CN106458034A - Led指示装置，特别是适于车辆仪表板的led指示装置 - Google Patents

Abstract

一种LED指示装置(2)，特别是适于车辆仪表板的LED指示装置(2)，所述装置具有板(2)，该板(2)设有至少一个可透光部分(3)，所述可透光部分(3)适于由多个LED源(11)点亮，所述LED源(11)布置在从该可透光部分(3)的后表面(13)间隔开的位置；该装置具有主体(20)，所述主体(20)布置在LED光源(11)和可透光部分(3)的后表面(13)之间并具有面向所述LED源(11)的第一表面(21)和面向所述后表面(13)的第二表面(22)；所述主体(20)由不透光材料制成的基体(23)和多个可透光元件(24)组成，可透光元件在彼此分隔开的位置嵌入到所述基体(23)中并从所述第一表面(21)连续延伸到所述第二表面(22)。

Description

LED指示装置，特别是适于车辆仪表板的LED指示装置

技术领域

本发明涉及LED指示装置，特别是适于车辆仪表板的LED指示装置。

背景技术

在车辆仪表板中，作为常见指针式指示器的替代物，已知还使用所谓的光柱表，即表盘的透明区域，其具有细长的形状并且由一排LED从背面点亮以便形成具有可变长度的光柱。被点亮部分的长度取决于在给定时刻被点亮的相邻LED的数量，并且提供关于可变量的可视信息，以及特别是关于在车辆中所执行测量的可视信息，例如，速度测量、发动机RPM、燃料消耗等。

LED通常容纳在相应的空腔或单元中，也称为“灯箱”，其设有用于将LED彼此分离的隔板。

这种隔板通常垂直于表盘并从支撑LED的印刷电路板(也称为PCB)延伸直到表盘的下表面，以便防止任何光朝向其中LED熄灭的相邻空腔泄漏。在实践中，由于这种配置，光柱表的背光形成一组部段，这些部段通过由于下面隔板的存在而无光或光线昏暗的区域间隔开。通过这种配置，由于没有光线从点亮的部段泄漏到黑暗的部段，所以在光柱表上测量值的读数被良好地限定。这种类型的解决方案的示例在US5949346A中示出(图44)。

然而，感觉到需要具有连续的光柱，而不是分部段的光柱。对此，如上所述，不可能简单地减小隔板的高度和/或厚度，因为将存在光线从其中LED点亮的空腔朝向光柱表的黑暗部分的泄露，因此测量的可视指示将不会由使用者准确地感知到。

DE102010009254A1对应于权利要求1的前序部分并且示出多个光导体，所述光导体彼此平行并容纳在布置于LED光源和透明板之间的主体内。然后将可移动的分隔壁布置在光源和这种主体之间。

优选地，感觉到进一步需要实施具有细长形状的光柱表，该细长形状不是直的和平的，而是具有弯曲图案的细长形状。

在除了光柱表之外的应用中，还感觉到需要通过LED从背面点亮表盘的特定透明部分，并且提供一个或多个亮点，所述亮点可从被点亮的光柱表的背景照明区分开，例如通过不同的颜色和/或更高的光强度来区分。当前，没有已知的LED解决方案允许获得具有不同颜色的从背面点亮的图形区域，和/或具有均匀背景照明的从背面点亮的图形区域，并且同时具有较高亮度的一个或多个内点。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED指示装置，特别是适于车辆仪表板的LED指示装置，其允许以简单且成本有效的方式满足上述需要。

根据本发明，提供如权利要求1所限定的一种LED指示装置，特别是适于车辆仪表板的LED指示装置。

附图说明

现在将参照示出本发明非限制性示例的附图来描述本发明，其中：

-图1是设有根据本发明的LED指示装置优选实施例的车辆仪表板的局部前视图；

-图2是沿着图1中的线II-II所截取的截面，并且其部分地示出本发明的LED指示装置的放大示意图；

-图3是图2中可见组件的局部前视图；

-图4是图2中细节的进一步放大的视图；

-图5和图6示出可通过本发明的LED指示装置获得的相应的可视效果；

-图7和图8分别类似于图3和图6，并且它们示出图2中所示LED指示装置的变型；以及

-图9和图10类似于图2，并且它们示出本发明的LED指示装置的另外的变型。

具体实施方式

在图1中，附图标记1总体上指示车辆仪表板(部分示出)，其包括例如由聚碳酸酯制成的板所限定的表盘2，并且具有部分3，所述部分3是透光的并且可从背面点亮以便向使用者提供给定信息。

具体地，部分3由窗口限定，该窗口的形状沿着方向4是细长的(弯曲的或直线型的均可)，并且其限定所谓的光柱表以提供关于与在车辆中所执行的测量对应的可变量的信息。所示的非限制性示例涉及燃料箱中的燃料量。

窗口3与刻度尺5相邻，刻度尺5由多个刻度构成，这些刻度有助于读取和解释由光柱表指示的量。具体地，窗口3沿着方向4从起点6延伸直至终点7，起点6对应于刻度尺5的最小值，终点7对应于刻度尺5的最大值。

如图2中示意性所示，窗口3形成LED指示装置10的一部分，LED指示装置10包括多个LED源11，它们由印刷电路板12(也称为PCB)支撑、由表盘2的平坦后表面13间隔开并且布置在沿着轴线14彼此间隔开的位置，所述轴线14对应于方向4在板12上的投影。在所示的具体示例中，轴线4和14是平行的，因为板2和板12是平行的，但是在未示出的其它解决方案中，板2可取向成相对于板12形成入射角，或者它可稍微具有曲率。

LED源11沿着平行于轴线14的一个或多个排布置，并且它们优选均匀地分布在板12上。

板12以未详细描述的已知方式配置成向LED源11供电，并由控制单元12a(示意性地示出)控制，控制单元12a配置成响应于至少一个输入信号彼此独立地接通/关闭LED源11。

参照图1，在限定光柱表的窗口3的具体情况下，控制单元12a配置成一个接一个地接通LED源11，并且因此在从起点6朝向终点7的一个接通方向16上一个接一个地点亮光源窗口3，从而形成具有可变长度的光柱15，所述可变长度取决于沿轴线14已被点亮的连续LED源11的数量。

因此，光柱15具有端部17，其在窗口3中具有可变的位置，并且相对于刻度尺5，其提供在车辆中所测量的值的可视信息。当然，如果只有一些LED源11被接通，则窗口3具有从端部17到点7的黑暗区域18。

除了光柱15通过其形成为测量指示的该配置之外，控制单元12a还可配置成形成所谓的动画效果，而不需要任何可移动的机械部件。例如，通过依次关闭和接通LED源11，可再现沿着窗口3从起点6到终点7行进的发光指针，或者从点6和7到窗口3的中央区域行进的发光指针。例如，这种类型的动画效果等可用于给驾驶员提供指示发生了检查或配置组件或车辆软件重新启动的信息。

如图2和图4中所示，装置10包括主体20，主体20具有面向LED源11的表面21，以便接收由LED源11发射的光，并且配置成将来自表面21的光传输到面向表面13的相对表面22。主体20执行将光从LED源11传输到表面13的功能。有利地，表面21直接面向LED源11，即，没有中间的光导元件或漫射元件。表面21优选地抵靠LED源11搁置，但是在一些应用中，该要求不影响装置10的功能(例如对于仅用一种颜色照明的主体20而言)。另一方面，表面21可专门地从LED源11间隔开以获得特殊效果，如将在下文中解释的那样。

优选地，表面22直接面向表面13，即，不插入中间光导元件或漫射元件。然而，通常情况下，可在表面22和表面13之间插入一个或多个可透光的元件或材料，其配置成产生特殊的可视效果，诸如沿着光柱15边缘的“柔光”型效果。

在所示的特定非限制性示例中，当主体20不变形时，表面21和22彼此平行。如图3和图4中所示，主体20由不透光材料(也称为“阻光”材料)制成的基体23以及附图标记24所指示的多个可透光元件构成。元件24在彼此横向间隔开的位置嵌入到基体23中，并且从表面21连续延伸到表面22以引导光。

元件24优选由彼此平行且特别是与表面21正交的相应灯丝限定。

在所示的示例中，这样的灯丝由光纤限定，如已知的那样光纤由玻璃质材料制成，包括芯和裙部，并且特别有利之处在于它们是相对柔性的。

基体21的材料优选是可弹性变形的，例如，由弹性体材料限定，通常为深色，以便确保光不在其中扩散。因此，当组装装置10时，具有平行六面体形状的相同主体20可适用于彼此不同的具有非直线形状的窗口3，因此主体20的生产可在一定限度内被标准化。主体20的变形还允许其适于其中表盘2不完全平行于板12和/或表盘2不完全平坦的解决方案。

考虑到它们的结构相似性，主体20可被别称为“光学斑马”，类似于称为“斑马”的已知电连接器。实际上，用于生产主体20的过程可与给“斑马”电连接器提供的过程相同，只是用限定元件24的灯丝代替电导体。通过该实施例，可获得具有标准宽度的连续条带，然后其可被切割成具有平行六面体形状的主体20或具有所需长度的条带形状的主体20。

元件24之间的距离对于基体23的材料而言必须具有足以阻挡光线从任一元件24散射到相邻元件的最小值。因此，分配给元件24之间的距离的最小值与用于基体23的材料类型密切相关：例如，具有非常低的透射系数(即，强“阻光”)的材料允许元件24彼此非常接近。相反，具有弱“阻光”特征的材料将带来元件24之间的更大距离。

一旦设定了上述最小距离值，则表面21、22上的灯丝24的直径和密度主要基于板12上的LED源11的尺寸和密度并且取决于所需的光学效果来确定。

灯丝24的直径和密度是影响要被传输的光强度、将被点亮区域的轮廓的均匀性和清晰度(或分辨率)的参数：例如，灯丝24的较大直径允许亮度增加；相反，大数目的相对小直径的灯丝24影响亮度，但允许要被点亮的区域具有更好的清晰度。

LED源11的密度明显有助于改变待被点亮区域的均匀性、分辨率、连续性等特征。

因此，必须在装置10的设计和开发步骤中(例如通过试验测试)最优化地设置在可用的各种参数之间的正确折中。

在图2至图4的实施例中，在表面21处，每个灯丝24面向单个LED源11。对于每个LED源11而言，可设置一根或多根灯丝24。

因此，每个LED源11的光束由一根或多根灯丝24携载，所述灯丝“专用于”这种光束并将其携载直至窗口3，而不干扰由其它相邻LED源11所发射的光。

如图4中所示，由于主体20，光从LED源11直接引导到窗口3，由此光以非常可忽略的方式扩散和/或分散。因此，主体20允许清晰地限定窗口3中被点亮区域的轮廓(即，在图1和图2所示示例中的光柱15的端部17)。

通过LED源11和表面21之间的任何空的空间或“间隙”、通过表面22和表面13之间以及窗口3的透明材料内的任何空的空间或“间隙”来提供扩散的唯一可能性。光在表面22和表面13之间和/或在窗口3的材料中的轻微扩散仍是重要的，因为它允许在窗口3中感知到基本上连续的照明，而不是感知到由灯丝24的端部限定的一组亮点。

为了实现这种效果，表面22和表面13优选地彼此间隔开：为了在表面13上获得连续照明，将表面22和表面13之间的距离设置为两个相邻灯丝24之间的距离的函数以及设置为由灯丝24所发射的光束的接收锥形角度的函数是足够的。

为了获得光柱15的连续效果，优选的是LED源11和表面21之间的空的空间或“间隙”是可忽略的。因此，从任何一个LED源11发出的光束不会干扰相邻的LED源11。

由于由主体20执行的光导功能，LED源11不必被容纳在由隔板分开的空腔中。没有这种隔板，与现有技术相比，LED源11可布置在相对于彼此靠近的位置。

为了进一步增加板12上的LED源11的密度，装置10优选地使用有利的布置10：LED源11由相应的电子电路或芯片限定，这些电子电路或芯片使用LED技术发光，而没有放置在周围的任何壳体。换言之，LED源11不由市场上可获得的并且已知由发射器电子电路和相应壳体组成的常见LED限定。因此，可以使用LED源11，其具有的最大尺寸或直径比市场上可获得的常见LED的尺寸小25％。

在该方面，通过示例的方式，应该指出的是这样的LED目前在市场上可获得，其在商业上称为MINI TOPLED(微型TOPLED，注册商标)，并且包括基本上成形为平行六面体的壳体，具有约2.3毫米的长度，以及约1.5毫米的宽度，并且包含发射器电子电路：在这种情况下，估计发射器电子电路单独可具有约0.375毫米的直径。显然，通过这样小的尺寸，与已知的解决方案相比，可显著增加板12上的LED源11的表面密度。

如图5和图6中所示，由于在灯丝24和LED源11的布置中可获得的高密度，装置10可用于从背面点亮的图形区域25a、25b，其包括可用背景颜色点亮的区域26a、26b以及至少一个区域27a、27b，所述至少一个区域27a、27b在区域26a、26b内部并且可以不同方式点亮，即以不同的颜色和/或以不同的光强度点亮。

为了实现这些效果，装置10的一个或多个LED源11具有不同于其它周围LED源11颜色和/或强度的特征。

根据变型，不是使用彼此不同的LED源11，而是通过控制单元12a实现它们之间的光强度的变化，控制单元12a不仅配置成彼此独立地接通/关闭LED源11，而且响应于一个或多个输入信号独立于其它LED源11来控制来自每个LED源11的光强度的变化。

具体地，控制单元12配置成通过控制电源振幅的变化，或者通过保持这种振幅恒定而通过PWM控制电源脉冲的变化来改变每个LED源11的光强度。

由于可以接通/关闭LED源11并且优选地独立地改变它们的光强度，能够：

-获得与背景照明26a区分开的亮点27a，即所谓的标记(图5)；

-获得图形区域25b(图6)上的任何期望的字词或信息；事实上，通过根据上述输入信号控制每个LED源11的接通/关闭和/或光强度，控制单元12a能够相比于区域26b改变区域27b的数量、范围和形状，以便改变由表盘2发出的光信息；主体20将由LED源11形成的光图像传送到图形区域25b，图形区域25b实际上变成显示器，该显示器的图像清晰度基本上由针对基体23中的灯丝24所选定的密度和直径表示而不仅仅是由板12上的LED源11表示。

因此，可以在光柱表中显示一个或多个标记，也可以用不同颜色/亮度来点亮徽标，可以点亮字母或数字等，可选地利用闪光灯效果，因此在仪表盘1的设计和实施上具有很大的自由度。

在图7和图8的变型中，相比于LED源11，灯丝24的直径和位置设置成使得每根灯丝24同时面向：

-至少一个LED源11a，其适于发射第一颜色(或第一光强度)的光束；以及

-至少一个LED源11b，其适于发射不同于第一颜色的第二颜色(或不同于第一光强度的第二光强度)的光束。

两个LED源11a和11b彼此相邻，并且响应于由控制单元12a的控制彼此交替地点亮，因为它们可彼此独立地被控制。因此，主体20的每根灯丝24可将两种颜色(或光强度)中的一个或另一个传输到上面的透明图形区域，其用附图标记29指示并且部分地在图8中示出。因此，图形区域29的各个区域可用不同的颜色(或用不同的光强度)点亮。

在图9的变型中，装置10允许获得光柱15，其具有部段效果但没有接合线，即光柱由具有相对长的长度的一系列相邻区域或区段30组成，每个区域或区段由多根灯丝24均匀地点亮。当它们被同时点亮时，相邻的区段显现出而不具有在彼此之间的任何可见的分隔线。

可通过增加LED源11和主体20的表面21之间的距离以确保一组灯丝24的均匀照明来确保该功能，该组灯丝24由每个单独的LED源11点亮，从而确保灯柱15的每个区段的均匀照明。

为了最优地限定光柱15的各个区段的延伸范围，装置10优选包括多个隔板31，其由不透光的材料制成，从板12悬置，在表面21处终止并且一起限定一系列的单元32，所述单元32沿着轴线14连续地布置并且分别容纳LED源11中的至少一个。在每个单元32中发射的光由多根灯丝24传输直至表面22，在表面22的下游，光具有扩散以形成相应区段30的可能性。

再次根据相邻灯丝24之间的距离和接收锥形角度来设置表面13和22之间的距离，以便通过来自相邻灯丝24的光束在表面13上获得连续照明。表面13和22之间的距离优选地设置成在表面13上也点亮与下面的隔板31的位置相对应的空间，以避免光柱15中的相邻区段30之间的光的不连续性。

根据图10中的变型，主体20的元件24不由灯丝限定，而是由块限定，所述块例如具有平行六面体形状。当在窗口3中需要串列以在窗口3中形成具有特定形状的发光几何图案时，该变型是有利的。例如，在成形为平行六面体的透明块的情况下，可以在窗口3中形成相应点亮的矩形。具体地，可选地与隔板31的存在相结合，该装置可用于获得与图9中所示的区段光柱相同的光学效果。

鉴于上述，显然装置10的主体20允许光从LED源11被引导到表面13，防止由附近的源所发射的光的干扰，并且防止被引导的光的强烈分散，以便获得具有清晰轮廓的照明区域。同时，由于不需要布置在LED源11之间的附加隔板，可将LED源11布置在相对靠近的位置，使得主体20的所有灯丝24在表面21处被点亮，并且因此受到所传输的光的影响。

由此，可获得点亮区域，例如以连续渐进方式点亮而不是以部段点亮的光柱15。

同时，LED源11被单独地控制，即它们可以彼此独立地接通/关闭和/或可以可变的强度发射光。因此，可在图形区域上提供光信息方面具有很大的灵活性：例如，可在光柱表上形成标记，或者可将装置10用作任何显示器。

此外，如果需要的话，可以采用特殊措施以在窗口3中获得部段照明和/或特殊照明效果和/或特殊图案。因此，主体20使得仪表板1中的图形区域的设计更加灵活，如例如可在图5至图10的应用中看到的那样。

此外，基体23和元件24由柔性材料制成，使本体20除了现有技术中传统可用的空间和/或几何形状之外能够适应于其它的空间和/或几何形状。

最后，显然的是可对参照附图描述的装置10进行改变和变型，上述改变和变型不落入如所附权利要求所限定的本发明的保护范围之外。

具体地，主体20的形状和尺寸可以不同于作为示例指示的那些形状和尺寸；和/或LED源11可由传统的LED限定。

Claims (13)

1.一种LED指示装置(2)，特别是适于车辆仪表板的LED指示装置(2)，所述LED指示装置包括：

-包括至少一个可透光部分(3)的板(2)；

-多个LED源(11)，其布置在从所述可透光部分(3)的后表面(13)间隔开的位置；

-介于所述LED源(11)和所述后表面(13)之间的光导装置(20)；

-控制装置(12a)，其配置成控制对所述LED源(11)的电源供应；

所述光导装置包括主体(20)，其具有面向所述LED源(11)的第一表面(21)和面向所述后表面(13)的第二表面(22)，并且包括：

-由不透光材料制成的基体(23)；

-多个可透光元件(24)，其嵌入到所述基体(23)中并从所述第一表面(21)连续延伸到所述第二表面(22)；

其特征在于，所述可透光元件(24)在彼此间隔开的位置嵌入所述基体(23)中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制装置(12a)配置成彼此独立地控制对所述LED源(11)的电源供应。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制装置(12a)配置成彼此独立地控制所述LED源(11)的接通/断开。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述控制装置(12a)配置成彼此独立地控制所述LED源(11)的光强度的变化。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二表面(22)与所述板(2)间隔开。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述可透光元件(24)由相应的灯丝限定。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述可透光元件(24)由相应的光纤限定。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述基体(23)和所述可透光元件(24)是弹性柔性的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述LED源(11)由相应的无壳电子电路限定。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二表面(22)直接面向所述后表面(13)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一表面(21)直接面向所述LED源(11)。

12.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述灯丝(24)彼此平行。

13.一种车辆仪表板(1)，其包括：

-根据前述权利要求中任一项所述的LED指示装置(10)；

-由所述板(2)限定的表盘。