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Das Gebrauchsmuster betrifft die Head-up-Display-Technik für Kraftfahrzeuge, insbesondere ein mit Wärmeableitung versehenes Head-up-Display.
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In der Gegenwart ist ein Head-up-Display (HUD) ein üblicherweise in Flugzeugen verwendetes Flug-Hilfsinstrument. Das Wort „Head Up“ bedeutet, dass der Pilot eines Flugzeugs bedeutsame Informationen direkt sehen kann, ohne seinen Kopf zum Herabblicken auf das Armaturenbrett senken zu müssen.
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Die Head-up-Displays wurden zuerst in Kampfflugzeugen eingesetzt, wobei ihr Ziel darin bestand, dass der Pilot den Kopf nicht immer senken musste, um auf die Instrumente herabzublicken. Daraufhin fanden Head-up-Displays auch in den Zivilflugzeugen breite Anwendung, da ein Head-up-Display erforderliche Daten an der Frontscheibe eines Flugzeugs darstellen konnte, damit die Daten dem Piloten bequem zur Kenntnis nehmbar waren und die Flugsicherheit daher erhöht wurde.
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Mit dem technologischen Fortschritt haben Automobilhersteller die Installation von Head-up-Anzeigegeräten in Kraftfahrzeuge eingeführt, damit die Autofahrer wichtige Fahrinformationen leichter erfahren können.
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Es sei bemerkt, dass alle oben genannten Head-up-Displays ein Wärmeableitungsproblem aufweisen. Da der Projektor eines solchen Head-up-Displays Abbildungen auf das Anzeigefeld projiziert und dazu das durch die Frontscheibe strahlende Sonnenlicht das Anzeigefeld bestrahlt, kann die dadurch resultierende gleichzeitige Erwärmung der beiden Seiten des Anzeigefelds eine hohe Temperatur erzeugen, die leicht zu einer Fehlfunktion des Anzeigefelds führen kann.
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Ausgehend von dem genannten Problem des Standes der Technik soll eine neuartige Ausgestaltung bereitgestellt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein neuartiges Head-up-Display bereitzustellen, welches das Problem der übermäßig erhöhten Temperatur, die durch die Aufnahme der Projektionen und der Sonnenlichtstrahlen entsteht, löst.
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Zum Lösen der Aufgabe wird ein mit Wärmeableitung versehenes Head-up-Display bereitgestellt, umfassend:
- einen Grundkörper, welcher mit einem Projektor und einem Fixierteil versehen ist, wobei der Fixierteil zwei Seitenwände und eine Vorderöffnung aufweist, zwischen denen ein Aufnahmeraum angeordnet ist und welche jeweils mit einer mit dem Aufnahmeraum durchgehend verbundenen Öffnung ausgebildet sind,
- einer ersten lichtdurchlässigen Scheibe, welche an dem Projektor angebracht ist,
- einer zweiten lichtdurchlässigen Scheibe, welche an die beiden Seitenwände angeschlossen oder an der Vorderöffnung angebracht ist,
- einem Anzeigefeld, welches an die beiden Seitenwände angeschlossen und in dem Aufnahmeraum installiert ist oder sich zwischen der zweiten lichtdurchlässigen Scheibe und der ersten lichtdurchlässigen Scheibe befindet, so dass der Aufnahmeraum dadurch in einen ersten Kanal und einen zweiten Kanal aufgegliedert ist, wobei der erste Kanal zwischen dem Anzeigefeld und der ersten lichtdurchlässigen Scheibe liegt, während sich der zweite Kanal zwischen dem Anzeigefeld und der zweiten lichtdurchlässigen Scheibe befindet, und
- einem Lüfter, welcher an einer Seitenwand angebracht oder an den ersten Kanal und den zweiten Kanal angeschlossen ist.
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Wenn das Gegenlichtmodul das Anzeigefeld beleuchtet, geht die Temperatur der auf die Projektionsseite zeigenden Seite des Anzeigefelds rasch hoch. Zudem kommt noch, dass das Anzeigefeld durch das durch die Frontscheibe und das Reflektormodul strahlende Sonnenlicht bestrahlt wird, so dass die Temperatur der auf die zweite lichtdurchlässige Scheibe zeigenden Seite des Anzeigefelds auch rasch erhöht wird. In dem Fall wird der Lüfter die beiden Seiten des Anzeigefelds durch den ersten Kanal und den zweiten Kanal belüften, um die Temperaturen der beiden Seiten des Anzeigefelds zu verringern. Die dabei erzeugte Warmluft wird von der Öffnung auf der anderen Seite abgeleitet. Dadurch wird das Ziel zur Abkühlung der beiden Seiten des Anzeigefelds verwirklicht.
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Zwischen der ersten, der zweiten lichtdurchlässigen Scheibe und dem Anzeigefeld ist ein wärmeableitender Windkanal gebildet, welcher den Luftfluss aus dem Lüfter komprimieren kann. Diese Bauform weist drei Vorteile auf: I. verstärkter Luftdruck und erhöhte Wärmeaustauscheffizienz von Luft gegen das Anzeigefeld; II. schnelle Lüftungsgeschwindigkeit und beschleunigte Ersetzung der Warmluft durch die Kühlluft; III. belüftete Vorderseite und Rückseite des Anzeigefelds und vergrößerte Wärmeableitungsfläche des Anzeigefelds.
- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt eine Explosionszeichnung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 zeigt eine Ansicht einer Seite einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 zeigt eine schematische Darstellung des Lichtwegs beim Anbau einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einem Kraftfahrzeug-Armaturenbrett.
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Wie in den 1 bis 6 dargestellt ist, umfasst das erfindungsgemäße mit Wärmeableitung versehene Head-up-Display einen Grundkörper 10, eine erste lichtdurchlässige Scheibe 21, eine zweite lichtdurchlässige Scheibe 22, ein Anzeigefeld 30 und einen Lüfter 40.
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Der Grundkörper 10 ist mit einem Projektor 11 und einem Fixierteil 12 versehen, wobei der Fixierteil 12 zwei Seitenwände 13 und eine Vorderöffnung 132 aufweist und ein Aufnahmeraum 14 zwischen den beiden Seitenwänden 13 angeordnet ist. Die beiden Seitenwände 13 sind jeweils mit einer mit dem Aufnahmeraum 14 durchgehend verbundenen Öffnung 131 ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist in dem Grundkörper 10 eine Leiterplatte 15 mit einem Prozessor 150 installiert. Der Prozessor 150 kann verschiedene Systeminformationen von Autos beim Fahren oder von Flugzeugen beim Fliegen auswerten und die Informationen je nach Modusauswahl in bestimmte Graphiken, Texte oder Symbole umwandeln und kombinieren (wie z. B. Instrumentenanzeige, Temperaturanzeige, Geschwindigkeitsanzeige usw.). Die kombinierten Graphiken, Texte oder Symbole werden dann ausgegeben.
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Die erste lichtdurchlässige Scheibe 21 ist an dem Projektor 11 angebracht.
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Die zweite lichtdurchlässige Scheibe 22 ist an die beiden Seitenwände 13 angeschlossen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite lichtdurchlässige Scheibe 22 an die beiden Seitenwände 13 angeschlossen bzw. an der Vorderöffnung 132 angebracht.
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Das Anzeigefeld 30 ist ebenfalls an die beiden Seitenwände 13 angeschlossen bzw. in den Aufnahmeraum 14 eingefügt bzw. liegt zwischen der zweiten lichtdurchlässigen Scheibe 22 und der ersten lichtdurchlässigen Scheibe 21, wodurch der Aufnahmeraum 14 in einen ersten Kanal 141 und einen zweiten Kanal 142 aufgegliedert ist. Der erste Kanal 141 befindet sich zwischen dem Anzeigefeld 30 und der ersten lichtdurchlässigen Scheibe 21, während der zweite Kanal 142 zwischen dem Anzeigefeld 30 und der zweiten lichtdurchlässigen Scheibe 22 liegt. Das Anzeigefeld 30 ist mit der Leiterplatte 15 elektrisch verbunden, um die ausgegebenen Bilder aus der Leiterplatte 15 zu empfangen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das TFT-LCD 30 irgendeines von den üblichen Flüssigkristallbildschirmen, deren Grundstrukturen jeweils eine Flüssigkristallschicht zwischen zwei Glassubstraten aufweisen, wobei das obere Glassubstrat als ein Farbfilter wirkt, während das untere Glassubstrat mit eingefügten Transistoren ausgebildet ist. Wenn der elektrische Strom durch die Transistoren an dem unteren Glas fließt, ändert sich das elektrische Feld und werden die Flüssigkristallmoleküle in der Mitte der beiden Glassubstrate abgelenkt. Dadurch wird die Polarisation des Lichtstrahls geändert, was dann dafür verwendet werden kann, das Hell-Dunkel-Verhältnis des jeweiligen Pixels zu bestimmen.
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Der Lüfter 40 ist an einer Seitenwand 13 angebracht bzw. an den ersten Kanal 141 und den zweiten Kanal 142 angeschlossen und mit der Leiterplatte 15 elektrisch verbunden. Bei der vorliegenden Ausführungsform führt der Lüfter 40 Luft von einer Öffnung 131 der anderen Öffnung 131 zu, damit die Luft an dem erwärmten Anzeigefeld 30 durch den ersten Kanal 141 und den zweiten Kanal 142 zum Kühlen vorbei fließt, wobei die erwärmte Luft durch die andere Öffnung 131 abgeleitet wird.
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Dadurch werden die auf die erste lichtdurchlässige Scheibe 21 zeigende Seite des Anzeigefelds 30 sowie die auf die zweite lichtdurchlässige Scheibe 22 zeigende Seite abgekühlt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Projektor 11 im Grundkörper 10 mit einem Gegenlichtmodul 112 versehen. Der Projektor 11 beleuchtet das Anzeigefeld 30 über das Gegenlichtmodul 112. Der Projektor 11 ist mit einer Reflektorscheibe 111 ausgestattet, welche den Lichtstrahl aus dem Gegenlichtmodul 112 auf das Anzeigefeld 30 reflektiert. An der Rückseite des Gegenlichtmoduls 112 ist ein Wärmeableitungsmodul 16 angebracht, welches als ein Kühlkörper zum Kühlen des Gegenlichtmoduls 112 wirkt. Die erste lichtdurchlässige Scheibe 21 ist zwischen dem Gegenlichtmodul 112 und dem Anzeigefeld 30 oder an der vorderen Stirnseite des Gegenlichtmoduls 112 angebracht und wirkt als ein Isolierglas zur Übertragungssperre der Wärme von dem Gegenlichtmodul 112 an das Anzeigefeld 30. Es sei bemerkt, dass das Gegenlichtmodul 112 (BLM) in dem vorliegenden technischen Bereich auch als Gegenlichtscheibe bezeichnet wird und ein wichtiges Bauelement des Anzeigefelds 30 ist. Das Anzeigefeld 30 ist ein nicht selbstleuchtendes Anzeigegerät, weshalb das Anzeigefeld 30 durch eine Hintergrundbeleuchtung projiziert werden muss, wobei der Lichtstrahl anhand einer Reihenfolge durch die zweckmäßigen Komponenten des Anzeigefelds 30 weitergeleitet wird, um den menschlichen Augen eine bestimmte Darstellung vorzuführen.
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Die vorliegende Ausführungsform eignet sich für ein Kraftfahrzeug (nicht gezeigt) mit einem Armaturenbrett 51, in dem der Grundkörper 10 installiert wird. Der im Grundkörper 10 installierte Projektor 11 kann Bilder auf die Frontscheibe 52 des Fahrzeugs projizieren. In das Armaturenbrett 51 ist ferner ein Reflektormodul 53 eingebaut, welches Bilder aus dem Anzeigefeld 30 auf die Frontscheibe 52 reflektiert, damit der Fahrer die Bilder über die Frontscheibe 52 betrachten kann.
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Des Weiteren ist an der Frontscheibe 52 eine Reflexmembran 60 verklebt, welche aus dem Grundkörper 10 kommende Bilder auf die Augen des Fahrers reflektiert. Die Reflexmembran 60 wird in dem vorliegenden technischen Bereich auch als Hochreflexionsfilm bezeichnet, welcher die Reflektivität eines einzelnen Spektralbands oder eines einen bestimmten Bereich übergreifenden Spektralbands maximieren kann. Die gewöhnlichen Reflexmembranen 60 können aus dielektrischen Materialien wie Ta2O5 und/oder Aluminiumoxid (Al2O3) gefertigt sein. Die erfindungsgemäße Ausführungsform ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die genannte Reflexmembran 60 kann auch, basierend auf den fachtechnischen Erkenntnissen, aus Materialien hergestellt werden, die Lichtdurchlässigkeit stören können.
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Es ist ferner ein Lichtsensormodul 70 vorgesehen, welches mit der Leiterplatte 15 elektrisch verbunden ist und Sonnenlichtstärke innerhalb des Fahrzeugs ermittelt, und daraufhin ein Lichtstrahlsignal je nach ermittelter Sonnenlichtstärke an die zweite lichtdurchlässige Scheibe 22 sendet, um die Helligkeit der zweiten lichtdurchlässigen Scheibe 22 einzustellen. Es sei bemerkt, dass das Lichtsensormodul 70 eine Sensorik ist, welche die lichtempfindlichen Komponenten verwendet, um optische Signale in Telekommunikationssignale umzuwandeln. Das Lichtsensormodul 70 umfasst in der Regel einen Lichtsender und einen Lichtempfänger. Das Licht aus dem Lichtsender wird von einer Linse fokussiert, anschließend auf die Linse des Lichtempfängers und dann auf den Empfangssensor weitergeleitet. Der Empfangssensor wandelt das empfangene optische Signal in ein Telekommunikationssignal um, über das das Gegenlichtmodul 112 ein- und ausgeschaltet werden kann oder die Helligkeit ansteuern kann. Das Grundprinzip des Lichtsensormoduls 70 besteht darin, bereits erhaltene Signale mittels des Lichtstrahls zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger zu verändern, um verschiedene Automationssteuerungen zu verwirklichen.
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Es ist ferner ein Temperaturfühlermodul 80 vorgesehen, welches mit der Leiterplatte 15 elektrisch verbunden ist. Das Temperaturfühlermodul 80 dient zum Messen der Temperatur innerhalb des Fahrzeugs und der Temperatur des Anzeigefelds 30. Je nach Messtemperatur des Temperaturfühlermoduls 80 wird die Drehzahl des Lüfters 40 eingestellt. Das Temperaturfühlermodul 80 ist in diesem technischen Bereich in berührungsbedingte und berührungslose Erfassung unterteilt. Ein berührungsbedingtes Temperaturfühlermodul besteht aus Thermoelementen oder Thermistoren, welche mit einem zu messenden Objekt während der Messung in Berührung kommen. Ein berührungsloses Temperaturfühlermodul misst die von der Wärmequelle abgegebene Temperaturstrahlung und kann während der Messung von dem Messobjekt weit entfernt sein. Die genannten Thermoelemente (TC) weisen jeweils ein paar Kontaktflächen auf, welche aus zwei unterschiedlichen Metallwerkstoffen gefertigt sind. Eine Kontaktfläche davon bezieht sich auf die Soll-Temperatur, während sich die andere auf die Ist-Temperatur bezieht. Je nach Differenz zwischen der Soll-Temperatur und der Ist-Temperatur wird eine entsprechende elektrische Spannung erzeugt, welche dann in ein Temperatursignal zum Ansteuern des Lüfters 40 umgewandelt wird. Der Thermistor ist aus einem resistiven Halbleitermaterial hergestellt und ist besonders temperaturempfindlich. Der Widerstandswert des Thermistors nimmt mit steigender Temperatur ab. Wenn sich die Temperatur ändert, kann die Änderung des Widerstands auch vorausgesehen werden. Aus dieser Änderung ergibt sich ein Temperatursignal zum Ansteuern des Lüfters 40.
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Es ist ferner eine Tastatur 90 vorgesehen, welche mit der Leiterplatte 15 elektrisch verbunden ist. In der Tastatur 90 sind ein mit dem Grundkörper 10 elektrisch verbundener Einschaltknopf (nicht gezeigt) sowie ein Ausschaltknopf (nicht gezeigt) installiert, mit denen man das vorliegende mit Wärmeableitung versehene Head-up-Display einschalten oder ausschalten kann.
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Vorstehend wurden die Bauform und die Verbindungen der erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben. Nachstehend wird die Nutzungsweise beschrieben.
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Es wird auf 3 Bezug genommen. Das Gegenlichtmodul 112 beleuchtet das Anzeigefeld 30, nachdem der Grundkörper 10 eingeschaltet wurde. Die Bilder aus dem Anzeigefeld 30 werden durch die zweite lichtdurchlässige Scheibe 22 auf das Reflektormodul 53 projiziert und dann durch das Reflektormodul 53 auf die an der Frontscheibe 52 verklebte Reflexmembran 60 reflektiert, damit der Benutzer die Bilder direkt über die Frontscheibe 52 betrachten kann.
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Wenn das Gegenlichtmodul 112 das Anzeigefeld 30 beleuchtet, geht die Temperatur der auf den Projektor 11 zeigenden Seite des Anzeigefelds 30 rasch hoch. Dazu kommt noch, dass das Anzeigefeld 30 von dem durch die Frontscheibe 52 und das Reflektormodul 53 strahlenden Sonnenlicht S bestrahlt wird, so dass die Temperatur der auf die zweite lichtdurchlässige Scheibe 22 zeigenden Seite des Anzeigefelds 30 auch rasch erhöht wird. In dem Fall wird der Lüfter 40 die beiden Seiten des Anzeigefelds 30 durch den ersten Kanal 141 und den zweiten Kanal 142 belüften, um die Temperaturen der beiden Seiten des Anzeigefelds 30 zu verringern. Die dabei erzeugte Warmluft wird von der Öffnung 131 auf der anderen Seite abgeleitet. Dadurch wird das Ziel zur Abkühlung der beiden Seiten des Anzeigefelds 30 verwirklicht. Zwischen der ersten lichtdurchlässigen Scheibe 21, der zweiten lichtdurchlässigen Scheibe 22 und dem Anzeigefeld 30 ist ein wärmeableitender Windkanal gebildet, welcher den Luftfluss aus dem Lüfter 40 komprimieren kann. Diese Bauform weist drei Vorteile auf: I. verstärkter Luftdruck und erhöhte Wärmeaustauscheffizienz von Luft gegen das Anzeigefeld 30; II. schnelle Lüftungsgeschwindigkeit und beschleunigte Ersetzung der Warmluft durch die Kühlluft; III. belüftete Vorderseite und Rückseite des Anzeigefelds 30 und vergrößerte Wärmeableitungsfläche des Anzeigefelds 30.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein mit Wärmeableitung versehenes Head-up-Display, umfassend einen Grundkörper, eine erste lichtdurchlässige Scheibe, eine zweite lichtdurchlässige Scheibe, ein Anzeigefeld und einen Lüfter, wobei der Grundkörper mit einem Fixierteil zum Befestigen des Anzeigefelds und einem auf der ersten lichtdurchlässigen Scheibe gelagerten Projektor versehen ist, wobei der Fixierteil zwei Seitenwände hat, zwischen denen ein Aufnahmeraum angeordnet ist und welche jeweils mit einer mit dem Aufnahmeraum durchgehend verbundenen Öffnung ausgebildet sind, wobei die zweite lichtdurchlässige Scheibe sowie das Anzeigefeld an den beiden Seitenwänden angebracht sind und das Anzeigefeld dabei zwischen der zweiten lichtdurchlässigen Scheibe und der ersten lichtdurchlässigen Scheibe so liegt, dass der Aufnahmeraum durch das Anzeigefeld in einen ersten Kanal und einen zweiten Kanal aufgegliedert ist, wobei der Lüfter gegen die Öffnung in einer Seitenwand angebracht ist, um Luft durch den ersten Kanal und den zweiten Kanal zuführen zu können und die beiden Seiten des Anzeigefelds daher zu kühlen. Dadurch wird das Kühlverhalten des Anzeigefelds verbessert.
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Bezugszeichenliste
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- 10)
- Grundkörper
- 11)
- Projektor
- 111)
- Reflektorscheibe
- 112)
- Gegenlichtmodul
- 12)
- Fixierteil
- 13)
- Seitenwand
- 131)
- Öffnung
- 132)
- Vorderöffnung
- 14)
- Aufnahmeraum
- 141)
- erster Kanal
- 142)
- zweiter Kanal
- 15)
- Leiterplatte
- 150)
- Prozessor
- 16)
- Wärmeableitungsmodul
- 21)
- erste lichtdurchlässige Scheibe
- 22)
- zweite lichtdurchlässige Scheibe
- 30)
- Anzeigefeld
- 40)
- Lüfter
- 51)
- Armaturenbrett
- 52)
- Frontscheibe
- 53)
- Reflektormodul
- 60)
- Reflexmembran
- 70)
- Lichtsensormodul
- 80)
- Temperaturfühlermodul
- 90)
- Tastatur
- S)
- Sonnenlicht
