DE4335854B4

DE4335854B4 - Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE4335854B4
Application number: DE4335854A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr. Noll
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1993-10-21
Filing date: 1993-10-21
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: DE4335854A1

Abstract

Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge, die in einem nicht aktiv beleuchteten Zustand ein einheitlich dunkles Erscheinungsbild aufweist, mit einer durch eine oder mehrere Lichtquellen beleuchteten, von durch die gleichen Lichtquellen beleuchtbaren Messwerkszeigern (4) bestrichenen Hauptskala (6), die durch ein gemeinsames Deckglas (8), dem ein Lichtfilter zugeordnet ist, zum Betrachter hin abgedeckt ist, wobei das Lichtfilter im Wellenlängenbereich der Hauptemission von sichtbarem Licht der einen oder mehreren die Hauptskala (8) und die Messwerkszeiger (4) beleuchtenden Lichtquellen (3) eine hohe Transmission und in den übrigen Bereichen eine geringere, von Null verschiedene Transmission aufweist, und wobei die Lichtquelle (3) oder Lichtquellen ein schmalbandiges Emissionsspektrum aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Deckglas, dem ein Lichtfilter zugeordnet ist, der die Anzeige zum Betrachter hin abdeckt, wobei der Lichtfilter im Wellenlängenbereich des Anzeigelichtes eine hohe Transmission und in den übrigen Bereichen eine geringere, von Null verschiedene Transmission aufweist.

Eine derartige Anzeigevorrichtung ist bereits aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 43 06 083 A1 bekannt. Die bekannte Anordnung hat es sich zum Ziel gesetzt, Störungen der visuellen Beobachtung des Fahrers zu vermeiden. Hierzu ist eine äußerst aufwendige Anordnung von Spiegeln und eine nur indirekte Sicht auf die Anzeigevorrichtung vorgesehen.

Moderne Kraftfahrzeuge sind mit einer Vielzahl von Messeinrichtungen ausgestattet, deren Anzeigeinstrumente und Anzeigeleuchten am Armaturenbrett in einer Anzeigevorrichtung, dem sogenannten Kombiinstrument, zusammengefasst sind, das im Blickfeld des Fahrers liegt. Ein solches Kombiinstrument besteht im allgemeinen aus einem Gehäuse mit einer darin angeordneten Leiterplatte, die die Leiterbahnen für Spannungsversorgung und Messung aufweist und auch die Anzeigeinstrumente und Anzeigeleuchten trägt. Diese sind von einem gemeinsamen Zifferblatt abgedeckt, auf dem in geeigneter Form die Zahlanwerte und markierungen für die angezeigten Messwerte aufgebracht sind und das Durchbrüche für die Zeiger der Anzeigeinstrumente und für die Anzeigeleuchten aufweist und von einem Frontrahmen mit Blende umschlossen ist, die seitlichen Lichteinfall abschirmen und die ästhetische Gestalt des Kombiinstruments bestimmen. Zum Fahrer hin ist der Frontrahmen durch ein Deckglas gegen Staubeinfall abgedeckt.

Für Anzeigevorrichtungen in Kraftfahrzeugen besteht grundsätzlich die Forderung der ausreichenden Erkennbarkeit der durch Zeigerinstrumente oder Anzeigeleuchten angezeigten Betriebszustände des Kraftfahrzeugs unter allen vorkommenden Umgebungslichtverhältnissen. Diese reichen von grellem Sonnenlicht bis zur völligen Dunkelheit und erfordern eine Reihe von Vorkehrungen zur Erzielung des angestrebten Ergebnisses.

Für die Erkennbarkeit einer Anzeige ist in erster Linie der Helligkeitskontrast zwischen dieser Anzeige und deren Umgebungshintergrund maßgebend. Im Falle einer Beleuchtung der Anzeige mit künstlichem Licht ergibt sich der Helligkeitskontrast aus dem Verhältnis der Summe der Helligkeiten aus der Eigenbeleuchtung und der Beleuchtung durch das durch das Deckglas einfallende Umgebungslicht zur Helligkeit der Anzeigenumgebung. Es ist daher bekannt, bei Anzeigeinstrumenten mit Zeigern Zeiger und Ziffern auf dem Zifferblatt hellfarbig und lichtreflektierend zu gestalten und die Hintergrundfläche dunkelfarbig und mit matter Oberfläche. Auch die umgekehrte Farbstellung ist üblich, jedoch ist ein heller Hintergrund für die Erkennbarkeit von Warn- und Anzeigeleuchten weniger günstig.

Bei Nacht genügen infolge des Fehlens von Umgebungslicht und auch wegen der Gefahr der Blendung des Fahrers dann geringe Leuchtdichten der Anzeigeziffern und -zeiger zur Erzeugung des erforderlichen Helligkeitskontrastes. Zur Anpassung der Anzei genhelligkeit an das individuelle Sehvermögen des Fahrers sind häufig Einrichtungen vorgesehen, mit denen die Stromaufnahme der Beleuchtungskörper verringert werden kann.

In manchen Fällen ist es erwünscht, dass die Anzeigevorrichtung im nicht aktiv beleuchteten Zustand ein einheitlich dunkles Erscheinungsbild aufweist. Dazu wird zur teilweisen Abschirmung des auf die Anzeigevorrichtung fallenden Umgebungslichtes dem Deckglas ein neutralgraues Filter zugeordnet und Zeiger sowie Ziffern möglichst wenig reflektierend ausgeführt. Filter und Deckglas können einstöckig aus einem entsprechend eingefärbten Material bestehen, z. B. aus Polymethylmetacrylat. Infolge des zweimaligen Durchtritts des auf die Oberfläche des Deckglases einfallenden Umgebungslichtes vermindert sich die Sichtbarkeit der Anzeigeinstrumente und Anzeigeleuchten insgesamt, so dass der angestrebte Zweck erreicht wird. Die geringe Leuchtdichte im ausgeschalteten Zustand macht das Einschalten der Anzeigenbeleuchtung auch am Tage notwendig. Der eintretende Lichtverlust des von der Anzeige ausgehenden Lichtes beim Durchtritt durch das Filter kann durch höhere Lichtstärke der Anzeigenbeleuchtung ausgeglichen werden, jedoch führt dies im Regelfall zu erhöhter Wärmeentwicklung in der Anzeigevorrichtung.

In diesem Zusammenhang sind Anzeigevorrichtungen entwickelt worden, bei denen die Ziffernanzeigen im Durchlicht beleuchtet werden. Zur besseren Erkennbarkeit tagsüber erfolgt die Beleuchtung dabei mittels Leuchtstoffröhren mit tageslichtähnlichem Emissionsspektrum, für die Nachtbeleuchtung werden lichtemittierende Dioden (LED's) eingesetzt. Die Zeigerbeleuchtung und ggf. die Beleuchtung weiterer Anzeigen erfolgt ständig durch LED's. Es hat sich nun gezeigt, dass die oben angeführten Maßnahmen, nämlich der Einsatz eines neutralgrauen Filters vor der Anzeigefläche, bei Tag und Nacht eine zu große Einbuße des von den LED's ausgehenden farbigen Lichtes bewirkt.

Aus der Firmenschrift "HEWLETT PACKARD, Application Note 1015, S. 206-237, – Contrast Enhancement Techniques For LED Displays -" sind Techniken zur Verbesserung der Sichtbarkeit von Anzeigevorrichtungen bekannt, die darauf beruhen, dass auf die Wellenlänge der jeweiligen Lichtquelle abgestimmte Filterscheiben verwendet werden. Dabei sind die Filterdurchlasskurven so gewählt, dass ihr Übergang von 0 % Transmission zur maximalen Transmission im Bereich der Wellenlänge der Hauptemission der jeweils verwendeten LED liegt. Umgebungslicht unterhalb dieser Wellenlänge wird daher wirksam gefiltert und davon herrührende Reflexionen unterdrückt. Für Anzeigevorrichtungen mit mehreren verschiedenfarbigen Anzeigen, wie sie z. B. in Kraftfahrzeugen gesetzlich vorgeschrieben sind, sind die bekannten Filtermaßnahmen nicht brauchbar.

Auch die aus der gleichen Druckschrift bekannte Kombination eines solchen wellenlängenabhängigen Filters mit einem neutralgrauen Filter führt nicht zum gewünschten Ergebnis, weil auch damit die unterhalb der LED-Farbe liegenden Farbbereiche mit kürzeren Wellenlängen vollständig unterdrückt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigevorrichtung anzugeben, mit der eine gute Erkennbarkeit mit hohen Leuchtdichten der Anzeigewerte mit relativ lichtschwachen Lichtquellen unter hellem Umgebungslicht erzielt wird, wobei die Wärmeentwicklung in der Anzeigevorrichtung gering ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer durch eine oder mehrere Lichtquellen beleuchteten, von durch die gleichen Lichtquellen beleuchtbaren Messwerkszeigern bestrichenen Hauptskala und ggf. von weiteren durch die Lichtquellen beleuchteten Anzeigen, die durch ein gemeinsames Deckglas, dem ein Lichtfilter zugeordnet ist, zum Betrachter hin abgedeckt sind, ist im Einzelnen dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtfilter im Wellenlängenbereich der Hauptemission von sichtbarem Licht der einen oder mehreren die Hauptskala, die Messwerkszeiger und ggf. die weiteren Anzeigen beleuchtenden Lichtquellen eine hohe Transmission und in den übrigen Bereichen eine geringere, von Null verschiedene, Transmission aufweist.

Bei der Zeigerbeleuchtung und insbesondere bei LCD sind systembedingte hohe Lichtverluste vorhanden. Um bei Black panel eine ausreichende vom Beobachter erfassbare Leuchtdichte zu erhalten, muss die von den Lichtquellen erzeugte Lichtmenge sehr hoch sein, was eine sehr hohe Wärmeerzeugung bedeutet.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird eine wesentlich höhere vom Beobachter erfassbare Leuchtdichte erreicht, so dass die zu erzeugende Lichtmenge und damit die entstehende Wärme erheblich reduzierbar sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Transmission des Lichtfilters im Bereich hoher Transmission höher als im Bereich geringer Transmission und im Bereich geringer Transmission zwischen 10% und 60% ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass auch weitere andersfarbige Signalleuchten bei allen Umgebungslichtverhältnissen gut erkennbar sind.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Transmission des Lichtfilters im Bereich hoher Transmission zwischen 70 % und 95 ist. Dies verbessert die Nachterkennbarkeit der angezeigten Skalenwerte.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das Lichtfilter aus einer eingefärbten Scheibe aus Polymethylmetacrylat besteht. Hierdurch lässt sich das Lichtfilter in einfacher Weise den räumlichen Gegebenheiten im Kraftfahrzeug hinsichtlich geometrischer Abmessungen und Filtereigenschaften anpassen.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Lichtfilter bei Tageslicht etwa neutralgrau. Dadurch weist die Anzeigevorrichtung im nicht aktiv beleuchteten Zustand das erwünschte einheitlich dunkle Erscheinungsbild auf.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind das Deckglas und das Lichtfilter einstöckig ausgeführt. Diese Ausbildung des Erfindungsgegenstandes verringert den Bauteileaufwand und die Montagekosten.

Vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung die Hauptskala durch Lichtquellen mit unterschiedlichen Emissi onsspektren beleuchtbar, wobei eine erste Gruppe der Lichtquellen ein breites Emissionsspektrum im Bereich des sichtbaren Lichts und eine zweite Gruppe der Lichtquellen ein schmales Emissionsspektrum im Bereich des sichtbaren Lichts aufweist und der Bereich hoher Transmission des Lichtfilters die Hauptwellenlänge des Emissionsmaximums der zweiten Gruppe der Lichtquellen umfasst. Die Ausgestaltung ermöglicht in einfacher Weise die Beleuchtung der Hauptskala bei hellem Umgebungslicht durch Lichtquellen mit tageslichtähnlichem Emissionsspektrum und gewährleistet darüber hinaus die gute Erkennbarkeit aller Anzeigen unter allen vorkommenden Lichtverhältnissen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Hauptwellenlänge des Emissionsmaximums der zweiten Gruppe der Lichtquellen nahe an der Grenze des sichtbaren Lichts liegt. Dadurch lässt sich die Filterkurve so gestalten, dass der spektrale Transmissionsverlauf des Lichtfilters für diese Lichtquellen eine optimale Durchlasskurve ergibt und alle anderen in gewünschter Weise gedämpft werden.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung sieht vor, dass die zweite Gruppe der Lichtquellen mit schmalem Emissionsspektrum langwelliges Licht ausstrahlt. Dadurch kann in besonders einfacher Weise eine Anpassung des Filterkurvenverlaufs vorgenommen werden.

Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass die zweite Gruppe der Lichtquellen mit schmalem Emissionsspektrum rotstrahlend ist. Diese Lichtfarbe liegt zwar im Bereich geringer Augenempfindlichkeit, hat jedoch einen hohen Farbkontrast. Daher genügen geringere Leuchtdichten zur Erzielung der angestrebten guten Erkennbarkeit der so ausgeleuchteten Anzeigen.

Schließlich erlaubt eine vorteilhafte Weiterbildung der Anzeigevorrichtung dadurch, dass die Hauptskala vor Lichtdurchtritt durch das Lichtfilter bei Beleuchtung durch die Lichtquellen der zweiten Gruppe eine geringere Leuchtdichte aufweist als bei Beleuchtung durch die Lichtquellen der ersten Gruppe, in einfacher Weise die Anpassung der Anzeige an die unterschiedlichen Umgebungshelligkeiten am Tag und in der Nacht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch eine Querschnitt durch eine Mehrfach-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug,
2 den Transmissionsverlauf eines Filters nach der Erfindung.
Gleiche Bauteile mit gleicher Funktion sind in der Zeichnung mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 sind beispielhaft unterschiedliche Lichtquellen zur Beleuchtung der Anzeigevorrichtung dargestellt. Eine Leuchtstoffröhre 1 mit einem breiten Emissionsspektrum im sichtbaren Bereich des Lichts ist wegen ihrer verhältnismäßig großen Helligkeit und ihres tageslichtähnlichen Lichts für die Tagbeleuchtung des Zifferblattes im Durchlicht vorgesehen. Glühlampen, von denen eine dargestellt und mit dem Bezugszeichen 2 versehen ist, dienen als Warn- und Anzeigeleuchten, wobei entsprechend eingefärbte Deckgläser die unterschiedlichen, teilweise gesetzlich vorgeschriebenen, Signalfarben bewirken.
Lichtemittierende Dioden (LED's) 3 weisen ein schmalbandiges Emissionsspektrum in der jeweiligen Farbe auf. Als Diodenareal einheitlicher Farbe dienen sie zur Nachtbeleuchtung des Zifferblattes im Durchlicht, als weitere im Verbund betriebene LED's können Matrixanzeigen gestaltet oder Passivanzeigen (LCD's) 7 beleuchtet werden
Die sehr wichtige Beleuchtung der Zeiger 4 auf den Anzeigemesswerken 5 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch im Zeiger angeordnete LED's, jedoch ist auch die Übertragung des Lichts feststehender LED's in den Zeiger durch Lichtleitung denkbar und üblich.
Alle in der Anzeigevorrichtung zusammengefassten Anzeigeeinrichtungen sind zum Betrachter hin durch ein Deckglas 8 abgedeckt. Die Lichttransmission bzw. Lichtreflexion dieses Deckglases oder einer dem Deckglas vorgeschalteten Filterscheibe (nicht dargestellt) bestimmen das Erscheinungsbild der Anzeigeeinrichtung unter den verschiedenen Umgebungslichtverhältnissen.
2 zeigt den spektralen Transmissionsverlauf 9 des Deckglases 8 nach der Erfindung aus 1, sowie die Emissionskurve 10 einer schmalbandigen Lichtquelle (LED), in diesem Falle rotstrahlend mit einem Intensitätsmaximum bei etwa 655 nm. In diesem Wellenlängenbereich und darüber weist das Deckglas 8 eine hohe Transmission bis ca. 90 % auf. Dadurch wird das Licht der schmalbandigen Lichtquelle fast ungehindert durchgelassen, und es ergibt sich eine effektive Leuchtdichtekurve 11 für diese Lichtquelle. Im übrigen Bereich des sichtbaren Lichts, also unterhalb der Hauptintensitätswellenlänge der LED, ist die Transmission des Deckglases wesentlich geringer, beträgt aber im vorliegenden Ausführungsbeispiel immer noch etwa 40 %. Ein solcher Verlauf der Transmissionskurve lässt sich durch eine Filterscheibe aus Polymethylmetacrylat von 3 mm Stärke und bestimmter Einfärbung erzielen. Dadurch erscheint das Deckglas bei hellem Umgebungslicht dunkelgrau und vermindert die störenden Reflexionen auf der Anzeige, gleichzeitig werden aber die andersfarbigen Anzeigen, wie blaue Fernlichtkontrolle oder gelbe Nebellampenkontrolle, in genügendem Maße und sind mit zufriedenstellender Leuchtdichte sichtbar.

Claims

Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge, die in einem nicht aktiv beleuchteten Zustand ein einheitlich dunkles Erscheinungsbild aufweist, mit einer durch eine oder mehrere Lichtquellen beleuchteten, von durch die gleichen Lichtquellen beleuchtbaren Messwerkszeigern (4) bestrichenen Hauptskala (6), die durch ein gemeinsames Deckglas (8), dem ein Lichtfilter zugeordnet ist, zum Betrachter hin abgedeckt ist, wobei das Lichtfilter im Wellenlängenbereich der Hauptemission von sichtbarem Licht der einen oder mehreren die Hauptskala (8) und die Messwerkszeiger (4) beleuchtenden Lichtquellen (3) eine hohe Transmission und in den übrigen Bereichen eine geringere, von Null verschiedene Transmission aufweist, und wobei die Lichtquelle (3) oder Lichtquellen ein schmalbandiges Emissionsspektrum aufweisen.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ein schmalbandiges Emissionsspektrum aufweisende Lichtquelle (3) oder Lichtquellen eine LED ist bzw. LED's sind.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung weitere Anzeigen aufweist, die durch das gemeinsame Deckglas (8) zum Betrachter hin abgedeckt sind, welche mittels der Lichtquellen beleuchtet werden und dass der dem gemeinsamen Deckglas zugeordnete Lichtfilter im Wellenlängenbereich der Hauptemission von sichtbarem Licht der die wei teren Anzeigen beleuchtenden Lichtquelle eine hohe Transmission aufweist.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmission des Lichtfilters im Bereich hoher Transmission zwischen 70 % bis 95 % ist.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtfilter aus einer eingefärbten Scheibe aus Polymethylmetacrylat besteht.
Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtfilter bei Tageslicht etwa neutralgrau ist.
Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckglas (8) und das Lichtfilter einstöckig ausgeführt sind.
Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptskala (6) durch Lichtquellen (1, 2, 3) mit unterschiedlichen Emissionsspektren beleuchtbar ist, dass eine erste Gruppe der Lichtquellen (1, 2,) ein breites Emissionsspektrum im Bereich des sichtbaren Lichts und eine zweite Gruppe der Lichtquellen (3) ein schmales Emissionsspektrum im Bereich des sichtbaren Lichts aufweist und dass der Bereich hoher Transmission des Lichtfilters die Hauptwellenlänge des Emissionsmaximums der zweiten Gruppe der Lichtquellen (3) umfasst.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptwellenlänge des Emissionsmaximums der zweiten Gruppe der Lichtquellen (3) nahe an der Grenze des sichtbaren Lichts liegt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe der Lichtquellen (3) mit schmalem Emissionsspektrum langwelliges Licht ausstrahlt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe der Lichtquellen (3) mit schmalem Emissionsspektrum rotstrahlend ist.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptskala (6) vor Lichtdurchtritt durch das Lichtfilter (8) bei Beleuchtung durch die Lichtquellen (3) der zweiten Gruppe eine geringere Leuchtdichte aufweist als bei Beleuchtung durch die Lichtquellen (1, 2) der ersten Gruppe.