CN104943547B - 装配有用于照亮图形区域的led背光装置的车辆仪表板 - Google Patents

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Abstract

在仪表板(1)中，LED背光装置(10)具有至少一个LED光源(21)，其光轴(22)对应于发射光的强度最大的方向；所述LED光源(21)的光通过第一和第二反射表面(16，25)反射到图形区域(5a)上；第一表面(16)限定第一空腔(13)且沿着与所述光轴(22)间隔开的照明轴线(17)与图形区域(5a)对准，而第二表面(27)沿着所述光轴(22)与所述LED光源(21)对准并限定通过孔(26)与所述第一空腔(13)连通的第二空腔(25)；第二表面(27)是由椭圆形母线限定的圆柱形表面，且配置成阻挡将从所述LED光源(21)引导到图形区域(5a)上的光线。

Description

装配有用于照亮图形区域的LED背光装置的车辆仪表板
技术领域
本发明涉及装配有用于照亮图形区域的LED背光装置的车辆仪表板。
背景技术
在车辆仪表板中，各种图形区域设置于固定位置并且配置成向驾驶员提供相应的信息。例如，这些图形区域可由数字、字母、标度(graduated scale)、图形化的标度或光柱表(bar graph)、徽标(logo)等表示。
一般情况下，图形区域由聚碳酸酯板的透明部分来限定。这些透明部分由LED从背面照亮以便使得相应的信息在夜视条件下可见。通常而言，LED布置于透明部分的下面以便将其直接照亮。特别是，LED安装到与聚碳酸酯板间隔开且平行于其的印刷电路板(还由缩写词PCB表示)上，使得每个LED的光轴正交于相关联的透明部分。
这种类型的解决方案即使已被广泛使用，但是其在对整个图形区域的照明均匀性方面不是很令人满意。事实上，由LED所发出的光在其光轴上具有最大的强度并且随着相对于该光轴的发射角度的增加而减弱。特别是，光强度具有有效遵循朗伯定律(Lambert’sLaw)的空间发射曲线。因此，当驾驶员观看仪表板上的图形区域时，驾驶员感知到在下面的LED位置处更亮的点，而在该点周围的区域中的光看似更暗。
已知采用不同的解决方案来克服这种均匀性缺乏的问题。
一种解决方案基本包括添加光导元件，其将光从LED传送到将被照亮的透明部分，所述透明部分限定图形区域。特别是，LED布置在与该透明部分具有距离处的位置内，而光导元件的表面反射光线同时使得光进行散射。即使它是有效的，但是这种解决方案并不是最优的，因为它需要设计、制造和组装附加组件，即光导元件。此外，在某些情况下，这种解决方案相比于背光解决方案需要更多空间。
用于提供均匀照明的另一种已知的解决方案由对将被照亮的透明部分进行特殊处理来限定，例如，通过丝网印刷过程来获得。这种处理导致通过聚碳酸酯板透明部分的光减弱，从而改变用户对光强度的感知。
这种解决方案也不是很令人满意，因为上述处理需要附加的生产过程，此外并趋于降低光源的效率，减小传递通过图形区域的整体光功率。
日本专利文献JPH09152360对应于权利要求1的前序部分，并示出LED照明的仪表板的光柱表。光在到达光柱表之前由两个反射表面进行反射。这些反射表面中的第一个具有抛物线剖面，并且将将相互平行的光线传递到第二反射表面。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆仪表板，其装配有用于照亮图形区域的LED背光装置，其使得能够以简单且低成本的方式来解决上述问题。
根据本发明，提供一种车辆仪表板，所述仪表板包括：
-标度盘，其包括限定图形区域的至少一个透光部分；
-用于照亮所述图形区域的LED背光装置；
所述LED背光装置包括：
-至少一个LED光源，其具有光轴，该光轴对应于发射到空间内的光强度最大的方向；
-反射器件，其配置成将所述LED光源的光朝向由所述透光部分所接合的出口反射；
所述反射器件包括：
-第一反射表面，其限定第一空腔且其沿着与所述光轴间隔开的照明轴线与所述出口对准，所述光轴和所述照明轴线位于同一平面上；
-第二反射表面，其沿着所述光轴与所述LED光源对准，限定通过孔与所述第一空腔连通的第二空腔并配置成将大部分入射光朝向所述孔反射；
其特征在于所述第二反射表面配置成阻挡将由所述LED光源引导到所述出口的光线；并且通过用所述平面横断所述第二反射表面，所述第二反射表面的迹线(trace)包括椭圆弧线。
附图说明
现在将参照示出非限制性实施例的附图对本发明进行描述，其中:
-图1是根据本发明的装配有用于照亮图形区域的LED背光装置的车辆仪表板的优选实施例的局部前视图；
-图2是沿着图1中的线II-II所取的并示意性地示出本发明仪表板的LED背光装置的剖视图；
-图3和图4是部分地示出图2所示装置的组件的前视图和后视图；
-图5和图6是分别沿着由图3中的线V-V和VI-VI所指示的剖面所取的图3和图4中组件的剖视透视图；以及
-图7至图9类似于图2并示意性地示出本发明仪表板的一些可能变型。
具体实施方式
在图1中，附图标记1指示作为一个整体的(部分示出的)车辆仪表板，其包括由板2限定的标度盘2，该板优选由聚碳酸酯制成。板2的正面具有多个图形区域，其中一些区域由附图标记5a-5i指示，并且其代表标记、标度、数字、徽标、字母、光柱表等，以便给驾驶员提供有关车辆驱动和/或状态的相应信息。
板2的限定上述图形区域的部分是透光的，即它们基本上是透明的，这样这些图形区域可从背面照亮，例如在夜视条件下从背面照亮。
参照图2，仪表板1包括背光装置10，其设计成照亮图形区域5a并且包括主体11，所述主体11由不透光的材料(也称为光阻挡材料)制成并具有板2搁置于其上的正面12。
主体11包括空腔13，其是空的并具有出口14，所述出口14形成在正面12上并由基本透明部分15封闭或接合，所述基本透明部分15为板2的一部分并限定图形区域5a，如上所解释的那样。空腔13在背面处由反射表面16界定，所述反射表面16沿着轴线17与出口14对准，所述轴线17相对于板2入射并限定光沿其通过图形区域5a离开的平均方向(meandirection)。
在所示的优选实施例中，轴线17正交于板2，但可具有90°之外的入射角。
空腔13在侧向上由彼此面对的两个表面18和19界定，限定出口14，且优选平行于轴线17。特别是，表面19作为表面16的直达出口14的延长部分延伸。
主体11布置于板12和印刷电路板20(还由缩写词PCB表示)之间，所述印刷电路板20设置成与板2间隔开并支撑至少一个LED光源21，所述LED光源21设计成发射用于将图形区域5a从背面照亮的光。来自LED光源21的光朝向板2发射。在所示的优选实施例中，印刷电路板20平行于板2；然而，如果需要，其可以不同的角度取向。
为简单起见，LED光源21被认为是点光源。LED光源21具有光轴22，其对应于所发射的光在其上具有最大强度的空间方向。光轴22正交于印刷电路板20并与轴线17间隔开设置。光轴22和轴线17之间的距离是如此的以至于将LED光源21设置于空腔13之外，即沿着轴线17相对于图形区域5a的投影在侧向上。特别是，光轴22基本上平行于轴线17。
此外，主体11包括空腔25，其容纳LED光源21，通过孔26与空腔13连通，且在正面由主体11的反射表面27界定。表面27沿着光轴22与LED光源21直接相对，即其间不放置其它元件。孔26的上部边界由附图标记29指示，并且由将表面27和表面18结合的边缘限定。边缘29以及因此表面27延伸的位置是如此的以至于防止光线直接从LED光源21到达出口14。换言之，来自LED光源21的通过孔26的光线只照射到表面16和表面19。
表面27成形为具有空腔，并将大部分入射光线朝向孔26反射。照射到表面16的光线朝向出口14反射，以便从背面照亮图形区域5a，所以这些光线经过至少两次反射。图2中的剖面是光轴22和轴线17位于其上的平面P(图3)。优选地，表面16在剖面P上的迹线近似于抛物线弧线。在此，术语“近似”意味着如果将目标在于将从表面16反射的光线进行散射而可能出现的便利构造(expedients)排除的话，表面16在平面P上的迹线与抛物线弧线重合。特别是，这些便利构造可由下述事实限定，即表面16是粗糙的(即它是凹凸不平的、缎面加工(satin finished)或处理成对光进行散射)，或表面16被抛光，但由棱柱限定，或更一般地由凸起限定，其由图5和图6中的附图标记30指示并相对于理想的设计表面突出。例如，棱柱或凸起30由小的凸面形状的隆起限定。优选地，上述理想的设计表面(在没有粗糙结构、棱柱等的情况下显然与表面16重合)是椭圆抛物面的一段。
仍就平面P而言，如图2中所示，表面27的迹线优选包括椭圆弧线。根据本发明的一个优选方面，由表面16的迹线所限定的抛物线弧线和由表面27的迹线所限定的椭圆弧线具有共同的焦点F。以这种方式，由表面27所反射的光线都倾向于集中到焦点F上以便最优化在图形区域5a上的照明均匀性。为了最优化这种效果，椭圆弧线的第二焦点位于轴线22上。
特别是，如图4中所示，表面27是圆柱形表面，其具有至少为部分椭圆的母线和正交于剖面P的准线L。优选地，准线L略微弯曲以便限定弧线。
在所示的具体实施例中，图形区域5a沿着笔直或弯曲方向31为细长形，在特定情况下其平行于准线L。为了完全照亮图形区域5a，装置10由多个单位或者单元32构成，所述单位或者单元32基本彼此相同，布置于图形区域5a的下面且沿着方向31并排定位。换言之，每个单位或单元32包括相应的LED光源21、相应的空腔13和相应的空腔25，它们已在上文描述。如图2和图5中所示，单元32的空腔13通过通路35彼此连通，所述通路35在正面由板2限定，以及在背面由相应的将相邻表面16结合的边缘或边界限定。如图4中所示，单元32的空腔25相反优选通过分隔件36彼此隔离。
图7至图9涉及装置10的可能变型，在可能的情况下，其组件由图2中使用的相同附图标记指示。即使这些解决方案相对于图2中所示的解决方案不是最优的，但是其可以简化主体11的设计和制造，并且仍然达到通过图形区域5a的足够水平的照明均匀性。
特别是，在图7中，表面16的迹线近似于直线(其中表面16由平面或锥形面限定)。在图8中，表面16的迹线是凹入曲线，但是没有焦点或者具有不与表面27的焦点重合的焦点。在图9中，取代连续的弯曲表面，表面27由多个平面限定。
从上述清楚的是装置10中的LED光源21不与图形区域5a对准，而是在空腔13之外，同时主体11成形为将光从空腔25反射到空腔13，所以光线不直接到达图形区域5a。光的反射和可能的散射能够使得图形区域5a的照明均匀。换言之，表面27是如此的以至于遮住图形区域5a防止其接受直接发射的光，同时聚集大部分的发射光并将其引导到空腔13。
此外，在图2中的配置下，表面16是如此的以至于依次地以最优的方式“聚集”光线并将它们均匀地引导到图形区域5a。特别是，抛物面形状能够使得每一个单元32中的照明均匀，此外沿着方向31也是均匀的，而不仅在剖面P内是均匀的。
用于使得照明均匀的另一贡献是由可能的便利构造(适于表面16的表面粗糙度、抛光棱柱等)提供的，所述便利构造设置成对反射的光线进行散射。例如，通过图2至图6中的解决方案，可获得至少有80％左右的照明均匀度。
同时，清楚的是，所提出的解决方案不考虑使用光导元件，不需要在部分15上的特殊处理，从而能够克服现有技术的上述缺点且成本非常低。
最后，清楚的是在不脱离如在所附权利要求中限定的本发明范围的情况下，可对参照所附附图描述的仪表板1进行变型和变化。
特别是，表面16的形状可不同于通过示例的方式所指示的那些；和/或单元32的空腔25可与彼此连通；和/或装置10可具有单个单元32，或具有彼此独立的单元32，这取决于将从背面照亮的图形区域的特征。

Claims (11)

1.一种车辆仪表板，所述仪表板包括：
-标度盘(2)，其包括限定图形区域(5a)的至少一个透光部分(15)；
-用于照亮所述图形区域(5a)的LED背光装置(10)；
所述LED背光装置(10)包括：
-至少一个LED光源(21)，其具有光轴(22)，该光轴对应于发射到空间内的光强度最大的方向；
-反射器件(11)，其配置成将所述LED光源(21)的光朝向由所述透光部分(15)所接合的出口(14)反射；
所述反射器件(11)包括：
-第一反射表面(16)，其限定第一空腔(13)且其沿着与所述光轴(22)间隔开的照明轴线(17)与所述出口(14)对准，所述光轴(22)和所述照明轴线(17)位于同一平面(P)上；
-第二反射表面(27)，其沿着所述光轴(22)与所述LED光源(21)对准，限定通过孔(26)与所述第一空腔(13)连通的第二空腔(25)并配置成将大部分入射光朝向所述孔(26)反射；
其特征在于，所述第二反射表面(27)确定尺寸从而阻挡光线直接从所述LED光源(21)到达所述出口(14)，以便从所述出口(14)射出的光线仅是已由所述第二反射面(27)反射的，已穿过所述孔(26)的并且已由所述第一反射面(16)反射的光线；并且通过用所述平面(P)横断所述第二反射表面(27)，所述第二反射表面(27)的迹线包括椭圆弧线。
2.根据权利要求1所述的仪表板，其特征在于，所述第二反射表面(27)是圆柱形表面，其由具有至少一个椭圆形部分的母线和正交于所述平面(P)的准线(L)限定。
3.根据权利要求1或2所述的仪表板，其特征在于，通过用所述平面(P)横断所述第一反射表面(16)，所述第一反射表面(16)的迹线近似于抛物线弧线。
4.根据权利要求3所述的仪表板，其特征在于，所述第一反射表面(16)近似于椭圆抛物面的一段。
5.根据权利要求3所述的仪表板，其特征在于，所述抛物线弧线和所述椭圆弧线具有共同的焦点。
6.根据权利要求5所述的仪表板，其特征在于，所述椭圆弧线具有位于所述光轴(22)上的另一焦点。
7.根据权利要求1或2所述的仪表板，其特征在于，仪表板包括多个单元(32)，每一个所述单元(32)包括一个相应的所述LED光源(21)，一个相应的所述第一反射表面(16)和一个相应的所述第二反射表面(25)；所述单元(32)在纵向方向(31)上并排定位成从背面照亮图形区域(5a)，所述图形区域(5a)沿着所述纵向方向是细长形的。
8.根据权利要求7所述的仪表板，其特征在于，所述第一反射表面(16)通过边缘连接到彼此，并界定通过通路(35)与彼此连通的相应的第一空腔(13)，每个所述通路(35)在正面由所述标度盘(2)限定，以及在背面由一个相应的所述边缘限定。
9.根据权利要求1或2所述的仪表板，其特征在于，所述第一反射表面(16)包括光散射器件(30)。
10.根据权利要求1或2所述的仪表板，其特征在于，所述第二空腔(25)容纳所述LED光源(21)。
11.根据权利要求1或2所述的仪表板，其特征在于，所述第一空腔(13)是空的。
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