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Die
Erfindung betrifft eine Leuchtdioden-Anzeigeeinrichtung, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie des nebengeordneten Patentanspruchs
5 (
DE 30 375 00 A1 )
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12 ist
eine Draufsicht auf einen herkömmlichen
Wassertemperaturanzeiger mit Leuchtdiodenbirne. Dieser Wassertemperaturanzeiger 100 weist
fünf Leuchtdiodenbirnen 102 auf,
die seitlich aufgereiht in einem Anzeigergehäuse 101 angeordnet
sind. Eine flache Linse 103 aus Acrylharz ist auf das Anzeigergehäuse 101 aufgesetzt,
um die Leuchtdiodenbirnen 102 abzudecken. Auf Grund von Temperaturinformation,
die von einem nicht gezeigten Temperatursensor bereitgestellt wird,
nimmt die Anzahl der leuchtenden Leuchtdiodenbirnen 102 bei höherer Temperatur
zu.
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13 ist
eine vergrößerte Schnittansicht entlang
Linie 13 – 13
in 12. Gemäß 13 ist die
Leuchtdiodenbirne 102 fest auf eine Grundplatte 105 gelötet, und
eine flache Linse 103 ist vor der Leuchtdiodenbirne 102 angeordnet,
um letztere abzudecken.
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Jede
Leuchtdiodenbirne 102 hat, wie eine Glühbirne, Anschlussstifte 106 und 107,
eine Leuchtdiode 108 und eine Kunststofflinse 109.
Die Leuchtdiode 108 emittiert Licht mit einer vorbestimmten
Intensität,
wenn über
die Stifte 106 und 107 eine Spannung von beispielsweise
12 V angelegt wird, und das von der Leuchtdiode 108 emittierte
Licht tritt durch die Kunstharzlinse 109 nach oben mit
einem Divergenzwinkel θ von
20°.
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Allgemein
wird eine Leuchtdiode abgekürzt LED
genannt, und daher wird die Leuchtdiodenbirne nachfolgend LED-Birne
genannt.
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Der
Wassertemperaturanzeiger muss sowohl tags als auch nachts klar zu
erkennen sein.
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Unproblematisch
ist die Erkennbarkeit in der Nacht, wobei aber die LED-Birnen 102 tagsüber im Sonnenlicht
schwer zu erkennen sind, so dass die Leuchtkraft der LED-Birne 102 erhöht werden
muß. Jedoch
tritt die Leuchtkraft der LED-Birne 102, die für Betrieb
bei Tage geeignet ist, in der Nacht übermäßig hervor.
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Erstens
muss daher das übermäßige Hervortreten
der LED-Birne 102 in der Nacht vermieden werden.
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Tagsüber durchdringt
Sonnenlicht die flache Linse 103 und fällt auf die LED--Birne 102,
wie in 13 mit dem Pfeil a gezeigt,
wodurch ein sogenanntes Pseudoaufleuchten auftreten kann, was die Kunstharzlinse 109 hell
aussehen lässt.
Weil die Kunstharzlinse 109 einen kugelförmigen Kopf
hat, wird Sonnenlicht (einfallendes Licht) in einem weiten Bereich
reflektiert, was es schwierig macht, zwischen den leuchtenden LED-Birnen 102 und
den nicht leuchtenden LED-Birnen 102 zu unterscheiden.
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Zweitens
müssen
daher Maßnahmen
getroffen werden, um tagsüber
das Pseudoaufleuchten zu vermeiden.
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Aus
der
DE 30 37 500 A1 sind
LED-Anzeigevorrichtungen nach den Oberbegriffen von Anspruch 1 und
5 bekannt. Die Unterseite der Abdeckscheibe ist prismenartig gerastert.
Ein Loch in einer auf der Scheibe aufliegenden Maske ist mehreren
LEDs gemeinsam zugeordnet.
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Die
DE 35 87 585 T2 zeigt
in
4 eine LED, vor der
sich mit minimalem Abstand eine beidseitig ebene Abdeckscheibe befindet,
welche wiederum auf ihrer Außenseite
eine Maske trägt.
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Zum
Lösen der
vorstehenden Probleme wird vorgeschlagen, gattungsgemäße LED-Anzeigevorrichtungen
mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 bzw. 5 zu versehen.
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Die
separate Zuordnung der Vertiefungen zu den LEDs verbessert die Unterscheidbarkeit
zwischen dem Licht der einzelnen LEDs.
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Die
Intensität
des von jeder LED-Birne emittierten Lichts wird gesenkt, indem das
Licht von den in der Scheibe ausgebildeten Vertiefungen gestreut wird.
Daher kann die Leistung der LED-Birne entsprechend erhöht werden,
um die Sichtbarkeit der Leuchtbirne tagsüber zu verbessern. Da die Lichtintensität reduziert
wird, läßt sich
das übermäßige Hervortreten
oder die Aufdringlichkeit der LED nachtsüber vermeiden.
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Bevorzugt
ist die Scheibe mit einer Maske versehen, welche das von den LED-Birnen
emittierte Licht teilweise abfängt,
um die Leuchtflächen
zu verengen.
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Die
auf den Scheiben ausgebildete Maske verkleinert die Leuchtflächen, um
die Helligkeit zu verringern. Somit kann die Leistung der LED-Birnen entsprechend
erhöht
werden, um die Sichtbarkeit der LED-Birnen tagsüber zu verbessern. Weil durch
die Vertiefung die Lichtintensität
reduziert ist, läßt sich das übermäßige Hervortreten
der Leuchtbirne nachtsüber
vermeiden.
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Bevorzugt
ist der jeweilige Abstand zwischen den LED-Birnen und der Scheibe
zumindest gleich dem Außendurchmesser
einer LED-Birne.
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Tagsüber passiert
es manchmal, daß Sonnenlicht
durch die Scheibe hindurchtritt und auf die LED-Birne fällt, so
daß die
LED-Birne aufleuchtet, als ob sie angeschaltet wäre. Weil die LED-Birne mit
einem ausreichenden Abstand von der Scheibe angeordnet ist, um die
Intensität
des von der LED-Birne reflektierten Lichts zu reduzieren, wird die
nicht angeschaltete LED-Birne nicht fälsch licherweise für eine angeschaltete
oder aufleuchtende LED-Birne gehalten.
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Bevorzugt
ist die Scheibe rauchglasartig durchscheinend.
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Weil
die rauchglasartig durchscheinende Scheibe die Intensität von Sonnenlicht,
das durch die Scheibe hindurchtritt, und die Intensität des von
den LED-Birnen reflektierten
Sonnenlichts reduziert, wird eine nicht angeschaltete LED-Birne
nicht fälschlicherweise
für eine
angeschaltete LED-Birne gehalten. Bevorzugte Ausführungen
der Erfindung werden nun anhand der beigefügten
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Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht eines Kraftrads, das mit einer LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung
versehen ist;
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2 eine
Vorderansicht einer LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung;
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3 eine
Schnittansicht entlang Linie 3 – 3 in 2;
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4 die
Konstruktion einer ersten Ausführung;
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5 eine
Hilfsansicht zur Funktionserläuterung
der ersten Ausführung;
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6 eine
Perspektivansicht einer Maske zur Verwendung in einer zweiten Ausführung;
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7(a) und 7(b) die
Konstruktion der zweiten Ausführung;
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8(a) und 8(b) zum
Vergleich die zweite Ausführung
und ein Vergleichsbeispiel;
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9(a) und 9(b) Hilfsansichten
zur Erläuterung
einer dritten Ausführung;
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10(a) und 10(b) Hilfsansichten
zur Erläuterung
einer vierten Ausführung;
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11 eine
Hilfsansicht zur Erläuterung
einer fünften
Ausführung;
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12 eine
herkömmliche
LED-Birnen-Motortemperaturanzeige; und
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13 einen
vergrößerten Schnitt
entlang Linie 13 – 13
in 12.
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1 zeigt
ein Kraftrad in Form eines typischen Motorrads 1 mit einem
Tachometer 3 und einem Drehzahlmesser 4, die über einem
Vorderrad 2 angeordnet sind, wobei hinter dem Tachometer 3 und dem
Drehzahlmesser 4 ein Tank 5 angeordnet ist, und
mit einem Sitz 6. Dieses Motorrad 1 ist auf dem Kraftstofftank 5 mit
einer LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung 20 versehen.
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Ferner
sind in 1 gezeigt eine Scheinwerferlampe 7,
vordere Richtungsanzeiger 8, eine Lenkstange 9,
Fußrasten 11,
Schalldämpfer 12,
hintere Richtungsanzeiger 13 und ein Rücklicht 14.
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2 ist
eine Vorderansicht einer LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung 20.
Die LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung 20 enthält in ihrem
gemäß 2 rechten
Halbabschnitt eine Motortemperaturanzeige zum Anzeigen der Temperatur
des Motorkühlwassers
und in ihrem gemäß 2 linken
Halbabschnitt eine Kraftstoffanzeige. Begriffe "TEMP" für Temperatur und "FUEL" für Kraftstoff
sind auf eine innere Linse 21 aus Acrylharz aufgedruckt,
die auch als Skalenplatte dient. Die Motortemperaturanzeige ist
mit fünf in
Querrichtung langgestreckten, elliptischen Fenstern 22 bis 26 versehen.
Die Fenster 22 bis 26 leuchten selektiv auf, um
die Temperatur des Kühlwassers anzuzeigen.
Eine geringe Anzahl heller Fenster zeigt eine geringe Kühlwassertemperatur
an (COLD), und eine größere Anzahl
heller Fenster zeigt eine höhere Kühlwassertemperatur
an (HOT).
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In ähnlicher
Weise ist eine Kraftstoffanzeige mit fünf in Querrichtung langgestreckten
Fenstern 31 bis 35 versehen. Die Fenster 31 bis 35 leuchten
selektiv auf, um die Menge von im Kraftstofftank 5 vorhandenem
Kraftstoff anzuzeigen. Eine kleine Anzahl heller Fenster zeigt eine
geringe Kraftstoffmenge oder Reservebetrieb an (RES), und eine größere Anzahl
heller Fenster zeigt eine größere Kraftstoffrestmenge
im Kraftstofftank 5 an (FULL).
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3 ist
eine Schnittansicht entlang Linie 3 – 3 in 2. Wie in 3 gezeigt,
umfaßt
die LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung 20 eine topfförmige Basis 36,
eine Grundplatte 37, LED-Birnen 38, eine Innenlinse 21 und
eine Außenlinse 39 aus
Acrylharz.
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4 zeigt
die Konstruktion einer LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung nach einer
ersten Ausführung.
In einer Oberfläche
der Innenlinse 21, die zu der LED-Birne 38 weist, sind Vertiefungen 41 ausgebildet.
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5 zeigt
die Funktion der ersten Ausführung.
Wenn die LED-Birne 38 angeschaltet ist, wird von der LED-Birne 38 emittiertes
Licht durch die Vertiefung 41 gemäß den Pfeilen ➀ gestreut,
wobei die Vertiefung 41 als konkave Linse wirkt, so daß die Intensität des von
der LED-Birne 38 emittierten Lichts reduziert wird und
das Licht weich aussieht. Demzufolge läßt sich ein übermäßiges Hervortreten
der LED-Birne 38 während
der Nacht vermeiden. Ferner läßt sich
die Leistung der LED-Birne 38 erhöhen, um die Sichtbarkeit der
Anzeigeeinrichtung tagsüber
zu verbessern.
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6 zeigt
eine Maske zur Verwendung in einer zweiten Ausführung. Die Maske 43 ist
eine opake Folie, die mit in Querrichtung langgestreckten, elliptischen
Fenstern 22 bis 26 versehen ist. Die Maske 43 wird
auf die Außenfläche der
Innenlinse 21 aufgelegt oder kann auf die obere Fläche der
Innenlinse 21 aufgedruckt sein.
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7(a) und 7(b) zeigen
die Konstruktion der LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung der zweiten Ausführung.
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7(a) ist eine Teilperspektivansicht einer Maske 43 ähnlich 6.
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7(b) ist eine Schnittansicht der Innenlinse 21 und
der Maske 43, die auf der oberen Fläche der Innenlinse 21 aufliegt
oder auf diese aufgetragen ist.
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8(a) und 8(b) zeigen
zum Vergleich die zweite Ausführung
und ein Vergleichsbeispiel.
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Im
Vergleichsbeispiel, welches keine Maske aufweist, bildet das von
der LED-Birne emittierte Licht einen Lichtfleck 131 mit
einem Durchmesser D, wie in 8(b) gezeigt,
der während
der Nacht übermäßig hervortritt.
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In
der zweiten Ausführung,
die mit der Maske 43 versehen ist, wird das Licht teilweise
von der Maske 43 abgefangen, und sichtbar ist nur ein Teil
des Lichts innerhalb eines elliptischen Fensters 22, dessen
große
Achse die Länge
D und dessen kleine Achse die Länge
d ( = ca. 0,5D) aufweist.
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Bei
Untersuchungen der optischen Charakteristiken von LED-Birnen stellte
sich heraus, daß das übermäßige Hervortreten
der LED-Birne während
der Nacht von der Fläche
des Lichtflecks abhängig
ist. Das heißt,
das übermäßige Hervortreten
der LED-Birne läßt sich
vermeiden, indem man einen Teil des von der LED-Birne emittierten
Lichts mit einer Maske abfängt,
um die Fläche
des Lichtflecks zu verkleinern.
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Das übermäßige Hervortreten
der LED-Birnen während
der Nacht läßt sich
daher vermeiden, indem man die LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung mit einer
Maske 43 versieht, die mit elliptischen Fenstern 22 versehen
ist.
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9(a) und 9(b) dienen
zur Erläuterung
einer LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung einer dritten Ausführung.
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Wie
in 9(a) gezeigt, beträgt der Abstand L
zwischen einer LED-Birne 38 und einer Innenlinse 21 das
Mehrfache des Abstands einer üblichen LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung
oder liegt im Bereich des 0,5 bis 2,0-fachen des Außendurchmessers
der LED-Birne 38, um die LED-Birne 38 mit ausreichendem
Abstand von der Innenlinse 21 entfernt anzuordnen.
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9(b) dient zur Erläuterung der Funktion der LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung.
Auch wenn Sonnenlicht in Richtung der Pfeile ➁ auf den
Kopf der LED-Birne 38 fällt
und vom Kopf der LED-Birne 38 reflektiert wird, ist die
Intensität
des reflektierten Sonnenlichts auf der Innenlinse 21 gering,
weil die LED-Birne 38 mit ausreichendem Abstand von der
Innenlinse 21 entfernt angeordnet ist. Somit läßt sich Pseudoaufleuchten
der LED-Birne 38 vermeiden, d.h. die fehlerhafte Annahme,
daß eine
nicht angeschaltete LED-Birne für
eine angeschaltete LED-Birne gehalten wird.
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Der
Abstand L kann im Bereich vom 0,5- bis 2,0-fachen des Durchmessers
der LED-Birne 38 liegen. Pseudoaufleuchten der LED-Birne 38 ist
möglich,
wenn der Abstand L kleiner als das 0,5-fache des Kopfdurchmessers
der LED-Birne 38 ist. Die Ausgangsleistung der LED-Birne 38 muß erhöht werden,
wenn der Abstand L größer als
das 2,0-fache des Kopfdurchmessers der LED-Birne 38 ist.
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10(a) und 10(b) zeigen
eine LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung nach einer vierten Ausführung.
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Wie
in 10(a) gezeigt, verwendet die LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung
eine rauchglasartig durchscheinende Linse 45, erhalten
durch Farbbeschichtung einer klar transparenten Linse oder durch Einmischen
feiner Partikel in Material zur Bildung der Innenlinse.
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10(b) dient zur Erläuterung der Funktion der LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung.
Wenn Sonnenlicht durch die durchscheinende Innenlinse 45 hinein fällt, wird
das Sonnenlicht gedämpft.
Von einer LED-Birne 38 reflektiertes Sonnenlicht wird ebenfalls gedämpft, wenn
es durch die durchscheinende Innenlinse 45 hindurch nach
außen
scheint. Demzufolge besteht keine Möglichkeit von Pseudoaufleuchten der
LED-Birne 38.
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Die
Durchlässigkeit
der rauchglasartig durchscheinenden Innenlinse 45 kann
im Bereich von 50 bis 90% der Durchlässigkeit einer klar transparenten
Innenlinse liegen. Die Ausgangsleistung der LED-Birne 38 muß erhöht werden,
wenn die Durchlässigkeit
der durchscheinenden Innenlinse bei weniger als 50% liegt als jener
der transparenten Innenlinse. Andererseits besteht jedoch die Möglichkeit von
Pseudoaufleuchten, wenn die Durchlässigkeit der durchscheinenden
Innenlinse bei mehr als 90% jener der transparenten Innenlinse liegt.
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11 zeigt
eine LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung nach einer fünften Ausführung. Diese LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung
ist mit einer durchscheinenden Innenlinse 45 versehen.
In der Innenlinse 45 sind Vertiefungen 41 ausgebildet.
Auf der Innenlinse 45 ist eine Maske 43 ausgebildet.
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Die
Vertiefung 41 sorgt dafür,
daß von
einer LED-Birne 38 emittiertes Licht gestreut wird, um
die Lichtintensität
zu senken. Die Maske 43 verkleinert die Fläche eines
Lichtflecks, der durch von der LED-Birne 38 emittiertes
Licht auf der durchscheinenden Innenlinse 45 erzeugt wird,
um die Helligkeit des Lichtflecks zu reduzieren, so daß die LED-Birne 38 während der
Nacht nicht übermäßig hervortritt. Demzufolge
kann die Ausgangsleistung der LED-Birne 38 erhöht werden,
um die Sichtbarkeit der LED-Birne 38 tagsüber zu verbessern.
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Die
durchscheinende Innenlinse 45 beseitigt die Möglichkeit
von Pseudoaufleuchten.
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Somit
löst die
fünfte
Ausführung
Probleme, die beim übermäßigen Hervortreten
der LED-Birne während
der Nacht und beim Pseudoaufleuchten des LED-Birne tagsüber auftreten.
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Aus
der Beschreibung der fünften
Ausführung
ist ersichtlich, daß die
Verwendung der Funktionen zumindest einer der ersten bis vierten
Ausführungen
in Kombination besonders wirksam sein kann.
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Beispielsweise
lassen sich die Probleme, die beim übermäßigen Hervortreten der LED-Birne
während
der Nacht und beim Pseudoaufleuchten der LED-Birne tagsüber auftreten, lösen, indem
man die Vertiefung 41 und die durchscheinende Innenlinse 45 in
Kombination verwendet.
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Die
Probleme, die beim übermäßigen Hervortreten
der LED-Birne während
der Nacht und beim Pseudoaufleuchten der LED-Birne tagsüber auftreten,
lassen sich auch lösen,
indem man die Maske 43 und die durchscheinende Innenlinse 45 in
Kombination verwendet.
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Ferner
lassen sich die Probleme, die beim übermäßigen Hervortreten der LED-Birne
während der
Nacht und beim Pseudoaufleuchten der LED-Birne tagsüber auftreten,
auch lösen,
indem man die Vertiefung 41 ausbildet und die LED-Birne
mit dem vorgenannten Abstand L von der Innenlinse entfernt anordnet.
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Die
Probleme, die beim übermäßigen Hervortreten
der LED-Birne während
der Nacht und beim Pseudoaufleuchten der LED-Birne tagsüber auftreten,
lassen sich auflösen,
indem man die Maske 43 verwendet und die LED-Birne mit
dem vorstehenden Abstand L von der Innenlinse entfernt anordnet.
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Obwohl
die in den jeweiligen Ansprüchen
beschriebene Linse als die Innenlinse 21 oder die durchscheinende
Innenlinse 45 ausgebildet ist, können diese Linsen auch außenliegende
Linsen sein. In einer mit mehreren Linsen versehenen Anzeigeneinrichtung
kann eine der mehreren Linsen als erfindungsgemäße Linse ausgebildet sein.
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Die
LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung 20 kann ein beliebiger Anzeigetyp
sein, zur Verwendung als Anzeigelampe oder Meßanzeiger, wie etwa eine Motortemperaturanzeige
oder eine Kraftstoffanzeige, wie in der Beschreibung der Ausführungen
dargelegt, eine Motorölanzeige,
eine Drehzahl/Geschwindigkeitswarnanzeige oder dergleichen, vorausgesetzt, daß die Anzeige
LED-Birnen aufweist
und eine Linse vor den LED-Birnen angeordnet ist, um letztere abzudecken.
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Obwohl
die LED-Birnen-Anzeigeeinrichtung 20 für Krafträder geeignet ist, läßt sie sich
auch bei anderen beliebigen Fahrzeugtypen verwenden.