CN1231371C - 仪表板发光指示针装置及其颜色转换方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车仪表板上的发光指示针的颜色转换方法和装置以及发光指示针装置。该颜色转换方法包括步骤：以指示针的轴线为圆心，在圆周上等间距布置三个具有三种不同颜色的有色光源；和控制每一个光源的开闭，当光线接收棱镜和三种颜色的光源通过颜色以分时方式的开/闭组合在各自相应的时间内顺次发出各自的光时，利用人眼滞留影象，就可以使指示针显示出多种不同的颜色，从而改善对汽车运行状态的辨识，并且提高汽车的档次。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车仪表板上的发光指示针的颜色转换方法、一种采用该方法的颜色转换装置以及一种使用同一方法的发光指示针装置。更具体地讲，本发明涉及一种汽车仪表板上的发光指示针的颜色转换方法、一种采用该方法的颜色转换装置以及一种使用同一方法的发光指示针装置，其中在工作过程中，当一个光线接收棱镜和三种颜色的光源通过颜色以分时方式的开/闭组合在各自相应的时间内顺次发出各自的光时，利用人眼的滞留影象，就可以使指示针显示出多种不同的颜色，从而改善对汽车运行状态的辨识，并且提高汽车的档次。
背景技术
汽车的仪表板通常被用于显示驾驶状态，例如车速、每分钟的转数、供应的油量、发动机的温度等，以及其它汽车附件的工作状态，这是为了便于司机的识别，从而使司机能够安全地驾驶汽车。另外，仪表板还被用于实时监测汽车的当前状态，以便于提前进行维护或检查，这样就可以事先避免任何事故的发生。
特别来讲，司机在夜间驾驶时应该能够清楚地辨识出汽车的驾驶状态，为达到这一目的，就需要在普通仪表板的指示针上安装一个照明装置。这即是说，普通的汽车仪表板上安装有一个指示车速的转速计、一个油压表、一个燃油油量表和一个水银温度计。并且，使用不同的字符、图案和指示刻度进行指示的刻度盘上分别安装有各自的指示针。另外，普通的仪表板上还带有一个棱镜，用于将从光源照射来的光反射到指示针上，从而使光透过指示针散发出来，同时仪表板的后表面上还带有一个用于驱动指示针旋转的电机。
当起动开关被打开时，普通仪表板上的仪表装置立刻开始工作，并且根据覆盖在照明灯上的帽的颜色或者根据其荧光特性而显现出预定的单一颜色。
具有单一颜色的仪表装置可能会使司机产生视觉疲劳或使司机产生单调乏味的感觉，特别当司机经过了长时间的夜间驾驶之后更是如此，因此就有可能因为司机的注意力不集中而发生事故。
为了解决这种问题，名称为“汽车仪表组件指示针的照明装置”的韩国专利No.96-31500建议仪表的指示针被分别设置为不同的颜色，并根据司机的爱好选择两种或两种以上的颜色。
现有技术中的指示针照明装置包括一个至少带有两个或多个具有不同颜色的发光二极管和至少两个或多个晶体管的发光部分、一个选择性地将汽车的电源与发光部分相连接的照明选择开关、以及一个DC/DC变换器，该DC/DC变换器与发光部分中的每一个发光二极管相并联，被用于将汽车的电源电压降至发光二极管的驱动电压，从而为发光部分提供一个稳定的驱动电压。
在采用上述结构的情况下，如果司机想将指示针的颜色转换成一个预定的发光二极管发出的颜色，那么它可以选择相应的照明选择开关。这样，相应的晶体管在来自变换器的驱动电压的作用下被导通，从而预定的发光二极管就会发出司机想要的颜色。同时，光线通过一个棱镜照射出来，这样司机就可以获得具有理想颜色的指示针。
然而，当采用传统的指示针照明装置时，为了产生预定数目的颜色种类，就必须提供相应数目的发光二极管，这意味着此外还需要与预定数目的发光二极管相应的晶体管以及附件。当然，这会使指示针照明装置的结构相当复杂，因此增加了该装置的加工难度。另外，发光二极管数目的增加会导致生产成本的上升，并且发光二极管的颜色事实上也是有限的，因此指示针的格调不能够使司机得到充分的满足。
另外，由于指示针的颜色保持不变，没有连续的变化，所以司机也可能感觉到乏味。
另一方面，即使采用一种其中使用了具有明暗可按不同比率调节的三种颜色的发光二极管的颜色显现方法，但每一个指示针的结构在技术上或加工上也是不可行的，因此每一个光源的光线不能很好地聚集在一个空间点上，从而也就很难获得均匀一致的颜色。此外，观察点应该与光源相隔一定距离，但是由于该技术还存在一些不同的限制，所以该技术在一个限定的空间内不可能进行实施，特别是在汽车仪表板的指示针中。
发明内容
相应地，本发明的一个目的是提供一种汽车仪表板上的发光指示针的颜色转换方法、一种采用该方法的颜色转换装置以及一种使用同一方法的发光指示针装置，其中在工作过程中，当一个光线接收棱镜和三种颜色的光源通过颜色以分时方式的开/闭组合在各自相应的时间内顺次发出各自的光时，利用人眼的滞留影象，就可以使指示针显示出多种不同的颜色，从而改善对汽车运行状态的辨识，并且提高汽车的档次，其中发光指示针(40)通过光源的颜色组合而获得的颜色是由汽车的行驶速度决定的，其中光源的颜色组合是通过对光源的不断开/闭来实现的。
根据本发明的另一方面，提供了一种汽车仪表板上的发光指示针装置，该装置包括：刻度盘，该板上标有仪表刻度，并且加工有一个通孔，一个驱动轴穿过该通孔的中心；具有透明主体的指示针，该指示针与一个穿过刻度盘上的通孔的圆柱状凸台形成一个整体，并且具有一个用于在指示针体内部折射光线的第二反射棱镜；被置于刻度盘后侧的棱镜，该棱镜用于对入射到棱镜面上的光线进行垂直折射，并且与指示针上的凸台的内侧组合为一体；被连接在一块印刷电路板上的光源，这些光源以相同的间距布置在上述棱镜的一侧镜面之上的圆周上；位于刻度盘的后表面上同时处于指示针的轴线上的电机；和位于电机和光线接收棱镜之间的轴线连接盘，该轴线连接盘用于将电机和光线接收棱镜连接为一体。
附图说明
图1是一个方案图，表示了根据本发明的一个实施例的汽车仪表板上的发光指示针的颜色转换装置。
图2是图1的一个纵向剖视图；和
图3是一个波形图，表示了根据本发明的一种颜色转换方法的以分时方式进行组合的光源的组合结果。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的一个优选实施例进行说明。
首先要提到的是一种汽车仪表板上的发光指示针的颜色转换方法、一种采用该方法的颜色转换装置以及一种使用同一方法的发光指示针装置，其中在工作过程中，当一个光线接收棱镜和三种颜色的光源通过颜色以分时方式的开/闭组合在各自相应的时间内顺次发出各自的光时，利用人眼的滞留影象，就可以使指示针显示出多种不同的颜色。如图1和2所示，三个具有三种不同颜色的光源30至32以指示针40的轴线为圆心，被等间距布置在圆周上，并且每一个光源30至32的开关受到控制，这样，三个光源30至32发出的三种不同颜色的光线在不同的时刻保持预定的时间，这样，利用人眼的滞留影象，三种颜色的组合就可以在人眼中产生各种不同的颜色。
如图所示，一个汽车仪表板上的发光指示针的颜色转换装置包括：与一个光线接收棱镜20组合为一体的发光指示针40，三个以指示针40的轴线为圆心、在圆周上等间距布置的具有三种不同颜色的光源A至C30至32，和一个分别与每一个光源30至32相连接的光源工作控制器(例如，一个微处理器)，该控制器用于分别控制每一个光源30至32的开关。
更具体而言，根据本发明的颜色转换装置包括：一个刻度盘10，该板上标有仪表刻度(图中未示出)，并且加工有一个通孔11，一个驱动轴穿过通孔11的中心；一个具有透明主体的指示针40，该指示针40与一个穿过刻度盘10上的通孔11的圆柱状凸台42组合成一个整体，并且具有一个用于在指示针体内部折射光线的第二反射棱镜41；一个被置于刻度盘10后侧的光线接收棱镜20，用于对入射到棱镜面上的光线进行垂直折射，并且与指示针40上的凸台42的内侧组合成为一体；被连接在一块印刷电路板1上的光源A至C30至32，这些光源以相同的间距布置在光线接收棱镜20的镜面之上的圆周上；一个位于刻度盘10的后表面上同时处于指示针40的轴线上的电机50；和一个位于电机50和光线接收棱镜20之间的轴线连接盘51，该轴线连接盘51用于将电机50和光线接收棱镜20连接为一体。
光线接收棱镜20包括：两个相隔一个预定间距的相互平行的盘部分25；一个沿两个盘部分的圆周凸起地加工在两个盘部分25之间的光线接收部分22；一个凸起地加工在其中一个盘部分25的外侧的光线传播部分23，该光线传播部分被插入在指示针40的凸台42的内部；一个加工在另一个盘部分25的外侧的连接部分21，轴线连接盘51被插入在连接部分21之内并与之相接合；和一个加工在连接部分21内侧的第一反射部分24，该第一反射部分24用于使入射光穿过光线接收部分22而被反射入光线传播部分23中。
一个聚光透镜43被安装在指示针40中的凸台42的内侧，同时靠近光线接收棱镜20，该聚光透镜43被用于使从光线接收棱镜20的第一反射部分24折射来的光线发生会聚，并将会聚后的光线投射向第二反射部分41。
第二反射部分41在其外侧设置有一个防漫反射透镜44，该防漫反射透镜44用于使穿过聚光透镜43射入的光线只沿一个方向被反射，即是说，使该光线被反射向指示针40的主体，从而防止该光线沿其它方向被散失掉。
另外，指示针40上还带有一个覆盖住指示针端部的帽45，这是为了使穿过第二反射棱镜41反射到指示针主体一侧的光线发生聚集。
另一方面，光源30至32采用了典型的发光二极管(LED)，并且推荐通过独立的金属导线与一块印刷电路板1相连接，这样这些光源就可以被布置在靠近光线接收棱镜20中的光线接收部分22的位置处。
下面将针对上述结构对基于本发明的发光指示针的工作原理进行论述。
具有与光线的三种基本颜色相对应的红、绿和蓝颜色的发光二极管(光源A至C)30至32被用作具有这三种颜色的光源，并且当光源30至32被相对于不断重复的预定周期的预定时间划分开时，它们一个接一个的顺次被打开/闭闭，这样就产生了这些颜色的组合。
这即是说，假设一个时间周期被设置为“T”，而每一个光源被分得的时间分别被设置为“t1、t2和t3”，如图3所示，白颜色是通过以下方式被合成的，即红、绿和蓝光源在微处理器的控制下按照相等的时间划分间隔被依次开启/关闭。
当然，如果只想显示红颜色，那么在整个周期T内只有红色光源工作，而如果想获得例如天蓝色的合成色，那么红、绿和蓝光源就应按照不同的时间划分间隔被依次开启/关闭，如图3所示。然而在所有情况下，在同一时刻只能有一个光源被点亮，并且如果在微处理器中进行更细致的时间划分的设置，那么就可以合成出除这三种颜色之外的其它各种颜色。这不是通过模拟控制的方式来实现的，而是采用了数字控制的方式，因此可以使产生的光具有一致特性，而不必考虑各部分组份特性的分散。
此时，即使每一个光源发出的光线不均匀地分配给指示针，不同颜色的光线也不会同时照射出来，这样指示针就能够呈现出均匀一致的颜色。因此，即使在司机的观察点接近指示针40的情况下，他也能够在指示针上感觉到均匀一致的颜色。
上述工作原理实际上是可行的。换句话说，当本发明的原理被应用在具有黑色表面的仪表板的汽车上时，就可以保证产生一个清晰的视觉区域。特别当需要使指示针的颜色根据车速仪表板上的速度变化，例如从低速、中速到高速，按照指定的顺序被转换成白色、天蓝色和红色时，就可以按照上述规则将运行指令和各个光源的划分时间输入微处理器。这样就可以使汽车司机本能地和直觉地辨识到以视觉方式表现出的车速的变化。这样就可以向司机发出车速变化的警告，同时可以消除司机在驾驶中产生的倦怠感。
另一方面，下文将对本发明的指示针的发光原理进行说明。对于一种基于本发明的汽车仪表板上的发光指示针而言，从光源30至32沿水平方向射出的光线照射在光线接收棱镜20的光线接收部分22上，然后受到第一反射部分24的垂直折射。然后，经折射的光线沿光线接收棱镜20的内部传播，并接着穿过光线传播部分23被射出。接下来，射出的光线通过聚光透镜43被折射到第二反射棱镜41上。
光线通过指示针40的主体内部在第二反射棱镜41内再一次被折射，然后照射到外部。此时，在位于第二反射棱镜41外侧的防漫反射透镜44的作用下，光线的传播路径只形成在指示针40的主体内部，因此就可以获得高亮度的指示针40。
因此，司机在驾驶过程中就可以持续地观察到均匀一致、清晰生动地发光的指示针40。
本发明具有一个封闭型的结构，其中入射到光线接收棱镜20上的光线不会被向外散失掉，并且由于整个光线接收棱镜20被用作一个光源，所以就不可能因光源30至32的位置或数目的差别而在指示针40上产生发光状态不均匀的现象。特别之处还在于，光线的反射路径被明显缩短，从而最小化了光线向外部的意外散失。这样，与现有的装置相比，根据本发明的装置的聚光性能可以被进一步提高。图3中用粗实线表示了光线的传播路径，以便作为参考。
此外，本发明并不仅限于上述结构，并且适用于各种不同的指示针装置。
如前所述，一种根据本发明的汽车仪表板上的发光指示针装置能够将一个指示针和一个棱镜组合为一体，这是为了使光源的位置靠近指示针，从而使位于仪表板上的一个仪表盘后侧的光源射出的光能够有效地抵达指示针的主体，而不产生任何散失。另外，该发光指示针装置能够形成一个封闭型结构，其中棱镜的外侧被一个凸台和一个帽所封闭，这是为了使光源发出的光线穿过棱镜沿一个方向传播，这样光源发出的光线的绝大部分就会沿指示针的主体的方向传播，从而使指示针具有高亮度，这就使司机在夜间驾驶时能够清楚地观察到仪表板上的刻度。
更加具体地讲，在工作过程中，当一个光线接收棱镜和三种颜色的光源通过颜色以分时方式的开/闭组合在各自相应的时间内顺次发出各自的光时，利用人眼的滞留影象，该指示针就会显示出多种不同的颜色，从而改善对汽车运行状态的辨识，并且提高汽车的档次。
尽管上文结合优选实施例对本发明进行了描述，但是这种描述仅仅是为了说明上的方便，而不对本发明构成任何限制。本领域内的普通技术人员应该知道，可以对本发明进行多种修改，但是这都不脱离本发明的思想和范围。
Claims (4)
1.一种汽车仪表板上的发光指示针(40)的颜色转换方法，该方法包括以下步骤：
以指示针(40)的轴线为圆心，在圆周上等间距布置三个具有三种不同颜色的有色光源(30-32)；和
控制每一个光源的开闭，从而使三个光源(30-32)发出的三种不同颜色的光线在不同的时刻保持预定的时间，这样，利用人眼的滞留影象，三种颜色的组合就可以在人眼中产生各种不同的颜色，
其中发光指示针(40)通过光源的颜色组合而获得的颜色是由汽车的行驶速度决定的，其中光源的颜色组合是通过对光源的不断开/闭来实现的。
2.如权利要求1所述的颜色转换方法，其特征在于，其中光源采用了分别具有红、绿和蓝颜色的发光二极管，并且当光源被以预定周期不断重复的预定时间划分开时，它们一个接一个的顺次被打开/闭闭，这样就产生了这些颜色的组合。
3.一种汽车仪表板上的发光指示针装置，该装置包括：
一个刻度盘(10)，该板上标有仪表刻度，并且加工有一个通孔(11)，一个驱动轴穿过该通孔(11)的中心；
一个具有透明主体的指示针(40)，该指示针与一个穿过刻度盘上的通孔的圆柱状凸台(42)形成一个整体，并且具有一个用于在指示针体内部折射光线的第二反射棱镜(41)；
一个被置于刻度盘后侧的棱镜(20)，该棱镜用于对入射到棱镜面上的光线进行垂直折射，并且与指示针上的凸台的内侧组合为一体；
被连接在一块印刷电路板上的光源(30-32)，这些光源以相同的间距布置在上述棱镜的一侧镜面之上的圆周上；
一个位于刻度盘的后表面上同时处于指示针的轴线上的电机(50)；和
一个位于电机(51)和光线接收棱镜(20)之间的轴线连接盘(51)，该轴线连接盘(50)用于将电机(51)和光线接收棱镜(20)连接为一体。
4.如权利要求3所示的发光指示针装置，其中所述棱镜(20)包括：两个相隔一个预定间距的相互平行的盘部分(25)；一个沿两个盘部分(25)的圆周凸起地加工在两个盘部分之间的光线接收部分(22)；一个凸起地加工在其中一个盘部分的外侧的光线传播部分(23)，该光线传播部分被插入在指示针的凸台的内部；一个加工在另一个盘部分的外侧的连接部分(21)，轴线连接盘(51)被插入在连接部分(21)之内并与之相接合；和一个加工在连接部分(21)内侧的第一反射部分(24)，该第一反射部分(24)用于使入射光穿过光线接收部分(22)而被反射到光线传播部分(23)中。
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