DE4335854A1 - Anzeigevorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Moderne Kraftfahrzeuge sind mit einer Vielzahl von
Meßeinrichtungen ausgestattet, deren Anzeigeinstrumente
und Anzeigeleuchten am Armaturenbrett in einer
Anzeigevorrichtung, dem sogenannten Kombiinstrument,
zusammengefaßt sind, das im Blickfeld des Fahrers
liegt. Ein solches Kombiinstrument besteht im
allgemeinen aus einem Gehäuse mit einer darin
angeordneten Leiterplatte, die die Leiterbahnen für
Spannungsversorgung und Messung aufweist und auch die
Anzeigeinstrumente und Anzeigeleuchten trägt. Diese
sind von einem gemeinsamen Zifferblatt abgedeckt, auf
dem in geeigneter Form die Zahlenwerte und Markierungen
für die angezeigten Meßwerte aufgebracht sind und das
Durchbrüche für die Zeiger der Anzeigeinstrumente und
für die Anzeigeleuchten aufweist und von einem
Frontrahmen mit Blende umschlossen ist, die seitlichen
Lichteinfall abschirmen und die ästethische Gestalt des
Kombiinstruments bestimmen. Zum Fahrer hin ist der
Frontrahmen durch ein Deckglas gegen Staubeinfall
abgedeckt.
Für Anzeigevorrichtungen in Kraftfahrzeugen besteht
grundsätzlich die Forderung der ausreichenden
Erkennbarkeit der durch Zeigerinstrumente oder
Anzeigeleuchten angezeigten Betriebszustände des
Kraftfahrzeugs unter allen vorkommenden
Umgebungslichtverhältnissen. Diese reichen von grellem
Sonnenlicht bis zur völligen Dunkelheit und erfordern
eine Reihe von Vorkehrungen zur Erzielung des
angestrebten Ergebnisses.
Für die Erkennbarkeit einer Anzeige ist in erster Linie
der Helligkeitskontrast zwischen dieser Anzeige und
deren Umgebungshintergrund maßgebend. Im Falle einer
Beleuchtung der Anzeige mit künstlichem Licht ergibt
sich der Helligkeitskontrast aus dem Verhältnis der
Summe der Helligkeiten aus der Eigenbeleuchtung und der
Beleuchtung durch das durch das Deckglas einfallende
Umgebungslicht zur Helligkeit der Anzeigenumgebung. Es
ist daher bekannt, bei Anzeigeinstrumenten mit Zeigern
Zeiger und Ziffern auf dem Zifferblatt hellfarbig und
lichtreflektierend zu gestalten und die
Hintergrundfläche dunkel farbig und mit matter
Oberfläche. Auch die umgekehrte Farbstellung ist
üblich, jedoch ist ein heller Hintergrund für die
Erkennbarkeit von Warn- und Anzeigeleuchten weniger
günstig.
Bei Nacht genügen infolge des Fehlens von
Umgebungslicht und auch wegen der Gefahr der Blendung
des Fahrers dann geringe Leuchtdichten der
Anzeigenziffern und -zeiger zur Erzeugung des
erforderlichen Helligkeitskontrastes. Zur Anpassung der
Anzeigenhelligkeit an das individuelle Sehvermögen des
Fahrers sind häufig Einrichtungen vorgesehen, mit denen
die Stromaufnahme der Beleuchtungskörper verringert
werden kann.
In manchen Fällen ist es erwünscht, daß die
Anzeigevorrichtung im nicht aktiv beleuchteten Zustand
ein einheitlich dunkles Erscheinungsbild aufweist. Dazu
wird zur teilweisen Abschirmung des auf die
Anzeigevorrichtung fallenden Umgebungslichtes dem
Deckglas ein neutralgraues Filter zugeordnet und Zeiger
sowie Ziffern möglichst wenig reflektierend ausgeführt.
Filter und Deckglas können einstückig aus einem
entsprechend eingefärbten Material bestehen, z. B. aus
Polymethylmethacrylat. Infolge des zweimaligen
Durchtritts des auf die Oberfläche des Deckglases
einfallenden Umgebungslichtes vermindert sich die
Sichtbarkeit der Anzeigeinstrumente und Anzeigeleuchten
insgesamt, so daß der angestrebte Zweck erreicht wird.
Die geringe Leuchtdichte im ausgeschalteten Zustand
macht das Einschalten der Anzeigenbeleuchtung auch am
Tage notwendig. Der eintretende Lichtverlust des von
der Anzeige ausgehenden Lichtes beim Durchtritt durch
das Filter kann durch höhere Lichtstärke der
Anzeigenbeleuchtung ausgeglichen werden, jedoch führt
dies im Regelfall zu erhöhter Wärmeentwicklung in der
Anzeigevorrichtung.
In diesem Zusammenhang sind Anzeigevorrichtungen
entwickelt worden, bei denen die Ziffernanzeigen im
Durchlicht beleuchtet werden. Zur besseren Erkennbarkeit
tagsüber erfolgt die Beleuchtung dabei mittels
Leuchtstoffröhren mit tageslichtähnlichem
Emissionsspektrum, für die Nachtbeleuchtung werden
lichtemittierende Dioden (LED′s) eingesetzt. Die
Zeigerbeleuchtung und ggf. die Beleuchtung weiterer
Anzeigen erfolgt ständig durch LED′s. Es hat sich nun
gezeigt, daß die oben angeführten Maßnahmen , nämlich
der Einsatz eines neutralgrauen Filters vor der
Anzeigefläche, bei Tag und Nacht eine zu große Einbuße
des von den LED′s ausgehenden farbigen Lichtes bewirkt.
Aus der Firmenschrift "HEWLETT PACKARD, Application
Note 1015, S.206-237, - Contrast Enhancement Techniques
For LED Displays -" sind Techniken zur Verbesserung
der Sichtbarkeit von Anzeigevorrichtungen bekannt, die
darauf beruhen, daß auf die Wellenlänge der jeweiligen
Lichtquelle abgestimmte Filterscheiben verwendet
werden. Dabei sind die Filterdurchlaßkurven so gewählt,
daß ihr Übergang von 0% Transmission zur maximalen
Transmission im Bereich der Wellenlänge der
Hauptemission der jeweils verwendeten LED liegt.
Umgebungslicht unterhalb dieser Wellenlänge wird daher
wirksam gefiltert und davon herrührende Reflexionen
unterdrückt. Für Anzeigevorrichtungen mit mehreren
verschiedenfarbigen Anzeigen, wie sie z. B. in
Kraftfahrzeugen gesetzlich vorgeschrieben sind, sind
die bekannten Filtermaßnahmen nicht brauchbar.
Auch die aus der gleichen Druckschrift bekannte
Kombination eines solchen wellenlängenabhängigen
Filters mit einem neutralgrauen Filter führt nicht zum
gewünschten Ergebnis, weil auch damit die unterhalb der
LED-Farbe liegenden Farbbereiche mit kürzeren
Wellenlängen vollständig unterdrückt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Anzeigevorrichtung anzugeben, mit der eine gute
Erkennbarkeit mit hohen Leuchtdichten der Anzeigewerte
mit relativ lichtschwachen Lichtquellen unter hellem
Umgebungslicht erzielt wird, wobei die Wärmeentwicklung
in der Anzeigevorrichtung gering ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen
Maßnahmen.
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung für
Kraftfahrzeuge mit einer durch eine oder mehrere
Lichtquellen beleuchteten, von durch die gleichen
Lichtquellen beleuchtbaren Meßwerkszeigern bestrichenen
Hauptskala und ggf. von weiteren durch die Lichtquellen
beleuchteten Anzeigen, die durch ein gemeinsames
Deckglas, dem ein Lichtfilter zugeordnet ist, zum
Betrachter hin abgedeckt sind, ist im einzelnen dadurch
gekennzeichnet, daß das Lichtfilter im
Wellenlängenbereich der Hauptemission von sichtbarem
Licht der einen oder mehreren die Hauptskala, die
Meßwerkszeiger und ggf. die weiteren Anzeigen
beleuchtenden Lichtquellen eine hohe Transmission und
in den übrigen Bereichen eine geringere, von Null
verschiedene, Transmission aufweist.
Bei der Zeigerbeleuchtung und insbesondere bei LCD sind
systembedingt hohe Lichtverluste vorhanden. Um bei
Black panel eine ausreichende vom Beobachter erfaßbare
Leuchtdichte zu erhalten, muß die von den Lichtquellen
erzeugte Lichtmenge sehr hoch sein, was eine sehr hohe
Wärmeerzeugung bedeutet.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird eine
wesentlich höhere vom Beobachter erfaßbare Leuchtdichte
erreicht, so daß die zu erzeugende Lichtmenge und
damit die entstehende Wärme erheblich reduzierbar sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die
Transmission des Lichtfilters im Bereich hoher
Transmission höher als im Bereich geringer Transmission
und im Bereich geringer Transmission zwischen 10% und
60% ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß auch
weitere anders farbige Signal leuchten bei allen
Umgebungslichtverhältnissen gut erkennbar sind.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin,
daß die Transmission des Lichtfilters im Bereich hoher
Transmission zwischen 70% bis 95% ist. Dies verbessert
die Nachterkennbarkeit der angezeigten Skalenwerte.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin,
daß das Lichtfilter aus einer eingefärbten Scheibe aus
Polymethylmethacrylat besteht. Hierdurch läßt sich das
Lichtfilter in einfacher Weise den räumlichen
Gegebenheiten im Kraftfahrzeug hinsichtlich
geometrischer Abmessungen und Filtereigenschaften
anpassen.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Lichtfilter bei
Tageslicht etwa neutralgrau. Dadurch weist die
Anzeigevorrichtung im nicht aktiv beleuchteten Zustand
das erwünschte einheitlich dunkle Erscheinungsbild auf.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind
das Deckglas und das Lichtfilter einstückig ausgeführt.
Diese Ausbildung des Erfindungsgegenstandes verringert
den Bauteileaufwand und die Montagekosten.
Vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen
Anzeigevorrichtung die Hauptskala durch Lichtquellen
mit unterschiedlichen Emissionsspektren beleuchtbar,
wobei eine erste Gruppe der Lichtquellen ein breites
Emissionsspektrum im Bereich des sichtbaren Lichts und
eine zweite Gruppe der Lichtquellen ein schmales
Emissionsspektrum im Bereich des sichtbaren Lichts
aufweist und der Bereich hoher Transmission des
Lichtfilters die Hauptwellenlänge des
Emissionsmaximums der zweiten Gruppe der Lichtquellen
umfaßt. Die Ausgestaltung ermöglicht in einfacher Weise
die Beleuchtung der Hauptskala bei hellem
Umgebungslicht durch Lichtquellen mit
tageslichtähnlichem Emissionsspektrum und
gewährleistet darüber hinaus die gute Erkennbarkeit
aller Anzeigen unter allen vorkommenden
Lichtverhältnissen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin,
daß die Hauptwellenlänge des Emissionsmaximums der
zweiten Gruppe der Lichtquellen nahe an der Grenze des
sichtbaren Lichts liegt. Dadurch läßt sich die
Filterkurve so gestalten, daß der spektrale
Transmissionsverlauf des Lichtfilters für diese
Lichtquellen eine optimale Durchlaßkurve ergibt und
alle anderen in gewünschter Weise gedämpft werden.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Anzeigevorrichtung sieht vor, daß die zweite Gruppe der
Lichtquellen mit schmalem Emissionsspektrum
langwelliges Licht ausstrahlt. Dadurch kann in
besonders einfacher Weise eine Anpassung des
Filterkurvenverlaufs vorgenommen werden.
Eine andere Weiterbildung sieht vor, daß die zweite
Gruppe der Lichtquellen mit schmalem Emissionsspektrum
rotstrahlend ist. Diese Lichtfarbe liegt zwar im
Bereich geringer Augenempfindlichkeit, hat jedoch einen
hohen Farbkontrast. Daher genügen geringere
Leuchtdichten zur Erzielung der angestrebten guten
Erkennbarkeit der so ausgeleuchteten Anzeigen.
Schließlich erlaubt eine vorteilhafte Weiterbildung der
Anzeigevorrichtung dadurch, daß die Hauptskala vor
Lichtdurchtritt durch das Lichtfilter bei Beleuchtung
durch die Lichtquellen der zweiten Gruppe eine
geringere Leuchtdichte aufweist als bei Beleuchtung
durch die Lichtquellen der ersten Gruppe, in einfacher
Weise die Anpassung der Anzeige an die
unterschiedlichen Umgebungshelligkeiten am Tag und in
der Nacht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch
eine Mehrfach-Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug,
Fig. 2 den Transmissionsverlauf eines Filters nach der
Erfindung.
Gleiche Bauteile mit gleicher Funktion sind
in der Zeichnung mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 sind beispielhaft unterschiedliche
Lichtquellen zur Beleuchtung der Anzeigevorrichtung
dargestellt. Eine Leuchtstoffröhre 1 mit einem breiten
Emissionsspektrum im sichtbaren Bereich des Lichts ist
wegen ihrer verhältnismäßig großen Helligkeit und ihres
tageslichtähnlichen Lichts für die Tagbeleuchtung des
Zifferblattes im Durchlicht vorgesehen. Glühlampen, von
denen eine dargestellt und mit dem Bezugszeichen 2
versehen ist, dienen als Warn- und Anzeigeleuchten,
wobei entsprechend eingefärbte Deckgläser die
unterschiedlichen, teilweise gesetzlich
vorgeschriebenen, Signalfarben bewirken.
Lichtemittierende Dioden (LED′s) 3 weisen ein
schmalbandiges Emissionsspektrum in der jeweiligen
Farbe auf. Als Diodenareal einheitlicher Farbe dienen
sie zur Nachtbeleuchtung des Zifferblattes im
Durchlicht, als weitere im Verbund betriebene LED′s
können Matrixanzeigen gestaltet oder Passivanzeigen
(LCD′s) 7 beleuchtet werden.
Die sehr wichtige Beleuchtung der Zeiger 4 auf den
Anzeigemeßwerken 5 erfolgt im vorliegenden
Ausführungsbeispiel durch im Zeiger angeordnete LED′s,
jedoch ist auch die Übertragung des Lichts feststehender
LED′s in den Zeiger durch Lichtleitung denkbar und
üblich.
Alle in der Anzeigevorrichtung zusammengefaßten
Anzeigeeinrichtungen sind zum Betrachter hin durch ein
Deckglas 8 abgedeckt. Die Lichttransmission bzw.
Lichtreflexion dieses Deckglases oder einer dem
Deckglas vorgeschalteten Filterscheibe (nicht
dargestellt) bestimmen das Erscheinungsbild der
Anzeigeeinrichtung unter den verschiedenen
Umgebungslichtverhältnissen.
Fig. 2 zeigt den spektralen Transmissionsverlauf 9 des
Deckglases 8 nach der Erfindung aus Fig. 1, sowie die
Emissionskurve 10 einer schmalbandigen Lichtquelle
(LED), in diesem Falle rotstrahlend mit einem
Intensitätsmaximum bei etwa 655 nm. In diesem
Wellenlängenbereich und darüber weist das Deckglas 8
eine hohe Transmission bis ca. 90% auf. Dadurch wird
das Licht der schmalbandigen Lichtquelle fast
ungehindert durchgelassen und es ergibt sich eine
effektive Leuchtdichtekurve 11 für diese Lichtquelle.
Im übrigen Bereich des sichtbaren Lichts, also
unterhalb der Hauptintensitätswellenlänge der LED, ist
die Transmission des Deckglases wesentlich geringer,
beträgt aber im vorliegenden Ausführungsbeispiel immer
noch etwa 40%. Ein solcher Verlauf der
Transmissionskurve läßt sich durch eine Filterscheibe
aus Polymethylmethacrylat von 3 mm Stärke und bestimmter
Einfärbung erzielen. Dadurch erscheint das Deckglas bei
hellem Umgebungslicht dunkelgrau und vermindert die
störenden Reflexionen auf der Anzeige, gleichzeitig
werden aber die andersfarbigen Anzeigen, wie blaue
Fernlichtkontrolle oder gelbe Nebellampenkontrolle, in
genügendem Maße und sind mit zufriedenstellender
Leuchtdichte sichtbar.
Claims (11)
1. Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer
durch eine oder mehrere Lichtquellen beleuchteten, von
durch die gleichen Lichtquellen beleuchtbaren
Meßwerkszeigern bestrichenen Hauptskala und ggf. von
weiteren durch die Lichtquellen beleuchteten Anzeigen,
die durch ein gemeinsames Deckglas, dem ein Lichtfilter
zugeordnet ist, zum Betrachter hin abgedeckt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtfilter im
Wellenlängenbereich der Hauptemission von sichtbarem
Licht der einen oder mehreren die Hauptskala, die
Meßwerkszeiger und ggf. die weiteren Anzeigen
beleuchtenden Lichtquellen (1, 3) eine hohe Transmission
und in den übrigen Bereichen eine geringere, von Null
verschiedene, Transmission aufweist.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Transmission des Lichtfilters
im Bereich hoher Transmission höher als im Bereich
geringer Transmission und im Bereich geringer
Transmission zwischen 10% und 60% ist.
3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Transmission des Lichtfilters
im Bereich hoher Transmission zwischen 70% bis 95% ist.
4. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtfilter aus einer
eingefärbten Scheibe aus Polymethylmethacrylat besteht.
5. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtfilter
bei Tageslicht etwa neutralgrau ist.
6. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckglas (8)
und das Lichtfilter einstückig ausgeführt sind.
7. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hauptskala (6) durch Lichtquellen (1, 2, 3) mit
unterschiedlichen Emissionsspektren beleuchtbar ist,
daß eine erste Gruppe der Lichtquellen (1, 2) ein
breites Emissionsspektrum im Bereich des sichtbaren
Lichts und eine zweite Gruppe der Lichtquellen (3) ein
schmales Emissionsspektrum im Bereich des sichtbaren
Lichts aufweist und daß der Bereich hoher Transmission
des Lichtfilters die Hauptwellenlänge des
Emissionsmaximums der zweiten Gruppe der
Lichtquellen (3) umfaßt.
8. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hauptwellenlänge des
Emissionsmaximums der zweiten Gruppe der
Lichtquellen (3) nahe an der Grenze des sichtbaren
Lichts liegt.
9. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Gruppe der
Lichtquellen (3) mit schmalem Emissionsspektrum
langwelliges Licht ausstrahlt.
10. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Gruppe der
Lichtquellen (3) mit schmalem Emissionsspektrum
rotstrahlend ist.
11. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 7
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptskala (6)
vor Lichtdurchtritt durch das Lichtfilter (8) bei
Beleuchtung durch die Lichtquellen (3) der zweiten
Gruppe eine geringere Leuchtdichte aufweist als bei
Beleuchtung durch die Lichtquellen (1, 2) der ersten
Gruppe.
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