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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen von Bilddaten auf einem Display sowie auf ein Verfahren zum Betreiben einer Anzeigeeinheit.
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In modernen Fahrzeugen werden im Armaturenbrett oftmals Anzeigeeinheiten mit Displays zur Anzeige von Fahrtdaten wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit oder anderer Fahrparameter angezeigt. Hierbei werden zunehmend rein digitale Anzeigen wie beispielsweise TFT-Monitore oder Head-Up-Displays verwendet, auf die die entsprechenden Informationen oder Parameter eingespielt werden. Problematisch ist jedoch dabei die beim Betrieb der elektronischen Einheit zur Bereitung der Bilddaten (hier als Bilddatenprozessor bezeichnet) entstehende Wärme, die in dem verfügbaren engen Bauraum der Anzeigeeinheit schwer abgeführt werden kann. Auch kann durch eine zu hohe Temperaturdifferenz zwischen der Luft im Fahrzeuginnenraum und dem Fahrzeugdisplay ein Niederschlag an dem Fahrzeugdisplay auftreten, der die Erkennbarkeit von an dem Fahrzeugdisplay angezeigten Anzeigesymbole deutlich reduziert und somit eventuell sogar die Fahrzeugsicherheit beeinträchtigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen von Bilddaten auf einem Display sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Anzeigeeinheit gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen von Bilddaten auf einem Display, wobei die Anzeigeeinheit die folgenden Merkmale aufweist:
- – ein Gehäuse mit zumindest einer Lufteinlassöffnung und zumindest einer Luftauslassöffnung, und
- – zumindest einem Luftleitelement, das ausgebildet ist, um einen von der Lufteinlassöffnung zur Luftauslassöffnung führenden Luftstrom an dem Display vorbei zu leiten, wobei das Luftleitelement ferner ausgebildet ist, um eine Strömungsrichtung des Luftstroms umzulenken.
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Unter einer Anzeigeeinheit kann beispielsweise ein (elektronisches) Instrument zum Wandeln von (elektrischen) Bilddaten in optisch sichtbare Anzeigesymbole verstanden werden. Diese Anzeigesymbole können mittels eines Displays optisch angezeigt werden. Unter einem solchen Display kann beispielsweise ein TFT-Monitor oder ein LED-Monitor verstanden werden. Unter einem Gehäuse kann beispielsweise eine Kunststoff-Schale verstanden werden, die einen Schutz von in dem Gehäuse angeordneten elektronischen Bauteilen gegenüber mechanischen Beschädigungen oder Verschmutzungen bietet. Unter einem Luftleitelement kann ein Element verstanden werden, welches einen Vorsprung, eine Nase oder eine Fläche aufweist, die einen Widerstand gegenüber strömender Luft darstellt und somit den aus dieser strömenden Luft gebildeten Luftstrom in eine andere Richtung lenken kann. Hierbei kann unter dem Luftleitelement auch ein Luftfenster, Luftführungskanal, eine Leitschaufel oder eine Leitrippe in einem Gehäuse(-deckel) verstanden werden. Das Luftleitelement kann auch eine Mehrzahl von voneinander getrennten Elementen umfassen. Unter einem Umlenken oder Umlenken der Strömungsrichtung des Luftstroms kann beispielsweise ein Ändern der Strömungsrichtung des Luftstroms um (innerhalb eines Toleranzbereichs von beispielsweise 10 %) 45°, 90° oder 180° verstanden werden.
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Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass durch das Umlenken der Strömungsrichtung des Luftstroms ein möglichst großer Bereich des Displays der strömenden Luft des Luftstroms erreicht werden kann. Hierdurch kann ein möglichst großer Teil des Displays ausreichend temperiert, insbesondere gekühlt werden, sodass die Wahrscheinlichkeit von fehlerhaften Darstellungen von Anzeigensymbol auf dem Display weitgehend reduziert oder ganz vermieden werden kann. Der hier vorgestellte Ansatz bietet somit den Vorteil durch technisch sehr einfach und kostengünstig zu realisierende Maßnahmen die Sicherheit bei der Darstellung von Anzeigensymbol auf dem Display deutlich verbessert werden kann.
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Günstig ist auch eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei der das Display bezogen auf die Strömungsrichtung des Luftstromes zwischen dem Luftleitelement und Luftauslassöffnung angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass die am Display wobei strömende Luft des Luftstroms direkt über die Luftauslassöffnung abgeführt werden kann, sodass ein hoher Kühleffekt bei der Kühlung des Displays erreichbar ist.
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Denkbar ist auch eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei der die (oder eine weitere) Lufteinlassöffnung und die Luftauslassöffnung auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet sind. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes ermöglicht insbesondere eine Konvektion und Abfuhr von erwärmter Luft, insbesondere wenn die Luftauslassöffnung an einem oberen Bereich der Anzeigeeinheit (bezogen auf den eingebauten Zustand der Anzeigeeinheit) angeordnet ist. In diesem Fall kann auf technisch aufwendige Maßnahmen zur Sicherstellung des Luftstroms wie beispielsweise einen Lüfter weitgehend verzichtet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes kann die Lufteintrittsöffnung auf einer dem Display gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil einer sehr effizienten Führung des Luftstroms durch die Anzeigeeinheit, wobei einerseits durch einen möglichst langen Weg des Luftstroms durch die Anzeigeeinheit eine hohe Wärmemenge von Bauteilen der Anzeigeeinheit aufgenommen werden kann und zugleich eine möglichst effiziente Kühlung von großen Bereichen des Displays erfolgen kann.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei dem das Luftleitelement derart ausgerichtet ist, dass eine Haupterstreckungsebene des Luftleitelements im Wesentlichen parallel zu einer Ebene bzw. einer Haupterstreckungsebene des Displays ausgerichtet ist. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil einer sehr gleichmäßigen Kühlung von großen Teilen des Displays, da in einer solchen Ausführungsform der Luftstrom einem breiten Kanal zwischen dem Luftleitelement und dem Display geführt wird.
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Besonders effizient ist eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei dem zumindest ein Teil des Luftleitelements ausgebildet ist, um eine Verzweigung der am Luftleitelement vorbeiströmenden Luft in unterschiedliche (Teil-)Luftströme zu bewirken, insbesondere um die Luft der unterschiedlichen (Teil-)Luftströme sich in unterschiedliche Strömungsrichtungen zu leiten. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, unterschiedliche Elemente (oder Bereiche von solchen Elementen) der Anzeigeeinheit durch eine geschickte Führung des (Gesamt-)Luftstroms unterschiedlich stark kühlen zu können, je nachdem wie exponiert dieses Element oder der Bereich eines solchen Elements dem Luftstrom ausgesetzt wird bzw. von dem Luftstrom „getroffen“ wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes kann das Luftleitelement ausgebildet sein, um aus dem Luftstrom einen Flächenluftstrom zu erzeugen, um insbesondere zumindest einen Hauptteil der von dem Luftstrom angeströmten Fläche des Displays mit Luft zu beaufschlagen, die innerhalb eines Toleranzbereichs eine gleiche Luftgeschwindigkeit aufweist. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil einer besonders guten flächigen Kühlung eines Hauptteils des von dem Luftstrom angeströmten Displays. Dabei berücksichtigt werden, dass durch die innerhalb des Toleranzbereichs (von beispielsweise 10 %) gleiche Luftgeschwindigkeit möglichst wenig Turbulenzen und somit ein geringer Luftwiderstand verursacht wird.
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Wenn die Anzeigeeinheit ein elektronisches Modul zur Bereitstellung der auf dem Display auszugebenden Bilddaten aufweist, kann eine sehr vorteilhafte Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes dadurch erreicht werden, dass das Luftleitelement ausgebildet ist, um den Luftstrom Luft auf das elektronische Modul zu leiten und/oder an dem elektronischen Modul vorbei zu führen. In einer solchen Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes kann dann auch eine effiziente Kühlung des elektronischen Moduls durch den bereits zur Verfügung gestellten Luftstrom realisiert werden. Unter einem elektronischen Modul kann vorliegend beispielsweise ein Signalprozessor zum Bereitstellen oder Bearbeiten der auf dem Display auszugebenden Bilddaten verstanden werden.
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Besonders günstig ist in diesem Fall eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei dem das elektronische Modul zumindest einen Kühlkörper zur Kühlung eines elektronischen Bauelementes aufweist, wobei das Luftleitelement ausgebildet ist, um den Luftstrom auf den Kühlkörper zu leiten und/oder an dem Kühlkörper vorbei zu leiten. Eine solche Ausführungsform lässt den Wirkungsgrad der Wärmeabfuhr über den Kühlkörper deutlich steigen.
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Eine besonders hohe Kühlwirkung hat eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes mit einem Lüfter, der derart angeordnet oder ausgerichtet ist, um Luft von der Lufteinlassöffnung an dem Luftleitelement vorbei zur Luftauslassöffnung zu fördern.
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Von Vorteil ist ebenfalls eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes als Verfahren zum Bereiben einer Anzeigeeinheit gemäß einer hier vorgestellten Ausführungsform, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:
- – Leiten des Luftstroms von der Lufteinlassöffnung zur Luftauslassöffnung an dem Display vorbei, wobei beim Leiten das Luftleitelement zur Leitung des Luftstroms verwendet wird.
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Auch durch eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes lassen sich die Vorteile der vorliegenden Erfindung technisch einfach und effizient realisieren.
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Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer Anzeigeeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine detailliertere Querschnittsansicht der Anzeigeeinheit aus 1;
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3 eine weitere Querschnittdarstellung der Anzeigeeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs 100 mit einer Anzeigeeinheit 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Anzeigeeinheit 110 ist hierzu ausgebildet, um Anzeigesymbole auf einem Display 120 für einen Fahrzeuginsassen 130, beispielsweise den Fahrer des Fahrzeugs 100, grafisch oder optisch darzustellen. Hierzu kann beispielsweise eine Lufteinlassöffnung 140 der Anzeigeeinheit 110 bzw. eines Gehäuses 145 der Anzeigeeinheit 110 mit einer Klimaanlage 150 des Fahrzeugs 100 verbunden sein. Diese Klimaanlage 150 kann beispielsweise gekühlte Luft bereitstellen, die über die Lufteinlassöffnung 140 als Luftstrom 153 in das Innere der Anzeigeeinheit 110 geführt wird, dort von einem Luftleitelement 155 zunächst auf einen Boden 160 der Anzeigeeinheit 110 geführt wird und nachfolgend in einem Kanal zwischen dem Luftleitelement 155 und dem Display 120 aufwärts am Display 120 vorbei geführt wird, um aus zumindest einer Luftaustrittsöffnung 165 aus dem Gehäuse 145 der Anzeigeeinheit 110 auszutreten. Durch die Umkehr der Strömungsrichtung der Luft des Luftstroms 153 kann erreicht werden, dass der Luftstrom 153 einen möglichst großen Weg durch das Gehäuse 145 bzw. die Anzeigeeinheit 110 nimmt und somit eine möglichst große Menge von Abwärme aufnehmen und aus der Anzeigeeinheit 110 abtransportieren kann.
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Prinzipiell sei ferner angemerkt, dass in der vorliegenden Beschreibung aus Gründen der einfacheren Offenbarung lediglich eine Lufteinlassöffnung 140 und eine Luftauslassöffnung 165 beschrieben ist. Jedoch kann ohne Beschränkung der technischen Funktion als Lufteinlassöffnung 140 auch eine Mehrzahl von Öffnungen und analog auch als Luftauslassöffnung 165 eine Mehrzahl von Öffnungen verstanden werden.
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2 zeigt eine detailliertere Querschnittsansicht der Anzeigeeinheit 110 aus 1. Hierbei wird erkennbar, dass das Luftleitelement 155 beispielsweise eine Haupterstreckungsebene aufweist, die sich im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Displays 120 erstreckt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der durch die Lufteintrittsöffnung 140, die auf der dem Display 120 gegenüberliegenden Seite der Anzeigeeinheit 110 angeordnet ist, eintretende Luftstrom 153 im Kanal zwischen dem Luftleitelement 155 und dem Display 120 möglichst breit auffächert und somit einen Hauptteil der Rückseite des Displays 120 überstreicht. Auf diese Weise kann ein möglichst großer Wärmeübertrag von im Display 120 bei der elektronischen Ausgabe der Anzeigesymbole entstehender Abwärme in die Luft des Luftstroms 153 erfolgen, sodass diese Abwärme dann über zumindest eine Luftauslassöffnung 165 abgeführt werden kann. Hierdurch wird es möglich, das Display 120 möglichst effizient durch das Vorsehen von lediglich einem einfachen Bauteil, nämlich dem Luftleitelement 155, gekühlt und somit die fehlerfreie Funktion des Displays 120 möglichst gut sichergestellt werden kann. Das Luftleitelement 155 kann aus Metall oder aus Kunststoff gefertigt sein, wobei Metall aufgrund einer höheren Wärmeleitfähigkeit Vorteile aufweist, Kunststoff jedoch technisch einfacher und somit kostengünstiger herstellbar ist.
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Weiterhin kann beispielsweise ein elektronisches Modul 200 vorgesehen sein, welches auf der dem Display 120 abgewandten Seite des Luftleitelements 155 angeordnet ist. Das elektronische Modul 200 kann beispielsweise ein Bilddaten-Signalprozessor sein, der die auf dem Display 120 auszugebenden Anzeigesymbole errechnet und über eine entsprechende Schnittstelle 210 an das Display 120 übermittelt. Sind im elektronischen Modul 200 einige Bauteile enthalten, die beim Betrieb besonders stark Abwärme erzeugen, können diese Bauteile mit einem entsprechenden Kühlkörper 220 versehen werden, der möglichst hervor stehen sollte, um möglichst in optimalen Kontakt mit der Luft aus dem Luftstrom 153 zu gelangen.
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Denkbar ist jedoch auch die (in der 2 nicht dargestellten) Anordnung des elektronischen Moduls 200 auf der dem Display zugewandten Seite, sodass das elektronische Modul 200 in dem Kanal zwischen dem Luftleitelement 155 und dem Display 120 angeordnet ist und ebenfalls durch die Luft aus dem Luftstrom 153 gekühlt wird.
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Günstig ist ferner auch noch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem im Boden 160 weitere Lufteinlassöffnungen 230 vorgesehen sind. Über diese weitere Lufteinlassöffnung(en) 230 kann dann beispielsweise weitere Umgebungsluft von außerhalb des Gehäuses 145 in den Kanal zwischen dem Luftleitelement 155 und dem Display 120 eingesaugt (beispielsweise unter Verwendung des Venturi-Effekts) werden. Dies hat einerseits den Vorteil, dass die Luft des Luftstroms 153 im Bereich zwischen dem Luftleitelement 155 und Display 120 weiter gekühlt werden kann und andererseits eine größere Luftmenge am Display 120 im Luftstrom 153 vorbei streicht, als durch die (erste) Lufteinlassöffnung 140 in das Gehäuse 145 der Anzeigeeinheit 110 eintritt. Insofern kann 145 die (weitere) Lufteintrittsöffnung 230 auf der der Luftaustrittsöffnung 165 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 145 angeordnet sein.
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Alternativ kann auch die weitere Lufteintrittsöffnung 230 als Luftaustrittsöffnung verwendet werden, beispielsweise wenn der Spalt zwischen dem Luftleitelement 155 und dem Display 120 so klein ist, dass im Bereich des Bodens 160 ein Überdruck entstehen würde und somit ein Teil der Luft aus dem Luftstrom 153 für die Öffnung 230 aus dem Gehäuse 145 der Anzeigeeinheit entweicht. Auch in diesem Fall kann eine effiziente Kühlung, beispielsweise des elektronischen Moduls 220, erfolgen, wobei dennoch auch das Display 120 hinreichend gekühlt werden kann.
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Der Luftstrom 153 kann beispielsweise durch thermische Konvektion hervorgerufen werden, wobei die Luft in dem Spalt zwischen dem Luftleitelement 155 unter dem Display 120 erwärmt wird, hierdurch aufsteigt und aus der oder den Luftaustrittsöffnungen 165 austritt. Der hierdurch entstehende Unterdruck führt dazu, dass durch die Lufteintrittsöffnung 140 bzw. die weitere Lufteintrittsöffnung 230 Luft in das Gehäuse 145 eingesaugt wird und eine weitere Kühlfunktion des Displays 120 vornimmt.
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Alternativ ist auch denkbar, ein Gebläse in der Form eines Lüfters 240 vorzusehen, der das Strömen der Luft im Luftstrom 153 unterstützt oder überhaupt ermöglicht. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass im Armaturenbrett, in welches die Anzeigeeinheit 110 dem Fahrzeug 100 später verbaut werden soll, genügend Freiraum verbleibt, damit einem möglichen späteren Unfall des Fahrzeugs 100 die Anzeigeeinheit 110 rückwärtig einbrechen kann und somit dem Fahrzeuginsassen 130 einen größeren Bewegungsraum nach vorne ermöglicht. Auf diese Weise lässt sich das Unfallrisiko des Fahrzeuginsassen 130 weiter reduzieren.
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3 zeigt eine weitere Querschnittdarstellung der Anzeigeeinheit 110, diesmal aus einer Perspektive aus Richtung A aus 2 (in einer nicht gekippten Darstellung). Zu erkennen ist hierbei die Lufteintrittsöffnung 140 als gestrichelter Kreis in der Mitte des Gehäuses 145, in welche die Luft des Luftstroms 153 eintritt. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Lufteintrittsöffnung 140 (oder eine weitere Lufteintrittsöffnung) im oberen Bereich des Gehäuses 145 also auf der dem Bodenbereich 160 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 145 angeordnet sein. Dies ermöglicht eine weitere Verlängerung des Weges des Luftstroms 153 durch die Anzeigeeinheit, wodurch sich eine weitere Verbesserung der Wärmeaustauschmöglichkeit von Komponenten der Anzeigeeinheit 110 und der Luft des Luftstroms 153 realisieren lässt.
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Nach Eintritt der Luft des Luftstroms 153 durch die Lufteintrittsöffnung 140 trifft diese auf das elektronische Modul 200 bzw. das Luftleitelement 155 und wird in Richtung des Bodens 160 des Gehäuses 145 geführt. Durch das Vorbeiströmen der Luft des Luftstroms 153 kann Abwärme von Komponenten des elektronischen Moduls 200 bzw. von dem Kühlkörper 220 aufgenommen werden, wobei nach Erreichen des Bodenbereichs 160 des Gehäuses 145 die Luft des Luftstroms 153 in den rückwärtigen Bereich eintritt und wieder aufsteigt, diesmal im (in 3 nicht sichtbaren) Kanal zwischen dem Luftleitelement 155 und dem Display 110. Um einen möglichst flächigen Luftstrom 153 im Kanal zwischen dem Luftleitelement 155 und dem Display 120 hervorzurufen, bei dem eine möglichst gleiche Strömungsgeschwindigkeit an allen Stellen dieses Luftstroms 153 sichergestellt ist, kann das Luftleitelement Teile wie die Luftführungselemente oder Luftführungsschienen 310 aufweisen, die die Luft des Luftstroms 153 teilen und in unterschiedliche Richtungen ablenken.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 400 zum Bereiben einer Anzeigeeinheit gemäß einem der hier vorgestellten Ausführungsbeispiele. Das Verfahren 400 umfasst einen Schritt 410 des Leitens des Luftstroms von der Lufteinlassöffnung zur Luftauslassöffnung an dem Display vorbei, wobei beim Leiten das Luftleitelement zur Leitung des Luftstroms verwendet wird.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
