes beliebige Gehäuse,
das eine Spule enthält
oder ein Magnetfeld übertragen
kann, das Strom in dem Magnetdraht 63 induzieren kann,
die Wirkung, dass der Kondensator 101 geladen gehalten
bleibt. Dies ermöglicht
einem Benutzer, die Taschenlampe 11 als rasch verfügbare Notfall-Taschenlampe
aufzubewahren, die aus ihrer Ladeeinrichtung sofort verfügbar ist.
Bei einem Notfall in Verbindung mit einem Stromausfall steht die
Taschenlampe 11 für
den Einsatz bereit, und sie braucht lediglich geschüttelt zu
werden, um den Strom wieder aufzufüllen, der seit der Trennung
von der Ladeeinrichtung verbraucht worden ist.
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Unter
Bezugnahme auf 8 ist ein Blockdiagramm zur
Veranschaulichung der Ladeeinrichtung sowie deren Beziehung zu den
Schaltungseinrichtungen der Taschenlampe 11 insgesamt dargestellt.
Ein Leitungseingangsblock 201 „STROM-QUELLENEINGANG" liefert in der dargestellten Weise
Energie an einen Block 203 „LADEELEKTRONIK". Der Leitungseingangsblock 201 „STROMQUELLENEINGANG" kann entweder ein
Wechselstrom-Leitungseingang oder ein Gleichstrom-Eingang mit Inverterelektronik
sein, die ein alternierendes Magnetfeld erzeugt.
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Der
LADEELEKTRONIK-Block 203 ist mit einer Ladespule 205 verbunden.
Die Taschenlampe 11 ist körperlich innerhalb der Ladespule 205 dargestellt,
um eine Art und Weise zu veranschaulichen, mit der ein elektromagnetisches
Feld in dem Magnetdraht 63 im Inneren der Taschenlampe 11 induziert
werden kann. Der übrige
Bereich der 8 veranschaulicht beginnend
mit dem Magnetdraht 63 Komponenten, die der Taschenlampe 11 zugeordnet
sind.
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Die
Ladespule 205 ist von einer Spule aus Magnetdraht 63 getrennt,
jedoch sehr nahe bei dieser angeordnet. Der Magnet 65 ist
in einer Position zur Ausführung
einer Bewegung durch den Magnetdraht 63 hindurch dargestellt.
Dadurch wird der Magnetdraht 63 entweder durch die Bewegung
des Magneten 65 oder durch ein alternierendes elektromagnetisches
Feld von der Ladespule 205 mit Energie versorgt.
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Der
Magnetdraht 63 ist mit einem Block 211 „GLEICHRICHTER" verbunden. Der Block 211 „GLEICHRICHTER" ist mit einem Block 213 „DURCHSCHNITTSSPANNUNGSSCHUTZ" oder „ÜBERSPANNUNGSSCHUTZ" verbunden. Der Block 213 „ÜBERSPANNUNGSSCHUTZ" ist mit einem Block 215 „LADUNGSSPEICHERKONDENSATOR" verbunden und hält die Spannung
auf einem Mittelwert. Eine Leitung eines Paares von Leitungen von
dem Block 215 „LADUNGSSPEICHERKONDENSATOR" ist durch einen
Block 219 „REED-SCHALTER" in Reihe geschaltet.
Die andere Leitung von dem Block 215 „LADUNGSSPEICHERKONDENSATOR" sowie eine Leitung
von dem Block 219 „REED-SCHALTER" sind mit einem Block 221 „WEISSE LED" (weißes Licht)
verbunden.
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Der
Block 221 „WEISSE
LED" ist mit einem
Block 223 „SCHUTZ
VOR ELEKTROSTATISCHER LADUNG" verbunden.
Ein Block 225 „SCHIEBETASTE" ist dem Block 219 „REED-SCHALTER" benachbart jedoch
von diesem getrennt vorgesehen. Wenn der Block 225 „SCHIEBETASTE", der den kleinen
Magneten 115 enthält,
in die Nähe
des Blocks 219 „REED-SCHALTER" bewegt wird, wird
der Reed-Schalter 111 geschlossen,
um dadurch die Taschenlampe 11 einzuschalten. Wenn der
Block 225 „SCHIEBETASTE", der den kleinen Magneten 115 enthält, aus
dem Bereich in der Nähe
des Blocks 219 „REED-SCHALTER" heraus bewegt wird, wird
der Reed-Schalter 111 geöffnet, und dadurch wird die
Taschenlampe 11 ausgeschaltet.
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Unter
Bezugnahme auf 9 ist in schematischer Weise
die Verwendung der Taschenlampe 11 dargestellt, die als
Rechteck veranschaulicht ist und von einer Ladeeinrichtung unterstützt wird,
die durch Abgrenzung ihres Ladeeinrichtungsgehäuses 251 dargestellt
ist, und zwar unter Veranschaulichung einer gewissen Halterung für den Bereich
der Gehäusekammer 13 der
Taschenlampe 11 oder zumindest einer gewissen orientierungsmäßigen Ausrichtung
eines Ladeeinrichtungsgehäuses 251 in
Bezug auf das Ladeeinrichtungsgehäuse 251 der Taschenlampe 11.
Im Inneren des Ladeeinrichtungsgehäuses 251 ist ein Elektroschalter-Magnetblock 255 in
einer Position (1) entweder nahe bei einem Hilfs-Reed-Schalter 256,
der dem Reed-Schalter 111 parallel geschaltet ist, oder
(2) direkt bei dem Reed-Schalter 111 angeordnet. Entweder
der Reed-Schalter 111 oder der Reed-Schalter 256 veranlasst bei
Aktivierung des Magnetblocks 255, mit dem der Block 257 „RELAIS" verbunden ist, das
Einschalten der Taschenlampe 11.
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Da
sich die Schalteranordnung 31 über dem Reed-Schalter 111 befindet,
würde ein
Auslöse-Elektromagnet 255 die
Betätigung
des Reed-Schalters 111 entweder verdecken oder behindern
und in manchen Fällen
durch den kleinen Magneten 115 beeinträchtigt werden. Durch Ausbilden
eines separaten Reed-Schalters 256, der dem Reed-Schalter 111 parallel
geschaltet ist und an einer anderen Stelle angeordnet ist, hat ein
Benutzer eine unabhängige „Ein"-Steuerung. Ein Benutzer
kann die Taschenlampe 11 in die Position „Ein" unabhängig davon
schalten, ob ein Stromausfall aufgetreten ist oder nicht.
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Es
wird ein Fall erläutert,
in dem der Block 257 „RELAIS" durch einen Block 261 „LADELEKTRONIK" aktiviert wird.
Der Block 261 „LADEELEKTRONIK" ist mit einem Block 263 „STROMQUELLENEINGANG" verbunden. Wenn
der Block 263 „STROMQUELLENEINGANG" sowohl den Eingang
einer elektrischen Leitung als auch einen Batteriespeicher beinhaltet,
kann er bei Stromausfall automatisch auf Batterie umschalten. Eine optionale
Lade-LED 265 kann nicht nur zum Anzeigen der Energieversorgung
der Ladeeinrichtung 251 verwendet werden, sondern auch
zum Schaffen einer gewissen Beleuchtung bei einem Stromausfall,
wenn der Block 263 „STROMQUELLENEINGANG" eine Batterieversorgung
beinhaltet.
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Wenn
der Stromeingang zu der Ladeschaltung des Ladeeinrichtungsgehäuses 251 ausfällt, schaltet der
Block 263 „STROMQUELLENEINGANG" auf Batteriebetrieb
um und führt
entweder die Energieversorgung der Ladespule 205 aus oder
hält diese
aufrecht. Der Block 263 „STROMQUELLENEINGANG" nimmt dann ein Schließen oder Öffnen des
Blocks 257 „RELAIS" vor, um den Magnetblock 255 zu
aktivieren oder zu deaktivieren. Für eine maximale Stromersparnis
beinhalten die Schritte das Öffnen
eines Reed-Schalters 111 oder 256 bei Deaktivierung
des Magnetblocks 255, um dem Reed-Schalter 111 ein
Schließen
durch das Stoppen eines Elektromagneten im Gegensatz z.B. zu einem
Permanentmagneten zu ermöglichen.
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Wie
dem auch sei, bewirkt die Betätigung
des Blocks 257 „RELAIS" ein Schließen des
Reed-Schalters 111, um dadurch die Taschenlampe 11 einzuschalten.
Vorzugsweise befindet sich die Ladeeinrichtung innerhalb des Ladeeinrichtungsgehäuses 251 in
einer Position zur Unterstützung
der Taschenlampe 11 und vorzugsweise zum Orientieren der
Taschenlampe 11 in einer senkrecht nach oben ragenden Position.
Dies führt dazu,
dass die Kombination aus Ladeeinrichtung in dem Ladeeinrichtungsgehäuse 251 und
Taschenlampe 11 zu einem Stromausfall-Leuchtmittel werden. Ein Gebäude oder
ein Büro,
das mit einer Reihe solcher kombinierter Sätze aus Ladeeinrichtung 251 und
Taschenlampe 11 ausgestattet ist, würde bei einem Stromausfall eine
automatische Beleuchtung bei Nacht aufweisen. Nachtbeleuchtungen
können
jedoch nicht entfernt und mitgenommen werden. In Situationen, in
denen ein oder zwei Insassen in einem Gebäude einem Stromausfall ausgesetzt
sind, können
diese nicht nur genug Licht zum Sehen haben, sondern sie können auch
direkt zu der Taschenlampe 11 gehen und diese aus der Ladeeinrichtung 251 entnehmen
sowie die Taschenlampe 11 zur Unterstützung bei der Evakuierung des
Gebäudes
verwenden.
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In
einem Geschäft
mit einer Reihe von Angestellten, in dem eine große Anzahl
kombinierter Sätze
aus Ladeeinrichtung 251 und Taschenlampe 11 vorhanden
ist, hätten
die Beschäftigten
jeweils ein praktisches Leuchtmittel zur Unterstützung bei der Evakuierung zur
Hand. In beiden Situationen, d.h. sowohl zu Hause als auch in einem
Geschäft,
könnte
ein langer Evakuierungsweg bewältigt
werden, da die Möglichkeit
besteht, der Taschenlampe 11 durch Schütteln manuell Energie zuzuführen. Durch
Anordnen einer Ladeeinrichtung 251 zum Schaffen einer konstanten
Aufladung wäre
jede der Taschenlampen 11 vollständig aufgeladen und im Fall eines
Stromausfalls bereit für
die Mitnahme.
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Die
Ladeeinrichtung 251 kann wiederum eine beliebige Formgebung
aufweisen, mit der der Taschenlampe 11 Energie zugeführt werden
kann, sowie eine beliebige Orientierung aufweisen, die die Betätigung des Reed-Schalters 11 bei
Stromverlust ermöglicht.
Alternativ hierzu müssen
das Relais 257 und der elektrisch betätigte Magnet 255 für zwei weitere
Alternativen nicht vorhanden sein. Bei einer ersten Alternative
wird die Taschenlampe 11 in der Aus-Stellung gehalten,
steht jedoch unter konstanter Aufladung. In dieser Situation muss der
Benutzer bei einem Stromausfall das kombinierte Set aus Ladeeinrichtung 251 und
Taschenlampe 11 in der Dunkelheit finden. Dies ist nicht
die optimale Situation, lässt
sich jedoch in solchen Fällen
bewältigen,
in denen das kombinierte Set aus Ladeeinrichtung 251 und
Taschenlampe 11 an einer einfach zu erreichenden Stelle
aufbewahrt ist oder wenn die Ladeeinrichtung ihre eigene Beleuchtungs-LED
anstelle der Ladeeinrichtungs-LED 265 trägt.
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Eine
zweite Alternative sieht vor, dass die Taschenlampe 11 permanent
eingeschaltet bleibt. Wie bereits erwähnt wurde, ist die Lichtmenge
von der Taschenlampe 11 nicht hoch, wenn eine einzige weißes Licht emittierende
Diode verwendet wird. In Fällen,
in denen die Taschenlampe 11 konstant eingeschaltet bleiben soll,
gibt diese während
des Tages keine nennenswerte, signifikante Menge an Licht ab. In
der Nacht ist der Lichtausgang vergleichbar einer Nachtbeleuchtung.
Wenn die Taschenlampe 11 konstant eingeschaltet bleibt, sollte
sie einen ausreichenden Stromeingang aufweisen, um den Kondensator
vollständig
geladen zu halten und die Lichtmenge ausgleichen, die von der weißes Licht
abgebenden LED-Quelle 221 abgegeben wird.
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Selbstverständlich wird
in der automatisiertesten Konfiguration immer dann, wenn die Taschenlampe 11 in
einer vorbestimmten Ruheposition innerhalb des Ladeeinrichtungsgehäuses 251 platziert
wird, der Magnetdraht 63 durch die Ladespule 205 aufgeladen.
Die Ladespule 205 an der Ladeeinrichtung kann sich vorzugsweise
in einer vertikalen Position in unmittelbarer Nähe zu der Ladespule 205 befinden,
wenn die Taschenlampe 11 in der vertikalen Position in
der Ladeeinrichtung 251 angeordnet ist.
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Unter
Bezugnahme auf 10 sind viele der Merkmale,
die gemäß den 8 und 9 möglich sind, in
einem einzigen Gehäuse
kombiniert worden. Ein herausziehbarer Wechselstromstecker 275 befindet
sich an dem unteren Ende des Gehäuses 25 der
Taschenlampe 11. Der Stecker 275 reicht aus, um
die Taschenlampe 11 in einer üblichen Wechselstromsteckdose
anzubringen. Da der Strom dem Gehäuse 25 der Taschenlampe 11 direkt
zur Verfügung
gestellt wird, ist die Verbindung der Ladespule 205 zu
dem Magnetdraht 63 nicht notwendig.
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Bei
der Stromquelle 263 kann es sich um eine kapazitive Stromübertragungsvorrichtung
mit einer Stromaufnahme in dem Ladeeinrichtungs-Elektronikblock 261 handeln.
Eine derartige Anordnung ermöglicht, dass
das Innere des Gehäuses 25 seine
abgedichtete Beziehung zu den in 5 dargestellten
Komponenten weiterhin aufrechterhält. Ein kapazitiver Transfer
ist mit einer separaten Leitung in der Hauptgehäusekammer 13 möglich, die
direkt mit der Ladeelektronik 261 verbunden ist, oder aber
durch direkte Leitung unter Verwendung von Verbinderanschlüssen, die
zum Zeitpunkt der Herstellung des Gehäuses 25 gebildet werden.
Die Dichtungswirkung der Hauptgehäusekammer 13 kann
durch viele verschiedene mechanische Einrichtungen in Kombination
mit einer anderen Konstruktion zum Zuführen von Strom von dem Stromstecker 275 zu
dem Gleichrichter aufrechterhalten werden.
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Die übrigen in 10 dargestellten
Komponenten sind die gleichen wie in 9. Bei der
dargestellten Konfiguration kann die Taschenlampe 11 derart
betätigt
werden, dass die Messer des Steckers 275 in eine Position
zum Einstecken in eine Wandsteckdose entfaltet bzw. ausgefahren
werden. Die möglichen
Betriebsarten beinhalten (1) die Detektion eines Verlusts an Eingangsstrom,
um dann eine Beleuchtung der LED 125 zu veranlassen, oder
(2) ein konstantes Einschalten, wie dies von dem Benutzer gewählt werden
kann, durch Betätigung
des Reed-Schalters 219 und vorzugsweise mit einer ausreichenden
Stromeingangsmöglichkeit,
um unter Bedingungen einer konstanten Beleuchtung eine volle Aufladung
aufrechtzuerhalten, oder (3) ein konstantes Ausschalten und Laden,
wie dies von dem Benutzer gewählt
werden kann, und zwar vorzugsweise unterstützt mit einer Ladebeleuchtungs-LED 265 zur
Hilfe beim Auffinden einer ausgeschalteten Taschenlampe 11 in
der Dunkelheit und (4) ein Aufleuchten lassen der Beleuchtungs-LED 265 im
Fall eines Wechselstromausfalls.
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Unter
Bezugnahme auf 11 ist eine Frontansicht des
Gehäuses 25 zusammen
mit dem Wechselstromstecker 275 dargestellt, der in Form
eines Paares von Messern gezeigt ist, die in eine Position bündig mit dem
Gehäuse 25 geklappt
sind. Auf diese Weise kann der Wechselstromstecker 225 für einen
Ladevorgang ausgeklappt und in eine Wandsteckdose eingesteckt werden
sowie in eine aufbewahrte Position geklappt werden, wenn die Taschenlampe
mitgeführt
oder nicht in der Ladeposition angeordnet ist.
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Unter
Bezugnahme auf 12 ist eine detailliertere schematische
Darstellung gezeigt. Diese schematische Darstellung veranschaulicht
die Wechselstromumwandlung in ein niedrigeres Frequenzfeld, das
so weit wie möglich
an die Eigenfrequenz des Magnetdrahts 63 angepasst ist.
Die dargestellte Schaltungseinrichtung, die stromabwärts von
dem ersten Gleichrichterabschnitt angeordnet ist, könnte in
Verbindung mit einer Gleichstromquelle verwendet werden.
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Links
beginnend beinhaltet eine Ladeeinrichtungsschaltung 301 einen
Stecker 303, der einen Wechselstromeingang (wie z.B. 220
oder 110 Volt) von einer Wandsteckdose aufnimmt, wie man sie typischerweise zu
Hause vorfindet. Ein Schalter SW1, der mit dem Leitungsanschluss
des Steckers 303 verbunden ist, ermöglicht ein Ausschalten der
Ladeeinrichtungsschaltung 301, ohne dass der Stecker 303 aus
seiner Verbindung mit der Wandsteckdose entfernt wird. Ein Filtersatz
bestehend aus einer parallelen Kombination aus einem Widerstand
R1 und einem Kondensator C1 führt
den gefilterten Wechselstrom einem Anschluss bzw. einer Position
1 einer Diodengleichricht-Brückenschaltung
B1 zu. Eine Position 3 der Diodengleichricht-Brückenschaltung B1 ist mit dem
anderen oder neutralen Anschluss des Steckers 303 verbunden.
Eine Position 4 der Diodengleichricht-Brückenschaltung B1 ist mit Masse
verbunden, und eine Position 2 der Diodengleichricht-Brückenschaltung
B1 bildet einen Hauptknotenpunkt für die übrigen angeschlossenen Schaltungseinrichtungen der
Ladeeinrichtung 301.
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Die
Position 2 der Diodengleichricht-Brückenschaltung B1 ist mit Masse über einen
Kondensator C2 verbunden, und außerdem ist die Position 2 der
Dioden gleichricht-Brückenschaltung
B1 auch durch eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R2 und einer
Licht emittierenden Diode ON LED mit Masse verbunden.
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Die
Position 2 der Diodengleichricht-Brückenschaltung B1 ist ferner über einen
Widerstand R3 mit dem Kollektor eines Transistors Q1 verbunden,
wobei der Emitter des Transistors Q1 mit Masse verbunden ist. Der
Kollektor des Transistors Q1 ist über einen Kondensator C3 mit
der Basis eines Transistors Q2 verbunden. Weiterhin ist die Position
2 der Diodengleichricht-Brückenschaltung
B1 durch einen Widerstand R4 mit dem Kollektor eines Transistors
Q2 verbunden.
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Die
Position 2 der Diodengleichricht-Brückenschaltung B1 ist über einen
Widerstand R6 mit dem Kollektor des Transistors Q2 verbunden, wobei
der Emitter des Transistors Q2 mit Masse verbunden ist. Der Kollektor
des Transistors Q2 ist über
einen Kondensator C4 mit der Basis des Transistors Q1 verbunden.
Darüber hinaus
ist die Position 2 der Diodengleichricht-Brückenschaltung B1 über einen
Widerstand R5 mit dem Kollektor des Transistors Q2 verbunden.
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Der
Kollektor des Transistors Q2 ist über einen Widerstand R8 mit
der Basis eines Transistors Q3 verbunden, wobei der Emitter des
Transistors Q2 mit Masse verbunden ist. Ferner ist die Position
2 der Diodengleichricht-Brückenschaltung
B1 durch eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R7 und eine Spule
L1 mit dem Kollektor des Transistors Q3 verbunden. Die Spule L1
sollte eine Größe und passende
Eigenschaften für die
Spule des Magnetdrahts 63 der Taschenlampe 11 aufweisen,
um maximale Stromübertragungseigenschaften
zu erzielen.
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In
leicht schematischer Weise für
Orientierungszwecke sind auch die Spule des Magnetdrahts 63 sowie
der sich durch diese hindurch bewegende Lademagnet 65 dargestellt.
Die Spule L1 sowie die Magnetdrahtspule 63 können in
körperliche
Nähe derart
angeordnet werden, dass eine Aktivierung der Spule L1 zu einer Aktivierung
der Magnetdrahtspule 63 führt. Konstruktionen, mit denen
sich dies erreichen lässt,
beinhalten die Bereitstellung einer größeren Spule L1, in die das
Gehäuse 13 der
Taschenlampe 11 hinein gepasst werden kann, oder eine beliebige
andere kompatible Konstruktion.
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Unter
weiterer Bezugnahme auf die Schaltungseinrichtungen für die Taschenlampe
11 ist
die Magnetdrahtspule
63 mit Positionen 2 und 4 einer Diodengleichricht-Brückenschaltung
B2 verbunden. Die Positionen 1 und 3 der Diodengleichricht-Brückenschaltung
B2 sind durch eine Parallelschaltung aus einer 5,1 Volt-Zehnerdiode Z1 und
einen Kondensator C5, der in den anderen Darstellungen als Kondensator
101 dargestellt
ist, miteinander verbunden. Die Positionen 1 und 3 der Diodengleichricht-Brückenschaltung
B2 sind ferner durch eine Reihenschaltung aus einem Reed-Schalter
111 und
einer Beleuchtungs-LED
125 miteinander verbunden, die beide
auch in den vorangehenden Zeichnungen zu sehen waren. Tabelle
1 Schaltungswerte
| R1 | 1
Megaohm |
| R2 | 3
Kiloohm |
| R3,
R6 | 2,7
Kiloohm |
| R4,
R5 | 47
Kiloohm |
| R7 | 12
Kiloohm |
| R8 | 2
Kiloohm |
| C1 | 0,22
pF |
| C2 | 22 μF |
| C3,
C4 | 392 μF |
| C5 | 1
F, 5,5 Volt |
| Q1,
Q2 | 9014C |
| B1 | 1N4001 |
| B2 | 1N4004 |
| Beleuchtungs-LED | NSPW500BS |
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Während die
vorliegende Erfindung in Bezug auf eine Taschenlampe beschrieben
worden ist, die keine Glühlampen
oder Batterien benötigt
und deren Ladesystem eine rasche Verwendung als Notfall-Beleuchtung
verwendet, wobei im Spezielleren auf Konstruktionen einer sowohl
abgedichteten als auch manuell betriebenen Beleuchtungsvorrichtung
Bezug genommen worden ist, gelten die hierin offenbarten Prinzipien
auch für
Taschenlampen, bei denen eine abgedichtete, wasserdichte und unter
Wasser verwendbare Beleuchtung geschaffen werden kann.
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Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle erläuternde Ausführungsformen
von dieser beschrieben worden ist, erschließen sich dem Fachmann viele Änderungen
und Modifikationen der Erfindung, ohne dass man den Umfang und den
Gedanken der Erfindung verläßt, wie
diese in den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist.