Eingabesysteme Tasten- und Symbolbeleuchtungen in Folientastaturen

Eine neue Methode ermöglicht die Realisierung von beleuchteten Folientastaturen, die nur geringfügig dicker als EL-Beleuchtung sind. Sie zeichnen sich durch hohe Helligkeit und lange Lebensdauer aus.

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Treston Deutschland GmbH

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

N & H Technology GmbH

Hoffmann + Krippner GmbH

Die Anforderungen an eine Beleuchtung für Folientastaturen sind äußerst vielfältig. Eingebunden zwischen der Frontfolie und den Schaltkontakten soll die ideale Lösung möglichst dünn sein und das taktile Gefühl der Tasten wenig beeinflussen. Die Lichtquelle soll eine große Helligkeit bei möglichst geringem Stromverbrauch aufweisen, langlebig sein und natürlich kostengünstig angeboten werden können. Je nach Applikation und Anforderung muss daher die geeignete Technologie oder ein Kompromiss aus verschiedenen Lösungen eingesetzt werden.

Die Technologien bei Folientastaturen im Überblick

Eine verbreitete Methode zur Beleuchtung von Folientastaturen ist die Verwendung von Elektrolumineszenz-Folien (EL-Folien). Hinsichtlich des technischen Aufbaus ist die EL-Folie vergleichbar mit einem Kondensator. Durch Anlegen einer Wechselspannung an die beiden Elektroden, wobei die eine lichtdurchlässig ist, wird die dazwischen liegende Schicht aus Zinksulfid zum Leuchten angeregt.

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Vorteilhaft sind die sehr flache Bauweise von weniger als 1 mm, der geringe Strombedarf sowie eine sehr homogene Lichtabstrahlung. Andererseits setzen die relativ geringe Lebensdauer – je nach Ansteuerspannung beträgt die Halbwertszeit <10.000 h –, eine eher mäßige Helligkeit sowie die Notwendigkeit einer speziellen Ansteuerspannung von typ. 110 V AC / 400 Hz dieser Technologie auch enge Grenzen.

Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von Lichtleiterfolien. Bei diesen wird aus feinen, dicht nebeneinander liegenden, Kunststoffasern eine dünne Folie hergestellt, in welche durch eine LED Licht eingekoppelt wird. Durch feine Ritzungen der Fasern wird erreicht, dass das Licht zum wesentlichen Teil entlang der Faser, statt nur an deren Ende, austritt. Eine Einzeltasten-Beleuchtung durch separate Ansteuerung einzelner Bereiche ist allerdings konstruktionsbedingt nicht realisierbar. Außerdem vermindert die zwischen den Schaltelementen und der Frontfolie liegende Matte die Haptik der Tastenbedienung.

Eine häufig eingesetzte Alternative sind Kurzhubtaster mit beleuchteten LED-Kappen. Allerdings erfordert diese Lösung einen aufwändigen und platzintensiven Aufbau, bestehend aus einer Leiterplatte mit Tastern sowie einem, in genau definiertem Anstand montierten, Träger für die Frontfolie. Nebst dem hohen Preis stellt bei dieser Methode insbesondere die für eine einwandfreie Funktion erforderliche Präzision bei der Montage von Frontplatte mit Leiterplatte eine Herausforderung dar.

Prinzip der neuen Methode: Side-LEDs und Streuscheiben

Die von Hoffmann + Krippner verwendete neue Methode vereint die Vorteile der bisherigen Technologien. So wird ebenfalls die LED-Technik eingesetzt, die aber dank eines ausgeklügelten Aufbaus mit Side-LEDs und Streuscheiben nur geringfügig mehr Platz benötigt als die EL-Folie. Damit lässt sich eine Tastatur aufbauen, welche bei weniger als 3 mm Dicke eine langlebige, helle und homogene Tastenbeleuchtung gestattet.

Eine optionale Lichtabschottung zwischen den einzelnen Tasten erlaubt die separate Beleuchtung jeder einzelnen Taste. Der Einsatz von Bi-Color oder RGB-LED ermöglicht außerdem eine fast unbegrenzte Farbauswahl.

Im Gegensatz zur EL- und Lichtleiter-Folie sind hierbei die einzelnen Tastenelemente lose und nicht in einer durchgängigen Schicht integriert, wodurch das taktile Gefühl beim Betätigen der einzelnen Tasten kaum leidet.

Da der Aufbau zwingend auf einer Leiterplatte erfolgen muss, kann deren unbenutzte Rückseite zur Bestückung mit Vorwiderständen und Treiber-ICs oder sogar der gesamten kundenspezifischen Schaltungselektronik verwendet werden.

Vorteile der Technik und Anwendungsgebiete

Die Vorzüge dieser neuen Technik eröffnen der Folientastatur völlig neue Anwendungsgebiete. So ist beispielsweise die EL-Beleuchtung aufgrund ihrer hohen Spannung und Frequenz in der Medizintechnik vielfach nicht zugelassen, während die LED basierende Tastenbeleuchtung keinen Einschränkungen unterliegt.

Auch eine Tastenbeleuchtung in heller Umgebung lässt sich mit LED problemlos realisieren und dank des extrem flachen Aufbaus findet die Tastatur auch in sehr flachen Gehäusen problemlos Platz.

Eine zusätzliche Veredelung der Designfolie durch Prägen oder Aufbringen eines GT-Doms ist selbstverständlich weiterhin möglich. Auch die Kombination mit resistiven oder kapazitiven Touchscreens ist ausführbar.

So kann eine Touchbedienung mit optisch und haptisch wahrnehmbaren Tasten ergänzt werden. Wird die Frontfolie dabei vollflächig über das Display laminiert, entstehen dabei weder Schmutzkanten noch Nachteile in Bezug auf die IP-Schutzklasse.

* Peter Furrer ist Geschäftsführer bei Hoffmann + Krippner Schweiz GmbH in Rudolfstetten / CH.

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