[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verifikation von lumineszierenden
Sicherheitsmerkmalen anhand von in einem Gehäuse eingebauten UV- und Infrarot-Licht
abstrahlenden Lumineszenzdioden (LED's).
[0002] Lumineszierende Sicherheitsmerkmale für den Wert- und Sicherheitsbereich werden bereits
seit längerer Zeit eingesetzt. Um die Sicherheitsmerkmale, die auf den betroffenen
Sicherheits- und Wertgegenständen angebracht sind, mit akzeptablem Aufwand zuverlässig
sichtbar zu machen, wurden bereits vielfältige Anstrengungen unternommen, um entsprechende
Verfahren und Vorrichtungen zu entwickeln.
[0003] Als Zielsetzung wurde in den meisten Fällen die Überprüfung von Banknoten, Kredit-
bzw. Scheckkarten an Verkaufsstellen für die Entwicklung entsprechender Verfahren
und Vorrichtungen vorgegeben. Als Verkaufsräume oder Verkaufsstellen werden dabei
alle erdenklichen Orte angesehen, an denen Wertoder Sicherheitsdokumente, wie z.B.
Geldscheine, Kredit- und Scheckkarten sowie Ausweispapiere und dergleichen vertrieben,
gehandelt, gewechselt und kontrolliert werden. Um einen zuverlässigen Nachweis der
Echtheit der betroffenen Wert- und Sicherheitsdokumente dem betreffenden Personenkreis
zur Verfügung zu stellen, wurden besagte Anstrengungen unternommen, um Verfahren und
Vorrichtungen zur Sichtbarmachung dieser lumineszierenden Sicherheitselemente zu erzielen.
[0004] Der Stand der Technik zeigt dazu die DE 94 03 794 U mit dem Titel "Wertpapier - Prüfgerät".
Darin wird mittels Entladungslampen ein Prüfgerät für Wertpapiere in einem entsprechend
großem Gehäuse aufgebaut, dass dazu geeignet ist die Entladungslampe, eine UV-Lichtquelle,
und eine Weißlichtquelle aufzunehmen. Die UV-Lichtquelle bedingt also eine große Abmessung
für das Gehäuse, wodurch dieses an Handlichkeit einbüßt. Zwar wird mittels einer speziell
dafür entwickelten Entladungslampe mit en Abmessungen 60mm Länge und 9 mm Durchmesser
bereits ein einfach zu bedienendes Prüfgerät geschaffen, um es unkompliziert jederzeit
griffbereit haben zu können ist es jedoch immer noch etwas sperrig. Auseredem bedingt
der Betrieb der Entladungslampe eine Mindestbetriebsdauer, welche ein vorheizen der
Röhre erfordert.
[0005] In der WO 93 / 07590 A wird ein Banknotenprüfgerät beschrieben, dass U-förmig ausgebildet
ist, und recht aufwändig aufgebaut ist. So weist es beispielsweise Laufwalzen zum
Durchziehen eines Geldsscheines durch das Banknotenprüfgerät während des Prüfens des
Geldscheines auf. Hieraus resultiert hoher Aufwand sowohl hinsichtlich der Entwicklung
als auch der Herstellung und des Einsatzes des Banknotenprüfgerätes. Weiters bedingt
dieses Prüfverfahren einen hohen zeitlichen Aufwand, der dieser Tage nicht mehr adequat
ist.
[0006] Die US 4,567,370 A zeigt eine Authentifizierungsvorrichtung für Muster. Hierzu wird
eine Quecksilberdampf-UV-Lampe für die Überprüfung der Muster verwendet. Auch hier
gilt der Nachteil, der unbefriedigend langen Betriebsdauer beim Einsatz des Gerätes
neben dessen großen Abmessungen.
[0007] Die EP 537 513 A1 zeigt eine Vorrichtung für die Überprüfung von Banknoten. Hierin
wird mittels LEDs oder IR-LEDs eine Anregung auf Sicherheitselemente verursacht. Ein
UV-Prüfbereich wird in dieser Druckschrift nicht angeführt, so dass dieser Spektralbereich
der Sicherheitselemente ausgespart scheint. Eine Erfassung der der Antworten auf den
Banknoten geschieht durch eine CCD-Kamera, die die erfassten Signale zur Auswertung
weitergibt. Auch hier gelten di Nachteile von hohem entwickliungs- und fertigungstechnischen
Aufwand, relativ großen Abmessungen und hohem zeitlichem Aufand bei der Überprüfung
der Banknoten.
[0008] Der Stand der Technik zeigt dazu aber auch noch weiters die DE 296 07 075 U1, und
die DE 197 01 513 A1. Die DE 296 07 075 U1 zeigt einen Lumineszenztaster offenbart.
Der Lumineszenztaster ist dazu vorgesehen, im UV-Bereich Lichtsignale auszusenden
und die in einem Überwachungsbereich eines Gegenstandes reflektierten, im sichtbaren
Wellenlängenbereich reflektierten Signale zu detektieren und mit einer dafür vorgesehenen
Auswerteeinheit auszuwerten. Dazu ist der Lumineszenztaster mit einem halbdurchlässigen
Spiegel ausgerüstet durch den die reflektierten Signale zur Detektier- und Auswerteeinheit
hindurchgehen. Der Strahlengang vom halbdurchlässigen Spiegel zum zu prüfenden Gegenstand
und der Strahlengang der Reflexionen liegen in einer Achse. Zur Fokussierung ist in
diesem Strahlengang eine Linseneinheit angeordnet.
[0009] Zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel und der Empfangseinheit sind zur Aufbereitung
der reflektierten Signale noch eine weitere Reihe von Linsen und Filtern angeordnet
um eine Spektrumseingrenzung zu ermöglichen.
[0010] Die Vorrichtung ist somit recht aufwändig aufgebaut und das Verfahren zur Erfassung
und Auswertung der Reflexionen durch den zu prüfenden Gegenstand als solches ist sehr
komplex. Sie haben also den Nachteil, dass zusätzlich zur Sendeeinheit eine Strahlenumlenkeinheit
in der Form eines halbdurchlässigen Spiegels und eine Empfangs- und Auswerteeinheit
erforderlich sind. Dies bedeutet einen enormen Aufwand sowohl technischer als auch
finanzieller Hinsicht. Im Weiteren besteht auf Grund der hohen Technizität auch eine
entsprechende Empfindlichkeit des Gerätes, die es zu beachten gilt.
[0011] Aus der DE 197 01 513 A1 geht ein Prüfverfahren und eine Prüfeinrichtung für die
Echtheitskontrolle von Echtheitsmarken hervor. Das verfahren benutzt zwei Sendequellen
für die Aussendung von Strahlung auf ein bestimmtes Ziel. Die beiden Strahlungsquellen
sind nebeneinander angeordnet und stehen somit in einem bestimmten Einstrahlwinkel
zum Objekt, von welchem Reflexionen abgegeben werden. Diese Reflexionen werden von
einem Detektor erfaßt und ausgewertet. Die beiden Strahlungsquellen werden im Zeitmultiplexverfahren
von einer Steuereinheit betrieben. Das Verfahren und die Vorrichtung stellen also
auch auf die Erfassung der Reflexionen ab, und sind demnach in ihrer Natur sehr aufwändig.
Auch hier gilt die Argumentation, dass sowohl technisch als auch finanziell große
Anstrengungen zur Realisierung zu unternehmen sind um diese technische Lehre zu realisieren.
[0012] Die bisher bekannten und vorliegenden Verfahren und Vorrichtungen zur Sichtbarmachung
lumineszierender Sicherheitsmerkmale sind jedoch noch nicht so weit ausgereift, daß
sie eine einfache und unkomplizierte Handhabung mit zuverlässiger Erkennung der Sicherheitsmerkmale
ermöglichen.
[0013] Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur
Verfikikation von lumineszierenden Sicherheitsmerkmalen zur Verfügung zu stellen,
welche in und/oder auf Wert- und Sicherheitsdokumenten- und Gegenständen angeordnet
sind, wobei die Verifikation ohne gesundheitliche Schädigung für den Anwender und
die in der unmittelbaren Umgebung befindlichen Personen durchführbar sein soll.
[0014] Zur Lösung der gestellten Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 1.
[0015] Wichtig für die vorliegende Erfindung ist, daß für die Verifikation der betreffenden
Sicherheitsmerkmale, welche in und/oder auf Wert- und Sicherheitsdokumenten und -Gegenständen
angeordnet sind, um deren Echtheit bei Prüfung mittels eines geeigneten Prüfungsverfahrens
mit einer entsprechenden Prüfvorrichtung nachzuweisen, das Verfahren einfach handhabbar
ist, wobei zur Sichtbarmachung der Sicherheitsmerkmale sowohl Strahlung im ultravioletten
Wellenlängenbereich als auch im infraroten Wellenlängenbereich unter Ausnutzung des
Down-Conversion-Effektes eingesetzt wird. Unter Down-Conversion wird folgender Effekt
verstanden, daß speziell dotiertes, lumineszierendes Material durch Strahlung, welche
im nicht-sichtbaren Bereich erfolgt, angeregt wird, und entsprechend der Dotierung
des lumineszierenden Materials einen Sprung auf dem Energieband erfährt, und im sichtbaren
Spektralbereich nach der Konvergierung des Energiezustandes Strahlung aussendet. Diese
Strahlung kann durch das menschliche Auge erfasst werden, wodurch sich der Nachweis
des Vorhandenseins von Sicherheitsmerkmalen auf zu prüfenden Sicherheits- und Wertdokumenten
und -Gegenständen erbringen lässt.
[0016] Bei der Erzeugung eines lumineszierenden Effektes finden zwei unterschiedliche Materialien
Anwendung. Zum einen handelt es sich um lumineszierendes Material mit nicht-wahrnehmbaren
Nachleuchten, welches als fluoreszierend bezeichnet wird, und die zweite Art von lumineszierendem
Material, welche den Effekt eines Nachleuchtens bewirkt, wird als phosphorisierend
bezeichnet.
[0017] Für die Verwendung von Sicherheitsmerkmalen in Sicherheits- und Wertdokumenten und
-Gegenständen spielt es jedoch keine Rolle, welches der beiden lumineszierenden Materialien
verwendet wird. Entscheidend ist nur der Nachweis des Vorhandenseins von Sicherheitsmerkmalen.
[0018] Zur Anregung der lumineszierenden Sicherheitsmerkmale ist es notwendig, UV-Licht
auf die lumineszierenden Sicherheitsmerkmale zu richten, was bisher durch den Einsatz
von unhandlichen Leuchtstoffröhren erfolgte. Diese Leuchtstoffröhren waren aufgrund
der hohen Leistung leitungsgebunden und wiesen ebenfalls unhandliche Abmasse auf,
welche einen einfachen und handlichen Einsatz nicht zuliessen. Wichtig bei der vorliegenden
Erfindung ist nun, daß durch den Einsatz im UV-Bereich arbeitenden Lumineszenz-Dioden
die Möglichkeit besteht, eine Prüfeinrichtung zu bauen, welche in einer sehr handlichen
Ausführung mit kleinen Abmassen, z.B. in der Form eines Schlüsselanhängers, gefertigt
werden können. Daraus ergibt sich erstmals die Möglichkeit, eine Prüfeinrichtung leitungsungebunden
und leicht transportierbar und einsetzbar zu fertigen.
[0019] Die Energieversorgung für den Betrieb der eingesetzten Leuchtdioden kann aufgrund
des geringen Stromverbrauchs, verglichen mit den Röhren, durchaus über Batterien,
sogenannte Knopfzellen, erfolgen. Durch diese Spannungsversorgung ist es gewährleistet,
daß die Prüfeinrichtung zur Verifizierung von lumineszierenden Sicherheitselementen
ortsunabhängig erfolgen kann. Als weiterer Vorteil ist hervorzuheben, daß die Prüfeinrichtung
problemlos transportiert werden kann und anhand der geringen Abmasse und des damit
verbundenen geringen Gewichts für jedermann jederzeit zur Verfügung stehen kann, indem
diese Prüfeinrichtung, wie andere Utensilien des täglichen Bedarfs, ständig griffbereit
ist.
[0020] Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist, daß mehrere Dioden in einem Verbund so
angeordnet sind, daß sie ein Bündel bilden welches in eine etwa annähernd gleiche
Strahlrichtung ihre wenigstens zum Teil außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereichs
liegende Strahlung abstrahlen. Der Einsatz mehrerer Leuchtdioden zum Zwecke der Aussendung
von Strahlung, welche wenigstens zum Teil, außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs
liegen, liegt darin, daß durch die Bündelung der Aussendung von Strahlen eine höhere
Leuchtdichte erreicht wird, welche eine intensivere Sichtbarmachung der lumineszierenden
Sicherheitsmerkmale ermöglicht.
[0021] Als weiteres wesentliches sicherheittechnisches Merkmal der vorliegenden Erfindung
ist unter diesem Bündel von Leuchtdioden wenigstens eine Leuchtdiode angeordnet, welche
Licht im sichtbaren Bereich ausstrahlt, wodurch ein erstes Sicherheitsmerkmal, nämlich
eine optische Betriebsanzeige, Verwendung findet. Eine weitere, zusätzliche Sicherheitseinrichtung
der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß wahlweise auch zusätzlich eine akustische
Betriebsanzeige der, im nicht-sichtbaren Spektralbereich arbeitenden, Leuchtdioden
anzeigt. Durch die Einbringung dieser sicherheitstechnischen Merkmale wird vermieden,
daß beabsichtigt oder auch unbeabsichtigt, Augenverletzungen durch Verbrennen der
Sehnerven auf der Netzhaut, hervorgerufen durch nicht wahrgenommene Strahlung und
dadurch das Nichtauslösen des Fließreflexes des Auges, vermieden wird.
[0022] Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber den bisher eingesetzten
Leuchtstofflampen liegt darin, daß die Lebensdauer der Leuchtdioden ein Vielfaches
der Lebensdauer der Leuchtstofflampen beträgt. Speziell bei häufigem Ein- und Ausschalten
der Leuchtstofflampen wird die Lebensdauer dieser deutlich herabgesetzt, wodurch eine
durchschnittliche Lebensdauer von ungefähr 1000 Betriebsstunden für die Leuchtstofflampen
bei weitem unterschritten wird. Die Lebensdauer der LED's liegt dagegen bei einem
Vielfachen von 1000 Betriebsstunden.
[0023] Daraus ergeben sich die Vorteile, daß bei der vorliegenden Erfindung eine leitungsunabhängige,
jederzeit und überall einsetzbare, mit hoher Lebensdauer ausgestattete, Prüfeinrichtung
gefertigt werden kann.
[0024] So wird durch die Realisierung dieses völlig neuartigen Konzeptes, welches den Einsatz
der UV-Leuchtdioden (UV-LED's) vorsieht, diese hohe Flexibilität für den Anwendungsfall
erreicht. Dabei sind die UV-Leuchtdioden in ihrer Bauform und in ihren elektrischen
Charakteristikas mit herkömmlichen Leuchtdioden vergleichbar. Leuchtdioden für den
sichtbaren Wellenbereich (Wellenlänge 400 Nanometer bis 700 Nanometer) und für den
nahen Infrarotbereich (IR; Wellenlänge 700 Nanometer bis 1000 Nanometer) sind schon
lange gebräuchlich. Sie werden in der Technik vor allen Dingen als Anzeige-Elemente
(blaue, grüne, gelbe und rote LED's) oder in Fernbedienungen, Lichtschranken (IR-LED's)
eingesetzt. Der Wunsch nach immer kürzer welligen Leuchtdioden wird dadurch begründet,
daß die optische Speicherdichte von Daten, auf beispielsweise CD oder DVD, mit abnehmender
Wellenlänge immer größer wird.
[0025] Lange Zeit war es nicht möglich, kurzwellige, blaue Leuchtdioden herzustellen, da
keine geeignete Technologie für die Serienproduktion zur Verfügung stand. Erst seit
ungefähr 5 Jahren gibt es von der Firma Nichia entsprechende Leuchtdioden, die diese
technologische Lücke mit der Fertigung von Serienprodukten zur Erzeugung von blauen
Leucht- bzw. Laserdioden schließt. Durch eine Weiterentwicklung dieser Technologie
ist es nun gelungen, erste Muster von Leuchtdioden von noch kürzerer Wellenlänge herzustellen.
[0026] Diese LED's arbeiten in einem Wellenlängenbereich von 370 Nanometer und haben somit
eine ähnliche Wellenlänge, wie handelsübliche UV-Lampen (Wellenlänge 375 Nanometer).
[0027] Die Vorteile solcher UV-LED's gegenüber einer UV-Leuchtstofflampe sind:
geringe Abmessungen (Standard-LED-Gehäuse ca. Höhe: 6,2 mm, Durchmesser 5 mm), geringe
Leistungeaufnahme von ungefähr 60 Milliwatt, hohe optische Leistung von ungefähr 750
Milliwatt und eine lange Lebensdauer von ungefähr 2000 Betriebsstunden. Daraus ergibt
sich, daß die Leuchtdiode ungefähr eine doppelt so lange Lebensdauer aufweist, wie
eine Leuchtstoffröhre, deren Lebensdauer aufgrund hoher Ein- und Ausschalthäufigkeit
noch zusätzlich deutlich reduziert wird.
[0028] Ein weiterer Vorteil der Leuchtdioden gegenüber den .Leuchtstoffröhren besteht darin,
daß die Leuchtdioden sofort ihre volle optische Leistung zur Verfügung stellen, sobald
diese unter Spannung gesetzt werden. Die Leuchtstoffröhre benötigt dagegen jeweils
eine bestimmte Zeit, um das vorhandene Gas zu zünden und damit ihre Leuchtfähigkeit
und Betriebsbereitschaft zu erreichen. Damit verbunden sind automatisch der Nachteil
der Wartezeit zwischen Einschaltzeitpunkt und erstem betriebsbereiten Zustand der
Leuchtstoffröhre sowie der Nachteil des deutlich höheren Stromverbrauchs.
[0029] Für den einwandfreien Betrieb dieser LED's ist eine Spannungsversorgung zwischen
3,5 Volt und 4,5 Volt notwendig. Diese Spannungsversorgung kann anhand entsprechen
dimensionierter Batterien für eine zufriedenstellend lange Gebrauchsdauer erreicht
werden.
[0030] Eine gleichbleibend intensive Leuchtstärke kann durch den Einsatz einer Konstantstromquelle
für die Speisung der UV-LED's erzielt werden. Dabei sorgen die verwendeten Transistoren
dafür, daß an den UV-LED's immer die gleiche Spannung abfällt, wodurch sich die konstante
Leuchtstärke im Einsatzfall ergibt. Durch ein Einsatz einer solchen Konstantstromquelle
ist es auch möglich, Batterienspannungen über 4,5 Volt einzusetzen, welche durch die
Elektronik auf die entsprechend benötigten Werte begrenzt wird. Bei den zuvor angegebenen
Daten entsteht somit ein Stromverbrauch von ungefähr 10 Milliamper. Unter diesen Betriebsbedingungen
ist eine Lebensdauer von ungefähr 2000 Betriebsstunden laut Spezifikation des Herstellers
erreichbar. Beim Einsatz herkömmlicher Alkalibatterien vom Typ LR44 (1,5 Volt) ergibt
sich damit eine Betriebsdauer von ungefähr 12 Stunden. Setzt man für die Überprüfung
eines Sicherheits- und Wertdokumentes einen Zeitraum von 10 Sekunden an, so ergibt
sich eine Anzahl von Prüfvorgängen, die bei 4320 Vorgängen liegt.
[0031] Um das unterschiedliche rasche Abklingverhalten der einzelnen lumineszierenden Farben,
welche als Sicherheitsmerkmale eingesetzt werden, vorteilhaft nutzen zu können, sieht
die vorliegende Erfindung vor, daß die Anregung zur Abgabe lumineszierender Strahlung,
hervorgerufen durch die infrarote bzw. ultraviolette Strahlung, durch Pulsverfahren
für die zugeführte Betriebsspannung der eingesetzten LED's so beeinflusst wird, daß
sich unterschiedliche Farben durch die entsprechend angeregten Lumineszenz-Sicherheitsmerkmale
auf den Wertund Sicherheitsdokumenten und -Gegenständen abzeichnen. Hintergrund dieses
sich verändernden Farbspektrums der von den lumineszierenden Merkmalen abgegebenen
Strahlung ist die Überlagerung abgegebener lumineszierender Strahlung aus unterschiedlichen
Frequenzbereichen, bedingt durch den Einsatz verschiedener Farben, deren einzelne
Abklingkonstanten von unterschiedlicher Größenordnung sind. Dabei ist es vorteilhaft,
Lumineszenzfarben zu verwenden, welche deutlich unterschiedliche Abklingkonstanten
aufweisen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß bei gepulster oder intermittierender
und/oder modulierter Form der Spannungsversorgung für die betreffenden LED's unterschiedliche
Abstrahl-Charakteristikas der Sicherheitsmerkmale erzeugt werden. Diese Charakteristikas
äussern sich darin, daß beispielsweise bei ungepulster oder unmodulierter Form der
Spannungsversorgung beide der wenigstens zwei verschiedenen eingesetzten lumineszierenden
Farben ihre maximale Rückstrahlung aufweisen. Dadurch ergibt sich ein Farbgemisch,
welches im Verhältnis der aufgebrachten Menge der Sicherheitsmerkmale und deren Rückstrahlstärke
in Abhängigkeit ihrer Rückstrahlkraft und deren Abklingkonstanten auftritt. Bei nun
einsetzendem Pulsverfahren oder intermittierender und/oder modulierender Änderung
der Spannungsversorgung der LED's erfolgt ebenfalls direkt abhängig von dieser Spannungsform
der Versorgungsspannung die Abstrahlung der infraroten und ultravioletten Strahlung
auf die Sicherheitsmerkmale. Die ultraviolette bzw. infrarote Strahlung, welche aus
den Halbleiter-Festkörperelementen abgegeben wird, ist deshalb direkt von der Spannung
abhängig, da diese sofort ihre volle Strahlungsleistung bei Anlegen einer entsprechenden
Spannung erreichen und diese bis zum Abschaltzeitpunkt beibehalten. Somit werden die
lumineszierenden Sicherheitsmerkmale in der Form der zugeführten Betriebsspannung
von der infraroten und ultravioletten Strahlung bestrahlt. Durch die intermittierende
und/oder modulierte Form dieser Spannungsversorgung werden nun die Rückstrahl-Charakteristikas
der für die Sicherheitsmerkmale verwendeten Lumineszenzfarben in Abhängigkeit ihrer
Abklingkonstanten vom Auge erfasst. Wenn beispielsweise die Farbe A lediglich 1/10
der Abklingkonstante der Farbe B aufweist, so ist bei entsprechend intermittierender
und/oder modulierter Form der Versorgungsspannung für die LED's es möglich, die Abstrahl-Charakteristika
der Farbe A so zu beeinflussen, daß sie - verglichen mit der Abstrahlstärke der Farbe
B - gegen Null geht. Dadurch ergibt sich ein Rückstrahleffekt, welcher lediglich die
Farbe B erkennen lässt. Ändert sich nun das Pulsverhältnis der Betriebsspannung dahingehend,
daß das Pulsverhältnis deutlich längere Einschalt- als Ausschaltperioden aufweist,
so sendet auch wieder die Farbe A, die eben eine deutlich geringere Abstrahlkonstante
aufweist als die Farbe B, wieder für das Auge wahrnehmbar Strahlung ab. Dadurch ergibt
sich ein Frequenzgemisch der Rückstrahlung entsprechend der Verhältnisse zwischen
den Farben A und B, wodurch sich eine Farbänderung der abgestrahlten Lumineszenzfarben
für das Auge wahrnehmen lässt.
[0032] Als Beispiel sei die Farbe A grün und die Farbe B blau, so wäre bei einer nicht gepulsten
Spannungsversorgung die Rückstrahlung der Sicherheitselemente die Farbe blau/grün.
Bei nun einsetzender pulsierender und/oder modulierender Form der Spannungsversorgung
wird im Laufe der Veränderung des Taktverhältnisses zwischen ein- und ausgeschalteter
Spannung die Farbe A - also grün - immer schwächer und die Farbe blau bliebe konstant.
Diese Modulation kann so weit getrieben werden, bis die Rückstrahlung der Farbe grün
vollkommen abgeklungen ist. In diesem Falle würde nunmehr die Farbe blau, anhand ihrer
großen Abklingkonstante, immer noch sichtbare Strahlung abgeben.
[0033] Die vorliegende Erfindung sieht nun vor, daß das Modulationsverfahren für die Betriebsspannung
der LED's sich wahlweise bei der Kontrolle der Wert- und Sicherheitsdokumente und
-Gegenstände variiert. Dadurch kann das gesamte Frequenz-Spektrum der aufgebrachten
Sicherheitsmerkmale überprüft werden. Diese zeigt sich durch eine Veränderung der
rückstrahlenden Farben, welche sich aus der Summe der rückstrahlenden Frequenzen ergibt.
[0034] Eine weitere alternative Spannungsversorgung ergibt sich durch den Einsatz eines
DC/DC-Inverters. Dieser IC ist in der Lage, die Spannung einer Batterie zu vervielfachen.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Elektronik für die UV-LED's zu entwickeln, die
mit nur einer oder zwei Batterien vom Typ LR44 auskommt.
Diese Ausführungsform steht alternativ zur Ausführungsform mit der Konstantstromquelle.
[0035] Bezüglich des Gehäuse-Design's für den Einbau der UV-LED's und der entsprechenden
Energieversorgung wurden mehrere Ausführungsformen entwickelt. Eine Ausführungsform
dieses Gehäuses ist so gestaltet, daß es bedingt durch seine geringen Abmasse am Schlüsselbund
in der Hosentasche getragen werden kann, ohne daß es den Besitzer behindert. Die Ergonomie
der UV-LED's verhindert, daß das unbeabsichtigte Betätigen beim Tragen in Taschen
verhindert wird. Außerdem wurde dabei darauf geachtet, daß die Taste für die Bedienung
der Kontrolleinrichtung sowohl für Rechts- als auch für Linkshänder gleichermassen
bequem zu bedienen ist. Ein deutlicher hör- und spürbarer Schalt-Klick stellt zudem
sicher, daß der Anwender keine unbeabsichtigte Inbetriebnahme der Kontrolleinrichtung
vollführt.
[0036] Das Kern-Gehäuse ist dabei aus Acrylnitrylbutodien-Styrol-Copylymere (ABS) im thermoplastischen
Spritzgußverfahren hergestellt. Bevorzugt werden dabei elastomere Elemente eingesetzt,
damit die Funktion der Prüfeinrichtung durch Zubodenfallen aus Hüft- oder Schulterhöhe
auch auf harten Böden, wie z.B. Steinböden oder ähnliches, nicht beeinträchtigt wird.
[0037] Die so erreichte hohe Bruchfestigkeit der Prüfeinrichtung ist ein weiteres Sicherheitsmerkmal
der vorliegenden Erfindung. Ein weiteres Merkmal zum sicheren Betrieb der Prüfeinrichtung
liegt darin, daß die Gehäusegestaltung derart ausgeführt ist, daß sie spritzwassergeschützt
verschlossen ist. Im weiteren sind die UV-LED's derart im Gehäuse angeordnet, daß
ein Zerkratzen durch vorstehende Elemente vermieden wird und so der Öffnungswinkel
von ungefähr 10° des abstrahlenden UV- und /oder IR-Lichtes jederzeit erhalten bleibt.
[0038] Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß diese als
stationäres Gerät aufgebaut ist. Diese stationäre UV-LED-Lampe ist mit mehreren LED's
ausgerüstet, um eine gleichmässige, intensive Ausleuchtung zu gewährleisten. Optional
kann dieser Verifikator mit einem UV-Filter ausgerüstet sein. Dieses Filter kann die
störenden, sichtbaren, blauen Lichtanteile der UV-Leuchtdioden reduzieren und so eine
verbesserte Sichtbarkeit der Lumineszenz ermöglichen. Darüber hinaus wird auch die
Farbechtheit der Lumineszenz gegenüber der mit UV-Lampe wieder hergestellt.
[0039] Um eine Erkennung eines entsprechenden Wert- und Sicherheitserzeugnisses bzw. -Gegenstandes
beim Einbringen in die Kontrollposition zu ermöglichen, ist es vorgesehen, einen Näherungssensor
einzubauen. Dieser Näherungssensor schaltet bei Erkennung eines Wert- und Sicherheitserzeugnisses
bzw. - Gegenstandes die Spannungsversorgung für die LED's ein. Damit kann der bereits
zuvor beschriebene Kontrollprozess ausgelöst werden.
Der UV-LED-Verifikator ist somit mit einem Sensor ausgerüstet, der erkennt, ob ein
zu prüfendes Sicherheitsdokument unter dem Gerät liegt. Nur in diesem Fall werden
die UV-Leuchtdioden eingeschaltet. Ein solcher Sensor könnte durch eine einfache Lichtschranke
realisiert werden. Der Vorteil dieser Lösung ist, daß die UV-LED's nur dann zugeschaltet
sind, wenn sie benötigt werden. Die Lebensdauer ist in diesem Betrieb deutlich erhöht
und übersteigt die einer stationären UV-Lampe, mit der ein solcher Betrieb nicht möglich
ist, um ein Vielfaches. Darüber hinaus erhält man einen verringerten Energieverbrauch
und weniger UV-Strahlen als beim Dauerbetrieb, wie es für die UV-Lampen üblich ist.
[0040] Eine weitere interessante Möglichkeit ergibt sich aus der Kombination von UV-LED's
und Infrarot-LED's. Neben den unter UV-lichtlumineszierenden Sicherheitsmerkmalen
werden zunehmend auch Merkmalstoffe eingesetzt, die unter Bestrahlung mit infrarotem
Licht in den sichtbaren Leuchtbereich (Ab-Conversion oder Anti-Stocks) konvergieren.
Eine Kombination von UV- und IR-LED's ist somit sinnvoll, da auf diese Weise beide
Sicherheitsmerkmale überprüft werden können.
[0041] Durch die Entwicklung dieses stationären Geräts sind sowohl stationäre als auch tragbare
Prüfeinrichtungen realisierbar.
[0042] Sind UV- und IR-lumineszierende Sicherheitsmerkmale in einem graphischen Element
integriert, so sind durch den Einsatz beider Wellenlängenbereiche beide Sicherheitsmerkmale
nachweisbar. Dabei unterscheiden sich die beiden unterschiedlichen Sicherheitsmerkmale
durch verschiedene Farben. Somit ergibt sich eine einfache und auffällige Verifikation
der vorhandenen Sicherheitsmerkmale.
[0043] Anhand der folgenden Figurenbeschreibung wird die vorliegende Erfindung, basierend
auf mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, beschrieben.
[0044] Es zeigen:
- Figur 1:
- eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform der IR- und UV-LED-Prüfeinrichtung,
- Figur 2:
- eine Draufsicht nach Figur 1,
- Figur 3:
- eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform nach Figur 1,
- Figur 4:
- eine senkrechte Schnittdarstellung nach Figur 4,
- Figur 5:
- eine Schnittdarstellung im Schnitt A-A nach Figur 3,
- Figur 6:
- eine Schnittdarstellung im Schnitt B-B nach Figur 3,
- Figur 7:
- den inneren Aufbau der Prüfeinrichtung nach Figur 3,
- Figur 8:
- den inneren Aufbau der Prüfeinrichtung nach Figur 4, und
- Figur 9:
- den inneren Aufbau der Prüfeinrichtung nach Figur 6.
[0045] In Figur 1 ist ein UV-IR-LED-Pointer dargestellt, der in einem Gehäuse 5 UV-LED's
2, IR-LED's 3, LED's im sichtbaren Wellenbereich 4, und Batterien 6 beinhaltet. Weiters
sind eine akustische Anzeige 12 und ein Taster 9 in dieser Darstellung dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung erkennbar. Bei Betätigen des Tasters 9 wird über die Elektronik
Energie auf den Batterien 6 an die Leuchtdioden 2,3,4 Spannung in der vorgesehenen
Betriebsspannungshöhe geliefert und diese zum Leuchten angeregt. Weiters wird die
akustische Anzeige 12 zur Abgabe eines Signals durch Betätigen des mit entsprechender
Federkraft versehenen Tasters 9 veranlasst. Durch dieses akustische Signal, sowie
auch durch die LED im sichtbaren Wellenbereich wird gewährleistet, daß keine unsichtbare
Strahlung aus den LED's austreten kann, ohne daß Warnsignale sowohl in optischer als
auch in akustischer Form abgegeben werden. Die Abgabe des optischen Signals dient
zur Auslösung des Schließreflexes der Augenmuskel. Die Abgabe der ultravioletten bzw.
infraroten Strahlung aus den UV/IR-LED's dient zur Anregung der lumineszierenden Sicherheitsmerkmale
der zu überprüfenden Wert- und Sicherheitsdokumente und -Gegenstände. Aufgrund der
Anregung durch ultraviolettes bzw. auch infrarotes Licht findet an den Sicherheitsmerkmalen
eine Down-Conversion-Energie-Übertragung statt, welche die Sicherheitsmerkmale zur
Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich anregt.
[0046] Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Figur 1, wobei die Draufsicht
aus der Richtung erfolgt, in die die abgegebene Strahlung der LED's gerichtet ist.
Bei dieser Anordnung sind mehrere LED's erkennbar, die in einem gebündelten Zustand
stirnseitig am Gehäuse 5 des UV-IR-LED-Pointers angeordnet sind.
[0047] Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, wobei die LED-Kombination UV-LED 2, IR-LED 3 und LED im sichtbaren Wellenbereich
4 als eine einzige Einheit dargestellt sind. Weiters ist die Elektronik 8 der Taster
9 sowie die Batterien 6 mit den Kontakten 7 im Gehäuse 5 erkennbar. Die Funktionsweise
dieser Ausführungsform entspricht prinzipiell der Funktionsweise der zuvor beschriebenen
Ausführungsform.
[0048] In Figur 4 ist eine senkrechte Schnittdarstellung nach Figur 3 gezeigt. In dieser
Form ist das ergonomische Design des handlichen UV/IR-LED-Pointers deutlich erkennbar.
Die Anordnung der Komponenten Gehäuse 5, Batterie 6 mit Kontakt 7 sowie Taster 9 mit
Abdeckung 11 und dem Herzstück, den LED's 2,3,4, übersichtlich dargestellt. An der
Unterseite des Gehäuses ist eine ergonomische Griffmulde 10 erkennbar. Weiters ist
eine Öffnung 13 für die Aufnahme eines Ringes oder einer ähnlichen Befestigung im
Gehäuse 5 erkennbar. Der Taster 9, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wird
mit der Abdeckung 11, die spritzwassergedichtet ausgeführt ist, betätigt. In dieser
Darstellung ist auch gut erkennbar, daß eine Betätigung des Tasters nur dann erfolgen
kann, wenn bewusst auf die gegenüber dem restlichen Gehäuse tiefer liegende Abdeckung
11 des Tasters 9 Druck ausgeübt wird. Dieser Druck bedarf einer bestimmten Kraftaufwendung,
welche sicherstellt, daß eine unbeabsichtigte Betätigung des UV/IR-LED-Pointers vermieden
wird.
[0049] In Figur 5 ist eine Schnittdarstellung durch den Schnitt A-A der Figur 3 dargestellt.
In dieser Darstellung ist die Anordnung von vier Batterien 6 in dem Gehäuse 5 dargestellt.
Diese Batterien dienen zur Spannungsversorgung der UV-LED's, der IR-LED's, sowie der
LED im sichtbaren Wellenbereich und der akustischen Betriebsanzeige 12.
[0050] Figur 6 zeigt eine Schnittdarstellung nach dem Schnitt B-B der Figur 3. Hier ist
im Gehäuse 5 auf der linken Seite die Griffmulde 10 erkennbar, welche auch in der
Figur 4 im linken, unteren Bereich dargestellt ist. Weiters ist in der Mitte der Taster
9 sowie die LED-Einheit 2,3,4 für die LED's dargestellt. Zusätzlich sind noch Teile
der Elektronik 8 erkennbar.
[0051] In Figur 7 ist der innere Aufbau dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
erkennbar. Ähnlich wie bei Figur 3 ist an der linken Seite die Sammeldarstellung für
die LED's 2,3,4 mit deren Anschlüssen gezeigt. Weiters ist zentral in der Mitte der
Taster 9 mit den in rundum umgebenden elektronischen Bauelementen 8 erkennbar. Im
rechten Teil dieser Darstellung sind vier Batterien 6 in der Form von Knopfzellen
dargestellt, welche durch Kontakte 7 mit der Elektronik 8 verbunden sind.
[0052] In Figur 8 ist diese Darstellung um 90° gedreht, wodurch an der linken Seite die
gemeinsam dargestellte Einheit für die LED's 2,3,4 mit ihren Anschlüssen zur Verbindung
mit der notwendigen Elektronik gezeigt ist. In der Mitte ist ein elektronisches Bauelement
8 erkennbar, hinter dem der durch einen höheren Aufbau erkennbare Taster 9 positioniert
ist. Rechts davon sind die Kontakte 7 und die Batterien 6 dargestellt.
[0053] Die Figur 9 zeigt eine Frontansicht dieses Innenteils dieser Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Zentral in der Mitte ist wiederum die als einzelne Einheit
dargestellte Kombination der LED's 2,3,4 erkennbar. Dahinter liegt der Taster 9 und
ein Elektronik-Bauteil 8. Im oberen und unteren Bereich sind die Kontakte 7 mit ihren
Anschlüssen an die Platine erkennbar.
[0054] Die so beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind keinesfalls
beschränkend zu verstehen, sondern sie sind im Gegenteil nur ein Teil der vielfältig
möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Zeichnungs-Legende
[0055]
- 1
- UV/IR-LED Pointer
- 2
- UV-LED
- 3
- IR-LED
- 4
- LED sichtbarer Wellenbereich
- 5
- Gehäuse
- 6
- Batterie
- 7
- Kontakte
- 8
- Elektronik
- 9
- Taster
- 10
- Griffmulde
- 11
- Abdeckung
- 12
- akustische Anzeige
1. Vorrichtung zur Kontrolle von lumineszierenden Sicherheitsmerkmalen, welche in und/oder
auf Wert- und Sicherheitserzeugnissen und -Gegenständen angeordnet sind, wobei wenigstens
ein UV-elektrolumineszierendes Halbleiterfestkörperelement (2) und/oder wenigstens
ein IRelektrolumineszierendes Halbleiterfestkörperelement (3) in einem Gehäuse angeordnet
sind, wobei die damit erzeugte Strahlung die lumineszierenden Sicherheitsmerkmale
zum Leuchten anregt, dadurch gekennzeichnet, daß ein ein Taster (9) zur Inbetriebnahme der Vorrichtung vorgesehen ist, der einen deutlich
hör- und spürbaren Schalt-Klick abgibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (9) anhand einer Abdeckung (11), die gegenüber dem restlichen Gehäuse
(5) vertieft angeordnet ist, den elektrischen Kontakt für den Betrieb der elektrolumineszierenden
Halbleiterverbund-Kombination (2,3) durch Überwindung der Federkraft des Tasters herstellt.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung für die elektrolumineszierenden Halbleiterfestkörperelemente
(2,3) anhand von Batterien bzw. aufladbaren Batterien und einer Konstant-Stromquelle,
welche eine konstante Stromzufuhr an die fluoreszierenden Halbleiterfestkörperelemente
gewährleistet und/oder alternativen Energiequelle, wie beispielsweise einem Solarmodul,
einem Piezowandler und dergleichen, erfolgt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung für die elektrolumineszierenden Halbleiterfestkörperlemente
(2,3) anhand von Energiequellen und einem DC/DC-Wandler erfolgt, der die Spannung
aus der verwendeten Energiequelle auf die benötigte Betriebsspannung für die elektrolumineszierenden
Halbleiterfestkörperelemente wandelt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in einem einfach handhabbaren, etwa streichholzschachtelgroßen Gehäuse
(5) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) der Vorrichtung aus bruchfesten, elastomeren Werkstoffen hergestellt
ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) der Vorrichtung aus Acrylnitrylbutodien-Styrol-Copolymeren (ABS)
Werkstoffen hergestellt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) der Vorrichtung spritzwassergeschützt ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die LED's (2-4) derart in dem Gehäuse (5) angeordnet sind, dass ein Zerkratzen durch
vorstehende Elemente vermieden wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolumineszierenden Halbleiterfestkörperelemete (2,3) derart ausgebildet
sind, daß sie eine gebündelte Strahlung abgeben.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den elektrolumineszierenden Halbleiterfestkörperelemeten (2,3) ein
Leuchtelement (4) in dem Gehäuse (5) angeordnet ist, dessen Abstrahlung im sichtbaren
Wellenlängenbereich liegt, und gleichzeitig mit der mit der nicht sichtbaren Strahlung
aktiviert wird.