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Die
Erfindung betrifft eine Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung
nach dem Oberbegriff des unabhängigen
Anspruchs.
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Stand der
Technik
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Um
bei einem Mehrfachschalter, wie beispielsweise einem Drehschalter,
die ausgewählte Einstellung
einem Nutzer gegenüber
zu verdeutlichen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zur Funktionsanzeige
der Dreheinstellung beispielsweise konzentrisch angeordnete Funktionsanzeigepunkte
je nach gewählter
Einstellung zu beleuchten. Ein solches System findet beispielsweise
Verwendung bei Klimabediengeräten
in Kraftfahrzeuqen.
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Diese
Funktionsanzeigepunkte, deren Gestalt beliebig ist und deren Anzahl
n zumeist den auswählbaren
Funktionen entspricht, sind einzelne, getrennte Lichtquellen, beispielsweise
in Form von einzelnen LEDs zugeordnet, die ein entsprechendes Funktionssymbol
beispielsweise hinterleuchten. Die Zuordnung einer einzelnen separaten
Lichtquelle zu jedem Funktionsanzeigenpunkt hat darüber hinaus den
Vorteil, dass ein Überstrahlen
des Lichtes zu einem benachbart angeordneten Funktionsanzeigenpunkt
verhindert werden kann. Dazu sind die einzelnen Lichtquellen zumeist
in getrennten Kammern angeordnet, die jeweils einen Lichtkanal von
der Lichtquelle zum Funktionsanzeigepunkt der Bedienoberfläche herstellen.
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Um
die Sichtbarkeit des beleuchteten Funktionsanzeigepunktes über einen
großen
Betrachtungswinkel sicher zu stellen (Fahrer- Beifahrernutzung)
und darüber
hinaus auch eine ausreichende Helligkeit der Hinterleuchtung zu
garantieren können jedem
Funktionsanzeigepunkt Prismen zur Lichtleitung zugeordnet sein.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäß Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung
besitzt zumindest eine Lichtquelle sowie eine Mehrzahl Lichtleitelementen,
die das Licht der Lichtquelle jeweils einem von der Lichtquelle
beabstandeten Funktionsanzeigeort zuführen, wobei die Lichtleitelemente
miteinander mechanisch verbunden sind. Auf diese Weise ist es möglich, die notwendige
Teileanzahl einer solchen Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung
herabzusetzen und somit zu einer Verminderung der Montage- und Handlingskosten
bzw. der dazu benötigten
Zeit beizutragen. Insbesondere ist es vorteilhaft, die einzelnen
Lichtleitelemente nicht einzeln montieren zu müssen.
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Die
Vielzahl von Lichtleitelementen innerhalb der Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung
können
bei geeigneter Gestaltung derart miteinander verbunden sein, dass
lediglich eine lichttechnische Trennung zwischen den einzelnen Lichtleitelementen erfolgt,
die ein minimales Übersprechen
eines Lichtleitelementes auf ein beabstandetes Lichtleitelement ermöglicht.
Auf diese Weise ist es möglich,
das Licht einer einzelnen Lichtquelle, beispielsweise einer ringförmigen Lichtquelle über die
Lichtleitelemente an einzelne, diskrete Funktionsorte zu führen.
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Insbesondere
erlaubt die erfndungsgemäße Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung
die Ausbildung eines Mehrfachschalters, wie er beispielsweisen Form
eines Drehschalters bei Bedienelementen von Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen
Verwendung findet. Dieser Drehschalter kann dann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
beispielsweise in der Art eines hinterleuchteten Lichtkranzes beleuchtet
werden.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Merkmale
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gemäß Anspruch
1 möglich.
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In
einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist jedem Lichtleitelement eine Lichtquelle zugeordnet. Das Lichtleitelement
führt das
Licht der jeweiligen, zugeordneten Lichtquelle an einen von der
Lichtquelle beabstandeten Funktionsort. Somit lassen sich beispielsweise
die diversen Einstellungen eines Drehschalters visualisieren, indem
das aus dem Lichtleitelement wieder austretende Licht eine Signatur
hinterleuchtet, die die gewählte Einstellung
des Schalters wiedergibt.
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In
vorteilhafter Weise können
die Lichtleitelemente der Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung
einstückig
miteinander verbunden sein. So können
diese Elemente beispielsweise aus einem einzelnen Werkstoff hergestellt
und somit als ein Stück montiert
werden.
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Insbesondere
ist es möglich,
die Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung derart auszubilden,
dass zwischen jeweils zwei Lichtleitelementen ein Abstandselement
vorgesehen ist, welches nicht der Lichtleitung dient. Auf diese
Weise ist es möglich, einzelne,
diskrete Funktionsanzeigeorte zu realisieren, obwohl die Lichtleitfunktion
von lediglich einem einstückigen
Bauteil realisiert wird.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung
bestehen Lichtleitelemente und Abstandselemente aus unterschiedlichen
Werkstoffen. Dabei kann als Werkstoff für die Abstandselemente beispielsweise
ein lichtundurchlässiger
Werkstoff gewählt
werden, so dass ein Übersprechen
eines Lichtleitelementes auf ein zweites, beabstandetes Lichtleitelement
zuverlässig
verhindert werden kann. So ist es möglich, die Vielzahl der in
einer solchen Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung vorgesehenen
Lichtleitelemente in einem einzigen Werkstück zu fertigen, welches beispielsweise
aus zwei Werkstoffen, jedoch in einem Werkzeug spritztechnisch hergestellt
werden kann. Die Lichtabschottung im Bereich der Abstandselemente
kann durch einen "schwarzen" Werkstoff, d.h.
einen lichtundurchlässigen
Werkstoff, realisiert werden. Zudem können zusätzlich mechanische Komponenten,
wie beispielsweise ein Lichtlabyrinth zur Lichtabschottung vorgesehen
sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung
können
die Abstandselemente ebenfalls miteinander verbunden sein. So können die Abstandselemente
derart ausgebildet sein, dass sie zu einem einzelnen, beispielsweise
ringförmigen Bauteil
aus einem lichtundurchlässigen
Werkstoff ausgebildet sind.
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In
vorteilhafter Weise sind die Lichtleitelemente als transparente
Funktionsprismen ausgebildet, die einen Lichttransport des Lichtes
der zugehörigen
Lichtquellen an den vorgesehenen Funktionsanzeigeort gewährleisten.
Dabei können
die Lichteintrittsflächen
der Funktionsprismen vorteilhafter Weise nahezu parallel zur Bezugsebene
der zugeordneten Lichtquellen verlaufen, und sollten eine derartige Größe besitzen,
dass sicher gestellt ist, dass eine nahezu komplette Lichteinleitung
in die Funktionsprismen erfolgt.
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Die
Funktionsprismen sind in ihrer Form derart ausgestaltet, dass Licht
mittels optischer Totalreflexion durch das Funktionsprisma hindurch
zu einem Lichtaustrittsbereich des Funktionsprismas geführt wird,
ohne dass das Licht an anderen Stellen aus dem Lichtleitelement
merklich austreten kann. Insbesondere ist es möglich, die Funktionsprismen
geometrisch derart auszugestalten, dass ein Übertreten von in ein erstes
Funktionsprisma eingekoppeltes Licht in ein anderes Funktionsprisma
verhindert wird. Auf diese Weise ist es möglich, die einstückig, aus
einem Werkstoff hergestellte Mehrzahl von Lichtleitelementen derart
auszubilden, dass ein Übersprechen der
einzelnen Lichtleitelemente zuverlässig verhindert wird.
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Um
die Sichtbarkeit der zugeordneten Funktionsanzeige über einen
großen
Betrachtungswinkel sicher zu stellen, kann vorgesehen sein, dass
der typischerweise im Bereich des Funktionsanzeigeortes ausgebildete
Lichtaustritt der Funktionsprismen derart gestaltet ist, dass der
Lichtaustritt streuend erfolgt. Dies lässt sich beispielsweise durch
eine entsprechende Behandlung bzw. Strukturgebung der Lichtaustrittsfläche der
Funktionsprismen realisieren.
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Insbesondere
können
die Funktionsprismen derart ausgebildet und angeordnet sein, dass
sie bzw. die zugehörigen
Lichtaustrittsbereiche eine geschlossene Umfangskontur diskreter
Anzeigepunkte bzw. Flächen
erzeugen, die ein entsprechendes Bedienelement beispielsweise umrahmen.
Die Lichtaustrittsbereiche können
dabei verschiedene Formen, wie beispielsweise punktförmig, gerade, oder
mehreckig sein. Das jeweilige Funktionsprisma ist mit seinem Lichtaustrittbereich
lediglich in eine solche Form zu bringen, bzw. mit einer entsprechenden
Blende zu versehen.
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Weitere
Vorteile der erfindungsgemäßen Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung
sind in der nachfolgenden Zeichnung sowie in der dazugehörigen Beschreibung
offenbart.
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Zeichnung
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung
dargestellt, welches in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden
soll. Die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale auch
einzeln betrachten und zu weiteren, sinnvollen Kombinationen zusammenfassen,
die somit als ebenfalls in diesem Text offenbart anzusehen sind.
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Es
zeigt:
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1 einen
perspektivischen Ausschnitt in Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung,
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2 eine
Schnittzeichnung durch den in 1 dargestellten
Ausschnitt in zusammengesetztem Zustand.
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Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
in einer Explosionsdarstellung die wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung,
wie sie beispielsweise zur Funktionsanzeige einer Dreheinstellung,
d.h. eines Drehringes oder Drehknopfes bei Klimabediengeräten in Kraftfahrzeugen
zur Verwendung kommt. Bei dieser Art der Funktionsanzeige werden
konzentrisch angeordnete Funktionsanzeigepunkte beliebiger Gestalt
je nach Einstellung des Schalterelementes beleuchtet. Eine solche
Vorrichtung kann jedoch auch lediglich zu einer Beleuchtung eines
Schalterelementes dienen.
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Die
Vorrichtung weist einen Schaltungsträger in Form einer Platine 10 auf,
auf der neben weiteren elektronischen Bauelementen eine Mehrzahl von
LEDs 12 auf dem Umfang eines Kreises angeordnet sind. Neben
den in diesem Ausführungsbeispiel
verwendeten LEDs lassen sich prinzipiell auch andere Lichtquellen,
wie beispielsweise Laserdioden oder Glasfaseraustrittspunkte verwenden.
Auch ist die kreisförmige
Anordnung der Lichtquellen 12 im Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gemäß
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1 nur
als ein mögliches
Beispiel zur Verdeutlichung der der Erfindung zu Grunde liegenden Idee
aufzufassen. Die Anordnung der Lichtquellen könnte ebenso in Form eines Ovals,
einer Ellipse, eines Rechteckes oder anderer geometrischer Figuren erfolgen.
Prinzipiell ist auch eine einzelne Lichtquelle in einer der oben
genannten Formen zur Beleuchtung vom Lichtleitelementen möglich.
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Auf
die Platine aufgesetzt wird eine Trägerkonstruktion 14,
die eine Aufnahme 16 aufweist, die die Lichtquellen 12 auf
der Platine 10 im zusammengebautem Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung
umgibt. In die Aufnahme 16 eingesetzt wird wiederum ein
Funktionsanzeigenbeleuchtungskranz 18, der aus einer Mehrzahl
von Funktionsprismen 20 gebildet wird. Die Funktionsprismen 20 bilden
Lichtleitelemente 26 und sind durch Verbindungselemente, die
gleichzeitig als Abstandselemente 22zwischen den Lichtleitelementen
dienen, mechanisch miteinander verbunden. Im Ausführungsbeispiel
der 1 werden die Abstandselemente 22 durch
einen einzelnen Ring 24 gebildet, auf den die Lichtleitelemente
in Form der Funktionsprismen 20 aufgebracht sind. In vorteilhafter
Weise ist der die Abstandselemente 22 bildende Ring 24 aus
einem lichtundurchlässigen Werkstoff
gefertigt. Die Funktionsprismen 20, die als Lichtleitelemente 26 dienen,
sind hingegen lichtdurchlässig
ausgebildet.
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Im
eingebauten Zustand sind die Aufnahme 16, der Funktionsanzeigenbeleuchtungskranz 18 sowie
die Blende 28 konzentrisch ineinander angeordnet. In die
zentrale Öffnung 36 dieser
Anordnung ist ein Schalterelement in Form eines Drehknopfes einsetzbar.
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Der
gesamte Funktionsanzeigenbeleuchtungskranz 18, bestehend
aus den lichtleitenden Funktionsprismen 20 und den Abstandselementen 22 kann
beispielsweise in einem Werkzeug spritztechnisch aus zwei Werkstoffen
hergestellt werden. Dabei ist der eine Werkstoff (Abstandselemente),
wie bereits beschrieben, lichtundurchlässig, der andere Werkstoff
(Funktionsprismen) lichtleitend zu wählen.
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Auf
den Funktionsanzeigenbeleuchtungskranz l8 wird eine Blende 28 aufgesetzt,
die zum einen der mechanischen Stabilisierung des Funktionsanzeigenbeleuchtungskranzes 18,
und zum anderen der Lichtabschottung zwischen den einzelnen Funktionsprismen 20 dient.
Dazu weist die Blende 28 beispielsweise in radialer Richtung
angeordnete Stege 30 auf die im eingebauten Zustand zwischen
den lichtleitenden Funktionsprismen 20 zu liegen kommen
und somit ein optisches Übersprechen
zwischen den einzelnen Funktionsprismen verhindern.
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Die
radialen Stege 30, die auf der Außenseite der Blende 28 angeordnet
sind, greifen dabei in Aufnahmen 40 ein, die auf der Innenseite
der Funktionsanzeigenbeleuchtungskranzaufnahme 16 ausgebildet
sind. Damit wird der Funktionsanzeigenbeleuchtungskranz 18 zwischen
der Blende 28 und der Aufnahme 16 der Trägerkonstruktion 14 fixiert.
In vorteilhafter Weise können
dabei die Aufnahmen 40 für die Stege 30 derart
ausgestaltet sein, dass sich ein Lichtabschottungslabyrinth zwischen
den Funktionsprismen 20 ergibt. Auf diese Weise kann gewährleistet
werden, dass das in ein Funktionsprisma 20 eintretende
Licht auch nur an dessen vorgesehener Lichteustrittsfläche wieder
austritt, so dass ein Aufleuchten der optischen Funktionsanzeige
eindeutig zurückzuführen ist
auf die Aktivität
der dem Funktionspunkt zugeordneten Lichtquelle. Zur besseren Sichtbarkeit
und Eindeutigkeit der Darstellung ist ein optisches Übersprechen
zwischen den einzelnen Funktionsprismen so weit wie irgend möglich zu
vermeiden.
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Im
eingebauten Zustand greifen die Lichtaustrittsflächen 32 der Funktionsprismen 20 durch
entsprechend ausgebildete Öffnungen 34 in der
Blende 28 hindurch und bilden einen Kranz, der auf einer
geschlossenen Umfangskontur einzelne diskrete Lichtpunkte bzw. Lichtzeichen
aufweist und beispielsweise einen Drehschalter umgibt. Neben der
in 1 dargestellten Form der Lichtaustrittflächen 32 der
Funktionsprismen 20, kann die Austrittsfläche je nach
Erfordernis jede beliebige Form und Signatur aufweisen.
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Der
Funktionsanzeigenbeleuchtungskranz 18 besitzt im Ausführungsbeispiel
gemäß 1 zwölf Funktionsprismen,
die mit ihrer jeweiligen Lichteintrittsfläche 38 über den
Lichtquellen 12 angeordnet sind. Die Lichteintrittsflächen 38 sind
derart ausgestaltet, dass das Licht einer Lichtquelle 12 nahezu vollständig über die
Lichteintrittsfläche 38 des
zugeordneten Funktionsprismas 20 aufgenommen wird. Dazu
sind die Eintrittsflächen
nahezu parallel zur Ebene der Lichtquellen ausgebildet. Ein kleiner
Winkel zwischen der Ebene der Lichteintrittsflächen und der Ebene der Lichtquellen
ist vorteilhaft, um ein Rückspiegeln
des Lichtes von der Oberfläche
der Lichteintrittsflächen
auf die Lichtquellen zu verhindern. Die Lichtstrahlen werden mittels
optischer Totalreflektion im Funktionsprisma gehalten und in Richtung
auf die jeweilige Lichtaustrittsfläche 32 des Prismas
geführt.
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Die
Lichtaustrittsflächen 32 der
Funktionsprismen 20 sind derart ausgestaltet, dass der Lichtaustritt
streuend erfolgt. Dazu kann beispielsweise die Lichtaustrittsfläche 32 mattiert
oder strukturiert oder andersartig bearbeitet sein. Auf diese Weise
ist es möglich,
trotz der gerichteten Lichtführung innerhalb
der Funktionsprismen 20 eine diffuse Beleuchtung am Funktionsanzeigeort,
d.h. dem Funktionspunkt bzw. der Funktionsfläche der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zu erzielen. Diese diffuse Beleuchtung gewährleistet eine gleichmäßige Sichtbarkeit
des Funktionspunktes aus allen Betrachtungsrichtungen, so dass die
erzielte Beleuchtung beispielsweise sowohl für den Fahrer als auch den Beifahrer
deutlich erkennbar ist.
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Um
ein optisches Übersprechen,
d.h. ein Weiterleiten der Lichtstrahlen aus einem Funktionsprisma
zu einem beabstandeten Funktionsprisma zu verhindern, sind die Abstandselemente 22 zwischen den
Funktionsprismen beispielsweise aus einem lichtundurchlässigen Werkstoff
gefertigt. Des weiteren ist es ebenso möglich, die Funktionsprismen 20 bzw.
die Abstandselemente 22 geometrisch derart auszugestalten,
dass ein Weiterleiten von Licht von einem Funktionsprisma über ein
Abstandselement auf ein weiteres Funktionsprisma beispielsweise auch
durch eine Totalreflexion des Lichtes an Flächen des Funktionsprismas bzw.
des Abstandselementes verhindert wird. D.h. neben einem entsprechend
gewählten
Werkstoff kann die Lichtabschottung im Bereich der Verbindung zwischen
den einzelnen Funktionsprismen 20 auch durch eine geeignete geometrische
Gestaltung dieser Verbindung realisiert werden. Auch ist es möglich, die
Abstandselemente im Bereich der Verbindung mit den Funktionsprismen spiegelnd
auszubilden, so dass durch Rückspiegeln des
Lichtes ein Weiterleiten der Lichtstrahlen von einem Funktionsprisma
zum nächsten
verhindert wird.
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2 zeigt
die Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung gemäß 1 im zusammenengesetzten
Zustand anhand einer Schnittdarstellung. Gemäß 2 sind ineinander
angeordnet die Aufnahme 16, der Kranz 18 der Funktionsprismen 20, die
Blende 28, die den Funktionsanzeigenbeleuchtungskranz 18 umgreift
sowie ein Teil 42 eines Drehschalters zur Auswahl verschiedener
Funktionen des Bedienelementes. Das aus einer Lichtquelle in Form der
LED 12 austretende Licht tritt über die Lichteintrittsfläche 38 eines
zugeordneten Funktionsprismas 20 ein und wird durch dessen
spezielle Gestalt in Richtung auf die Lichtaustrittsfläche 32 geleitet.
Um das Licht der Lichtquelle 12 nahezu vollständig in
das zugehörige
Funktionsprisma 20 einzukoppeln, ist die Lichteintrittsfläche des
Funktionsprismas im Wesentlichen parallel zur Aussendungsebene der
LED angeordnet. In radialer Richtung kommt das Funktionsprisma zwischen
der Blende 28 und der Aufnahme 16 zu liegen, die
derart ineinander greifen, dass ein zusätzliches Lichtabschottungslabyrinth
gebildet wird.
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In
bereits beschriebener Weise wird das optische Übersprechen zwischen den einzelnen
Funktionsprismen in Umfangsrichtung durch die zwischengeschalteten
Abstandselemente verhindert. Diese sind dazu beispielsweise in einem
lichtundurchlässigen
Material ausgefertigt. In anderen Ausführungsbeispielen kann durch
eine entsprechende geometrische Formgebung der Funktionsprismen
mittels optischer Totalreflexion verhindert werden, dass Licht von
einem Funktionsprisma über
das benachbarte Abstandselement zu einem weiteren Funktionsprisma
gelangt.
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In
vorteilhafter Weise kann die Vielzahl von Funktionsprismen 20 der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus einem Werkstoff hergestellt und somit in Form des Funktionsanzeigenbeleuchtungskranzes 18 auch
als ein Stück
montiert werden. Denkbar wäre es
auch, den Funktionsanzeigenbeleuchtungskranz 18 als ein
Stück lediglich
zu montieren und beim Zusammenfügen
der gesamten Vorrichtung die Verbindung der einzelnen Funktionsprismen
entweder durch ein Werkzeug oder durch geeignete Formgebung der
Blende oder des Trägerteils
zu durchtrennen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist nicht auf das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
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Insbesondere
ist der Funktionsanzeigenbeleuchtungskranz nicht beschränkt auf
eine kreisrunde Anordnung der Funktionsprismen bzw. der zugeordneten
Lichtquellen. Neben einer runden Anordnung sind ebenso elliptische,
ovale oder auch eckige Anordnungen möglich. Besonders vorteilhaft
für die Lichtaustrittsflächen ist
die Anordnung auf geschlossenen Umfangskonturen.
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Auch
muss die Kontur der Lichtaustrittsflächen nicht mit der Kontur der
Lichtquellen übereinstimmen,
da über
die Funktionsprismen eine Lichtleitfunktion bewirkt wird, die es
ermöglicht,
Licht an den gewünschten
Funktionsanzeigenort zu leiten. Insbesondere ist es auch möglich eine
einzelne, beispielsweise ringförmige
Lichtguelle zu benutzen, deren Licht erst durch die Mehrzahl von
Funktionsprismen aufgeteilt und an verschiedene Funktionsanzeigenorte
geleitet wird.
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Die
erfindungsgemäße Funktionsanzeigenbeleuchtungsvorrichtung
ist ebenfalls nicht beschränkt
auf die Verwendung in einem Bedienelement einer Klimaanlage eines
Kraftfahrzeuges.