BR102015006373A2

BR102015006373A2 - painel de instrumentos de veículo equipado com um dispositivo de retro-iluminação por led para a iluminação de uma área gráfica

Info

Publication number: BR102015006373A2
Application number: BR102015006373A
Authority: BR
Inventors: Alessandro Pasotti
Original assignee: Magneti Marelli Spa
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2015-12-15
Also published as: CN104943547B; MX341222B; CN104943547A; EP2924486A1; MX2015003625A; US10017109B2; US20150266419A1; EP2924486B1; BR102015006373B1

Abstract

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Description

PAI NEL DE I NSTRUMENTOS DE VEÍ CULO EQUI PADO COM UM Dl SPOSI TI VO DE

RETRO-1 LU Ml NAÇÃO POR LED PARA A I LUMI NAÇÃO DE UMA ÁREA GRÁFi CA [001] A presente invenção se refere a um painel de instrumentos de veículo equipado com um dispositivo de retro-iluminação por LED para a iluminação de uma área gráfica. [002] Em painéis de instrumentos de veículos, são previstas diversas áreas gráficas em posições fixas e são configuradas para fornecer informações correspondentes ao motorista. Por exemplo, estas áreas gráficas podem ser representadas por números, letras, escalas graduadas, escalas gráficas ou gráficos de barras, logotipos, etc. [003] Como uma regra, as áreas gráficas são definidas por porções transparentes de uma placa de policarbonato. Estas porções transparentes são retro-iluminadas por LEDs para tornar a informação correspondente visível sob condições de visualização noturna.

Normalmente, os LEDs são dispostos abaixo da porção transparente para iluminá-la diretamente. Em particular, os LEDs são montados em uma placa de circuito impresso (também indicada pela sigla PCB) que se posicionada afastada e paralela à placa de policarbonato, de tal modo que o eixo óptico de cada LED é ortogonal à porção transparente associada. [004] As soluções deste tipo, ainda que amplamente utilizadas, não são muito satisfatórias no que se refere à uniformidade da iluminação por toda a área gráfica. De fato, a luz emitida pelos LEDs tem a máxima intensidade sobre o seu eixo óptico e diminui à medida em que o ângulo de emissão aumenta em relação a esse eixo óptico. Em particular, a intensidade da luz apresenta uma curva de emissão espacial que efetívamente segue a Lei de Lambert. Assim, quando olhando para a área gráfica no painel de instrumentos, o motorista percebe um ponto brilhante na posição do LED por baixo, enquanto que a luz aparece menos intensa na área circundante este ponto. [005] Para superar esta falta de uniformidade, são adotadas diferentes soluções conhecidas. [006] Uma solução consiste, basicamente, na adição de um elemento guia de luz, o qual transporta a luz proveniente dos LED para a porção transparente a ser acesa, a qual define a área do gráfico. Em particular, os LEDs são dispostos em uma posição a uma distância a partir desta porção transparente, enquanto as faces do elemento de guia de luz reflete os raios de luz e, ao mesmo tempo, difunde a luz. Ainda que seja eficiente, esta solução não é a ideal, uma vez que exige o projeto, a fabricação e a montagem de um componente adicional, ou seja, o elemento de guia de luz, Além disso, em certos casos, esta solução exige mais espaço em relação às soluções de retro-iluminação direta. [007] Outra solução conhecida para fornecer iluminação uniforme é definida por um tratamento especial da porção transparente a ser acesa, obtida, por exemplo, por meio de processos de impressão por silk-screen. Este tratamento provoca a atenuação da luz que passa através da porção transparente da placa de policarbonato e, conseqüentemente, altera a percepção da intensidade da luz por parte do usuário. [008] Esta solução também não é muito satisfatória, conforme mencionado acima, requer um processo de produção adicional e, em adição, tende a diminuir a eficiência das fontes de luz, reduzindo a energia luminosa total transmitida através da área do gráfico. [009] O documento JPH 09152360 corresponde ao preâmbulo da reivindicação 1 e apresenta um gráfico de barras de um painel de instrumentos com iluminação a LED. A luz é refletida por duas superfícies reflexivas antes de chegar ao gráfico de barras. A primeira dessas superfícies refletoras apresenta uma seção parabólica e transmite os raios de luz paralelos entre si para uma segunda superfície refletora. [0010] O objetivo da presente invenção é o de fornecer um painel de instrumentos de veículo equipado com um dispositivo de retoiluminação por LED para iluminar uma área gráfica que permite solucionar os problemas descritos acima de uma forma simples e barata. [0011] De acordo com a presente invenção, é fornecido um painel de instrumentos de veículo equipado com um dispositivo de retoiluminação por LED para iluminar uma área gráfica, tal como definido na reivindicação 1. [0012] A invenção será descrita agora com referência aos desenhos acompanhantes, que ilustram uma forma de realização não limitativa, nos quais: - a figura 1 é uma vista frontal parcial de uma forma de realização preferida do painel de instrumentos de veículo equipado com um dispositivo de retoiluminação por LED para iluminar uma área de gráfico, de acordo com a presente invenção; - a figura 2 é uma seção transversal ao longo da linha ll-ll na figura 1 e mostra esquematicamente o dispositivo de retoiluminação por LED do painel de instrumentos da presente invenção; - as figuras 3 e 4 são uma vista frontal e uma vista traseira que mostram parcialmente uma componente do dispositivo na figura 2; - as figuras 5 e 6 são vistas em perspectiva do componente nas figuras 3 e 4, respectivamente, secionados ao longo dos planos de corte indicados pela linha V-V e linha VI-VI na figura 3; e - as figuras 7 a 9 são semelhantes à figura 2 e mostram esquematicamente algumas variantes possíveis do painel de instrumentos da presente invenção. [0013] Na figura 1, o numero de referência 1 indica como um todo um painel de instrumentos (parcialmente representado) de veículo que compreende um mostrador \dia!\ definido por uma placa 2, de preferência, feita de policarbonato. A superfície frontal da placa 2 apresenta uma pluralidade de áreas gráficas, algumas das quais são indicadas pelos números de referência 5a a 5i, e que representam marcadores, escalas graduadas, números, logotipos, letras, gráficos de barras, etc, de modo a fornecer ao motorista as informações correspondentes à condução e/ou a condição do veículo. [0014] As porções da placa 2 que definem as áreas gráficas referidas acima são permeáveis á luz, ou seja, são substancialmente transparentes de modo que essas áreas gráficas podem ser retro-iluminadas, por exemplo, no caso de condições de visualização noturna. [0015] Com referência à figura 2, o painel de instrumentos 1 compreende um dispositivo de retro-iluminação 10, que é concebido para iluminar a área gráfica 5a e compreende um corpo 11 feito de um material impermeável à luz, também conhecido como material de bloqueio de luz, e apresentando uma face frontal 12 sobre a qual repousa a placa 2. [0016] O corpo 11 compreende uma cavidade 13, que é vazia e apresenta uma saída 14 feita na face 12 e fechada ou envolvida por uma porção substancialmente transparente 15 que faz parte da placa 2 e define a área gráfica 5a, conforme explicado acima. A cavidade 13 é delimitada na parte traseira por uma superfície refletora 16, que é alinhada com a saída 14 ao longo de um eixo 17, incidente em relação à placa 2 e que define a direção média ao longo da qual a luz sai através da área gráfica 5a. [0017] Na forma de realização preferida apresentada, o eixo 17 é ortogonal à placa 2, mas podería apresentar um ângulo de incidência diferente de 90°. [0018] A cavidade 13 é delimitada lateralmente por duas superfícies 18 e 19 que se enfrentam, definem a saída 14 e são, de preferência, paralelas ao eixo 17. Em particular, a superfície 19 se estende como um prolongamento da superfície 16 até a saída 14. [0019] O corpo 11 é disposto entre a placa 2 e uma placa de circuito impresso 20 (também denotada pela sigla PCB), que é separada da placa 2 e suporta, ao menos, uma fonte de LED 21 concebida para emitir a luz que retro-ilumina a área gráfica 5a. A luz proveniente da fonte de LED 21 é dirigida na direção da placa 2. Na forma de realização preferida apresentada, a placa 20 é paralela à placa 2; no entanto, se necessário, ela pode ser orientada em um ângulo diferente.

[0020] Para simplificar, a fonte de LED 21 é considerada uma fonte de luz pontual. A fonte de LED 21 apresenta um eixo óptico 22 que corresponde à direção espacial em que a luz emitida apresenta a intensidade máxima. O eixo óptico 22 é ortogonal em relação à placa 20 e é separado do eixo 17. A distância entre os eixos 22 e 17 é tal que posiciona a fonte de LED 21 fora da cavidade 13, ou seja, lateralmente em relação à projeção da área gráfica 5a ao longo do eixo 17. Em particular, o eixo óptico 22 é substancialmente paralelo ao eixo 17. [0021] Em adição, o corpo 11 compreende uma cavidade 25, que aloja a fonte de LED 21, comunicando com a cavidade 13 através de uma abertura 26 e é delimitada frontalmente por uma superfície refletora 27 do corpo 11. A superfície 27 faceia diretamente a fonte de LED 21 ao longo óptico eixo 22, ou seja, sem a interposição de outros elementos. A borda superior da abertura 26 é indicada pelo número de referência 29 e é definida por uma aresta que une as superfícies 27 e 18. A posição da borda 29 e, conseqüentemente, da extensão da superfície 27 são tal que impedem que os raios de luz passem diretamente a partir da fonte LED 21 para a saída 14. Em outras palavras, os raios de luz da fonte de LED 21 que passam através da abertura 26 atingem apenas as superfícies 16 e 19. [0022] A superfície 27 é conformada de modo a apresentar uma cavidade e refletir a maior parte dos raios de luz incidentes na direção da abertura 26. Os raios de luz que atingem a superfície 16 são refletidos em direção à saída 14, a fim de retro-iluminar a área gráfica 5a, e assim os raios passam por ao menos duas reflexões. O piano de corte na figura 2 é um plano P (figura 3) em que os eixos 22 e 17 jazem. De preferência, o traçado da superfície 16 sobre o plano de corte P se aproxima a um arco parabólico. Aqui, o termo “aproxima” significa que o traçado da superfície 16 sobre o plano P coincide com um arco parabólico caso a possível presença de expedientes destinados à difundir os raios de luz refletidos a partir da superfície 13 seja excluída. Em particular, estes expedientes poderíam ser definidos pelo fato de que a superfície 16 é mais grossa (ou seja, é áspera, acetinada ou tratada para difundir a luz), ou de que a superfície 16 é poiida, mas definida por prismas, ou mais genericamente por protuberâncias, que são indicadas pelo número de referência 30 nas figuras 5 e 6 e se projetam em relação a uma superfície de conformação ideal. Por exemplo, os prismas ou protuberâncias 30 são definidos por pequenas formações arqueadas de formato convexo. De preferência, a aparência da superfície ideal mencionada acima (que, obviamente coincide com a superfície 16, na ausência de aspereza, prismas, etc.) é de um setor de um parabolóide elíptico. [0023] Ainda considerando o plano P, conforme se vê na figura 2, o traçado da superfície 27 compreende, preferivelmente, um arco elíptico. De acordo com um aspecto preferido da presente invenção, o arco parabólico definido pelo traçado da superfície 16 e o arco elíptico definido pelo traçado da superfície 27 apresentam um foco F comum. Desta forma, todos os raios de luz refletidos pela superfície 27 tendem a se concentrar no foco F para otimizar a uniformidade da iluminação na área gráfica 5a. Para otimizar este efeito, o segundo foco do arco elíptico se encontra no eixo 22. [0024] Em particular, conforme se vê na figura 4, a superfície 27 é uma superfície cilíndrica que apresenta uma geratriz que é ao menos parcialmente elíptica e uma linha diretriz L que é ortogonal ao plano da seção P. De preferência, a linha diretriz L é ligeiramente curvada de modo a definir um arco. [0025] Na forma de realização particular apresentada, a área gráfica 5a é alongada ao longo de uma direção 31 reta ou curva, a qual no caso específico é paralela à linha diretriz L. Para iluminar completamente a área gráfica 5a, o dispositivo 10 é constituído por uma pluralidade de unidades ou células 32, que são substancialmente iguais umas às outras, dispostas por baixo da área gráfica 5a e posicionadas lado a lado ao longo da direção 31.

Em outras palavras, cada unidade ou célula 32 compreende uma respectiva fonte de LED 21, uma respectiva cavidade 13 e uma respectiva cavidade 25, que já foram descritas acima. Conforme se vê nas figuras 2 e 5, as cavidades 13 das células 32 comunicam-se entre si ao longo da direção 31 através das passagens 35 definidas na frente pela placa 2 e na parte de trás pelas respectivas arestas ou bordas, que unem as superfícies 16 adjacentes. Conforme se vê na figura 4, as cavidades 25 das células 32 são, de preferência, ao contrário, isoladas umas das outras pelos separadores 36. [0026] As figuras 7 a 9 se referem a possíveis variantes do dispositivo 10, cujos componentes são indicados, onde possível, pelos mesmos números de referência utilizados na figura 2. Ainda que estas soluções não sejam ideais em relação à da figura 2, é possível simplificar o projeto e a fabricação do corpo 11 e ainda alcançar um nível suficiente de uniformidade de iluminação através da área gráfica 5a. [0027] Em particular, na figura 7, o traçado da superfície 16 se aproxima de uma linha reta (na qual a superfície 16 é definida por um plano ou uma superfície cônica). Na figura 8, o traçado da superfície 16 é uma curva côncava, mas sem um foco ou apresentar um foco que não coincida com o da superfície 27. Na figura 9, em vez de ser uma superfície curva contínua, a superfície 27 é definida por uma pluralidade de planos. [0028] A partir do exposto, é evidente que a fonte de LED 21 no dispositivo 10 não é alinhada com a área gráfica 5a, mas fora da cavidade 13, enquanto o corpo 11 é conformado de modo a refletir a luz a partir da cavidade 25 para a cavidade 13, e de modo que a luz não chegue diretamente na área gráfica 5a. A reflexão e possível difusão da luz permite tornar uniforme a iluminação da área gráfica 5a. Em outras palavras, a superfície 27 é tal que protege a área gráfica 5a da emissão de luz direta e, ao mesmo tempo, coleta a maior parte da luz emitida e a dirige para a cavidade 13. [0029] Em adição, na configuração na figura 2, a superfície 16 é tal que, por sua vez, coleta os raios de luz de uma maneira ideal e os direciona de modo uniforme na área gráfica 5a. Em particular, a forma parabolóide permite tornar uniforme a iluminação em cada célula 32, também ao longo da direção 31 e não apenas no plano da seção P. [0030] Outra contribuição para tornar a iluminação uniforme é fornecida por possíveis expedientes (rugosidade superficial, prismas polidos, etc. para a superfície 16) fornecidos para difundir a luz que é refletida. Por exemplo, com a solução nas figuras 2-6, pode ser obtida uma uniformidade de iluminação de ao menos 80% ou valores próximos a este. [0031] Ao mesmo tempo, é evidente que a solução proposta não contempla a utilização de elementos de guia de luz e não requer tratamentos especiais na porção 15, e portanto é capaz de superar os inconvenientes do estado da arte descritos acima e ser extremamente barata. [0032] Finalmente, é evidente que modificações e variantes, em reiação ao painel de instrumentos 1 descrito com referência aos desenhos anexos, podem ser feitas sem se afastar do escopo da presente invenção, conforme definido nas reivindicações anexas. [0033] Em particular, as formas das superfícies 16 podem ser diferentes daquelas indicadas a título de exemplo; e/ou as cavidades 25 das células 32 podem se comunicar entre si; e/ou o dispositivo 10 pode apresentar uma única célula 32, ou uma pluralidade de células 32 separadas umas das outras, dependendo das características da área gráfica a ser retro-iluminada.

Claims

1. Painel de instrumentos de veículo, compreendendo: - um mostrador (2) compreendendo ao menos uma porção permeável à luz (15), que define uma área gráfica (5a); - um dispositivo de retro-iluminação por LED (10) para a iluminação de dita área gráfica (5a); o dispositivo de retro-iluminação por LED (10) compreendendo: - ao menos uma fonte de LED (21) que apresenta um eixo óptico (22) correspondente à direção em que a intensidade da luz emitida no espaço é máxima; - os meios de reflexão (11) configurados de modo a refletir a luz de dita fonte de LED (21) em direção a uma saída (14) envolvida pela dita porção permeável à luz (15); os ditos meios de reflexão (11), compreendendo: - uma primeira superfície refletora (16), que define uma primeira cavidade (13) e é alinhada com a dita saída (14) ao longo de um eixo de iluminação (17) afastado de dito eixo óptico (22), o dito eixo óptico (22) e dito eixo de iluminação (17) jazendo no mesmo plano (P); - uma segunda superfície refletora (27), que é alinhada com a dita fonte de LED (21) ao longo de dito eixo óptico (22), define uma segunda cavidade (25) que comunica com a dita primeira cavidade (13) através de uma abertura (26) e é configurada de modo a refletir a maior parte da luz incidente na direção de dita abertura (26); caracterizado pelo fato de que a dita segunda superfície refletora (27) é configurada de modo a bloquear os raios de luz que são direcionados pela dita fonte de LED (21) para a dita saída (14); e pelo fato de que, pelo corte transversal de dita segunda superfície refletora (27) com o dito plano (P), o traçado de dita segunda superfície refletora (27) compreende um arco elíptico.

2. Painel de instrumentos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita segunda superfície refletora (27) é uma superfície cilíndrica definida por uma geratriz que apresenta ao menos uma porção elíptica e por uma linha diretriz (L) que é ortogonal ao dito plano (P).

3. Painel de instrumentos de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, pelo corte transversal de dita primeira superfície refletora (16) com o dito plano (P), o traçado de dita primeira superfície refletora (16) se aproxima de um arco parabólico .

4. Painel de instrumentos de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a dita primeira superfície refletora (16) se aproxima a um setor de um parabolóide elíptico.

5. Painel de instrumentos de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o dito arco parabólico e o dito arco elíptico apresentam um foco em comum.

6. Painel de instrumentos de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dito arco elíptico apresenta um foco adicional que se encontra sobre o dito eixo óptico (22).

7. Painel de instrumentos de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de compreender uma pluralidade de células (32), cada uma das quais compreende uma respectiva fonte de dito LED (21), uma respectiva dita primeira superfície refletora (16) e um respectiva dita segunda superfície refletora (25); as ditas células (32) sendo posicionadas lado a lado em uma direção longitudinal (31) de modo a retro-iluminar uma área gráfica (5a) alongado ao longo de dita direção longitudinal.

8. Painel de instrumentos de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as ditas primeiras superfícies refletoras (16) são conectadas uma à outra pelas arestas e delimitam as respectivas primeiras cavidades (13) que comunicam entre si através de passagens (35), cada uma das quais é definido na parte da frente pelo dito mostrador (2) e, na parte de trás, por uma dita aresta correspondente.

9. Painel de instrumentos de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita primeira superfície refletora (16) compreende os meios de difusão de luz (30).

10. Painel de instrumentos de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita fonte segunda cavidade (25) aloja a dita fonte de LED (21).

11. Painel de instrumentos de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita primeira cavidade (13) é vazia.