СВЕТОДИОДНОЕ УСТРОЙСТВО И ОПТИЧЕСКИЙ ДЕТЕКТОР, ВЫПОЛНЕННЫЙ С ПОМОЩЬЮ СВЕТОДИОДНОГО УСТРОЙСТВА, ДЛЯ УСТРОЙСТВА ПРОВЕРКИ ПОДЛИННОСТИ БАНКНОТ
LIGHT-EMITTING DIODE DEVICE AND OPTICAL DETECTOR, MADE USING LIGHT-EMITTING DIODE DEVICE, FOR BANKNOTE IDENTIFICATION DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к светодиодному устройству с широким угловым диапазоном направленности света в заданном направлении излучения, а также оптическому детектору со светодиодным устройством для устройства проверки подлинности банкнот.
Уровень техники
Из уровня техники известен патент США №5383546, Argen J. Mulder, в котором раскрывается устройство для обнаружения инородного тела или нитки в монетопроводе, когда нитка, связанная с монетой, вытягивается, чтобы вытаскивать или нелегально вынимать монету из монетопровода. Устройство содержит инфракрасный излучатель и датчик инфракрасного излучения для обнаружения инфракрасных лучей, испускаемых из излучателя и отражаемых на нитке.
Патент США №5806649, Michael Walsh и др. демонстрирует устройство проверки подлинности банкнот, которое содержит светодиод и приемник света, установленные на противоположных сторонах монтажной платы для устройства контроля банкнот в канале для прохождения банкнот в устройстве проверки подлинности, чтобы обнаруживать посторонний объект в канале согласно количеству света, испускаемого из светодиода и обнаруживаемого посредством приемника света.
Патент США №5988345, Alfred F. Gergeron и др. представляет устройство проверки подлинности банкнот, которое содержит светодиод и фототранзистор, размещенные напротив и на расстоянии друг от друга под каналом для прохождения банкнот в устройстве проверки подлинности, первую призму для отражения света в сторону от диода в канал для прохождения банкнот и вторую призму для повторного отражения света от первой призмы к фототранзистору по каналу, чтобы обнаруживать инородные предметы в канале для прохождения банкнот с учетом выходного сигнала фототранзистора.
Таким образом, типичное оптическое устройство предшествующего уровня техники для обнаружения чужеродного объекта использует светодиодное устройство, герметично встроенное в пластмассовый корпус для излучения света внутри канала для прохождения банкнот. Пластмассовый корпус типичного светодиодного устройства традиционно формируется в форме ядра или гильзы с полусферическим верхним концом, чтобы предоставить оптические полусферические линзы для конвергирования в некоторой степени света, испускаемого из диодного устройства в направлении детектора света. Тем не менее, такой светодиод в форме гильзы имеет недостатки в том, что он направляет в радиальном направлении или излучает свет, расходящийся в направлении сечения окружности интенсивности излучения, что приводит к потерям света, рассеиваемого в неподходящем для детектора света направлении излучения. При обнаружении объекта в канале для прохождения банкнот посредством света, испускаемого из светодиодного устройства, это рассеиваемое излучение света может неблагоприятно ухудшать точность обнаружения объекта, поскольку рассеяние света снижает количество света, достигающее детектора, который, как следствие, не может оценить разность в количестве принимаемого света между ярким режимом без объекта и теневым режимом с объектов в канале для банкнот.
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить светодиодное устройство, имеющее широкий угловой диапазон направленности света в заданном направлении излучения. Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить светодиодное устройство, имеющее цилиндрические линзы, которые могут конвергировать свет из кристалла светодиода к линейному сечению луча, расширенному в первом направлении излучения и суженному во втором направлении излучения, отличном от первого направления излучения. Еще одна цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить оптический детектор, содержащий светодиодное устройство для устройства проверки подлинности банкнот.
Сущность изобретения
Светодиодное устройство согласно настоящему изобретению содержит первый вывод (1), который имеет подложку (3); второй вывод (2), который имеет зону (4) соединения; кристалл (5) светодиода, установленный на подложке (3) и электрически соединенный с подложкой (3) и зоной (4) соединения; и светопроводящий пластмассовый корпус (7) для герметизации подложки (3), кристалла (5) светодиода и зоны (4) соединения. Пластмассовый корпус (7) содержит интегрированные цилиндрические линзы (8), расположенные напротив кристалла (5) светодиода, чтобы излучать свет, испускаемый от кристалла (5) светодиода, из пластмассового корпуса (7) с большим угловым диапазоном направленности в первом (Y) направлении излучения, чем во втором (X) направлении излучения. Когда свет из кристалла (5) светодиода излучается посредством цилиндрических линз (8) из пластмассового корпуса (7), внешняя поверхность цилиндрических линз (8) служит для преобразования света из кристалла (5) светодиода в по существу параллельный световой пучок. Даже несмотря на то, что кристалл (5) светодиода формирует свет, отклоняющийся от фронтальной зоны кристалла (5) светодиода, внешняя поверхность цилиндрических линз (8) также служит для преобразования этого света в по существу параллельный пучок света без отклонения света вдоль первого (Y) направления излучения цилиндрических линз (8), чтобы заставлять свет, испускаемый через цилиндрические линзы (8), иметь практически линейное сечение луча, большее по угловому диапазону направленности в требуемом первом (Y) направлении излучения и меньшее по угловому диапазону направленности в ненужном втором (X) направлении излучения для повышения точности обнаружения объекта, на который направлен свет.
Оптический детектор (15) согласно настоящему изобретению используется в устройстве проверки подлинности банкнот для обнаружения посторонних предметов или банкноты в проходе (20), сформированном в устройстве проверки подлинности банкнот для транспортировки банкноты через канал (20) для прохождения банкнот. Оптический детектор (15) содержит монтажную плату (21), светодиодное устройство (10), установленное на монтажной плате (21) и размещенное на одной стороне канала (20) для прохождения банкнот, светоотражатель (22), размещенный на другой стороне канала (20), для приема и отражения света из светодиодного устройства (10) и передачи через канал (20), и детектор (23) света, установленный на монтажной плате (21), для приема света, отражаемого от светоотражателя (22), чтобы сформировать электрический сигнал уровня, соответствующего количеству принимаемого света. Светодиодное устройство (10) имеет повышенную точность обнаружения объекта и, следовательно, может служить для надежного различения наличия банкноты или постороннего объекта в канале (20) для прохождения банкнот.
Краткое описание чертежей
Вышеуказанная и другие цели и преимущества настоящего изобретения должны стать более понятными из последующего подробного описания, рассматриваемого вместе с предпочтительными вариантами осуществления, показанными на прилагаемых чертежах, из которых:
Фиг.1 - вид в перспективе первого варианта осуществления светодиодного устройства согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 - вид спереди первого варианта осуществления;
Фиг.3 - вертикальный вид сбоку первого варианта осуществления;
Фиг.4 - вид сверху первого варианта осуществления;
Фиг.5 - вид спереди второго варианта осуществления светодиодного устройства согласно настоящему изобретению;
Фиг.6 - вертикальный вид сбоку второго варианта осуществления;
Фиг.7 - вид сверху второго варианта осуществления;
Фиг.8 - график, показывающий угловой диапазон направленности света в направлении излучения X от светодиодного устройства согласно настоящему изобретению;
Фиг.9 - график, показывающий угловой диапазон направленности света в направлении излучения Y от светодиодного устройства согласно настоящему изобретению;
Фиг.10 - частичный вид в разрезе устройства проверки подлинности банкнот, оснащенного оптическим детектором согласно настоящему изобретению.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
Далее описывается два варианта осуществления светодиодного устройства и оптического детектора с указанным светодиодным устройством для устройства проверки подлинности банкнот согласно настоящему изобретению в связи с фиг.1-10 чертежей.
Как проиллюстрировано на фиг.1-4, светодиод или светодиодное устройство 10 согласно настоящему изобретению содержит светопроводящий пластмассовый корпус 7 и первый, и второй контактные выводы 1 и 2, идущие из пластмассового корпуса 7. Первый вывод 1 имеет контактную площадку или подложку 3, интегрированную поверх первого вывода 1, как показано посредством пунктирных линий на фиг.2 и 4, а второй вывод 2 имеет зону 4 соединения, интегрированную поверх второго вывода 2. На подложку 3 установлен кристалл 5 светодиода, которая имеет два электрода (не показаны), электрически подключенных посредством припоя или подводящего провода к подложке 3 и зоне 4 соединения. Кристалл 5 светодиода формирует инфракрасный луч с длиной волны в диапазоне от 780 нм до 1300 нм, в том числе в ближней инфракрасной, инфракрасной и дальней инфракрасной области. Тем не менее, кристалл 5 светодиода может включать в себя, по меньшей мере, одно, выбранное из группы кристаллов светодиода, испускающих ультрафиолетовое излучение, излучение голубого цвета, желтого цвета, зеленого цвета, красного цвета, ближней инфракрасной, инфракрасной и дальней инфракрасной области или их сочетание. Пластмассовый корпус 7 содержит основание 11 для герметизации от тыльной поверхности 9 подложки 3 до середины по толщине подложки 3 первого вывода 1; промежуточный элемент 12, интегрированный с основанием 11, чтобы герметизировать кристалл 5 светодиода; и цилиндрические линзы 8, интегрированные с промежуточным элементом 12 перед или напротив кристалла 5 светодиода. Основание 11, промежуточный элемент 12 и цилиндрические линзы 8 неразъемно сформированы из прозрачной, полупрозрачной или светопроводной смолы, выбранной из группы эпоксидной, полимидной, акриловой и поликарбонатной смолы, в пластмассовый корпус 7, который герметизирует подложку 3, кристалл 5 светодиода и зону 4 соединения, чтобы не допускать проникновения посторонних веществ, таких как влага или ионы, в кристалл 5 светодиода.
Показанные цилиндрические линзы 8 имеют цилиндрическую поверхность 18, выступающую из промежуточного элемента 12 для преобразования или конвергирования света из кристалла 5 светодиода в по существу параллельный свет, в общем, линейного сечения пучка. Показанный вариант осуществления предусматривает цилиндрические линзы 8 дуговидного или частично круглого сечения, но поперечное сечение цилиндрических линз 8 может быть сформировано, по меньшей мере, посредством части кривой или кривых, выбранных из группы окружности, эллипса или гиперболы, либо их аппроксимации или их сочетания без ограничения на показанную форму. Подложка 3 размещена заподлицо с первым и вторым выводами 1 и 2, идущими из пластмассового корпуса 7, и первое, а именно продольное или вертикальное направление Y цилиндрических линз 8, по существу параллельно первому и второму выводам 1 и 2. Цилиндрические линзы 8 проходят от верхней к нижней частям пластмассового корпуса 7 по продольному центру промежуточного элемента 12. Вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг.1-4, имеет пару выемок 14, сформированных в верхних краях пластмассового корпуса 7, но другой вариант, проиллюстрированный на фиг.5-7, не имеет указанных элементов. Кристалл 5 светодиода установлен на подложке 3 в или рядом с центральной либо фокусной точкой или линией цилиндрических линз 8, чтобы излучать свет от кристалла 5 светодиода в параллельный пучок света из внешней поверхности цилиндрических линз 8.
Фиг.8 и 9 иллюстрируют графики, указывающие угловые диапазоны направленности света, соответственно, во вторых, а именно продольных или горизонтальных X и вертикальных Y направлениях излучения из светодиодного устройства 10, когда электрический ток протекает через него. На фиг.8 и 9 сплошные линии обозначают углы направленности посредством инфракрасных лучей с длиной волны света 870 нм, а пунктирные линии обозначают углы направленности посредством инфракрасных лучей с длиной волны света 940 нм. Из этих чертежей очевидно, что хотя направление излучения X иллюстрирует фактический угловой диапазон направленности только ±5 градусов для охвата уровня относительной величины 100, направление излучения Y достигает фактического углового диапазона направленности ±30 градусов. Инфракрасные лучи с длиной волны 870 нм короче по длине волны, но больше по энергии излучения, чем лучи с длиной волны 940 нм, и оба означают одинаковый эффект в больших угловых диапазонах направленности по Y и меньших по X. Таким образом, цилиндрические линзы 8 служат для того, чтобы предоставлять углы направленности в горизонтальном и вертикальном направлении излучения такими, чтобы расширить требуемый угловой диапазон вертикальной направленности и сузить требуемый угловой диапазон горизонтальной направленности. Когда свет из кристалла 5 светодиода излучается через цилиндрические линзы 8 из пластмассового корпуса 7, цилиндрические линзы 8 могут служить для того, чтобы конвергировать свет, отклоняемый в продольном направлении от фронтальной зоны кристалла 5 светодиода без отклонения света по вертикальному направлению цилиндрических линз 8, чтобы заставлять луч света, испускаемый посредством цилиндрических линз 8, иметь, в общем, линейное сечение пучка света. Таким образом, цилиндрические линзы 8 расширяют угловой диапазон направленности света в требуемом направлении излучения и уменьшают угловой диапазон направленности света в ненужном направлении излучения для повышения точности обнаружения объекта, на который направлен свет.
Фиг.10 иллюстрирует частичный вид в разрезе устройства проверки подлинности банкнот, оснащенного оптическим детектором 15, с обеспечением светодиодного устройства 10. Оптический детектор 15 содержит монтажную плату 21, размещенную в каркасе 24; светодиодное устройство 10, установленное на монтажной плате 21 и размещенное на одной стороне канала 20 для прохождения банкнот; светоотражатель 22, размещенный на другой стороне канала 20, для приема и отражения света из светодиодного устройства 10 и передачи через канал 20, и детектор 23 света, установленный на монтажной плате 21, для приема света, отраженного от светоотражателя 22, для формирования электрического сигнала с уровнем, соответствующим количеству принимаемого света. В канале 20 транспортируемые банкноты и посторонние предметы, такие как нитка, прикрепленная к банкноте, идут по каналу 20 перпендикулярно поверхности листа чертежа по фиг. 10. Например, если свет, испускаемый из светодиодного устройства 10, закрывается ниткой, соединенной с банкнотой, которая прошла оптический детектор 15, детектор 23 света различает меньшее количество света, поскольку нить затеняет детектор 23 света. В этом случае, поскольку цилиндрические линзы 8 сужают диапазон направленности света в горизонтальном направлении излучения или в направлении перемещения банкноты в канале 20, но при этом расширяют диапазон направленности света в вертикальном направлении излучения, детектор 23 света может точно измерить или обнаружить наличие банкноты или нитки в любом месте канала 20, т.е. будь она в средней позиции, отклонена рядом или в тесном контакте с нижней либо верхней стенкой канала 20, для повышения точности оптического обнаружения объекта.
Светодиодное устройство согласно настоящему изобретению использует цилиндрические линзы для эффективной фокусировки света в направлении детектора света, уменьшая потери излучения света за счет отклонения света с траектории, как правило, в направлении линейного сечения луча, для повышения точности оптического обнаружения объекта и расширенного применения светодиодного устройства. Кроме того, светодиодное устройство применимо к устройству проверки подлинности банкнот для точной работы или недопущения незаконных действий с устройством проверки подлинности банкнот. Настоящее изобретение применимо к любой области техники оптического обнаружения объекта посредством света, испускаемого из светодиодного устройства.