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Mobile Leuchtkarte mit einer LED-Einheit
Die Erfindung betrifft eine mobile Leuchtkarte mit wenigstens
einer LED-Einheit.
Gattungsgemässe Leuchtkarten sind aus [1], WO 2006/034363 Al,
sowie aus [2], US 2003/0107884 Al, bekannt. 5
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In [1] ist beschrieben, dass bei Leuchtkarten dieser Art der
Schaltmechanismus, mittels dessen der Leuchtdiode elektrische
Energie zugeführt wird, oft Probleme verursacht. Insbesondere
bei Schaltmechanismen, bei denen ein Anschluss der
Leuchtdiode als Schaltkontakt verwendet wurde, traten nach
längerer Betriebsdauer Ermüdungserscheinungen und Schäden an
den betreffenden Vorrichtungsteilen auf.
Zur Vermeidung dieses Problems wird bei den in [1]
beschriebenen Leuchtkarten ein Schaltstab verwendet, der von
der Leuchtdiode unabhängig ist, so dass deren Anschlüsse
mechanisch nicht belastet werden.
In [2] wurde hingegen vorgeschlagen, für die Leuchtkarte
einen Plastikkörper zu verwenden, der mit einem flexiblen
Schaltarm versehen ist.
Bei beiden Lösungen wird durch eine Krafteinwirkung auf den
Schaltstab bzw. auf den Schaltarm der Stromkreis geschlossen
und die Leuchtdiode mit elektrischer Energie versorgt.
Trotz der erzielten Verbesserungen verbleiben auch bei den in
[1] und [2] beschriebenen Leuchtkarten wesentliche Nachteile.
Einerseits können bei der Lagerung der Leuchtkarte,
beispielsweise in einer Tasche des Anwenders, Kräfte auf
diese einwirken, durch die der beschriebene Schaltmechanismus
betätigt und die Leuchtkarte selbsttätig aktiviert wird. Bei
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diesen Vorrichtungen ist daher darauf zu achten, dass die bei
der Handhabung zu erwartenden Krafteinwirkungen nicht zu
einer Verbiegung der Leuchtkarte und zu einer unerwünschten
Aktivierung der Leuchtdiode führen. Der Körper der bekannten
Leuchtkarten ist daher eher starr auszubilden. Trotzdem ist
auch bei der Verwendung eines starren Körpers nicht
auszuschliessen, dass Kräfte direkt auf den Schaltkontakt
einwirken und den Stromkreis schliessen. Zudem führt die
starre Ausgestaltung des Körpers der Leuchtkarte zu einem
sperrigen Verhalten, das bei der Einführung in eine Öffnung
zum Beispiel einer Brieftasche unvorteilhaft auffällt. Damit
die Leuchtkarten nicht brechen können und gegen äussere
Einwirkungen geschützt sind, werden sie typischerweise in
einer Schutzhülle deponiert.
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Ferner ist von Nachteil, dass die in [1] und [2]
beschriebenen Schaltmechanismen aufwändig in der Herstellung
sind, da die entsprechenden Vorrichtungsteile einerseits mit
entsprechendem Aufwand gefertigt und andererseits in die
Leuchtkarte integriert werden müssen.
Ferner ist bei der Verwendung derartiger Schaltmechanismen
darauf zu achten, dass diese dicht abgeschlossen sind und
trotzdem die erforderliche Flexibilität aufweisen.
Weiterhin ist auch die Bedienung dieser Schaltmechanismen
eher unvorteilhaft, da der Anwender die Position des
Schaltkontakts zuerst ertasten und diesen anschliessend durch
Krafteinwirkung betätigen muss. Dabei ist damit zu rechnen,
dass mehrere Schaltversuche erforderlich sind, bevor der
gewünschte Erfolg eintritt. Die Bedienung dieser Karten ist
insbesondere dann schwierig, wenn die Leuchtkarte bei tiefen
Temperaturen zu bedienen ist, bei denen die manuelle
Geschicklichkeit reduziert ist.
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Weiterhin sind auch bei den in [1] und [2] beschriebenen
Schaltmechanismen Mängel nach einer entsprechenden Anzahl von
Schaltvorgängen zu erwarten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
eine verbesserte mobile Leuchtkarte mit wenigstens einer LED-
Einheit zu schaffen, welche nicht mit den oben beschriebenen
Nachteilen bekannter Lösungen behaftet ist.
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Insbesondere soll eine mobile Leuchtkarte geschaffen werden,
welche einfach bedient und gehandhabt werden kann.
Dabei soll die Aktivierung der Leuchtkarte für den Anwender
auch dann ohne mehrmalige Versuche problemlos möglich sein,
wenn der Anwender die Leuchtkarte in der Dunkelheit oder bei
tiefen Temperaturen betätigt, bei denen die manuelle
Geschicklichkeit eingeschränkt ist.
Ferner soll die Leuchtkarte ohne sperriges Verhalten leicht
in schmale Öffnungen beispielsweise einer Brieftasche
einführbar sein, die nicht ebenmässig ausgebildet sind.
Weiterhin soll eine unerwünschte selbsttätige Aktivierung der
Leuchtkarte auch dann vermieden werden, wenn erhebliche
äussere Kräfte, insbesondere Biegekräfte auf die Leuchtkarte
einwirken.
Weiterhin soll die Leuchtkarte für einen dauerhaften Betrieb
mit einer praktisch unbegrenzten Anzahl von Schaltvorgängen
ausgelegt sein. Insbesondere soll die Leuchtkarte optimal
gegen äussere Einflüsse geschützt sein, ohne dass diese in
einer Schutzhülle deponiert werden muss.
Ferner soll die Leuchtkarte kostengünstig und mit einem
vorteilhaften Design herstellbar sein.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer mobilen
Leuchtkarte gemäss Patentanspruch 1.
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Die vorzugsweise im Format einer Kreditkarte vorliegende
mobile Leuchtkarte weist ein Gehäuse und eine elektrische
Schaltungsanordnung mit einer Schaltvorrichtung auf, mittels
der wenigstens eine Stromquelle mit wenigstens einer LED-
Einheit verbindbar ist. 5
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Erfindungsgemäss ist das vorzugsweise transparente Gehäuse
aus einem biegeelastischen Material gefertigt und mit
wenigstens einer Ausnehmung versehen, in der die auf einer
vorzugsweise flexiblen Leiterplatte angeordneten Elemente der
Schaltungsanordnung, die LED-Einheit und/oder die Stromquelle
aufgenommen sind. Vorzugsweise sind alle elektrischen
Bauteile der Leuchtkarte innerhalb der wenigstens einen
Ausnehmung angeordnet. Das Gehäuse ist an der Oberseite und
der Unterseite mittels dünnen, biegeelastischen Metallplatten
abgeschlossen, die mit der Schaltungsanordnung elektrisch
verbunden sind, welche ausgelegt ist, in Abhängigkeit eines
von aussen an die beiden Metallplatten angelegten
Widerstands, die LED-Einheit mit der Stromquelle zu
verbinden.
Die Schaltungsanordnung ist dabei derart ausgelegt, dass der
durch die manuelle Berührung beider Metallplatten
resultierende Lastwiderstand detektierbar ist.
Die Schaltungsanordnung umfasst einen Verstärker, mittels
dessen vorzugsweise aus der Differenz zwischen einem
Referenzpotenzial und einem Messpotenzial, das vom manuellen
Lastwiderstand abhängig ist, ein dazu korrespondierendes
Ausgangssignal erzeugbar ist.
Das Ausgangssignal des Verstärkers wird einer gegebenenfalls
mit einem Komparator versehenen Schalteinheit zugeführt,
mittels der der Stromkreis, welcher die Stromquellen und die
wenigstens eine LED-Einheit miteinander verbindet, in
Abhängigkeit des Ausgangssignals schliessbar ist. In einer
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prinzipiellen Ausgestaltung umfasst die Schalteinheit einen
Schalttransistor.
Als Verstärker sind beispielsweise Differenzverstärker oder
mehrstufige Impedanzwandler geeignet, wie sie in [3], U.
Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, Springer
Verlag 1999, 11. Auflage, Seite 425, beschrieben sind.
Vorteilhaft sind auch Operationsverstärker einsetzbar, wie
sie in [3], Seiten 479 – 481 beschrieben sind.
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Mittels der Schaltungsanordnung gelingt es somit, die
beidseitige Berührung der Leuchtkarte, beispielsweise durch
Daumen und Zeigefinger des Anwenders, zu detektieren und die
Leuchtdiode entsprechend zu schalten. Ferner sind weitere
Funktionen realisierbar.
Der Schaltvorgang erfolgt somit ohne eine Krafteinwirkung auf
die Leuchtkarte. Der Anwender kann die Leuchtkarte durch
Berührung der relativ grossflächigen Metallplatten bequem und
sicher bedienen. Dabei spielt es keine Rolle, an welchen
Stellen der Anwender die Metallplatten berührt. Eine
mechanische Verbiegung eines Schaltelements, welches nach
einer bestimmten Anzahl von Schaltvorgängen ermüden könnte,
ist nicht erforderlich.
In vorzugsweisen Ausgestaltungen werden die Leuchtkarten mit
einem Aufdruck, beispielsweise dem Logo eines
Kreditkartenunternehmens, bedruckt. Um auch in diesem Fall
die Betätigung der Leuchtkarte zu gewährleisten bzw. das
Anliegen der Hand an den Metallplatten detektieren zu können,
wird für den Aufdruck vorzugsweise elektrisch leitfähiges
Material verwendet. Ansonsten muss sichergestellt werden,
dass Oberflächenanteile der Metallplatten frei bleiben.
Das selbsttätige Einschalten der Leuchtkarte durch
typischerweise auftretende Krafteinwirkungen, beispielsweise
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bei der Lagerung der Leuchtkarte in einer Brieftasche oder
Hosentasche, wird vermieden. Die Leuchtkarte kann daher mit
einer hohen Biegbarkeit versehen werden, ohne dass die
bekannten Nachteile auftreten. Hingegen ergibt sich bei der
Ausgestaltung der Leuchtkarte mit einem biegeelastischen
Gehäuse und biegeelastischen Metallplatten der Vorteil, dass
die Leuchtkarte problemlos auch an solchen Stellen gelagert
werden kann, an denen Krafteinwirkungen auftreten, welche bei
starren Körpern zu einem Materialbruch führen könnten. Das
Einführen der biegeelastischen Leuchtkarte in schmale
Öffnungen, beispielsweise einer durch den Gebrauch leicht
deformierten Brieftasche, ist problemlos möglich.
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Die beiden mittels eines Klebstoffs mit dem Gehäuse
verbundenen Metallplatten bieten ferner einen ausgezeichneten
Schutz gegen chemische und mechanische Einwirkungen. Ferner
resultiert durch die vorzugsweise aus hochwertigem Metall
gefertigten Metallplatten, welche die Leuchtkarte beidseits
dicht abschliessen, ein vorteilhafter ästhetischer Eindruck.
In vorzugsweisen Ausgestaltungen kann die wenigstens eine
Leuchtdiode ferner mit wenigstens einer der beiden
Metallplatten thermisch gekoppelt werden, so dass die
Metallplatten optional auch als Kühlkörper eingesetzt werden.
Weiterhin kann ein isoliertes Metallsubstrat (ISM) als
Leiterplatte verwendet werden. Dabei bildet vorzugsweise eine
der Metallplatten das Metallsubstrat der Leiterplatte. Durch
die Verwendung einer flexiblen Metallplatte und einer
flexiblen Isolationsschicht wird vorzugsweise eine flexible
Leiterplatte realisiert. Auf der Isolationsschicht sind
elektrische Leiterbahnen vorgesehen, welche mit den
elektrischen Bauteilen verbunden werden. Vorzugsweise werden
SMD bzw. oberflächenmontierbare Bauteile verwendet, welche
lötfähige Anschlussflächen aufweisen und mit Automaten
montiert werden können. Mit einem Metallsubstrat versehene
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Leiterplatten haben den Vorteil, dass die Verlustenergien von
den montierten Bauteilen direkt an den Metallkörper abgeführt
werden, weshalb insbesondere die Leuchtdioden effizienter und
schonender betrieben werden können.
Das Gehäuse weist vorzugsweise einen Gehäuserand auf, der
beidseits je einen Flansch zur Aufnahme der zugehörigen
Metallplatte bildet. Auf diese Weise können die Metallplatten
rasch und einfach montiert bzw. eingelegt und mittels einer
Klebstoffschlaufe verklebt werden.
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Die Bauhöhe zwischen der Unterseite und der Oberseite des
Gehäuses wird vorzugsweise so gering wie möglich gewählt.
Vorzugsweise wird die Bauhöhe des Gehäuses bis auf die
Bauhöhe der vorzugsweise in Knopfform vorliegenden Batterien
reduziert. Dies wird erreicht, indem eine der Metallplatten
zur Kontaktierung der Batterien verwendet wird.
Das Gehäuse wird vorzugsweise aus transparentem Kunststoff
gefertigt, so dass keine Öffnungen oder separate optische
Elemente für den Durchlass des von der wenigstens einen LED-
Einheit abgegebenen Lichts erforderlich sind.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist im
Gehäuserand oder daran angrenzend wenigstens eine optische
Linse einstückig angeformt, welche der Übertragung der von
der LED-Einheit abgegebenen Strahlung dient. Die mit
minimalem Aufwand realisierbaren optischen Linsen können der
Streuung oder Bündelung des Lichts dienen. Dabei ist
vorzugsweise jeder LED-Einheit, die eine einzelne oder ein
Bündel von ein- oder mehrfarbigen Leuchtdioden umfassen kann,
eine optische Linse zugeordnet. Vorzugsweise sind drei LED-
Einheiten vorgesehen, die vorzugsweise entlang der kürzeren
Seite der Leuchtkarte konzentriert oder gleichmässig verteilt
angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine hohe
Strahlungsintensität erzeugt.
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Die Leuchtkarte kann eine einzelne oder mehrere Stromquellen,
wie Batterien und Akkumulatoren aufweisen, die vorzugsweise
wieder aufladbar sind. Vorzugsweise werden zwei Stromquellen
verwendet, die in Serie geschaltet werden. Ferner können zwei
oder mehrere Serieschaltungen von je zwei oder mehreren
Stromquellen parallel geschaltet werden. Dazu wird
vorzugsweise mittels einer der Metallplatten ein Kontakt
zwischen zwei zueinander korrespondierenden Polen der
Stromquellen hergestellt. Auf diese Weise resultieren ein
entsprechend grosser Energiespeicher sowie ein geringer
Schaltungsaufwand.
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Und die gewünschte Biegbarkeit der Leuchtkarte nicht zu
beschränken, werden die Batterien vorzugsweise gleichmässig
über die Fläche des Gehäuses verteilt, so dass zwischen den
Stromquellen Biegezonen verbleiben, welche der Leuchtkarte
die gewünschte Elastizität verleihen.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung wird das
Ausgangssignal des Verstärkers einer Steuereinheit zugeführt,
mittels der der von der Betätigung durch den Anwender
beeinflusste Signalverlauf des Ausgangssignals ausgewertet
und die Funktionen der Leuchtkarte entsprechend gesteuert
werden. Mittels der Steuereinheit werden Sequenzen von
Impulsen ermittelt, die durch wiederholtes manuelles Berühren
der Metallplatten erzeugt werden. Dabei sind beliebige
Sequenzen programmierbar, denen bestimmte Funktionen
zugeordnet werden. Beispielsweise kann die individuelle
Ansteuerung der LED-Einheiten programmiert werden. Sofern der
Anwender nur wenig Licht benötigt, können mittels einer
entsprechenden Sequenz beispielsweise zwei von drei LED-
Einheiten abgeschaltet werden. Ferner können Sequenzen
programmiert werden, mittels derer farbige Leuchtdioden
entsprechend angesteuert werden, um eine bestimmte Farbe
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einzustellen. Eine LED-Einheit weist vorzugsweise mehrere
Leuchtdioden unterschiedlicher Farbe auf.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung weist die
Steuereinheit der Leuchtkarte die Funktionalität und die
Module eines Kreditkarten-Chips auf, so dass die Leuchtkarte
auch als Kreditkarte verwendbar ist. Insbesondere zu diesem
Zweck sind der Steuereinheit über einen optischen Sensor
Kommunikationssignale zuführbar und von der Steuereinheit
über die LED-Einheit Kommunikationssignale abgebbar. Die
resultierende optische Schnittstelle erlaubt der Leuchtkarte
daher, mit beliebigen weiteren Geräten, insbesondere
Kartenlesern, zu kommunizieren, die mit einem gleichen
Protokoll ebenfalls über eine solche Schnittstelle
kommunizieren.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher
erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Leuchtkarte 1;
Fig. 2 die Leuchtkarte 1 von Figur 1 in
Explosionsdarstellung;
Fig. 3 den in Figur 4 eingezeichneten und etwa um den
Faktor 5 vergrösserten Schnitt A-A durch die dort
gezeigte Leuchtkarte 1;
Fig. 4 eine Ansicht der Leuchtkarte 1 nach dem Entfernen
der oberen Metallplatte 131; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Leuchtkarte 1 mit
der darin vorgesehenen Schaltungsanordnung 120.
Figur 1 zeigt eine betriebsbereite erfindungsgemässe
Leuchtkarte 1, welche die Form einer Kreditkarte aufweist.
Von aussen sind nur eine obere erste und eine untere zweite
Metallplatte 131, 132 zugänglich, welche ein aus einem
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transparenten Material gefertigtes Gehäuse 11 dicht
abschliessen, dessen flanschartiger Rand 115 beide
Metallplatten 131, 132 stirnseitig überragt. In den
Metallplatten 131, 132 und dem Gehäuse 11 ist eine optionale
Durchtrittsöffnung 16 vorgesehen, die beispielsweise zur
Befestigung der Leuchtkarte 1 an einer Halteriemen oder
Metallring dient. Die Leuchtkarte 1 weist keine weiteren von
aussen erkennbaren Vorrichtungselemente auf und ist daher
ausserordentlich kompakt aufgebaut. Die Bauhöhe der
Leuchtkarte 1 ist soweit reduziert, wie dies die Bauhöhe der
eingesetzten Batterien erlaubt. Sofern die Leuchtkarte 1 mit
dem Label eines Kreditkartenunternehmens bedruckt ist,
entspricht das Erscheinungsbild der Leuchtkarte 1 einer
konventionellen Kreditkarte. Für den optional vorgesehenen
Aufdruck auf die Leuchtkarte 1 wird elektrisch leitfähiges
Druckmaterial 18 verwendet.
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Figur 2 zeigt die Leuchtkarte 1 von Figur 1 in
Explosionsdarstellung. Es ist gezeigt, dass zwischen den
beiden genannten Metallplatten 131, 132, eine flexible
Leiterplatte 12 mit einer darauf vorgesehenen
Schaltungsanordnung 120, das Gehäuse 11 sowie ein erstes und
ein zweites Paar von in Serie geschalteten Batterien 281A,
281B bzw. 282A, 282B vorgesehen sind.
Die beiden Metallplatten 131, 132 werden mittels je eines
Klebstoffstreifens 15, der entlang dem Gehäuserand 115
ringförmig ausgelegt ist, mit dem Gehäuse 11 verbunden. Das
Gehäuse 11 weist mehrere Ausnehmungen 111, 112, 113A, 113B, …
auf, in denen die vier „Knopf“-Batterien 281A, 281B bzw.
282A, 282B, drei LED-Einheiten 21A, 21B, 21C sowie weitere
elektrische Bauelemente aufgenommen werden. Dabei ist zu
beachten, dass die Bauhöhe der Leuchtkarte 1 im Wesentlichen
nur durch die Bauhöhe der „Knopf“-Batterien bestimmt ist, die
innerhalb des Gehäuses 11 gleichmässig mit möglichst grossem
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Abstand verteilt sind, so dass die Flexibilität der
Leuchtkarte 1 über die gesamte Fläche erhalten bleibt.
Weiter ist ersichtlich, dass jede der Batterien 281A, 281B,
282A, 282B, mit einem Pol an der oberen Metallplatte 131
anliegt, wodurch die Batterien jedes Paares 281A, 281B bzw.
282A, 282B in Serie und die Batterien-Paare 281A, 281B bzw.
282A, 282B mit der weiteren Beschaltung auf der flexiblen
Leiterplatte 12 parallel geschaltet werden.
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Die flexible Leiterplatte 12 ist unmittelbar oberhalb der
unteren Metallplatte 132 angeordnet und am linken Rand in
drei Zonen mit LED-Einheiten 21A, 21B, 21C sowie mit
Bausteinen der Mess- und Steuerelektronik 120 bestückt.
Weiterhin sind Kontaktkreuze 2810A, 2810B; 2820A, 2820B
gezeigt, an denen die zugewandten Pole der Batterien 281A,
281B, 282A, 282B anliegen. Die miteinander verbundenen
Kontaktkreuze 2810A, 2820A bilden den Minus-Pol und die
miteinander verbundenen Kontaktkreuze 2810B, 2820B bilden den
Pluspol der resultierenden Stromversorgungseinheit.
Die flexible Leiterplatte 12, die typischerweise aus einer
flexiblen Isolationsschicht umfasst, ist in einer
vorzugsweisen Ausgestaltung der Leuchtkarte 1 auf die untere
Metallplatte 132 aufgeklebt, wodurch ein isoliertes
Metallsubstrat 12, 132 gebildet wird, welches der optimalen
Ableitung der erzeugten Wärmeenergie dient, die im
Wesentlichen von den LED-Einheiten 21A, 21B, 21C herrührt.
Die Schaltungsanordnung 120 kann daher auf einem isolierten
Metallsubstrat (IMS) aufgebaut werden, welches separat
vorgefertigt wird. Dabei wird vorzugsweise vorgesehen, dass
die Körper der LED-Einheiten 21A, 21B, 21C mittels einer
thermischen Brücke 121 (siehe Figur 5) zumindest mit der
unteren Metallplatte 132 gekoppelt sind, die vorzugsweise als
Metallsubstrat der Leiterplatte 12 verwendet wird.
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Beispielsweise wird ein thermisch leitfähiger Klebstoff
verwendet, mittels dessen die LED-Einheiten 21A, 21B, 21C mit
der unteren Metallplatte 132 verbunden werden.
Bei der Verwendung der unteren Metallplatte 132 als
verbundenes Metallsubstrat der Leiterplatte 12 resultiert
ferner ein vereinfachter Zusammenbau der Leuchtkarte 1, da
die gesamte Schaltungsanordnung 120 gemeinsam mit der unteren
Metallplatte 132 in das Gehäuse 11 eingesetzt werden kann.
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Die gezeigte Leuchtkarte 1 weist keine beweglichen
mechanischen Elemente auf, welche ermüden und zu
Fehlfunktionen führen könnten. Hingegen ist die Leuchtkarte 1
kompakt aufgebaut, dicht verklebt und durch die beiden
Metallplatten 131, 132 optimal geschützt.
Figur 3 zeigt den in Figur 4 eingezeichneten und etwa um den
Faktor 5 vergrösserten Schnitt A-A durch die dort gezeigte
Leuchtkarte 1. Der Schnitt A-A verläuft durch den Gehäuserand
115 und eine an dessen Innenseite einstückig angeformte
optische Linse 110A, durch die daran anliegende LED-Einheit
21A, durch die Ausnehmung 113A, die flexible Leiterplatte 12,
die beiden Metallplatten 131, 132 sowie teilweise durch die
Knopfbatterie 282A. Es ist gezeigt, dass der Gehäuserand 115
beidseits einen Flansch 1151 aufweist, welcher den Rand der
zugehörigen Metallplatte 131 bzw. 132 stirnseitig überragt
und bündig zu deren Oberfläche ist.
In Figur 4 ist gezeigt, dass jeder der LED-Einheiten 21A,
21B, 21C eine an den Gehäuserand 115 angeformte optische
Linse 110A, 110B, 110C zugeordnet ist, die je in eine
zugehörige Ausnehmung 113A, 113B, 113C des Gehäuses 11
hineinragt. In der Ausnehmung 113B sind ferner die in Figur 5
gezeigten Bauteile 22, 23, 24, 25 der Schaltungsanordnung 120
angeordnet.
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An einer Ecke weist das Gehäuse 11 eine Verstärkung mit einer
Montageöffnung 16 auf, die der Anwender zur Durchführung
einer Schlaufe oder eines Ringes verwenden kann, mittels
derer die Leuchtkarte 1 getragen werden kann.
Die Funktionen der erfindungsgemässen Leuchtkarte 1 sowie
verschiedene vorzugsweise Ausgestaltungen werden nun anhand
des Ausführungsbeispiels von Figur 5 näher erläutert, in der
die Leuchtkarte 1 mit der darin vorgesehenen
Schaltungsanordnung 120 schematisch gezeigt ist.
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In das Gehäuse 11, das am Gehäuserand 115 mit
Flanschelementen 1151 versehen ist, sind die beiden
Metallplatten 131, 132 derart eingesetzt, dass deren äussere
Oberflächen bündig zu den Flanschelementen 1151 verlaufen.
Anschliessend an die Flanschelemente 1151 ist ein
Klebstoffring 15 gezeigt, mittels dessen die anliegende
Metallplatte 131 mit dem Gehäuse 11 verbunden ist. Dabei ist
ersichtlich, dass mittels des Klebstoffrings 15 die
Leuchtkarte 1 dicht abgeschlossen wird. Da die Metallplatten
131, 132 zwischen den Flanschelementen 1151 in das Gehäuse 11
eingesenkt sind und daher keine Angriffsflächen bieten,
anhand derer sie vom Gehäuse 11 gelöst werden könnten,
resultiert aus der Verbindung des Gehäuses 11 und der
Metallplatten 131, 132 eine robuste Einheit.
transparente Gehäuse 11, das am Gehäuserand 115 mit einer
optischen Linse 110
Das aus transparentem Material gefertigte Gehäuse 11 weist
eine in den Gehäuserand 115 integrierte optische Linse 110
auf, durch die die von der LED-Einheit 21 abgegebene
Strahlung mit einem gewünschten Öffnungswinkel nach aussen
übertragen wird. Diese optische Linse 110 kann in jeder
gewünschten Form vorgesehen und an die LED-Einheit 21
angepasst werden.
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Wie bereits im Zusammenhang mit Figur 2 erläutert, weist das
Gehäuse 11 zudem mehrere Ausnehmungen 111, 112, 113 und 114
auf, die senkrecht zu den Metallplatten 131, 132 verlaufen.
In den Ausnehmungen 111, 112 sind zwei Batterien 281, 282
vorgesehen, die mit unterschiedlichen Polen einerseits an der
oberen Metallplatte 131 und andererseits an
Anschlusskontakten 2810A, 2810B anliegen, die auf der
flexiblen Leiterplatte 12 vorgesehen sind. Die beiden
Batterien 281, 282 sind daher mittels der oberen Metallplatte
131 in Serie geschaltet. Die Anschlusskontakte 2810A, 2810B,
an denen die resultierende Betriebsspannung anliegt, sind
über eine Schalteinheit 22 mit der LED-Einheit 21 verbunden.
Durch Betätigung der Schalteinheit 22 kann die LED-Einheit 21
daher wahlweise aktiviert werden.
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Die Betätigung der Schalteinheit 22 erfolgt erfindungsgemäss
dadurch, dass die beiden Metallplatten 131, 132 je mit
wenigstens einem Finger einer Hand berührt werden. Dadurch
resultiert zwischen den beiden Metallplatten 131, 132 ein
Lastwiderstand 240, der durch die Schaltungsanordnung 120
detektiert wird. In Abhängigkeit der Detektion des Anliegens
dieses hoch-ohmigen Lastwiderstandes 240 wird in der Folge
die Schalteinheit 22 betätigt.
Die Detektion des Lastwiderstandes 240 kann anhand
unterschiedlicher Messschaltungen erfolgen. Beispielsweise
wird der Lastwiderstand 240 als Zweig in eine Messbrücke
integriert, deren Balance von der zu Schaltung des
Lastwiderstands 240 abhängig ist. Messschaltungen sind
beispielsweise in [3], Kapitel 22, Seiten 1189 ff
beschrieben.
In der vorliegenden Schaltungsanordnung bildet der
Lastwiderstand 240 zusammen mit einem auf der flexiblen
Leiterplatte 12 angeordneten weiteren Widerstand 24 einen
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Spannungsteiler, an dem die Spannung der zweiten Batterie
281B anliegt.
Der Kopplungspunkt beider Widerstände 24, 240 ist mit dem
invertierenden ersten Eingang INV eines Operationsverstärkers
23 verbunden, dessen zweiter Eingang, ebenso wie der weitere
Widerstand 24 und der Minuspol der zweiten Batterie 281B, an
einem gemeinsamen Potential (Erdpotential, Ground) anliegt.
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Sofern zwischen den beiden Metallplatten 131, 132 kein
Lastwiderstand 240 anliegt, so weisen beide Eingänge des
Operationsverstärkers 23 dasselbe Potential auf. Die
Differenzspannung uD zwischen den beiden Eingängen ist in
diesem Fall gleich null.
Sofern der Lastwiderstand 240 hingegen anliegt, resultiert am
invertierenden Eingang INV des Operationsverstärkers 23 ein
Anstieg der Differenzspannung uD, die in Abhängigkeit der
Grösse eines Gegenkopplungswiderstandes 230, der den Ausgang
des Operationsverstärkers 23 und den invertierenden Eingang
INV miteinander verbindet, verstärkt wird. Am Ausgang des
Operationsverstärkers 23 resultiert somit eine
Ausgangspannung uA, mittels der die Schalteinheit 22 betätigt
werden kann.
Nach dem Entfernen des Lastwiderstandes 240 wird die Spannung
am invertierenden Eingang INV des Operationsverstärkers 23
und somit auch die Ausgangspannung uA wieder abgebaut, die
Schalteinheit 22 zurückgesetzt und die Leuchtdiode 21
abgeschaltet.
Vorzugsweise ist in der Schalteinheit 22 ein Komparator
vorgesehen, welcher die Ausgangspannung uA mit einem
Schwellwert vergleicht, wonach der Stromkreis jeweils nur
dann geschlossen wird, wenn die Ausgangspannung uA diesen
Schwellwert überschreitet. Auf diese Weise wird
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sichergestellt, dass die Leuchtkarte 1 nur dann betätigt
wird, wenn der durch die manuelle Berührung resultierende
Lastwiderstand 240 an den Metallplatten 131, 132 anliegt.
Dadurch wird verhindert, dass Widerstände, die durch
anliegende Materialien wie Stoffe oder Leder gebildet werden,
zur Betätigung der Leuchtkarte 1 führen.
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Vorzugsweise wird ein Fenster mit zwei Schwellwerten
vorgesehen, durch das festgestellt wird, ob der
Lastwiderstand 240 zwischen einem oberen und einem unteren
Grenzwert im Bereich des Widerstandswertes der Hand des
Anwenders liegt. Dadurch wird bewirkt, dass die Leuchtkarte 1
nur betätigt wird, wenn die Hand des Anwenders an den
Metallplatten 131, 132 anliegt. Sofern ein geringerer
Widerstand, detektiert wird, erfolgt daher keine unerwünschte
Aktivierung der Leuchtkarte 1. Sofern beispielsweise
Schokoladefolie in der Tasche liegt, in der auch die
Leuchtkarte 1 mitgeführt wird, so erfolgt durch den möglichen
Kurzschluss der Metallplatten 131, 132 keine selbsttätige
Aktivierung der Leuchtkarte 1, die zur vollständigen
Entladung der Batterien 281A, 281B führen könnte. Sofern die
Leuchtkarte 1 bedruckt werden soll, so ist vorzugsweise
elektrisch leitfähiges Druckmaterial zu verwenden.
Gegebenenfalls sind die genannten Grenzwerte anzupassen
Zusätzlich oder alternativ kann die Ausgangspannung uA auch
einer Steuereinheit 25 zugeführt werden, welche die LED-
Einheiten 21; 21A, 21B, … in Abhängigkeit davon betätigt.
Vorzugsweise weist die Steuereinheit 25 ein Modul mit einem
Prozessor, einer Speichereinheit sowie einer
Schnittstellenschaltung auf, durch das die Ausgangspannung uA
gegebenenfalls auch anhand von Schwellwerten ausgewertet und
die LED-Einheiten 21; 21A, 21B, … oder die Schalteinheit 22
betätigt werden können.
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Vorzugsweise wird der durch den Anwender beeinflusste
Signalverlauf des Ausgangssignals uA ausgewertet und die
Leuchtkarte 1 entsprechend gesteuert. Beispielsweise ist in
der Steuereinheit ein Timer vorgesehen, mittels dessen vom
Anwender bewirkte Signalsequenzen detektiert werden. Der
Anwender kann daher den Daumen z.B. an die untere
Metallplatte 132 anlegen und mit dem Mittelfinger mehrfach
auf die obere Metallplatte 131 aufschlagen, wodurch innerhalb
eines Zeitfensters eine entsprechende Sequenz erzeugt wird,
mittels der eine bestimmte Funktion ausgelöst werden kann.
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Die realisierbaren Funktionen sind praktisch unbeschränkt. Es
ist möglich, einzelne LED-Einheiten 21A, 21B, … zu- oder
abzuschalten, die Farbe der abgegebenen Strahlung zu
verändern oder bestimmte, regelmässige oder unregelmässige,
Signalfolgen abzugeben.
Beispielsweise kann der Anwender die Helligkeit bedarfsweise
einstellen oder die Leuchtkarte 1 als Signalgeber verwenden.
Ein Radfahrer kann beispielsweise durch 2-faches Antippen die
maximale Leuchtstärke, durch 3-faches Antippen
intermittierendes, stromsparendes Leuchten und durch 4-faches
Antippen die Farbe „rot“ einstellen. Einfacher ist die
Bedienung hingegen in der Art, in der eine zyklische
Präsentation der Funktionen beispielsweise durch 3-faches
Antippen gestartet und durch einfaches Antippen bei der
gewünschten Funktion gestoppt wird.
Der Fahrradfahrer kann die Leuchtkarte beispielsweise als
Rücklicht verwenden. Dazu oder auch für andere Zwecke kann
die Leuchtkarte 1 mit einem Montageelement, beispielsweise
einem entsprechend dimensionierten Haltebügel, versehen sein.
In einer vorzugsweisen Ausgestaltung kann die Steuereinheit
zusammen mit der LED-Einheit 21 und einem optional
vorgesehenen Lichtsensor, beispielsweise der in Figur 5
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gezeigten lichtempfindlichen Diode 29, eine optische
Schnittstelle bilden, über die eine Kommunikation mit einem
weiteren Gerät möglich ist. Die Leuchtkarte 1 kann daher auch
als Datenträger, insbesondere als Kreditkarte dienen.
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Literaturverzeichnis
[1] WO 2006/034363 Al
[2] US 2003/0107884 Al
[3] U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungs-
technik, Springer Verlag 1999, 11. Auflage 5
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Bezugszeichenliste
1 Leuchtkarte
11 Gehäuse
110; 110A, … optische Linse, im Gehäuse 11 integriert
111, 112 Ausnehmungen für die Stromquellen 281, 282
113; 113, … Ausnehmung für die Schaltungsanordnung 120
114 weitere Ausnehmung
115 Gehäuserand
1151 Flansch am Gehäuserand
12 flexible Leiterplatte
120 elektrische Schaltungsanordnung
121 thermisch leitende Verbindung
131 erste elastische Metallplatte
132 zweite elastische Metallplatte
15 Klebstoffring
16 Montageöffnung
18 elektrisch leitfähiges Druckmaterial
21; 21A, … LED-Einheit
22 Schalteinheit
23 Differenzverstärker, Operationsverstärker
230 Gegenkopplungswiderstand
24 Referenzwiderstand
240 Lastwiderstand
25 Steuereinheit, Chip (optional)
281, 282;
281A, … Stromquellen, Batterien
2810A, 2810B Anschlusskontakte
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Patentansprüche
1. Mobile Leuchtkarte (1), insbesondere im Format einer
zumindest annähernd rechteckigen Kreditkarte, mit einem
Gehäuse (11) und einer elektrischen Schaltungsanordnung
mit einer Schaltvorrichtung (120), mittels der
wenigstens eine Stromquelle (281) mit wenigstens einer
LED-Einheit (21) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (11) mit wenigstens einer Ausnehmung
(111, 112, 113) versehen, in der die Elemente (21, 22,
23, 24, 25) der Schaltungsanordnung (120), die LED-
Einheit (21) und/oder die Stromquelle (281) aufgenommen
sind, und das an der Oberseite und der Unterseite
mittels Metallplatten (131, 132) abgeschlossen ist, die
mit der Schaltungsanordnung (120) elektrisch verbunden
sind, welche ausgelegt ist, in Abhängigkeit eines von
aussen an die beiden Metallplatten (131, 132) angelegten
manuellen Lastwiderstands (240), die LED-Einheit (21)
mit der Stromquelle (281) zu verbinden.
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2. Mobile Leuchtkarte (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) aus einem
biegeelastischen Material gefertigt, die dünnen
Metallplatten (131, 132) biegeelastisch ausgestaltet und
die Elemente (21, 22, 23, 24, 25) der Schaltungs-
anordnung (120), vorzugsweise in SMD-Technik auf einer
flexiblen Leiterplatte (12) angeordnet sind.
3. Mobile Leuchtkarte (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) einen Gehäuserand
(115) aufweist, der beidseits je einen Flansch zur
Aufnahme einer der Metallplatten (131; 132) bildet
und/oder dass die Bauhöhe zwischen der Unterseite und
der Oberseite des Gehäuses (11) etwa der Bauhöhe der
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vorzugsweise in Knopfform vorliegenden Stromquelle (281)
entspricht.
4. Mobile Leuchtkarte (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) aus einem
transparenten Material gefertigt ist oder dass das
Gehäuse (11) aus einem transparenten Material gefertigt
oder dass in dem aus transparentem Kunststoff
gefertigten Gehäuse (11) im Gehäuserand (115) oder daran
angrenzend wenigstens eine optische Linse einstückig
angeformt ist, welche der Übertragung der von der LED-
Einheit (21) abgegebenen Strahlung dient.
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5. Mobile Leuchtkarte (1) nach einem der Ansprüche 1 - 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine LED-
Einheit (21) als SMD-Baustein auf der flexiblen
Leiterplatte (12) angeordnet und/oder thermisch mit
wenigstens einer der Metallplatten (131, 132) gekoppelt
ist.
6. Mobile Leuchtkarte (1) nach einem der Ansprüche 1 - 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Leiterplatte
(12) ein mit einer Isolationsschicht versehenes
Metallsubstrat (121) aufweist, mit dem die LED-Einheit
(21) verbunden ist und/oder welches mit wenigstens einer
der Metallplatten (131; 132) gekoppelt ist oder eine der
Metallplatten (131; 132) bildet.
7. Mobile Leuchtkarte (1) nach einem der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) beidseits
mittels je einer Klebstoffschicht (15) mit den
vorzugsweise aus Edelmetall gefertigten Metallplatten
(131; 132) verbunden ist.
8. Mobile Leuchtkarte (1) nach einem der Ansprüche 1 - 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung
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(120) einen Verstärker (25), insbesondere einen
Differenzverstärker umfasst, mittels dessen aus der
Differenz zwischen einem Referenzpotenzial und einem
Messpotenzial, das von dem durch die Hand des Anwenders
an die Metallplatten (131, 132) angelegten
Lastwiderstand (240) abhängig ist, ein dazu
korrespondierendes Ausgangssignal erzeugbar ist.
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9. Mobile Leuchtkarte (1) nach einem der Ansprüche 1 - 8,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar oder mehrere Paare
von Stromquellen (281, 282; 281A, 281B; 282A, 282B)
vorgesehen sind, die über eine der Metallplatten (131;
132) in Serie und/oder parallel geschaltet sind.
10. Mobile Leuchtkarte (1) nach einem der Ansprüche 1-9,
dadurch gekennzeichnet, dass zwei, drei oder mehrere
LED-Einheiten (21) entlang einer Seite des Gehäuses (11)
in gleichmässig verteilt angeordnet sind und/oder dass
die Stromquellen (281, 282; 281A, 281B; 282A, 282B), die
vorzugsweise in Knopfform vorliegen, über die Fläche des
Gehäuses (11) gleichmässig verteilt angeordnet sind.
11. Mobile Leuchtkarte (1) nach einem der Ansprüche 1-10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal uA des
Verstärkers (23) einer gegebenenfalls mit einem
Komparator versehenen Schalteinheit (22) zuführbar ist,
mittels der der Stromkreis, welcher die Stromquellen
(281, 282; 281A, 281B; 282A, 282B) und die wenigstens
eine LED-Einheit (21) miteinander verbindet, in
Abhängigkeit des Ausgangssignals uA schliessbar ist.
12. Mobile Leuchtkarte (1) nach einem der Ansprüche 1-11,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal uA des
Differenzverstärkers (23) einer Steuereinheit (25)
zuführbar ist, mittels der der Signalverlauf des
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Ausgangssignals uA auswertbar und die Funktionen der
Leuchtkarte (1) entsprechend steuerbar sind.
13. Mobile Leuchtkarte (1) nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinheit (25) die
Betriebsart der Leuchtkarte (1) einstellbar ist und/oder
dass die Steuereinheit (25) die Funktionalität und die
Module eines Kreditkarten-Chips aufweist.
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14. Mobile Leuchtkarte (1) nach Anspruch 12 oder 13,
gekennzeichnet, dass der Steuereinheit (25) über einen
optischen Sensor 29 Kommunikationssignale zuführbar sind
und von der Steuereinheit (25) über die LED-Einheit (21)
Kommunikationssignale abgebbar sind, so dass eine
optische Schnittstelle resultiert über die die
Leuchtkarte (1) mit weiteren Geräten, insbesondere
Kartenlesern kommunizieren kann.
15. Mobile Leuchtkarte (1) nach einem der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet, dass auf die Leuchtkarte
elektrisch leitfähiges Material (18) aufgedruckt ist.
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Zusammenfassung
Die vorzugsweise im Format einer Kreditkarte vorliegende
mobile Leuchtkarte (1) weist ein Gehäuse (11) und eine
elektrische Schaltungsanordnung mit einer Schaltvorrichtung
(120) auf, mittels der wenigstens eine Stromquelle (281) mit
wenigstens einer LED-Einheit (21) verbindbar ist.
Erfindungsgemäss ist das Gehäuse (11) aus einem vorzugsweise
biegeelastischen Material gefertigt und mit wenigstens einer
Ausnehmung (111, 112, 113) versehen, in der die auf einer
flexiblen Leiterplatte (12) angeordneten Elemente der
Schaltungsanordnung (120), die LED-Einheit (21) sowie die
Stromquelle (281) aufgenommen sind. Das Gehäuse (11) ist an
der Oberseite und der Unterseite mittels dünnen,
biegeelastischen Metallplatten (131, 132) abgeschlossen, die
mit der Schaltungsanordnung (120) elektrisch verbunden sind,
welche ausgelegt ist, in Abhängigkeit eines von aussen an die
beiden Metallplatten (131, 132) angelegten Lastwiderstands
(240), die LED-Einheit (21) mit der Stromquelle (281) zu
verbinden.
(Fig. 5)