DE19644995A1 - Anzeigeinstrument mit einem beleuchtbaren Anzeigefeld - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Anzeigeinstrument, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer Leiterplatte, mindestens einem beleuchtbaren Anzeigefeld und mindestens einem eine LED aufweisenden und mit einem Kontaktsockel auf der Leiterplatte befestigbaren Leuchtelement.

Deartige Anzeigeinstrumente sind bekannt und werden z. B. in Kraftfahr­ zeugen in Form sogenannter Kombinationsinstrumente eingesetzt. Diese Instrumente sind im wesentlichen modular aufgebaut, wobei ein unter anderem mit Lichtschächten zur Lichtführung versehenes Mittelgehäuse rückwärtig Meßwerke und eine Leiterplatte trägt und mit einem Verschluß­ deckel versehen ist. An der einem Beobachter zugewandten Vorderseite des Mittelgehäuses ist ein Zifferblatt mit Zeigern und verschiedenen Anzeige­ feldern angeordnet. Die Anzeigefelder sind zur Unterscheidbarkeit mit ver­ schiedenen Symbolen versehen und/oder unterschiedlich farblich gestaltet. Letzteres dient zugleich einer Verbesserung der Signalfunktion der Anzeige­ felder. Ein Frontrahmen mit einem Deckglas bildet den vorderseitigen Abschluß des Kombinationsinstrumentes.

Aufgrund des modularen Aufbaus besagter Kombinationsinstrumente bietet sich die Möglichkeit, je nach Kundenwunsch sowohl die Instrumentierung an sich als auch deren technische und optische Gestaltung in weiten Grenzen zu variieren. Es liegt dabei nahe, zahlreiche verschiedene Fahrzeug­ varianten mit demselben Basis-Instrument auszustatten und in dieses die je nach Bedarf erwünschten Zusatzfunktionen zu implementieren.

Aufgrund der sehr großen Variantenvielfalt ist es jedoch notwendig, eine große Anzahl verschiedener Leiterplatten vorzuhalten, die mit den jeweils erforderlichen elektronischen Schaltungen zur Ansteuerung der Anzeigen bestückt sind. Alternativ kann eine komplett mit sämtlichen, gegebenenfalls erforderlichen elektronischen Schaltungen bestückte Leiterplatte Verwen­ dung finden, welche Leiterplatte unabhängig von der Detail-Instrumentierung in jedes - auch nur spärlich ausgestattetes - Instrument eingebaut wird.

Beide genannten Möglichkeiten führen zu einem sehr hohen Produktions- und Logistikaufwand und verteuern die Anzeigeinstrumente in erheblichem Umfang.

Um hier Abhilfe zu schaffen, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anzeigeinstrument mit einem beleuchtbaren Anzeigefeld der genannten Art so zu gestalten, daß seine Herstellung vereinfacht, seine Servicefreund­ lichkeit erhöht und seine Lebensdauer verlängert wird.

Gelöst wird die Aufgabe bei einem Anzeigeinstrument der genannten Art dadurch, daß der Kontaktsockel ein Trägerbauteil einer Ansteuerelektronik zum Ansteuern der LED aufweist. Ein erfindungsgemäßes Instrument bietet neben einer Erfüllung der oben genannten Aufgabe eine höhere Funktio­ nalität sowie einen vereinfachten Instrumentenaufbau und somit eine er­ höhte Montagesicherheit.

Dabei ist es besonders günstig und vereinfacht Montage und Lagerhaltung weiter, wenn das Trägerbauteil mit dem Kontaktsockel und/oder der LED ein einziges Bauteil bildend verbunden ist.

Es kann aber - z. B. bei der Verwendung von Standardbauteilen - von Vorteil sein, wenn das Trägerbauteil mit dem Kontaktsockel und/oder der LED lösbar verbunden ist. Die eingesetzte Verbindung ist z. B. eine Schraub-, Steck- oder Rastverbindung. Kommt es hingegen nicht darauf an, daß die einzelnen Bauteile wieder getrennt werden können, ist es möglich, das Trägerbauteil mit dem Kontaktsockel und/oder der LED unlösbar z. B. durch Kleben, Löten, Schweißen oder nichttrennbares Verrasten zu verbinden.

In einer besonders vorteilhaften und kompakten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anzeigeinstrumentes ist das Trägerbauteil eine Wan­ dung des Kontaktsockels. Hierbei ist es besonders günstig, wenn das Trägerbauteil eine von der Leiterplatte abgekehrte Seiten- oder Stirnwand des Kontaktsockels ist. Zum Beispiel ist eine Ausführungsform denkbar, bei der das Trägerbauteil eine Stirnwand des Kontaktsockels ist und elektroni­ sche Bauteile der Ansteuerelektronik um eine auf oder in der Stirnwand angebrachte LED herum angeordnet sind.

Herkömmliche Anzeigeinstrumente weisen oftmals einen beträchtlichen Abstand zwischen einem auf einer Leiterplatte angeordneten Leuchtelement sowie einem von diesem Leuchtelement beleuchtbaren Anzeigefeld auf. Um über einen solchen, großen Abstand das Anzeigefeld mit hinreichender Intensität beleuchten zu können, ist es hier nur möglich, Miniatur-Glühlam­ pen als Lichtquelle einzusetzen. Wenn in einer bevorzugten Ausführungs­ form eines Anzeigeinstruments gemäß der Erfindung das Leuchtelement ein Zwischenelement aufweist, das auf einer Seite mit dem Kontaktsockel und auf einer gegenüberliegenden Seite mit der LED verbindbar ist, dann können auch in vorbeschriebenen Anzeigeinstrumenten, bei denen Leiterplatte und Anzeigefeld nicht unerheblich voneinander beabstandet sind, LED's als Lichtquelle eingesetzt werden. Gegenüber Miniatur-Glühlampen sind LED's wesentlich zuverlässiger, sie haben eine höhere Lebensdauer und sind weniger vibrationsempfindlich. Insbesondere bei einem Einsatz eines erfin­ dungsgemäßen Anzeigeinstruments in einem Fahrzeug kommt diesen Vorteilen eine große Bedeutung zu.

Zudem weisen Glühlampen den Nachteil auf, daß sie eine farbliche Bedruckung der Anzeigefelder oder den Einsatz von Farbfiltern notwendig machen, wenn eine farbige Anzeige gewünscht ist. LED's hingegen können selbst farbig leuchtend sein, z. B. rot, gelb oder grün.

Vorzugsweise ist das Zwischenelement mit dem Kontaktsockel und/oder der LED ein einziges Bauteil bildend verbunden. Dadurch ergibt sich eine Vereinfachung der Montage sowie auch eine Verringerung des Lager­ aufwands im Fertigungsprozeß.

Es kann vorteilhaft sein, wenn das Zwischenelement mit dem Kontaktsockel und/oder der LED lösbar verbunden ist. Denkbar ist hier zum Beispiel eine Steckverbindung, die durch Rasten gesichert sein kann, oder auch eine Schraubverbindung. In beiden Fällen ist die Flexibilität der Einsetzbarkeit der Einzelbauteile erhöht. Aber es kann auch von Vorteil sein, wenn das Zwischenelement mit dem Kontaktsockel und/oder der LED unlösbar verbunden ist. Eine solche dauerhaft haltbare und einfach herzustellende Verbindung kann zum Beispiel durch Kleben, Löten, Schweißen oder Verrasten, wobei letzteres nur eine zerstörende Entflechtung der Einzel­ bauteile zuläßt, erreicht werden.

Das Zwischenelement kann in besonders einfacher Weise ein Rohr sein, dessen Wandung zum Beispiel aus Gründen der Wärmeableitung oder der Materialeinsparung zudem durchbrochen sein kann. Noch einfacher ist es, wenn das Zwischenelement stabförmig ist. Es kann dabei ein einzelner Stab, zum Beispiel mit rechteckigem oder rundem Querschnitt, oder eine An­ ordnung mehrerer entsprechender Stäbe sein.

Je nach gewünschten Materialeigenschaften und Herstellungsmöglichkeiten kann das Zwischenelement vorteilhaft aus Metall, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff bestehen. Es ist in einer bevorzugten Ausführungsform flexibel und ermöglicht so eine in weiten Grenzen beliebige Einstellung der Leuchtrichtung der LED sowie einen vereinfachten Einbau unter beengten Raumverhältnissen.

Ebenfalls die Montage und Logistik vereinfachend ist es, wenn das Träger­ bauteil mit dem Zwischenelement ein einziges Bauteil bildend verbunden ist.

Für die Verbindung des Kontaktsockels mit der Leiterplatte gibt es vielfältige Möglichkeiten. So ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Kontaktsockel lösbar mit der Leiterplatte verbunden. Diese Verbindung kann z. B. eine Steckverbindung oder - die Kontaktsicherheit und Haltbarkeit der Verbindung erhöhend - eine Steck-Drehverbindung, etwa mit einem Bajonettverschluß, sein. In einem automatisierten Fertigungsprozeß ist es aber ebenso vorteilhaft, wenn der Kontaktsockel unlösbar, z. B. durch Ver­ löten, mit der Leiterplatte verbunden ist.

Es ist bekannt, eine LED aufweisende Leuchtelemente ohne Verwendung eines Kontaktsockels direkt auf einer Leiterplatte (in der Regel durch Verlöten) zu befestigen. In einem Anzeigeinstrument, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer Leiterplatte, mindestens einem beleuchtbaren Anzeige­ feld und mindestens einem eine LED aufweisenden und auf der Leiterplatte befestigbaren Leuchtelement wird die oben beschriebene Aufgabe dadurch gelöst, daß das Leuchtelement ein Trägerbauteil einer Ansteuerelektronik zum Ansteuern der LED aufweist. Eine solche Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da auf einen Kontaktsockel als zusätzliches Bauteil vollständig verzichtet werden kann.

Es ist von besonderem Vorteil, wenn das Trägerbauteil eine Leiterplatte ist. Insbesondere für eine einfache Montage sowie eine unter möglichst vielen Einbaubedingungen freizügige Verwendbarkeit ist es besonders günstig, wenn die Leiterplatte flexibel ist.

Die Leuchtstärke der LED wird besonders gut ausgeschöpft, wenn die LED, das Trägerbauteil oder das Zwischenelement einen Reflektoraufsatz auf­ weist.

In modernen Fahrzeugen hat aufgrund des stark angestiegenen Einsatzes von Sensoren für verschiedenste Aufgaben die Bedeutung und Anzahl von einer Überwachung dienenden Anzeigen erheblich zugenommen. Hier bietet die Verwendung einer Farbwechsel-LED in einem erfindungsgemäßen Anzeigeinstrument weitreichende Einsatzmöglichkeiten. Zum Beispiel kann, wenn die Ansteuerelektronik eine Farbsteuerung zum Ansteuern der LED ist, mit einer solchen Farbwechsel-LED in einem einzigen Symbolfeld eine An­ zeige verschiedener Betriebszustände einer Einrichtung erfolgen. Bei einer Verwendung z. B. als Airbag-Kontrolleuchte kann so z. B. eine rot leuchten­ de Farbwechsel-LED "Funktionsstörung" signalisieren, wohingegen ein gel­ bes Leuchten derselben LED "Ausgeschaltet" bedeuten kann.

Ist nach einer anderen Ausführungsform die Ansteuerelektronik eine Zeitsteuerung zum Ansteuern der LED, so kann diese dazu verwendet werden (bei einfarbiger LED), nach einem bestimmten Vorgang (z. B. Ein­ schalten der Zündung) über eine bestimmte Zeiteinheit (z. B. acht Sekun­ den) ein Anzeigefeld zu beleuchten. Zum Beispiel die Funktion einer Sitz­ gurtwarnlampe würde diesem entsprechen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Leuchtelement gemäß der Erfindung,

Fig. 2a ein Leuchtelement nach Fig. 1 in teilweise geschnittener Ansicht,

Fig. 2b ein Trägerbauteil für eine Ansteuerelektronik eines Leuchtele­ mentes nach Fig. 1,

Fig. 3a ein Leuchtelement gemäß der Erfindung in einer zweiten Aus­ führungsform in teilweise geschnittener Ansicht,

Fig. 3b ein Leuchtelement nach Fig. 3a in Seitenansicht,

Fig. 4a ein Leuchtelement gemäß der Erfindung in einer dritten Aus­ führungsform in teilweise geschnittener Ansicht,

Fig. 4b ein Leuchtelement nach Fig. 4a in Seitenansicht und

Fig. 5 ein Leuchtelement gemäß der Erfindung in einer vierten Aus­ führungsform in Seitenansicht.

Das in Fig. 1 dargestellte Leuchtelement 1 weist einen Kontaktsockel 2 und eine LED 3 auf. Vorsprünge 6 dienen dem sicheren Halt des Kontaktsockels 2 an einer hier nicht dargestellten Leiterplatte sowie einer Kodierung des Leuchtelements 1. Anschlußklemmen 5, von denen hier nur eine sichtbar ist, sind zum sicheren Verbinden mit auf der Leiterplatte vorhandenen Leiter­ bahnen vorgesehen. Ein Zwischenelement 4 beinhaltet eine Ansteuer­ elektronik zum Ansteuern der LED 3.

In der teilweise geschnittenen Ansicht des Leuchtelements in Fig. 2a ist der Einbau der Ansteuerelektronik 10 mit dem Trägerbauteil 11 deutlich zu erkennen. Zur Erhöhung der Leuchtstärke der LED 3 ist optional ein Reflektoraufsatz 7 vorgesehen, der im Betriebszustand des Leuchtelements direkt auf das Zwischenelement 4 aufgesetzt ist. Nur zur Verdeutlichung ist der Reflektoraufsatz in der Darstellung Fig. 2a von dem Zwischenelement 4 ein wenig abgerückt. Das Trägerbauteil 11 ist in Fig. 2b im einzelnen dargestellt. Es ist aus einem ebenen, plastisch verformbaren Element durch Kanten und Biegen der Endbereiche 11a und 11b geformt, so daß eine opti­ male Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Einbauraumes gewähr­ leistet ist. Das lichtquellenseitige Ende 11a des Trägerbauteils 11 hält die über Anschlüsse 12 elektrisch verbundene LED 3. Das anschlußkontakt­ seitige Ende 11b des Trägerbauteils 11 besitzt - hier nicht dargestellte - Anschlüsse zur Verbindung mit den Anschlußklemmen 5. Auf der Oberfläche des Trägerbauteils 11 angedeutete elektronische Bauteile 13, z. B. Wider­ stände, sind Bestandteil einer Ansteuerelektronik, z. B. einer Farbsteuerung oder Zeitsteuerung, zum Ansteuern der LED 3.

Die Fig. 3a und 3b zeigen in verschiedenen Ansichten eine besonders kompakte Ausbildungsform eines Leuchtelements, bei dem das Träger­ bauteil 11 mit den elektronischen Bauteilen 13 in den Kontaktsockel 2 integriert ist. Bei diesem Kontaktsockel 2 handelt es sich um einen in Steckrichtung A auf eine Leiterplatte aufsteckbaren Sockel mit entsprechend gestalteten Anschlußklemmen 5. Hingegen ist in den Fig. 4a und 4b ein in Steckrichtung A auf eine nicht dargestellte Leiterplatte aufsteckbarer und zusätzlich in Drehrichtung B verdrehbarer Kontaktsockel dargestellt. Die Anschlußklemmen 5 sind hierfür speziell ausgebildet. Auch bei diesem Leuchtelement ist das Trägerbauteil 11 direkt in den Innenraum des Kon­ taktsockels 2 integriert. Die Anschlußklemmen 5 der Leuchtelemente der Fig. 3a, 3b, 4a, 4b sind dazu geeignet, diese Leuchtelemente beidseitig kontak­ tiert in einer Leiterplatte einzusetzen.

Eine weitere Ausführungsform eines Leuchtelements zeigt Fig. 5. Das Trägerbauteil 11 mit den elektronischen Bauteilen 13 ist hier auf eine Stirnwand 8 des Kontaktsockels 2, die LED 3 umgebend, aufgebracht. In einem Abstand C, der für eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung eines Anzeigefeldes 22, das eine Fläche von z. B. 10 mm × 14 mm aufweist, bei hoher Leuchtstärke in bevorzugter Weise 12 bis 16 mm beträgt, ist vor der LED 3 in einer Anzeigeebene 21 ein Anzeigefeld 22 angeordnet. Eine Leiterplatte 20, die einseitig mit einem Leiterbild 23, z. B. aus einer Kupfer­ folie versehen ist, nimmt den Kontaktsockel 2 auf.

Die Anzeigeebene 21 ist ein Zifferblatt, in dem das Anzeigefeld 22 als transparentes Symbolfeld vorhanden ist, das von der farbigen LED 3 beleuchtet wird. Als Leiterplatte 20 sind beliebige Ausführungen einer Leiterplatte möglich, z. B. starre oder flexible, auch Keramik-Leiterplatten oder ein lead frame. Gleiches gilt auch für das Trägerbauteil 11.

Auch wenn die Leiterplatte 20 in Fig. 5 nur einseitig mit einem Leiterbild 23 beschichtet dargestellt ist, kann die Leiterplatte auch eine zweiseitige Be­ schichtung aufweisen. Der Kontaktsockel 2 ist durch eine Öffnung 24 in die Leiterplatte 20 in Steckrichtung A eingesteckt und durch Drehen in Dreh­ richtung B gesichert. Dabei wird die Leiterplatte 20 zwischen Vorsprung 6 und Anschlußklemmen 5 eingespannt, so daß sich für den Kontaktsockel 2 ein sicherer und dauerhafter Halt ergibt.

Claims (26)

1. Anzeigeinstrument, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer Leiter­ platte, mindestens einem beleuchtbaren Anzeigefeld und mindestens einem eine LED aufweisenden und mit einem Kontaktsockel auf der Leiterplatte befestigbaren Leuchtelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt­ sockel (2) ein Trägerbauteil (11) einer Ansteuerelektronik (10) zum An­ steuern der LED (3) aufweist.

2. Anzeigeinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerbauteil (11) mit dem Kontaktsockel (2) und/oder der LED (3) ein einziges Bauteil bildend verbunden ist.

3. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Trägerbauteil (11) mit dem Kontaktsockel (2) und/oder der LED (3) lösbar verbunden ist.

4. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Trägerbauteil (11) mit dem Kontaktsockel (2) und/oder der LED (3) unlösbar verbunden ist.

5. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Trägerbauteil (11) eine Wandung des Kontaktsockels (2) ist.

6. Anzeigeinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerbauteil (11) eine von der Leiterplatte (20) abgekehrte Seiten- oder Stirnwand (8) des Kontaktsockels (2) ist.

7. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Leuchtelement (1) ein Zwischenelement (4) aufweist, das auf einer Seite mit dem Kontaktsockel (2) und auf einer gegenüberliegenden Seite mit der LED (3) verbindbar ist.

8. Anzeigeinstrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenelement (4) mit dem Kontaktsockel (2) und/oder der LED (3) ein einziges Bauteil bildend verbunden ist.

9. Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zwischenelement (4) mit dem Kontaktsockel (2) und/oder der LED (3) lösbar verbunden ist.

10. Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zwischenelement (4) mit dem Kontaktsockel (2) und/oder der LED (3) unlösbar verbunden ist.

11. Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zwischenelement (4) ein Rohr ist.

12. Anzeigeinstrument nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Rohres durchbrochen ist.

13. Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zwischenelement (4) stabförmig ist.

14. Anzeigeinstrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenelement (4) einen oder mehrere Stäbe aufweist.

15. Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zwischenelement (4) aus Metall, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff besteht.

16. Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zwischenelement (4) flexibel ist.

17. Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Trägerbauteil (11) mit dem Zwischenelement (4) ein einziges Bauteil bildend verbunden ist.

18. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kontaktsockel (2) lösbar mit der Leiterplatte (20) verbunden ist.

19. Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kontaktsockel (2) unlösbar mit der Leiterplatte (20) verbunden ist.

20. Anzeigeinstrument, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer Leiterplatte, mindestens einem beleuchtbaren Anzeigefeld und mindestens einem eine LED aufweisenden und auf der Leiterplatte befestigbaren Leuchtelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtelement (1) ein Trägerbauteil (11) einer Ansteuerelektronik zum Ansteuern der LED (3) aufweist.

21. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Trägerbauteil (11) eine Leiterplatte ist.

22. Anzeigeinstrument nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte flexibel ist.

23. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die LED (3), das Trägerbauteil (11) oder das Zwischenelement (4) einen Reflektoraufsatz (7) aufweist.

24. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die LED (3) eine Farbwechsel-LED ist.

25. Anzeigeinstrument nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerelektronik eine Farbsteuerung zum Ansteuern der LED ist.

26. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerelektronik eine Zeitsteuerung zum Ansteuern der LED ist.