-
Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit einem Zeiger, einer Lichtquelle und einer Anzeigeebene, wobei die Lichtquelle unter der Anzeigeebene liegt.
-
Solche Anzeigevorrichtungen sind allgemein bekannt, z. B. aus der
DE 195 29 390 A1 . So beschreibt beispielsweise die Patentschrift
DE 42 41 719 C2 eine Zeigervorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Zeiger, wobei der Zeiger zur Leitung des Lichtes verwendet wird. Nachteilig bei der beschriebenen Vorrichtung ist jedoch, dass sich der Zeiger zur gezielten Beleuchtung eines Teilabschnittes einer Anzeigeebene sehr nah an der Anzeigeebene befinden muss.
-
Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anzeigevorrichtung anzugeben, bei der sich die Lichtaustrittsöffnung in einem größeren Abstand zur Anzeigeebene befinden kann, ohne dass die Lichtintensität in der Anzeigeebene abnimmt oder erzeugte Konturen in einer Anzeigeebene unscharf dargestellt werden.
-
Gelöst wird die Aufgabe mit einer Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1. Der Zeiger und die Lichtquelle liegen dabei unter der Anzeigeebene und paralleles Licht erzeugt eine konturierte Form auf der Anzeigeebene. Durch die Verwendung von parallelem Licht ist es vorteilhaft möglich, dass die Lichtintensität, die an der Lichtaustrittsöffnung vorliegt, im Wesentlichen gleich ist mit der Lichtintensität, die in der Anzeigeebene vorliegt. Dabei kann die Lichtaustrittsöffnung von der Anzeigeebene einen relativ großen Abstand aufweisen. Ein Abfall der Lichtintensität durch Streustrahlung erfolgt im Wesentlichen nicht. In vorteilhafter Weise kann so auch verhindert werden, dass durch die Beleuchtung der Anzeigeebene mit Streustrahlung eine Kontrastminderung bewirkt wird.
-
Bevorzugt erzeugt die Lichtquelle divergentes und/oder konvergentes Licht, wobei paralleles Licht eine konturierte Form auf der Anzeigeebene erzeugt. In vorteilhafter Weise kann demnach jede beliebige Lichtquelle verwendet werden.
-
Bevorzugt weist der Zeiger mindestens ein optisches Bauteil auf. Besonders bevorzugt weist der Zeiger mehr als ein optisches Bauteil auf. Durch die optischen Bauteile ist es bevorzugt möglich, das Licht der Lichtquelle in paralleles Licht umzuwandeln. Besonders vorteilhaft übernimmt somit der Zeiger nicht nur die Aufgabe, Licht durch die Anzeigevorrichtung zu führen bzw. zu lenken, sondern wandelt dabei das Licht zusätzlich in paralleles Licht um. Unter dem Führen und Lenken des Lichts durch den Zeiger soll verstanden werden, dass der Zeiger das Licht einer Lichtquelle aufnimmt und zu einer anderen Stelle leitet. Unter Umwandeln des Lichts soll dabei verstanden werden, wenn mittels eines optischen Bauteils oder mehrerer optischer Bauteile der Strahlengang des Lichts geändert wird.
-
Besonders bevorzugt weist der Zeiger als optisches Bauteil mindestens eine Linse, und/oder eine Blende und/oder ein Prisma und/oder einen Lichtleiter und/oder einen Spiegel auf. In vorteilhafter Weise wird das Licht durch die optischen Bauteile so beeinflusst, dass eine Änderung des Strahlengangs bzw. eine Lenkung des Lichts erfolgt. Besonders bevorzugt wird durch die Blende verhindert, dass Licht oberhalb oder unterhalb einer Linse oder eines Lichtleiters in die Anzeigevorrichtung bzw. den Innenraum der Anzeigevorrichtung abgestrahlt wird. Eine Lichtquelle, die Licht nur unter einem bestimmten Konvergenz- oder Divergenzwinkel abstrahlt, ist folglich nicht nötig. Mittels des Prismas ist es vorteilhaft möglich, das Licht zu reflektieren oder umzulenken. Der Fachmann versteht, dass auch mittels eines Spiegels eine Umlenkung des Lichts erfolgen kann und dass je nach Art des Prismas oder des Spiegels das Licht beliebig umlenkbar ist. Durch den Lichtleiter oder die Linse ist es vorteilhaft möglich, den Strahlengang von konvergentem oder divergentem Licht zu verändern. Besonders bevorzugt wird der Strahlengang zu einem parallelen Strahlengang verändert.
-
Besonders bevorzugt ist die verwendete Linse eine Sammellinse. Durch die Verwendung einer Sammellinse kann das auftreffende Licht gesammelt werden. Die Verwendung von Sammellinsen ist dabei besonders unkompliziert, da dieser Linsentyp bereits lange in der Optik verwendet wird und die Abbildungsfehler dieser Linsen in der Regel gut kompensiert werden können. Denkbar ist auch, dass in der Anzeigevorrichtung mehrere Linsen eingesetzt werden, um den Strahlengang des Lichts weiter zu beeinflussen. Ein so gebildetes Linsensystem kann dabei verschiedene Linsen enthalten, wie beispielsweise Zerstreuungslinsen oder Zylinderlinsen.
-
Weiterhin bevorzugt ist, wenn die Lichtquelle in der objektseitigen Brennebene der Sammellinse steht. Strahlen, die durch die objektseitige Brennebene der Sammellinse verlaufen, werden durch die Sammellinse parallel zur optischen Achse umgelenkt. Paralleles Licht ist so folglich durch eine Sammellinse erzeugbar. Durch die Verwendung geeigneter Sammellinsen mit einer kurzen Brennweite ist der Aufbau der Anzeigevorrichtung besonders kompakt und unkompliziert.
-
Bevorzugt ist das verwendete Prisma ein Umlenkprisma, wobei die Umlenkung des Lichts bevorzugt durch spiegelnde Flächen im Prisma bewirkt wird (Reflektionsprisma). Das Umlenkprisma kann verschiedene Formen aufweisen, wobei die Umlenkung des Lichts abhängig von der Form des Prismas ist. Beispielsweise kann ein rechtwinkeliges Prisma oder ein Bauernfeindsches Prisma in der Anzeigevorrichtung verwendet werden. Aber auch eine Umlenkung des Lichts durch Brechung des Lichts ist denkbar. Hierfür würden Prismen im Wesentlichen ohne Reflektionsflächen verwendet werden. Weiterhin ist der verwendete Spiegel bevorzugt ein Umlenkspiegel. Durch die Verwendung von mehr als einem Spiegel und/oder einem Prisma kann vorteilhaft der Strahlengang gefaltet werden, so dass die Baulänge der Anzeigevorrichtung verkürzt werden kann. Durch die Verwendung von spiegelnden Flächen ist es zudem vorteilhaft möglich, die Lichtintensität im Wesentlichen nicht zu verringern, da das Licht im Wesentlichen vollständig reflektiert wird.
-
Bevorzugt ist eine Lichtaustrittsöffnung und/oder eine Linse und/oder ein Lichtleiter und/oder ein Spiegel und/oder ein Prisma des Zeigers um einen Winkel gedreht. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass das parallele Licht des Zeigers unter einem Winkel austritt. Die Beleuchtung von Randbereichen der Anzeigeebene ist hierdurch vorteilhaft möglich.
-
Weiterhin bevorzugt beleuchtet das parallele Licht die Anzeigeebene unter einem Winkel. Eine konturierte Form, die durch das parallele Licht auf der Anzeigeebene erzeugt wird, kann so verschoben werden. Der Zeiger ist hierdurch in seiner Baulänge, bevorzugt in seinem Außendurchmesser, verkürzt. Die Anzeigevorrichtung kann hierdurch wesentlich kompakter gebaut werden, wodurch Platzersparnisse erzielt werden können. Der Winkel, in dem das parallele Licht die Anzeigevorrichtung beleuchtet, ist dabei entweder durch Drehen einer Linse und/oder eines Lichtleiters und/oder eines Spiegels und/oder eines Prismas entstanden oder entsteht durch zusätzliche optische Bauteile im Zeiger oder außerhalb des Zeigers. Im letzten Fall wird der Zeiger selbst nicht gedreht.
-
Bevorzugt umfasst die Lichtquelle der Anzeigevorrichtung mindestens zwei LED-Chips, wobei die LED-Chips durch Bonden elektrisch verbunden sind. Bevorzugt werden kleine LED-Chips verwendet, die durch das Bonden besonders eng platziert werden können. Die LED-Chips können dabei deswegen so eng aneinander platziert werden, da die elektrische Verbindung der LEDs durch einen Bonddraht hergestellt wird und eine direkte Verbindung der LEDs mit einer Leiterplatte nicht notwendig ist. Der Bondraht wird anschließend mit weiterem leitenden Material oder mit einer Leiterplatte verbunden. Beispielsweise können fünf LED-Chips auf den Platz einer Mini-LED platziert werden. Bevorzugt emittieren die verschiedenen LED-Chips unterschiedliche Farben. In vorteilhafter Weise ist es so möglich, auch in einer sehr kompakten Anzeigevorrichtung verschiedene Farbeindrücke durch Lichtquellen zu erzielen, die verschieden farbiges Licht emittieren. Spezielle Filter, um den Farbeindruck des Lichts zu verändern, sind nicht notwendig. Hierdurch wird insbesondere das Gewicht der Anzeigevorrichtung nicht erhöht.
-
Weiterhin bevorzugt liegen die LEDs im Wesentlichen auf oder direkt neben einer optischen Achse, die von der Linse bestimmt wird. Die LED-Chips befinden sich in diesem Fall in einem paraxialen Bereich. Die Abbildungsfehler einer Linse für Strahlen, die sich im paraxialen Bereich befinden, sind besonders gut korrigiert bzw. sehr gering. In vorteilhafter Weise ist es so möglich, die Abbildungseigenschaften einer Linse zu nutzen, ohne starke Abbildungsfehler dabei berücksichtigen zu müssen. Insbesondere sphärische Abberationen können so vorteilhaft vermieden bzw. verringert werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Die Erläuterungen sind dabei lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
-
1 stellt schematisch eine Anzeigevorrichtung mit einer Lichtquelle und einem Zeiger dar.
-
2 stellt schematisch die Anzeigevorrichtung mit einem Lichtleiter dar.
-
3 stellt schematisch den Zeiger dar.
-
4 stellt schematisch den Zeiger dar, wobei die Lichtaustrittsöffnung und die Linse des Zeigers um einen Winkel gedreht sind.
-
5 stellt schematisch verschiedene LEDs dar.
-
In der 1 wird schematisch die Anzeigevorrichtung mit verschiedenen Bauelementen dargestellt. Ein Zeiger 1 weist im Ausführungsbeispiel ein Prisma 7, eine Linse 5 und eine Blende 6 auf. Eine Lichtquelle 2 wird in der 1 als eine Punktlichtquelle dargestellt, wobei die Lichtquelle 2 divergentes Licht ausstrahlt. Bevorzugt befindet sich die Lichtquelle 2 in der objektseitigen Brennebene der Linse 5. Die Linse 5 ist dabei eine Sammellinse, wobei der Strahlengang des Lichts der Lichtquelle 2 durch die Sammellinse 5 so verändert wird, dass die Strahlen anschließend parallel verlaufen. Im Ausführungsbeispiel verläuft das Licht, abweichend von der allgemeinen Lichtrichtung in Abbildungsdarstellungen, von rechts nach links. Durch die Blende 6 wird der Divergenzwinkel, unter dem das Licht auf die Linse 5 fällt, begrenzt. Denkbar wäre jedoch auch, dass statt der Blende 6 die Blende 6' verwendet würde. Im Ausführungsbeispiel befindet sich die Blende 6' beanstandet von der Linse 5. Die Blende 6 befindet sich jedoch bevorzugt in der Ebene der Linse 5 und verhindert, dass Licht oberhalb oder unterhalb der Linse 5 in die Anzeigevorrichtung gelangt. Dafür weist die Blende 6' eine Öffnung auf, die im Wesentlichen der Größe der Linse 5 entspricht. Eine Kontrastminderung auf der Anzeigeebene 3 wird hierdurch verhindert, da außer einer konturierten Fläche 9 im Wesentlichen keine weiteren Flächen in der näheren Umgebung, beispielsweise durch Streustrahlung, beleuchtet werden. Das parallele Licht 4 wird auf das Prisma 7 gelenkt, welches bevorzugt ein Reflexionsprisma ist. Hierdurch wird das Licht durch Reflexion umgelenkt und in Richtung der Anzeigeebene 3 reflektiert. Auf der Anzeigeebene 3 wird durch das parallele Licht 4 die konturierte Form 9 erzeugt. Die konturierte Form 9 kann dabei auch dann noch in etwa gleicher Intensität, wie sie an der Lichtaustrittsöffnung 10 vorliegt, erzeugt werden, wenn sich der Zeiger 1 in einem Abstand A von der Anzeigeebene 3 befindet. Möglich wird das durch die Verwendung von parallelem Licht 4, da hierdurch Streustrahlung verhindert wird und die Lichtintensität auch über den Abstand A somit erhalten bleibt. Der Abstand A kann dabei relativ groß sein, beispielsweise 4 mm. Mittels des parallelen Lichts 4 besteht nicht mehr die Gefahr, dass das Licht beim Passieren des Abstands A zu stark divergiert, wodurch keine konturierte Form 9 mehr ausgebildet werden würde und die Lichtintensität im Bereich der Anzeigeebene 3 abnimmt. Das parallele Licht 4 divergiert oder konvergiert im Wesentlichen nicht beim Passieren des Abstands A.
-
In der 2 ist schematisch der Zeiger 1 dargestellt, mit einem Lichtleiter 8. Der Lichtleiter 8 ersetzt im Ausführungsbeispiel die Linse 5. Auch hier wird durch eine Blende 6' verhindert, dass Licht von der Lichtquelle 2 oberhalb oder unterhalb des Lichtleiters 8 in den Innenraum der Anzeigevorrichtung abgestrahlt wird. Bevorzugt weist dabei die Blende 6' eine Öffnung auf, die etwa der Breite des Lichtleiters 8 entspricht. Durch den Lichtleiter 8 wird das Licht der Lichtquelle 2 so umgewandelt, dass paralleles Licht 4 entsteht. Das parallele Licht 4 wird auf ein Prisma 7 geführt und mittels des Prismas 7 zur Anzeigeebene 3 reflektiert. Die Lichtquelle 2 ist im Ausführungsbeispiel als drei punktförmige Lichtquellen ausgebildet. Selbstverständlich kann die Lichtquelle 2 auch als LED oder eine Mehrzahl von LEDs ausgeführt sein.
-
In der 3 sind schematisch die Linse 5, die Lichtquelle 2 und die Lichtaustrittsöffnung 10 des Zeigers 1 dargestellt. Das Licht wird hierbei parallel (paralleles Licht 4) aber senkrecht zur Anzeigeebene 3 in Richtung der Anzeigeebene 3 abgestrahlt.
-
In der 4 sind schematisch die Linse 5, die Lichtquelle 2 und die Lichtaustrittsöffnung 10 des Zeigers 1 dargestellt. Im Ausführungsbeispiel sind die Lichtaustrittsöffnung 10 und die Linse 5 um einen Winkel 11 verkippt. Möglich ist jedoch auch, dass auch die Lichtquelle 2 mitverkippt wird oder nur eines der eben genannten Bauteile verkippt wird. Durch den Winkel 11 ist es vorteilhaft möglich, paralleles Licht 4 unter dem Winkel 11 in Richtung der Anzeigeebene 3 abzustrahlen. So können auch Randbereiche der Anzeigeebene 3 beleuchtet werden, ohne dass die Baulänge des Zeigers 1 verlängert bzw. vergrößert werden müsste. Die Verkippung um den Winkel 11 ist im unteren Bereich der 4 noch einmal dargestellt. Die gestrichelte Linie soll dabei das senkrecht zur Anzeigeebene 3 gestrahlte parallele Licht 4 darstellen. Die gepunktete Linie stellt das um einen Winkel 11 gedrehte parallele Licht 4 dar.
-
In der 5 ist unter anderem schematisch ein LED-Chip 13 mit einer LED 15 dargestellt. Die LED 15 wird dabei mit einem Bonddraht 16 elektrisch verbunden. Die LED-Chips 13 können so mit einem geringen Abstand zueinander angeordnet werden, da eine direkte Verbindung der LEDs 13 mit einer Leiterplatte oder einem weiteren Material nicht nötig ist. Im unteren Bereich der 5 ist schematisch dargestellt, wie die LED-Chips 13 um eine optische Achse 14 angeordnet sind. Die optische Achse 14 wird durch die Linse 5 bestimmt. In anderen Ausführungsbeispielen können die LED-Chips 13 auch direkt auf der optischen Achse 14 liegen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Zeiger
- 2
- Lichtquelle
- 3
- Anzeigeebene
- 4
- paralleles Licht
- 5
- Linse/Sammellinse
- 6
- Blende
- 6'
- Blende
- 7
- Prisma
- 8
- Lichtleiter
- 9
- konturierte Form
- 10
- Lichtaustrittsöffnung
- 11
- Winkel
- 13
- LED-Chip
- 14
- optische Achse
- 15
- LED
- 16
- Bonddraht
- A
- Abstand
