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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft Reflexionsanzeigesysteme, insbesondere mit einer Reflexionsanzeigeeinrichtung, wie beispielsweise einem PHUD (Panorama Head-up Display), für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Maßnahmen zur Erkennung von Störungen der Anzeige des Reflexionsanzeigesystems.
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Technischer Hintergrund
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Reflexionsanzeigesysteme, wie beispielsweise PHUD, umfassen eine auf der Oberseite der Instrumententafel angeordnete Anzeigeeinheit, deren Anzeige sich auf der Innenseite der Frontscheibe spiegelt, so dass das Reflexionsbild von einem Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden kann. Die Anzeigeeinheit ist dabei etwas vertieft auf der Oberseite der Instrumententafel angeordnet, so dass eine direkte Einsicht auf die Anzeigefläche der Anzeigeeinheit unterbunden wird, um so eine Blendung des Benutzers durch direkt ins Auge einfallendes Licht zu vermeiden.
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Derartige Reflexionsanzeigesysteme nutzen einen Reflexionsbereich auf der Frontscheibe zur Darstellung einer Anzeige für einen Fahrzeuginsassen. Dazu muss gewährleistet sein, dass der Reflexionsbereich auf der Frontscheibe das angezeigte Anzeigebild ungestört und mit möglichst geringen Diffusionsverlusten reflektiert.
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Je nach Wetterlage und bei geringen Außentemperaturen kann bei einem Starten des Kraftfahrzeugs ein Feuchtigkeitsbeschlag oder eine Reifschicht auf dem Reflexionsbereich der Frontscheibe vorhanden sein. Diese können zu einer erheblichen Streuung des Lichts des Anzeigebildes führen, was die Ablesbarkeit der Anzeige deutlich reduziert.
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Ersetzt die Reflexionsanzeigeeinrichtung jedoch auch fest installierte Anzeigearmaturen in der Instrumententafel, so muss jederzeit während des Betriebs des Kraftfahrzeugs eine ordnungsgemäße Anzeige von sicherheitskritischen und gesetzlich vorgegebenen Informationen, insbesondere Warnleuchten, Geschwindigkeitsanzeige und dergleichen gewährleistet sein.
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Zur Entfernung von Feuchtigkeit oder zur Enteisung der Innenseite der Frontscheibe wird heute entweder mithilfe einer Fahrzeuginnenraumbelüftung warme Luft auf die Frontscheibe gerichtet oder in der Frontscheibe elektrisch betriebene Heizelemente zur Aufheizung der Frontscheibe genutzt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Reflexionsanzeigesystem zur Verfügung zu stellen, wobei während des Betriebs gewährleistet wird, dass der Reflexionsbereich, über den die Anzeige einer Anzeigeeinheit wahrnehmbar ist, frei von Belag, wie beispielsweise ein Feuchtigkeitsbeschlag oder eine Reifschicht, ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch das Reflexionsanzeigesystem mit einer Reflexionsanzeigeeinrichtung zur Darstellung einer Anzeige über einem Reflexionsbereich auf der Frontscheibe gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben des Reflexionsanzeigesystems gelöst.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten. Aspekt ist ein Reflexionsanzeigesystem zur Anzeige eines Anzeigebilds für einen Fahrzeuginsassen eines Kraftfahrzeugs durch Reflexion des Anzeigebilds in einem Reflexionsbereich einer Frontscheibe vorgesehen, umfassend:
- - eine Anzeigeeinheit, die ausgebildet ist, um das Anzeigebild der Anzeigefläche anzuzeigen;
- - eine Infrarotlicht-absorbierende Schicht in dem Reflexionsbereich der Frontscheibe,
wobei die Anzeigeeinheit weiterhin ausgebildet ist, um Infrarotlicht auszugeben, die in der Infrarotlicht-absorbierende Schicht absorbiert wird, um den Reflexionsbereich zu erwärmen.
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Eine Idee des obigen Reflexionsanzeigesystems besteht darin, das Reflexionsanzeigesystem mit einer Anzeigeeinheit zu versehen, die ein Anzeigebild zur Reflexion an einem Reflexionsbereich der Frontscheibe bereitstellt.
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Die Anzeigeeinheit ist so ausgebildet, um neben sichtbarem Licht, insbesondere Weißlicht auch Infrarotlicht zu emittieren. Das Infrarotlicht gelangt wie auch das Licht des Anzeigebilds in den Reflexionsbereich der Frontscheibe. Der Reflexionsbereich der Frontscheibe ist ausgebildet, um das Infrarotlicht zu absorbieren. Dadurch wird die Energie des Infrarotlichts im Reflexionsbereich der Frontscheibe in Wärme umgewandelt und bewirkt dort das Abdampfen bzw. das beschleunigte Verdunsten des Feuchtigkeitsbelags bzw. der Reifschicht.
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Der Reflexionsbereich der Frontscheibe kann eine erste Schicht aufweisen, die die Innenseite der des Reflexionsbereichs bildet und die für sichtbares Licht reflektierend ist und für Infrarotlicht transmittierend ist, wobei eine in Richtung der Außenseite der Frontscheibe angeordnete zweite Schicht als die Infrarotlicht-absorbierende Schicht vorgesehen ist, die insbesondere als Schwarzdruckbereich ausgebildet ist.
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Alternativ kann der Reflexionsbereich der Frontscheibe eine erste Schicht aufweisen, die die Innenseite der des Reflexionsbereichs bildet und die für sichtbares Licht reflektierend ist und die Infrarotlicht-absorbierende Schicht darstellt.
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Der Reflexionsbereich der Frontscheibe kann somit auf ihrer Innenseite die erste Schicht aufweisen, die die Oberfläche der Innenseite der Frontscheibe bildet und eine hohe Reflexivität im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts aufweist. Gleichzeitig kann diese erste Schicht einen hohen Transmissionswert im Infrarotwellenlängenbereich oder eine hohe Absorption des Lichts im Infrarotwellenlängenbereich aufweisen.
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Weist die erste Schicht einen hohen Transmissionswert im Infrarotwellenlängenbereich auf, kann eine sich ins Innere der Frontscheibe daran anschließende zweite Schicht vorgesehen sein. Diese im Inneren der Frontscheibe angeordnete zweite Schicht ist ausgebildet, so dass sie einen niedrigen Reflexionswert und eine niedrige Transmission für Licht im Infrarotwellenlängenbereich aufweist und somit Infrarotlicht absorbiert.
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Somit wird der Infrarotlichtanteil des Backlights in der ersten Schicht oder in der zweiten Schicht in Wärme umgewandelt. Diese Wärme unterstützt das Enteisen oder das Verdunsten des Feuchtigkeitsbelags auf der Innenseite der Frontscheibe im Reflexionsbereich.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass sich an die Infrarotlicht-absorbierende Schicht in Richtung der Außenseite der Frontscheibe eine dritte Schicht anschließt, die wärmedämmend oder wärmereflektierend ausgebildet ist. Die dritte Schicht verhindert bzw. reduziert eine Abstrahlung der Wärme in die weiteren Schichten der Frontscheibe in Richtung der Außenfläche der Frontscheibe.
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Durch das obige Reflexionsanzeigesystem kann der Reflexionsbereich auf der Frontscheibe schnell und effizient von einem Feuchtigkeitsbeschlag bzw. einer Reifschicht befreit werden.
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Weiterhin kann die Anzeigeeinheit als LCD-Anzeigeeinheit ausgebildet sein und eine LCD-Schicht und eine Backlight-Einheit aufweisen, wobei die Backlight-Einheit insbesondere separat ansteuerbare Infrarotlicht-LEDs umfasst, um das Infrarotlicht zu emittieren.
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Alternativ kann die Anzeigeeinheit als eine Mikro-LED-Anzeigeeinheit ausgebildet sein, die Mikro-LEDs für sichtbares Licht und Infrarotlicht-Mikro-LEDs aufweist, die in einer Matrix angeordnet sind, wobei die Mikro-LEDs für sichtbares Licht an die Bildpunkte für ein anzuzeigendes Anzeigebild darstellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Reflexionsanzeigesystem mit dem obigen Reflexionsanzeigesystem vorgesehen, wobei eine Steuereinheit vorgesehen ist, um die Anzeigeeinheit zum selektiven Aktivieren der Ausgabe von Infrarotlicht anzusteuern.
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Es kann eine Sensorik vorgesehen sein, um einen Zustand des Fahrzeuginnenraums zu erfassen, und wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um abhängig von dem erfassten Zustand die Ausgabe von Infrarotlicht durch die Anzeigeeinheit zu aktivieren, wobei insbesondere die Aktivierung der Ausgabe von Infrarotlicht durch die Anzeigeeinheit zeitlich begrenzt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuereinheit ausgebildet sein, um die Anzeigeeinheit zur Ausgabe von Infrarotlicht nach dem Erkennen eines Betriebsbeginn des Kraftfahrzeugs zu aktivieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinheit ausgebildet sein, um die Anzeigeeinheit zur Ausgabe von Infrarotlicht in zeitlicher Abfolge segmentweise zu aktivieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben des obigen Reflexionsanzeigesystems für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, mit folgenden Schritten:
- - Überprüfen, ob ein Betrieb des Kraftfahrzeugs begonnen wird;
- - wenn ein Beginn des Betriebs des Kraftfahrzeugs erkannt wird, aktivieren der Anzeigeeinheit zur Ausgabe von Infrarotlicht insbesondere für eine vorbestimmte Zeitdauer.
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Figurenliste
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1a und 1b eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Kraftfahrzeug mit einem Reflexionsanzeigesystem und eine Innenansichtsdarstellung des Kraftfahrzeugs;
- 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Reflexionsanzeigesystem mit einer LCD-Anzeigeeinheit zum Aussenden von Infrarotlicht;
- 3 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Reflexionsanzeigesystems mit einer Mikro-LED-Anzeigeeinheit zum Aussenden von Infrarotlicht;
- 4 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus einer Frontscheibe im Reflexionsbereich;
- 5 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus einer Frontscheibe im Reflexionsbereich für eine weitere Ausführungsform;
- 6 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben eines Reflexionsanzeigesystems.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1a und 1b zeigen eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Kraftfahrzeug mit einem Reflexionsanzeigesystem 1 und eine Darstellung aus dem Blickwinkel des Fahrers des Kraftfahrzeugs. Das Reflexionsanzeigesystem 1 ist an einer Oberseite einer Instrumententafel 4 angeordnet und weist eine Anzeigeeinheit 2 auf, die eine Anzeigefläche 3 zur Darstellung eines Anzeigebilds umfasst. Die Anzeigeeinheit 2 ist auf der Oberseite der Instrumententafel 4 unterhalb einer Frontscheibe 5, angeordnet.
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Die Anzeigefläche 3 ist bezüglich der Frontscheibe 5 so ausgerichtet, dass ein auf der Anzeigefläche 3 der Anzeigeeinheit 2 angezeigtes Anzeigebild an einem unteren Bereich der Innenseite der Frontscheibe 5 reflektiert wird und durch einen Fahrzeuginsassen in einem Augenbereich B wahrgenommen werden kann. Dadurch ist die Ausrichtung der Anzeigeeinheit 2 bzw. deren Anzeigefläche 3 vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängs- und querachse oder weicht von diesen um einen Winkel von nicht mehr als 0-20° ab.
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Die Anzeigeeinheit 2 wird durch eine Steuereinheit 9 angesteuert, um eine gewünschtes Anzeigebild auszugeben, das von dem Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden soll.
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Die Anzeigeeinheit 2 ist in einer Vertiefung 6 der Instrumententafel angebracht, so dass vom Fahrzeuginsassen kein direkter Blick auf die Anzeigefläche 3 der Anzeigeeinheit 4 möglich ist und ein Blenden der Fahrzeuginsassen durch direktes Licht von der Anzeigefläche 3 in den Augenbereich vermieden wird. Weiterhin ist die Anzeigefläche 3 der Anzeigeeinheit 2 so ausgerichtet, dass ein angezeigtes Anzeigebild an der Innenseite der Frontscheibe 5 reflektiert wird und von einem Fahrzeuginsassen in einem Augenbereich B als Reflexionsbild R auf der Frontscheibe 5 wahrgenommen werden kann.
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Die Anzeigeeinheit 2 ist vorzugsweise als lichtemittierende Anzeigeeinheit, insbesondere als LCD-Anzeigeeinheit mit einem Backlight hoher Helligkeit oder als Mikro-LED-Anzeigeeinheit ausgebildet, um ein leuchtstarkes Anzeigebild bereitzustellen, so dass das erzeugte Reflexionsbild auch bei hoher Umgebungshelligkeit über den entsprechenden Bereich der Frontscheibe 5 wahrgenommen werden kann.
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Im Fahrzeuginnenraum kann weiterhin eine Sensorik 7 mit einem oder mehreren Sensoren vorgesehen sein, die einen Zustand erkennen kann, in dem ein Feuchtigkeitsbeschlag oder eine Reifschicht auf der Frontscheibe 5 wahrscheinlich ist. Beispielsweise können die Sensoren einen Feuchtigkeits- und/oder Temperatursensor umfassen, wobei in der Steuereinheit 9 eine Beschlagswahrscheinlichkeit abhängig von der erfassten Temperatur und/oder der erfassten Feuchtigkeit in an sich bekannter Weise bestimmt werden kann. Alternativ kann mithilfe der Sensorik 7 auch direkt das Auftreten eines Feuchtigkeitsbeschlags oder einer Reifschicht auf der in der Reflexionsbereich erfasst werden.
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Die Anzeigeeinheit 2 kann als LCD-Anzeigeeinheit ausgebildet sein. Eine solche LCD-Anzeigeeinheit ist beispielhaft in 2 dargestellt. Die LCD-Anzeigeeinheit weist eine LCD-Schicht 21 auf, über die das Anzeigebild generiert werden kann. Weiterhin ist eine Backlight-Einheit 22 vorgesehen, die die LCD-Schicht rückseitig beleuchtet, um so ein Anzeigebild bereitzustellen. Zwischen der Backlight-Einheit 22 und der LCD-Schicht 21 können eine oder mehrere polarisierende Folien 23 angeordnet sein, sodass das auf die Rückseite der LCD-Schicht 21 fallende Licht polarisiert ist. Dadurch kann das sichtbare Licht so polarisiert werden, dass mithilfe der LCD-Schicht 21 eine Anzeige durch entsprechendes Herausfiltern oder Durchlassen von Licht einzelne Bildpunkte dargestellt werden können.
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Die Backlight-Einheit 22 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgebildet, um mithilfe von Weißlicht LEDs 24 weißes Hintergrundlicht WL mithilfe von Infrarotlicht-LEDs 25 Infrarot-Hintergrundlicht IR zu emittieren. Dazu ist die Backlight-Einheit 22 mit einer Matrix aus den Weißlicht-LEDs 24 und Infrarotlicht-LEDs 25 ausgebildet, die im Wesentlichen gleich verteilt über den Flächenbereich der Anzeigefläche auf der Backlight-Einheit 22 angeordnet sind. Durch Aktivieren der Weißlicht-LEDs 24 und der Infrarotlicht-LEDs 25 kann entsprechendes Licht in Richtung der LCD-Schicht 21 abgestrahlt werden.,
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Die Infrarotlicht-LEDs 25 sind in Anzahl und Leistung so ausgelegt, dass eine signifikante Heizleistung in dem Reflexionsbereich der Frontscheibe erreicht werden kann. Insbesondere sollte die Infrarotlicht-Leistung, die von der Backlight-Einheit 22 insgesamt bereitgestellt wird, 5W oder mehr, vorzugsweise 10W oder mehr, betragen.
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Die Backlight-Einheit 22 kann ausgebildet sein, so dass die Steuereinheit 9 die Infrarotlicht-LEDs 25 selektiv ansteuern kann. Insbesondere kann die Steuereinheit 9 die Infrarotlicht-LEDs 25 nur dann Aktivieren, um den Reflexionsbereich R von Feuchtigkeitsbeschlag oder einer Reifschicht zu befreien.
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Weiterhin kann die Steuereinheit 9 die Infrarotlicht-LEDs 25 nur teilweise, insbesondere segmentweise (bezüglich der Anzeigefläche) aktivieren, um nur Teilbereiche des Reflexionsbereichs R gleichzeitig zu erwärmen und die Teilbereiche zeitversetzt mit Infrarotlicht zu beaufschlagen. Dadurch kann das Auftreten einer Leistungsspitze der Leistungsaufnahme durch die Backlight-Einheit 22 vermieden werden.
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3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt als eine alternative Ausführungsform der Anzeigeeinheit als Mikro-LED-Anzeigeeinheit. Dort werden die Bildpunkte selbstleuchtend als Mikro-LED ausgebildet. Mikro-LED-Anzeigeeinheiten sind sehr leuchtstark und weisen in der Regel Rotlicht-, Grünlich- und Blaulicht-Leds R, G, B, 26 zur Darstellung von roten, grünen und blauen Lichtpunkten auf, die selektiv aktivierbar sind. Zusätzlich können Infrarotlicht-LEDs IR, 27 zur Darstellung von Bildpunkten als Infrarotlicht-LED-Bildpunkten versehen sein, die ebenfalls selektiv aktivierbar sind, um so das für die Befreiung von Feuchtigkeitsbeschlag oder der Reifschicht benötigte Infrarotlicht bereitzustellen.
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Die Infrarotlicht-LEDs 27 können gemeinsam mit Rotlicht-, Grünlicht- und Blaulicht-LEDs 26 zu Vierergruppen in der Matrix der LED-Bildpunkte in die Anzeigeeinheit 2 angeordnet sein. Da die Infrarotlicht-LEDs 27 nicht zur Darstellung eines sichtbaren Anzeigebilds verwendet werden, muss deren Verteilung nicht der Verteilung der übrigen Bildpunkte entsprechen, und es können die Infrarotlicht-LEDs 27 mit größerem Bildpunktabstand vorgesehen sein als der Bildpunktabstand der übrigen LEDs 26 für sichtbares Licht.
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4 zeigt eine Schichtdarstellung des Reflexionsbereichs R der Frontscheibe 5. Auf der Innenseite der Frontscheibe 5 ist eine erste Schicht 51 angeordnet, die sehr reflektiv ist für sichtbares Licht und für Infrarotlicht durchlässig ist. In einer sich darauf in Richtung der Außenseite der Frontscheibe anschließenden Infrarotlicht-absorbierende zweite Schicht 52 wird Infrarotlicht absorbiert und dort in Wärme umgewandelt.
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Die zweite Schicht 52 ist vorzugsweise als Schwarzdruckbereich vorgesehen, der in einem unteren Teil der Frontscheibe 5 ausgebildet ist, um dort eine gute Sichtbarkeit von durch das Reflexionsanzeigesystem anzuzeigenden Informationen zu gewährleisten. Dieser Schwarzdruckbereich wirkt absorbierend für Infrarotlicht und wandelt die Leistung des Infrarotlichts in Wärmeleistung um.
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In 5 ist eine alternative Ausführungsform des Schichtaufbaus der Frontscheibe 5 im Reflexionsbereich R dargestellt. Dort schließt sich an die zweite Schicht 52 in Richtung der Außenseite der Frontscheibe 5 eine dritte Schicht 53 als Isolationsschicht an, die wärmereflektierend und/oder wärmedämmend ausgebildet ist, um die in der zweiten Schicht 52 entstandene Wärme möglichst in Richtung der Innenseite der Frontscheibe 5 zu richten.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Infrarotlicht auch direkt in einer entsprechend ausgebildeten ersten Schicht 51 absorbiert und dort in Wärme umgewandelt werden.
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In der Steuereinheit 9 wird ein Verfahren ausgeführt, wie es beispielhaft in 6 als Flussdiagramm dargestellt ist.
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In Schritt S1 wird überprüft, ob das Fahrzeug in Betrieb genommen werden soll. Dies kann beispielsweise durch Überwachung der Klemme 15 oder durch Feststellen der Anwesenheit eines Fahrers auf dem Fahrersitz erfolgen.
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Wird in Schritt S1 ein Beginn des Betriebs des Fahrzeugs festgestellt (Alternative: Ja), so wird das Verfahren mit Schritt S2 fortgesetzt, anderenfalls wird zum Schritt S1 zurückgesprungen.
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In Schritt S2 wird die Sensorik 7 ausgelesen, die einen Zustand im Fahrzeuginnenraum angeben.
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In Schritt S3 wird überprüft, ob eine Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Beschlags in dem Reflexionsbereich R der Frontscheibe 5 vorliegt. Dies wird anhand des erfassten Zustands bestimmt. Beispielsweise können die Temperatur und die Feuchtigkeit der Innenraumluft zum Beispiel mithilfe einer Lookup-Tabelle bewertet werden und entschieden werden, ob eine Beheizung des Reflexionsbereichs R durchgeführt werden soll.
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Wird in Schritt S3 festgestellt, dass eine Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Beschlags in dem Reflexionsbereich über einem vorgegebenen Wahrscheinlichkeitsschwellenwert, von z.B. 70%, ist und somit eine Beheizung des Reflexionsbereichs durchgeführt werden soll (Alternative: Ja), wird das Verfahren mit Schritt S4 fortgesetzt, anderenfalls (Alternative: Nein) wird das Verfahren mit Schritt S5 fortgesetzt.
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In Schritt S4 wird die Anzeigeeinheit 2 aktiviert, um Infrarotlicht zum Beheizen des Reflexionsbereichs R auszugeben. Die Zeitdauer des Beheizens des Reflexionsbereichs R kann fest vorgegeben sein oder von den zuvor erfassten Zustandsgrößen der Innenraumluft abhängen. Auch kann zum Verteilen der benötigten Heizleistung der Reflexionsbereich R segmentweise durch zeitlich versetztes segmentweises Aktivieren der Anzeigeeinheit 2 zur Ausgabe von Infrarotlicht sowohl in der Backlight-Einheit als auch alternativ in der Mikro-LED-Anzeigeeinheit nacheinander beheizt werden.
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Anschließend wird die Anzeigeeinheit 2 in Schritt S5 in herkömmlicher Weise zur Ausgabe eines Anzeigebilds betrieben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reflexionsanzeigesystem
- 2
- Anzeigeeinheit
- 3
- Anzeigefläche
- 4
- Instrumententafel
- 5
- Frontscheibe
- 6
- Vertiefung
- 7
- Sensorik
- 9
- Steuereinheit
- 21
- LCD-Schicht
- 22
- Backlight-Einheit
- 23
- polarisierende Folien
- 24
- Weißlicht-LEDs
- 25
- Infrarotlicht-LEDs
- 26
- Rotlicht-, Grünlich- und Blaulicht-Leds
- 27
- Infrarotlicht-LEDs
- 51
- erste Schicht
- 52
- zweite Schicht
- 53
- dritte Schicht, Isolationsschicht
- B
- Augenbereich
