DE3931668A1 - Beleuchtungsvorrichtung fuer anzeigetafeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für feste Beschriftung auf tag- und nachtablesbaren Anzeige­ tafeln, insbesondere für das Instrumentenpanel im Cockpit von Flugzeugen, bei welcher in einer lichtundurchlässigen Frontplatte feste Zeichen lichtdurchlässig freigelassen und hinter der Frontplatte Lichtquellen angeordnet sind.

Bei Instrumentenpanelen in Flugzeugen muß eine gute Ablesbarkeit der Zeichen unter den verschiedensten Bedingungen gewährleistet sein. Die Zeichen müssen daher gleichmäßig ausgeleuchtet sein. Die Helligkeit der Beleuchtungsvorrichtung muß veränderbar sein, um eine Anpassung an die Umgebungshelligkeit zu ermöglichen und z.B. in der Nacht eine Blendung des Piloten zu vermeiden. Außerdem sollte die Verlustleistung der Beleuchtungs­ vorrichtung gering sein.

Nach dem Stand der Technik dienen Glühlampen zur Beleuchtung solcher Instrumentenpanels. Dabei wird eine ziemlich große Anzahl solcher Glühlampen in Taschen des Instrumentenpanels angeordnet. Da die Glühlampen nahezu punktförmige Lichtquellen darstellen, bietet es in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten, das Licht so zu ver­ teilen, daß sich eine gleichmäßige Helligkeit der verschiedenen Zeichen ergibt.

Es sind verschiedene Vorkehrungen getroffen worden, um eine gleichmäßige Helligkeit der Zeichen zu erzielen. So ist es beispielsweise bekannt, das Licht in besonders geformten, teilweise verspiegelten Profilen zu führen. Es ist auch bekannt, das Licht durch Blenden oder aufge­ brachte Farbe in der gewünschten Weise abzuschatten.

Diese verschiedenen Maßnahmen sind fertigungstechnisch sehr aufwendig. Sie erfordern erhebliche manuelle und fachliche Fertigkeiten und sind schlecht reproduzierbar.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß Glühlampen bei einer Verminderung der Helligkeit durch Reduzierung des Stromes ("Dimmen") ihre Farbtemperatur verändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität der Ausleuchtung solcher Instrumentenpanels oder ähnlicher Anzeigetafeln zu verbessern.

Weiterhin soll die Reproduzierbarkeit der mit einer Beleuchtungseinrichtung erzielten Ausleuchtung verbessert werden, so daß die Beleuchtungseinrichtungen ohne individuellen Abgleich automatisch gefertigt und erforder­ lichenfalls ohne weiteres ausgetauscht werden können. Die gleichmäßige Ausleuchtung soll ohne aufwendige mechanische Teile erreichbar sein. Die Farbtemperatur der Lichtquellen soll sich bei einer Verminderung der Helligkeit nicht ändern. Die Verlustleistung der Beleuchtungseinrichtung soll gering gehalten werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

• a) als Lichtquellen Leuchtdioden dienen, die jeweils auf einem Sockel angeordnet und durch eine auf ihrer Mantelfläche lichtdurchlässige, topfförmige Haube abgedeckt sind, wobei die Haube an ihrer Stirnfläche einen konvexen Spiegel aufweist, gegen welchen das Lichtbündel der Leuchtdiode gerichtet ist, und
• b) diese Leuchtdioden auf einer hinter der Frontplatte und parallel zu dieser angebrachten Platine so ange­ ordnet und beschaltet sind, daß sich eine im wesent­ lichen gleichmäßige Ausleuchtung der Zeichen ergibt.

Es werden somit als Lichtquellen Leuchtdioden benutzt, allerdings solche, die im Endeffekt nicht einen Lichtpunkt erzeugen sondern ein gegen die Montagefläche gerichtetes, ringförmiges, stark divergentes Lichtbündel. Solche Leuchtdioden-Lichtquellen sind an sich bekannt und werden von der Siemens AG unter dem Warenzeichen "Argus-Leucht­ dioden" vertrieben. Die Leuchtdioden können auf der Pla­ tine so angeordnet und beschaltet werden, daß sich eine gleichmäßige Ausleuchtung der Anzeigetafel ergibt. Dabei kann durch die Beschaltung die Helligkeit einzelner Leuchtdioden reduziert werden, ohne daß sich die Domi­ nantwellenlänge der Leuchtdioden ändert. Anordnung und Beschaltung ist reproduzierbar. Wenn einmal eine optimale Anordnung und Beschaltung der Leuchtdioden gefunden wurde, dann kann die Fertigung der Platinen mit den Leuchtdioden in üblicher Weise ohne individuelle Manipulation erfolgen und ggf. automatisiert werden. Die Wärmeentwicklung von Leuchtdioden ist geringer als die von Glühlampen. Die Beleuchtung der Anzeigetafel kann gleichmäßig vermindert werden, ohne daß der Abgleich und die Dominantwellenlänge der Beleuchtung dadurch beeinflußt wird.

Die Frontplatte kann eine lichtdurchlässige Platte sein, welche auf ihrer dem Beobachter zugekehrten Vorderseite mit einem lichtundurchlässigen Überzug versehen ist, in welchem die Zeichen freigelassen sind. Die Frontplatte kann auf ihrer dem Betrachter abgewandten Seite eine Mehrzahl von Ausnehmungen aufweisen. Die Platine kann dann auf der Rückseite der Frontplatte angebracht sein, so daß sie die Ausnehmungen abdeckt und geschlossene Kammern gebildet sind, die durch Trennwäde voneinander getrennt sind. Die auf der Platine angeordneten Leuchtdioden ragen dann in die Ausnehmungen hinein. Die Trennwände und die der Frontplatte zugewandte, die Leuchtdioden tragende Seite der Platine können mit einer weißen, diffus reflektierenden Beschichtung versehen sein. Auf diese Weise wird das Licht in den Kammern gehalten und dringt nicht in Bereiche ein, wo es nicht benötigt wird.

Die Frontplatte kann auf ihrer Vorderseite mit einer diffus durchscheinenden Schicht sowie dem zusätzlich dazu angebrachten, lichtundurchlässigen Überzug mit die Zeichen darstellenden Durchbrüchen versehen sein. Schaltungsbau­ steine zur Beschaltung der Leuchtdiode auf der Platine können auf deren der Frontplatte abgewandten Seite montiert sein. Dabei können die Schaltungsbausteine feste elektrische Werte besitzen, die für ein bestimmtes Muster der Zeichen auf der Frontplatte einmal bestimmt und festgelegt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein mittels Leuchtdioden beleuchtetes Instrumentenpanel bei einem Flugzeug.

Fig. 2 zeigt eine Einzelheit der Beleuchtungsvorrichtung von Fig. 1 in einer abgebrochenen Schnittdar­ stellung und in vergrößertem Maßstab.

Fig. 3 zeigt die Beschaltung der Leuchtdioden.

Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführung.

In Fig. 1 ist mit 10 eine Frontplatte einer Anzeigetafel, nämlich eines Instrumentenpanels im Cockpit eines Flugzeugs, bezeichnet. Die Frontplatte besteht aus einer dicken Platte aus lichtdurchlässigem Material wie Acrylglas. Die Frontplatte 10 weist auf ihrer dem Betrachter abgewandten Seite, unten in Fig. 2, eine Mehrzahl von Ausnehmungen 12 auf. Eine Platine 14 ist auf der Rückseite der Frontplatte 10 angebracht. Die Platine 14 deckt auf diese Weise die Ausnehmungen 12 ab. Hierdurch werden geschlossene Kammern gebildet. Diese Kammern sind durch Trennwände 18 voneinander getrennt, auf der Platine 14 sind Leuchtdioden-Lichtquellen 20 angeordnet. Die Leuchtdioden-Lichtquellen 20 ragen in die Ausnehmungen 12 hinein. Die Trennwände 18 und die der Frontplatte 10 zugewandte, die Leuchtdioden-Lichtquellen 20 tragende Seite der Platine 14 sind mit einer weißen, diffus reflektierenden Beschichtung 22 versehen. Auf ihrer Vorderseite ist die Frontplatte 10 mit einer diffus durchscheinenden Schicht 24 sowie einem lichtundurchläs­ sigen Überzeug 26 versehen. Der Überzug 26 weist lichtdurchlässige Stellen 28 auf, welche bestimmten Zeichen, also Buchstaben, Ziffern, Piktogrammen etc. entsprechen. Auf dem Boden der Ausnehmungen 12 ist die Frontplatte mit einer weißen, diffus reflektierenden Beschichtung 30 versehen. Diese Beschichtung 28 soll das Licht diffus reflektieren.

Die lichtdurchlässigen Stellen 28 sollen von hinten, also von unten in Fig. 1 und 2, möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet werden. Die Leuchtdioden-Lichtquellen 20 sind mit elektrischen Schaltungsbauteilen 32, wie Widerständen und Kondensatoren, beschaltet. Diese Schaltungsbauteile sind auf der entgegengesetzten, der Frontplatte 10 abgewandten Seite der Platine 14 montiert.

Die Leuchtdioden-Lichtquellen 20 sind so auf der Platine 14 angeordnet und beschaltet, daß sich eine optimal gleichmäßige Ausleuchtung der Anzeigefelder der Frontplatte 10 ergibt. Für die Erzielung einer gleichmäßigen Ausleuchtung können zwei Parameter variiert werden: Einmal kann die Position jeder Leuchtdioden-Licht­ quelle geeignet gewählt werden. Zum anderen kann die Helligkeit jeder Leuchtdioden-Lichtquelle 20 im Verhältnis zu den Helligkeiten der anderen Leuchtdioden-Lichtquellen geeignet eingestellt werden. Die Dominantwellenlänge der Leuchtdiode ändert sich bei einer solchen Einstellung nicht.

In Fig. 2 ist eine der hier verwendbaren Leuchtdioden- Lichtquellen 20 im einzelnen dargestellt. Die eigentliche Leuchtdiode 34 sitzt auf einem Sockel 36. Der Sockel 36 ist auf der Platine 14 montiert. Auf dem Sockel 36 sitzt eine topfförmige Haube 38 aus einem lichtdurchlässigen Material. Die Haube 38 weist eine Mantelfläche 40 und eine Stirnfläche 42 auf. Die Stirnfläche 42 ist der Frontplatte 10 zugewandt. Die Stirnfläche 42 ist in der Mitte mit einer von der Leuchtdiode 34 aus gesehen konvexen Wölbung 44 versehen. Die Wölbung 44 ist verspiegelt. Dadurch wird das von der Leuchtdiode 34 ausgehende Lichtbündel 46 nach auswärts reflektiert und liefert ein ringförmiges, stark divergentes Lichtbündel 48. Dieses Lichtbündel fällt auf einer Ringfläche um die Leuchtdioden-Lichtquelle 20 herum auf die weiße, diffus reflektierende Beschichtung 22. Das Licht wird dadurch, wie durch die Pfeile 50 angedeutet, diffus oder wenigstens im wesentlichen diffus gegen die Rückseite der Frontplatte 10 oder die Trennwände 18 reflektiert.

Fig. 3 zeigt die Beschaltung der Leuchtdioden.

Die Leuchtdioden 34 werden von einer sinusförmigen 400 Hertz-Spannung gespeist, die von einem Bordnetz geliefert wird. Die Spannung ist zwischen einem unteren Wert von 2,7 Volt und einem oberen Wert von 5,0 Volt regelbar. Zwei Leuchtdioden 34A und 34B liegen in einem ersten Zweig 52 in Reihe mit einem Vorwiderstand 32A. In einem zweiten Zweig 56 liegen zwei Leuchtdioden 34C und 34D in Reihe mit einem Vorwiderstand 32B. Die beiden Zweige 52 und 56 liegen zueinander parallel. Die Parallelschaltung der beiden Zweige 52 und 56 liegt wieder in Reihe mit einem Vorwiderstand 32C und einem Kondensator 32D.

In entsprechender Weise liegen zwei Leuchtdioden 34E und 34F in einem dritten Zweig 58 in Reihe mit einem Vorwider­ stand 32E. In einem vierten Zweig 60 liegen zwei Leuchtdioden 34G und 34H in Reihe mit einem Vorwiderstand 32F. Die beiden Zweige 58 und 60 liegen zueinander parallel. Die Parallelschaltung der beiden Zweige 58 und 60 liegt wieder in Reihe mit einem Vorwiderstand 32G und einem Kondensator 32H.

Die Widerstände und Kondensatoren sind in Fig. 3 als einstellbar dargestellt. Das soll bedeuten, daß die Wider­ standswerte der Widerstände und die Kapazitäten der Kondensatoren bei einem einmaligen ersten Abgleich geeignet gewählt werden können, so daß sich eine optimal gleichmäßige Ausleuchtung der Anzeigefelder in der Frontplatte ergibt. In der Fertigung werden dann die Widerstände und Kondensatoren als feste, nicht­ einstellbare Bauteile vorgesehen, deren Widerstandswerte bzw. Kapazitäten den so ermittelten Werten entsprechen.

Durch die Wahl des Widerstandes 32C kann die Helligkeit der gesamten Gruppe von Leuchtdioden 34A, 34B, 34C und 34D der beiden Zweige 52 und 56 gemeinsam beeinflußt werden. Die Widerstände 32A und 32B beeinflussen jeweils zusätz­ lich den Zweig 52 bzw. den Zweig 56. Ähnlich verhält es sich mit den Zweigen 56 und 60.

Durch Variation der anliegenden Spannung können die Leuchtdioden gleichmäßig abgedunkelt werden (Dimmen).

Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführung. Hier sind Schaltungselemente 32 auf der Oberseite der Platine 14 angeordnet. Die Schaltungselemente 32 ragen in Ausnehmungen 62 der Frontplatte 10.

Claims (6)

1. Beleuchtungsvorrichtung für feste Beschriftung auf tag- und nachtablesbaren Anzeigetafeln, insbesondere für das Instrumentenpanel im Cockpit von Flugzeugen, bei welcher in einer lichtundurchlässigen Frontplatte (10) feste Zeichen lichtdurchlässig freigelassen und hinter der Frontplatte (10) Lichtquellen (20) ange­ ordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) als Lichtquellen Leuchtdioden (34) dienen, die durch eine auf ihrer Mantelfläche (40) lichtdurch­ lässige, topfförmige Haube (38) abgedeckt sind, wobei die Haube (38) an ihrer Stirnfläche (42) einen konvexen Spiegel (44) aufweist, gegen welchen das Lichtbündel (46) der Leuchtdiode (34) gerichtet ist, und
• b) diese Leuchtdioden (34) auf einer hinter der Frontplatte (10) und parallel zu dieser ange­ brachten Platine (14) so angeordnet und beschaltet sind, daß sich eine im wesentlichen gleichmäßige Ausleuchtung der Zeichen ergibt.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatte (10) eine licht­ durchlässige Platte ist, welche auf ihrer dem Beobachter zugekehrten Vorderseite mit einem licht­ undurchlässigen Überzug (26) versehen ist, in welchem die Zeichen freigelassen sind.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Frontplatte (10) auf ihrer dem Betrachter abgewandten Seite eine Mehrzahl von Ausnehmungen (12) aufweist,
• b) die Platine (14) auf der Rückseite der Frontplatte angebracht ist, so daß sie die Ausnehmungen (12) abdeckt und geschlossene Kammern gebildet sind, die durch Trennwände (18) voneinander getrennt sind,
• c) die auf der Platine (14) angeordneten Leuchtdioden-Lichtquellen (20) in die Ausnehmungen hineinragen und
• d) die Trennwände (18) und die der Frontplatte (10) zugewandte, die Leuchtdioden-Lichtquellen (20) tragende Seite der Platine (14) mit einer weißen, diffus reflektierenden Beschichtung (22) versehen sind.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatte (10) auf ihrer Vorderseite mit einer diffus durchscheinenden Schicht (24) sowie dem zusätzlich dazu angebrachten lichtundurchlässigen Überzug (26) mit die Zeichen darstellenden Durchbrüchen versehen ist.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltungsbausteine (32) zur Beschaltung der Leuchtdioden (34) auf der Platine (14) auf deren der Frontplatte (10) abgewandten Seite montiert sind.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsbausteine (32) feste elektrische Werte besitzen, die für ein bestimmtes Muster der Zeichen auf der Frontplatte (10) einmal bestimmt und festgelegt sind.