DE112006003290T5 - Kompensationsfreie Beleuchtung von Instrumentengruppenanzeigen - Google Patents
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Abstract
einen Licht aufnehmenden Teil, der quer zu der besagten Anzeige angeordnet ist;
einen Licht weiterleitenden Teil quer zu dem besagten Licht aufnehmenden Teil; und
eine konische Oberfläche, die zwischen dem besagten Licht aufnehmenden Teil und dem besagten Licht weiterleitenden Teil angeordnet ist, wobei eine äußere Oberfläche des besagten Licht weiterleitenden Teils eine Mehrzahl von Ausbuchtungen aufweist, die die besagte Anzeige gleichmäßig beleuchten, wenn sich Licht aus dem besagten Licht aufnehmenden Teil über die besagte konische Oberfläche und durch den besagten Licht weiterleitenden Teil ausbreitet.
Description
- Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht Vorrang vor der vorläufigen US-amerikanischen Patentanmeldung mit der Nummer 60/751.072, die am 15. Dezember 2005 eingereicht wurde.
- Hintergrund der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Instrumentengruppe für Fahrzeuge und spezieller eine Lichtleiterbaugruppe für eine beleuchtete Anzeige, welche die Lichtausbeute erhöht.
- Eine Instrumentengruppe für ein Fahrzeug ist üblicherweise in einer Instrumententafel des Fahrzeugs angeordnet und umfasst mehrere Anzeigen oder Skalen, die verschiedene Betriebsbedingungen des Fahrzeugs anzeigen. Beispielsweise kann eine Instrumentengruppe einen Geschwindigkeitsmesser, einen Drehzahlmesser, einen Motorzustandsanzeiger und andere bekannte Arten von Instrumenten enthalten. Diese Instrumente sind beleuchtet, um das Ablesen der Informationen durch die Insassen des Fahrzeugs zu erleichtern.
- Instrumentengruppen beinhalten eine gedruckte Leiterkarte (PCB, Printed Circuit Board) mit elektronischen Bauelementen zum Steuern der Funktion der Instrumentengruppen. Lichtquellen wie beispielsweise Leuchtdioden (LED, Licht Emitting Diodes) sind üblicherweise auf die gedruckte Leiterkarte PCB montiert. Ein Lichtgehäuse dient dazu, das von den Lichtquellen erzeugte Licht innerhalb der Instrumentengruppe zu halten und unerwünschtes Austreten von Licht zu verhindern. Die Instrumentengruppe beinhaltet ferner eine Anzeige oder Skala, auf der das grafische Bild ausgebildet oder montiert ist.
- Die Instrumentengruppe kann unter Umständen einen Lichtleiter umfassen, der als ein Stück eines durchsichtigen Materials ausgebildet ist und der das von der Lichtquelle empfangene Licht kanalisiert und das Licht über die Anzeige verteilt. Ungünstigerweise haben bekannte Lichtleiter keine zufriedenstellend gleichmäßige Verteilung von Licht über die gesamte Anzeige bereitgestellt. Darüber hinaus kann eine größere Anzahl von Lichtquellen erforderlich sein, um die gewünschte gleichmäßige Lichtverteilung bereitzustellen.
- Die Verwendung von Kompensation ist bekannt für die Bereitstellung gleichmäßig verteilter Beleuchtung über die gesamte Anzeige der Instrumentengruppe. Die Kompensation wird dadurch erzielt, dass die hellen Punkte der Skala auf das Niveau des dunkelsten Punktes der Skala verdunkelt werden. Dies erfordert das Aufbringen einer Beschichtung auf die Anzeige bzw. die Skala, um in bestimmten Bereichen Licht zu absorbieren. Ungünstigerweise kann die Lichtausbeute, die von einer Instrumentengruppe mit Verwendung von Kompensation bereitgestellt wird, gering sein, da ein großer Teil des von der Lichtquelle erzeugten Lichts durch die Kompensationsbeschichtung absorbiert wird.
- Dementsprechend ist es wünschenswert, eine Instrumentengruppe für Fahrzeuge bereitzustellen, die die Ausbeute des Lichts, das zur Beleuchtung einer Anzeige verwendet wird, zu verbessern und gleichzeitig eine kompensationsfreie Anzeigenbeleuchtung bereitzustellen.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Eine beispielhafte Lichtleiterbaugruppe zum Beleuchten einer Anzeige einer Instrumentengruppe umfasst einen Licht aufnehmenden Teil, einen Licht weiterleitenden Teil und eine konische Oberfläche zwischen dem Licht aufnehmenden Teil und dem Licht weiterleitenden Teil. Eine äußere Oberfläche des Licht weiterleitenden Teils beinhaltet eine Mehrzahl von Ausbuchtungen, die die Oberfläche der Instrumentengruppe gleichmäßig beleuchten, wenn sich Licht von dem Licht aufnehmenden Teil über die konische Oberfläche und durch den Licht weiterleitenden Teil ausbreitet.
- Eine beispielhafte beleuchtete Instrumentengruppe umfasst eine Anzeige, welche ein grafisches Bild, einen Zeiger, der relativ zu dem grafischen Bild beweglich ist, eine Lichtquelle, eine gedruckte Leiterkarte, die die Lichtquelle trägt, einen Lichtleiter und ein Lichtgehäuse, welches eine reflektierende Oberfläche besitzt, die sich zwischen der gedruckten Leiterkarte und der Anzeige erstreckt, aufweist. Die reflektierende Oberfläche beinhaltet einen negativ geneigten Abschnitt und einen positiv geneigten Abschnitt.
- Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute auf diesem Gebiet anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung offensichtlich. Die Zeichnungen, die der ausführlichen Beschreibung beigefügt sind, können kurz wie folgt beschrieben werden.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt ausgewählte Teile eines Fahrzeugs, die eine beispielhafte Instrumentengruppe enthalten; -
2 zeigt eine Schnittansicht der in1 dargestellten beispielhaften Instrumentengruppe; -
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Lichtleiters mit einer Mehrzahl von Ausbuchtungen; -
4 zeigt eine Draufsicht des beispielhaften Lichtleiters aus3 ; und -
5 zeigt eine Schnittansicht einer beispielhaften Instrumentengruppe, die ein Lichtgehäuse und den in3 dargestellten beispielhaften Lichtleiter beinhaltet. - Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
-
1 zeigt ausgewählte Teile eines Fahrzeugs10 , die eine Instrumentengruppe12 umfassen, beispielsweise etwa eine Anzeigeinstrumentengruppe des Fahrzeugs, die fahrzeugbezogene Informationen an die Insassen des Fahrzeugs10 übermittelt. In dem dargestellten Beispiel beinhaltet die Instrumentengruppe12 eine Fahrzeuganzeige14 , die eine Mehrzahl von Grafiken16 aufweist, beispielsweise Ziffern, Buchstaben oder Symbole. Mindestens ein Teil der Fahrzeuggrafiken16 wird von innen aus der Instrumentengruppe12 heraus beleuchtet, beispielsweise für Sichtbarkeit bei Dunkelheit oder zu ästhetischen Zwecken. -
2 zeigt ausgewählte Teile der beispielhaften Instrumentengruppe12 , welche ein Lichtgehäuse18 , das die Anzeige14 trägt, und eine Leiterkarte20 , beispielsweise eine gedruckte Leiterkarte (PCB), enthält. Ein Zeiger22 ist auf die Leiterkarte20 so montiert, dass er relativ zu der Anzeige14 beweglich ist, und dient dazu, den aktuellen Status der Betriebsbedingung des Fahrzeugs anzuzeigen. Die Leiterkarte20 beinhaltet außerdem eine Lichtquelle24 , beispielsweise etwa eine Leuchtdiode (LED), um die Anzeige14 und den Zeiger22 zu beleuchten. Jedoch werden auch andere Beleuchtungsarten als in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallend angesehen. - Wenn die Instrumentengruppe
12 montiert wird, werden die Lichtquellen24 auf die Leiterkarte20 montiert und angrenzend an einen Mittelpunkt27 der Anzeige14 ausgerichtet. In einem Beispiel sind die Lichtquellen24 mindestens teilweise an einem Gehäuse26 des Zeigers22 ausgerichtet. Die Lichtquellen24 können an anderen Positionen innerhalb der Instrumentengruppe12 angeordnet sein. - Der Zeiger
22 wird durch eine Welle28 eines Motors30 , beispielsweise eines Schrittmotors, angetrieben und wird in eine gewünschte Position relativ zu der Anzeige14 gedreht, die die Fahrzeuggrafiken16 enthält. Wenn die Lichtquelle24 aktiviert ist, strahlt sie Licht ab. Ein Lichtleiter32 nimmt das Licht von jeder Lichtquelle24 auf und gibt das Licht gleichmäßig über die Anzeige14 verteilt ab, um die Fahrzeuggrafiken16 der Anzeige14 gleichmäßig zu beleuchten, wie an späterer Stelle noch ausführlich beschrieben wird. -
3 zeigt einen beispielhaften Lichtleiter32 . Der Lichtleiter32 ist aus einem transparenten Material hergestellt, beispielsweise durchsichtigem Kunststoff. Der Lichtleiter32 umfasst einen Licht aufnehmenden Teil34 , einen Licht weiterleitenden Teil36 und eine konische Oberfläche38 . - Der Licht aufnehmende Teil
34 ist in einem Beispiel quer zu der Anzeige14 angeordnet, wobei der Lichtleiter32 innerhalb der Instrumentengruppe12 angeordnet ist (siehe5 ). In einem anderen Beispiel ist der Licht aufnehmende Teil34 innerhalb der Instrumentengruppe12 senkrecht zu der Anzeige14 angeordnet. Der Licht weiterleitende Teil36 ist in einem Beispiel quer zu dem Licht aufnehmenden Teil34 und in einer Ausführungsform senkrecht zu dem Licht aufnehmenden Teil34 angeordnet. Die konische Oberfläche38 erstreckt sich zwischen dem Licht aufnehmenden Teil34 und dem Licht weiterleitenden Teil36 . In einem Beispiel ist die konische Oberfläche38 derart geneigt, dass sie Licht von dem Licht aufnehmenden Teil34 in den Licht weiterleitenden Teil36 lenkt. - Eine Öffnung
40 erstreckt sich durch den Mittelpunkt des Licht aufnehmenden Teils34 . In einem Beispiel sind der Licht aufnehmende Teil34 und der Licht weiterleitende Teil36 im Wesentlichen von zylindrischer Form. Die tatsächliche Größe, Form und Anordnung des Licht aufnehmenden Teils34 und des Licht weiterleitenden Teils36 werden jedoch in Abhängigkeit von spezifischen Konstruktionsparametern, zu denen die Konstruktionserfordernisse der Instrumentengruppe12 gehören, variieren. -
4 zeigt eine äußere Oberfläche42 des Licht weiterleitenden Teils36 , die eine Mehrzahl von Ausbuchtungen44 aufweist. In einem Beispiel ist die Mehrzahl von Ausbuchtungen44 rund um die äußere Oberfläche42 herum angeordnet. In einem anderen Beispiel ist die Mehrzahl von Ausbuchtungen44 in gleichen Abständen über die äußere Oberfläche42 verteilt angeordnet. In noch einem weiteren Beispiel umfassen die Ausbuchtungen44 eine Halbmondform. - In dem dargestellten Beispiel besitzt die äußere Oberfläche
42 vier Ausbuchtungen44 . Die Anzahl und Anordnung der Ausbuchtungen44 entspricht der Anzahl der Lichtquellen24 . Die tatsächliche Anzahl, Anordnung und Form der Ausbuchtungen44 werden jedoch in Abhängigkeit von spezifischen Konstruktionsparametern, zu denen die Größe der Instrumentengruppe12 und die verwendete Anzahl von Lichtquellen24 gehören, variieren. Die Ausbuchtungen44 regeln das Licht, das aus dem Lichtleiter32 austritt, um eine gleichmäßige Verteilung des Lichts zur Beleuchtung der Anzeige14 zu erzielen. - In dem in
5 dargestellten Beispiel beinhaltet das Lichtgehäuse18 der Instrumentengruppe12 eine reflektierende Oberfläche46 , die sich zwischen der Leiterkarte20 und der Anzeige14 erstreckt. Die reflektierende Oberfläche46 erstreckt sich rund um einen Mittelpunkt25 der Leiterkarte20 herum. - In einem Beispiel enthält das Lichtgehäuse
18 einen negativ geneigten Abschnitt52 und einen positiv geneigten Abschnitt54 . Der negativ geneigte Abschnitt52 ist angrenzend an einen Mittelpunkt25 der Leiterkarte20 angeordnet, und der positiv geneigte Abschnitt54 ist angrenzend an einen äußeren Rand56 der Leiterkarte20 angeordnet. In einem Beispiel erstreckt sich der negativ geneigte Abschnitt52 von einem Mittelpunkt des Lichtgehäuses18 zu der Leiterkarte20 in einem Winkel von näherungsweise 5°. In einem anderen Beispiel erstreckt sich der negativ geneigte Abschnitt52 von dem Mittelpunkt des Lichtgehäuses18 zu der Leiterkarte20 in einem Winkel von näherungsweise 10°. In noch einem anderen Beispiel beträgt der Winkel des negativ geneigten Abschnitts52 zwischen 1° und 10°. Der tatsächliche Neigungswinkel des negativ geneigten Abschnitts52 wird jedoch in Abhängigkeit von spezifischen Konstruktionsparametern, zu denen die verwendete Anzahl von Lichtquellen24 und die Größe der Instrumentengruppe12 gehören, variieren. Der positiv geneigte Abschnitt54 erstreckt sich zwischen dem negativ geneigten Abschnitt52 und der Anzeige14 . - Der Bereich des Lichtgehäuses
18 , der den Lichtquellen24 am nächsten liegt, nimmt eine größere Menge Licht auf als der Bereich des Lichtgehäuses18 , der in größerem Abstand von den Lichtquellen24 liegt. Der negativ geneigte Abschnitt52 absorbiert bedingt durch seine Neigung eine größere Menge des Lichts in der Nähe der Lichtquellen24 . Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Beleuchtung der Anzeige14 bereitgestellt, ohne eine Kompensation entweder auf der reflektierenden Oberfläche46 oder der Anzeige14 vorzusehen. - Eine Lichtquelle
24 ist auf die Leiterkarte20 montiert und angrenzend an jede Ausbuchtung44 des Lichtleiters32 angeordnet. Das bedeutet, dass jeder Ausbuchtung44 des Lichtleiters32 mindestens eine Lichtquelle24 zugeordnet ist. Licht von jeder Lichtquelle24 wird in den Licht aufnehmenden Teil34 in einer Richtung D1 abgestrahlt, die quer zu der Anzeige14 verläuft. In einem Beispiel ist die Richtung D1 senkrecht zu der Anzeige14 . Ein Teil des Lichts L1 breitet sich nach oben durch den Lichtleiter32 aus und beleuchtet den Zeiger. Ein zweiter Teil des Lichts L2 wird von der konischen Oberfläche38 des Lichtleiters32 reflektiert und beleuchtet direkt die Anzeige14 . Ein dritter Teil des Lichts L3 wird von der reflektierenden Oberfläche46 des Lichtgehäuses18 reflektiert und beleuchtet anschließend die Anzeige14 . - In einem Beispiel wird der Lichtanteil L3 von dem negativ geneigten Abschnitt
52 der reflektierenden Oberfläche46 reflektiert. In einem anderen Beispiel wird der Lichtanteil L3 von dem positiv geneigten Abschnitt54 reflektiert. In noch einem anderen Beispiel wird der Lichtanteil L3 sowohl von dem negativ geneigten Abschnitt52 als auch von dem positiv geneigten Abschnitt54 reflektiert, um die Anzeige14 zu beleuchten. - Die beispielhafte Konfiguration der Instrumentengruppe
12 sorgt für die gleichmäßige Beleuchtung sowohl des Zeigers22 als auch der Anzeige14 . Darüber hinaus gewährleisten die Ausbuchtungen44 des Lichtleiters32 eine erhöhte Lichtausbeute, indem sie das Licht der Lichtquellen24 effektiver verteilen, und ermöglichen eine Verringerung der Anzahl von Lichtquellen, die benötigt werden, um die Instrumentengruppe12 wirksam zu beleuchten. Der negativ geneigte Abschnitt52 der reflektierenden Oberfläche46 des Lichtgehäuses18 stellt eine gleichmäßige Beleuchtung der Anzeige14 bereit, ohne eine Kompensation auf der Anzeige14 des Lichtgehäuses18 zu erfordern. - Die vorstehende Beschreibung ist als veranschaulichend und in keiner Weise in einschränkendem Sinne zu verstehen. Der Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet der Technik wird erkennen, dass bestimmte Modifikationen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen. Aus diesem Grund sollten die folgenden Patentansprüche sorgfältig gelesen werden, um den vollen Umfang und Inhalt der vorliegenden Erfindung festzustellen.
- Zusammenfassung
- Eine beispielhafte Lichtleiterbaugruppe zum Beleuchten einer Anzeige einer Instrumentengruppe umfasst einen Licht aufnehmenden Teil, einen Licht weiterleitenden Teil und eine konische Oberfläche zwischen dem Licht aufnehmenden Teil und dem Licht weiterleitenden Teil. Eine äußere Oberfläche des Licht weiterleitenden Teils beinhaltet eine Mehrzahl von Ausbuchtungen, die die Anzeige gleichmäßig beleuchten, wenn sich Licht von dem Licht aufnehmenden Teil über die konische Oberfläche und durch den Licht weiterleitenden Teil ausbreitet.
Claims (17)
- Lichtleiterbaugruppe zum Beleuchten einer Anzeige einer Instrumentengruppe, die Folgendes umfasst: einen Licht aufnehmenden Teil, der quer zu der besagten Anzeige angeordnet ist; einen Licht weiterleitenden Teil quer zu dem besagten Licht aufnehmenden Teil; und eine konische Oberfläche, die zwischen dem besagten Licht aufnehmenden Teil und dem besagten Licht weiterleitenden Teil angeordnet ist, wobei eine äußere Oberfläche des besagten Licht weiterleitenden Teils eine Mehrzahl von Ausbuchtungen aufweist, die die besagte Anzeige gleichmäßig beleuchten, wenn sich Licht aus dem besagten Licht aufnehmenden Teil über die besagte konische Oberfläche und durch den besagten Licht weiterleitenden Teil ausbreitet.
- Lichtleiterbaugruppe wie in Anspruch 1 angegeben, wobei die besagte äußere Oberfläche des besagten Licht weiterleitenden Teils mindestens zum Teil von zylindrischer Form ist, wobei die besagte Mehrzahl von Ausbuchtungen rund um die besagte äußere Oberfläche herum angeordnet ist.
- Lichtleiterbaugruppe wie in Anspruch 2 angegeben, wobei die besagte Mehrzahl von Ausbuchtungen in gleichmäßigen Abständen über die besagte äußere Oberfläche des besagten Licht weiterleitenden Teils verteilt ist.
- Lichtleiterbaugruppe wie in Anspruch 1 angegeben, wobei die besagte Mehrzahl von Ausbuchtungen mindestens zum Teil halbmondförmig ist.
- Lichtleiterbaugruppe wie in Anspruch 1 angegeben, wobei die besagte konische Oberfläche geneigt ist, um einen Teil des Lichts von dem Licht aufnehmenden Teil in den besagten Licht weiterleitenden Teil zu lenken.
- Lichtleiterbaugruppe wie in Anspruch 1 angegeben, wobei mindestens eine Lichtquelle angrenzend an jede Ausbuchtung der besagten Mehrzahl von Ausbuchtungen angeordnet ist.
- Beleuchtete Instrumentengruppe, die Folgendes umfasst: eine Anzeige, die mindestens eine Fahrzeuggrafik beinhaltet; mindestens einen Zeiger, der relativ zu der besagten mindestens einen Fahrzeuggrafik beweglich ist; mindestens eine Lichtquelle, die so angeordnet ist, dass sie zumindest einen Teil der besagten mindestens einen Fahrzeuggrafik beleuchtet; eine Leiterkarte, die die besagte mindestens eine Lichtquelle trägt; mindestens einen Lichtleiter, um das Licht von der besagten mindestens einen Lichtquelle auf sowohl den besagten mindestens einen Zeiger als auch die besagte Anzeige zu lenken; und mindestens ein Lichtgehäuse, das von der besagten Leiterkarte gehalten wird und das mindestens eine reflektierende Oberfläche aufweist, die sich zwischen der besagten Leiterkarte und der besagten Anzeige erstreckt, wobei die besagte mindestens eine reflektierende Oberfläche einen negativ geneigten Abschnitt und einen positiv geneigten Abschnitt umfasst.
- Instrumentengruppe wie in Anspruch 7 angegeben, wobei sich die besagte mindestens eine reflektierende Oberfläche rund um einen Mittelpunkt der besagten Leiterkarte herum erstreckt, der besagte negativ geneigte Abschnitt angrenzend an den besagten Mittelpunkt der besagten Leiterkarte angeordnet ist und der besagte positiv geneigte Abschnitt angrenzend an einen Rand der besagten Leiterkarte angeordnet ist.
- Instrumentengruppe wie in Anspruch 7 angegeben, wobei sich der besagte negativ geneigte Abschnitt von einem Mittelpunkt des besagten mindestens einen Lichtgehäuses zu der besagten Leiterkarte erstreckt.
- Instrumentengruppe wie in Anspruch 7 angegeben, wobei sich der besagte positiv geneigte Abschnitt zwischen dem besagten negativ geneigten Abschnitt und der besagten Anzeige erstreckt.
- Instrumentengruppe wie in Anspruch 7 angegeben, wobei der besagte mindestens eine Lichtleiter einen Licht aufnehmenden Teil, einen Licht weiterleitenden Teil und eine konische Oberfläche zwischen dem besagten Licht aufnehmenden Teil und dem besagten Licht weiterleitenden Teil umfasst.
- Instrumentengruppe wie in Anspruch 11 angegeben, wobei eine äußere Oberfläche des besagten Licht weiterleitenden Teils eine Mehrzahl von Ausbuchtungen enthält, die die besagte Anzeige gleichmäßig beleuchten, wenn sich Licht von dem besagten Licht aufnehmenden Teil über die besagte konische Oberfläche und durch die besagte Licht weiterleitende Oberfläche ausbreitet.
- Instrumentengruppe wie in Anspruch 11 angegeben, wobei mindestens ein Teil des besagten Lichts von der besagten mindestens einen Lichtquelle in den besagten Licht aufnehmenden Teil gelenkt wird, von der besagten konischen Oberfläche reflektiert wird und in die besagte Licht weiterleitende Oberfläche gelenkt wird, bevor es aus dem besagten mindestens einen Lichtleiter austritt.
- Instrumentengruppe wie in Anspruch 13 angegeben, wobei ein Teil des besagten Lichts, das aus dem besagten mindestens einen Lichtleiter austritt, von der besagten mindestens einen reflektierenden Oberfläche reflektiert wird, um die besagte Anzeige zu beleuchten.
- Instrumentengruppe wie in Anspruch 13 angegeben, wobei ein Teil des besagten Lichts, das aus dem besagten mindestens einen Lichtleiter austritt, die besagte Anzeige direkt beleuchtet.
- Instrumentengruppe wie in Anspruch 11 angegeben, wobei ein Teil des besagten Lichts von der besagten mindestens einen Lichtquelle die besagte konische Oberfläche umgeht und in den besagten Zeiger gelenkt wird.
- Instrumentengruppe wie in Anspruch 7 angegeben, wobei die besagte mindestens eine Lichtquelle eine Leuchtdiode umfasst.
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