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Diese
Erfindung betrifft eine Lichtführungsanordnung,
um Beleuchtung zu Teilen einer Anzeigetafel zu führen, zum Beispiel den Zifferblättern auf
einer Fahrzeug-Armaturentafel.
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Die
Beleuchtung einer Fahrzeug-Anzeigetafel erfordert klare und gleichmäßige Beleuchtung,
sowohl über
die Frontfläche
des Zifferblatts/der Zifferblätter
wie auch entlang des Zeigers des Ziffernblatts. Zur gleichen Zeit
sollten die Merkmale, die benutzt werden um Licht zu den richtigen
Teilen der Anzeige zu leiten, keine sichtbaren Schatten auf der
Zifferblattbeschriftung erzeugen, und sollte in der Lage sein in
preiswerter, effizienter Art und Weise hergestellt zu werden, und
sie sollten der Struktur kein Gewicht hinzufügen.
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U.S.-Patent
Nr. 4,899,260, U.S. Philips Corporation, datiert 6. Februar 1990,
beschreibt einen Körper
aus einem Material ebenso klar wie Glas, der hinter den zu beleuchtenden
Teilen angeordnet ist. Der Körper
reflektiert die Strahlen durch Ablenkung an Reflexionsflächen zu
den einzelnen zu beleuchtenden Bereichen. Der optimale Leiterkörper (1) schließt eine
Platte (1) mit einer im Wesentlichen planaren Oberfläche ein;
sich quer durch die Platte (1) erstreckende Öffnungen
(7, 8, 9), wobei die Wände (7a, 8a, 9a)
dieser Öffnungen
sich in rechten Winkeln zur Mittenebene (5) der Platte
und mit spitzem Winkel zum Weg der Lichtstrahlen erstrecken und
Reflexionsflächen
aufweisen. Die Lichtstrahlen werden innerhalb der Platte parallel
durch die Mittenebene (5) der Platte geführt, wobei
die Lichtstrahlen in Aussparungen hinein reflektiert werden, die
als Abgabeflächen
bereitgestellt werden, und mittels Reflexionsflächen (10b) – geneigt
bezüglich
der Mittenebene (5) der Platte – aus diesen Aussparungen hinaus
reflektiert werden.
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EP 0 110 063 , Kienzle Apparate
GmbH, beschreibt eine Anordnung zur Lichtleiter-Beleuchtung der
Anzeigevorrichtung eines Meßinstruments,
die mindestens eine im Inneren des Meßinstruments angeordnete Lichtquelle
(
19) und einen scheibenförmigen photoleitfähigen Körper (
8)
aufweist, welcher der Lichtquelle (
19) zugehörig ist
und im Wesentlichen den Umrissen eines skalierten und nummerierten
Zifferblatts (
7) der Anzeigevorrichtung des Meßinstruments
entspricht, wobei dieser photoleitfähige Körper dient um Licht in mindestens
einen lichtleitenden Zeiger (
1) zu führen, von dem die Achse (
18)
den photoleitfähigen
Körper
(
8) durchdringt; dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
dem Bereich des an die Lichtquelle (
19) angrenzenden photoleitfähigen Körpers (
8)
und der Öffnung
(
17), die zum Durchtritt der Zeigerachse (
18)
dient, Schlitze (
25,
26) bereitgestellt werden;
wobei Licht ablenkende Oberflächen einen
Lichtkanal in dem photoleitfähigen
Körper
(
8) bilden, die im Wesentlichen gegeneinander parallelen
Schlitze (
25,
26) auf beiden Seiten einer imaginären Ebene
liegen, welche senkrecht zu dem photoleitfähigen Körper (
8) liegt und
durch die Lichtquelle (
19) und die Zeigerachse (
18)
bestimmt wird.
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EP 0 111 622 VDO, Adolf
Schindling, beschreibt eine Beleuchtungsvorrichtung für ein aus transparentem
Material hergestelltes Zifferblatt (
2) mit einer Licht
reflektierender Oberfläche
(
4), die entlang des Umfangs des Zifferblatts konstruiert
und bezüglich
der Ebene des Zifferblatts geneigt ist, um die Lichtstrahlen von
einer hinter der Ebene des Zifferblatts positionierten Lichtquelle
(
1) in das Zifferblatt hinein abzulenken; dadurch gekennzeichnet,
daß das
Zifferblatt (
2) mit einer hohlzylindrischen, lichtleitenden
Kante (
3) konstruiert ist, welche sich von der Licht reflektierenden
Oberfläche
(
4) erstreckt und welche Eingangsflächen (
7) aufweist,
um das Licht von der Lichtquelle (
1) in Umfangsrichtung
in die lichtleitende Kante (
3) einzustrahlen, wobei die
lichtleitende Kante (
3) eine abnehmende Höhe aufweist, während sie
sich von der Eingangsfläche
(
7) erstreckt, und die von dem Zifferblatt (
2)
fortweisende Stirn der lichtleitenden Kante (
3) als eine
Reflexionsfläche
(
5) konstruiert ist, welche die in der Umfangsrichtung
in die lichtleitenden Kante (
3) gelangenden Lichtstrahlen
zu der Licht reflektierenden Oberfläche (
4) ablenkt.
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Die
deutsche Schrift OLS
DE
33 00 271 A1 , VDO Schindling, beschreibt eine Anordnung,
in der Licht von einer einzelnen Lichtquelle in eine lichtleitende
Scheibe (
1) hinein gelangt. Dieses Licht wird mittels eines
Lichtteilers (
10) in zwei entgegengesetzt gerichtete Strahlengänge aufgeteilt.
Dieses in zwei Strahlengänge
aufgeteilte Licht wird durch Reflexionsflächen (
13,
14;
15,
16)
in der lichtleitenden Scheibe (
1) von entgegengesetzten
Richtungen zu einer zentralen Lichtversorgungs-Vorrichtung (
2)
geliefert. Von der Lichtversorgungs-Vorrichtung (
2) gelangt
das Licht in den Zeiger oder die Zeiger der Anzeigevorrichtung.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Lichtleiter-Anordnung wie in Anspruch 1 definiert bereitgestellt.
Die aufeinander zulaufenden Facetten sind in der Lage Licht in die Öffnung hinein
abzulenken, welches sonst an der Öffnung vorbeilaufen würde, ohne zur
Zeigerbeleuchtung beizutragen. Dies kann in gesteigerter Zeigerbeleuchtung
und/oder einer geringeren Spezifikation für die Lichtquelle resultieren.
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Die
aufeinander zulaufenden Facetten können die Kanten von durch das
Material der Platte hindurch gebildeten Schlitzen sein. In dieser
Weise muß der
Platte kein zusätzliches
Material hinzugefügt
werden; statt dessen wird Material entfernt, was in geringfügigem Ausmaß zur Gewichtsminderung
beiträgt.
Alternativ können
die aufeinander zulaufenden Facetten durch Nuten gebildet werden,
welche sich nicht vollständig
durch das Material der Platte hindurch erstrecken, welche aber eine
sich eine wesentliche Strecke durch das Material hindurch erstreckende,
reflektierende Fläche
aufweisen, um Licht in Richtung auf Zeiger-Beleuchtungsöffnungen hin zu reflektieren.
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Vorzugsweise
ist die erste Seite der Platte mit einer Deckschicht bedeckt, welche
einige durchscheinende Bereiche und einige lichtundurchlässige Bereiche
besitzt, und die aufeinander zulaufenden Facetten sind alle hinter
lichtundurchlässigen
Bereichen der Deckschicht angeordnet. Jegliche Ungleichmäßigkeit
der Beleuchtung über
die Fläche
der Platte hinweg, die aus der Gegenwart der Facetten resultiert,
wird von der Frontfläche
der Anzeige verborgen werden.
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Es
wird bevorzugt zwei Paare von aufeinander zulaufenden Facetten zu
besitzen, die beide aus verschiedenen Richtungen in Richtung auf
die Öffnung
aufeinander zulaufen, um Licht von zwei verschiedenen Lichtquellen
in Richtung der Öffnung
zu konzentrieren.
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Die
aufeinander zulaufenden Facetten sind mit ihren konkaven Seiten
einander zuweisend gebogen. In einer Ausführungsform werden die aufeinander
zulaufenden Facetten durch zwei gegenüberliegende Enden eines einzelnen
Schlitzes durch das Material der Platte hindurch gebildet.
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Bevorzugt
besitzt die Platte ein durch ihre Dicke hindurch gebildetes Paar
von Schlitzen, um Oberflächen
zu bilden, an welchen innerhalb der Platte laufendes Licht vollkommen
innerhalb der Platte reflektiert wird; worin die jeweiligen Schlitze
dieses Paars zur Öffnung
hin aufeinander zulaufen, um zwischen den aufeinander zulaufenden
Facetten einfallendes Licht zur Öffnung
hin zu konzentrieren.
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Die
Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen weiter beschrieben werden, in denen:
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1 eine
Frontansicht einer Instrumentenanzeige zum Gebrauch in einem Motorfahrzeug ist;
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2 eine
schematische Perspektivansicht der Anzeige von 1 ist;
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3 ein
Schnitt durch einen kleinen Teil der Anzeige von 1 und 2 ist;
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4 eine
Detailansicht einer Front einer Anzeigeplatte gemäß der Erfindung
ist;
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5 ein
Querschnitt durch die Anzeigeplatte von 4 entlang
der Linie V-V ist;
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6 ein
Schnitt durch einen kleinen Teil einer Anzeige ist, der ein weiteres
Merkmal der Erfindung zeigt;
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7 eine
Perspektivansicht der Rückseite einer
Anzeige ist, die eine Ausführungsform
zeigt, welche keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet;
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8 eine
Perspektivansicht der Rückseite einer
Anzeige ist, die noch ein anderes Merkmal der Erfindung zeigt; und
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9 eine
Planansicht eines Fahrzeugtachometer-Zifferblatts ist, das Merkmale
der Erfindung beinhaltet.
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1 zeigt
einen Teil einer Instrumentengruppe 10, welche einer Skalenplatte 22 umfaßt, auf welcher
Zifferblätter 12, 14, 16 und 18 positioniert sind.
Zum Beispiel können
die Zifferblätter
Kraftstoffpegel, Tachometer, Drehzahlmesser und Kühlmitteltemperatur
in einem Motorfahrzeug darstellen, aber es muß verstanden werden, daß die Erfindung
nicht in der Anwendung auf diese speziellen Funktionen beschränkt ist,
und tatsächlich
nicht auf den Gebrauch in einem Motorfahrzeug beschränkt ist.
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Im
Gebrauch wird die Skalenplatte 22 in einer Rückenplatte 24 und
hinter einem Gehäuse
oder einer Maske (nicht gezeigt) montiert werden. Die Rückenplatte
trägt verschiedene
elektronische Bauteile und trägt
zusätzlich
Lichtquellen für
die Beleuchtung der Platte 22. Drei Lichtquellen sind anhand
eines Beispiels bei 26 gezeigt, wobei diese Lichtquellen
in der Form von Glühbirnen
oder LED's vorliegen.
Andere Formen der Beleuchtung sind jedoch möglich.
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Die
Skalenplatte 22 besteht aus einer in Form hergestellten
Kunststoffplatte aus einem transparenten, lichtleitenden Material,
zum Beispiel Polycarbonat. Die Platte wird in Form hergestellt werden, um
Facetten und Lichtleiter in der unten zu beschreibenden Art und
Weise zu beinhalten. Die Frontfläche der
Skalenplatte 22 wird mit einer Deckschicht 28 (siehe 3)
abgedeckt sein, welche die Zeichen für die Skalenanzeige trägt. Große Bereiche
der Deckschicht werden lichtundurchlässig sein, aber manche Bereiche
werden transparent sein, besonders die Indexmarkierungen um den
Umfang jedes Zifferblatts herum, und die mit den Indexmarkierungen
in Zusammenhang stehenden Indexziffern. Wenn die Skalenplatte 22 von
hinten beleuchtet wird, werden die lichtundurchlässigen Teile des Zifferblatts dunkel
bleiben, aber die durchscheinenden Bereich (d.h. die Zeichen) werden
durch geleitetes Licht beleuchtet werden.
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Die
Platte 22 weist Öffnungen 30 auf,
durch welche eine Spindel eines Zeigers 20 hindurchreichen
kann. Die Kanten der Platte 22, welche die Öffnung 30 umgeben,
sind in einem Winkel geformt, wie in 3 zu sehen
ist; und die Deckschicht 28 endet kurz vor der Kante der
Deckplatte der Platte 22, so daß durch die in Winkeln angeordneten
Facetten 34 Licht nach oben zu der Unterseite der Nabe 36 des Zeigers 20 reflektiert
werden kann. Der Winkel der Facetten 34 wird von der Stärke der
Platte 22 abhängen,
wird typischerweise aber um 45° betragen.
Die Nabe 36 wird von ausreichend großem Durchmesser und ausreichend
nahe der Platte 22 sein, so daß kein Licht zwischen der Nabe
und der Deckschicht 28 austritt. In anderen Worten wird
der Durchmesser des Lochs in der Deckschicht geringer sein als der Durchmesser
der Nabe 36.
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In 3 und
den anderen Zeichnungen sind Lichtwege durch gestrichelte Linien
angedeutet.
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4 zeigt
einen Abschnitt einer Platte 22 mit einem Loch 30 für eine Meßinstrumentspindel. Die
Platte 22 ist mit einem Paar von Schlitzen 38 gebildet,
welche sich direkt durch die Stärke
der Platte 22 erstrecken und welche zur Position der Öffnung 30 für eine Zifferblattzeiger-Meßinstrumentspindel aufeinander
zulaufen.
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Eintretendes
Licht wird durch gestrichelte Linien bei 40 angedeutet.
Alles Licht, welches in den Mund zwischen den Schlitzen 38 eintritt,
wird entweder direkt zu der Zeigerspindel durchtreten; oder das Licht
wird, wenn es auf eine Kante eines der Schlitze 38 auftrifft,
innen über
die Lücke
zwischen den Schlitzen reflektiert, bis das Licht die Kante der
Meßinstrumentzeiger-Spindelöffnung 30 erreicht.
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5 zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie V-V, wobei die Schlitze 38 auf
beiden Seiten der Öffnung 30 und
der Facetten 34 gezeigt sind. Tatsächlich sind es die Innenflächen 35 der
Schlitze 38, welche Facetten bereitstellen, durch welche
einfallendes Licht intern innerhalb der Platte 22 reflektiert wird,
und das Licht prallt zwischen den beiden Schlitzen 38 vor
und zurück,
bis es die Öffnung 30 erreicht.
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Die
Schlitze 38 sind gebogen, wobei ihre konkaven Oberflächen einander
zuweisen.
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In 9 ist
einer der Schlitze 38a bei 42 unterbrochen, weil
ein anderes Merkmal (in diesem Fall ein Meßinstrument-Montagevorsprung)
die Position einnimmt, wo sonst der Schlitz gebildet würde. Ein kleiner
Betrag eingefangenen Lichts geht möglicherweise durch die Lücke 42 verloren,
aber der Betrag an verlorenem Licht wird nicht bedeutend sein.
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6 zeigt
einen Typ Lichtleitung bei 44, um Licht in eine Skalenplatte 22 einzubringen.
Die Lichtleitung 44 ist eine rechteckiger, von der Rückseite
der Platte 22 hochstehender Abschnitt, und besitzt eine
obere Kantenfläche 46,
welche zumindest zu etwas des von einer Lichtquelle 26 erzeugten
Lichts senkrecht sein wird. Licht, welches in rechten Winkel zur
Oberfläche
oder nahe an dieser Ausrichtung auf die Oberfläche 46 trifft, wird
wie durch die gestrichelten Linien 48 angedeutet durch
die Leitung geführt werden;
und wenn das Licht die Platte 22 selbst erreicht, wird
es auf eine eingeformte Facette 50 einfallen, mittels welcher
das Licht – in
diesem Fall – nach links
gelenkt wird, wo sich eine Öffnung 30 für einen Zifferblattzeiger
befinden wird, wo Beleuchtung benötigt wird. Dieses Merkmal kann
mit einfachem, preisgünstigem
Werkzeug erzielt werden, welches keine Seitenkerne erfordert.
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7 zeigt
die Rückseite
einer Skalenplatte in einer Ausführungsform,
die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, und welche eine
Erweiterung dieses Frinzips veranschaulicht. In diesem Fall weist
der Lichtleiter 144 eine U-förmige Aussparung 145 auf, innerhalb
welcher die Lichtquelle 26 positioniert ist. Die Aussparung 145 besitzt
daher drei getrennte Wände 146a, 146b und 146c,
welche senkrechte Lichtstrahlen empfangen können, und die von diesem Licht
innerhalb des Lichtleiters 144 genommenen Wege sind durch
gestrichelte Linien angedeutet. Man wird bemerken, daß die obere
Fläche
des Leiters 144 gewinkelte Schultern 147 aufweist,
um das durch die Flächen 146a und 146c eintretende Licht
intern zu reflektieren. Auf der Unterseite, wo der Leiter 144 auf
die Platte 22 trifft, befinden sich zwei gegenüberliegende
Winkelfacetten 151 und 152. Die Facette 151 wird
auf sie auftreffendes Licht in eine Richtung hinter den Leiter 144 ablenken,
wohingegen die Facette 152 Licht nach vorne lenken wird. Somit
kann ein in einem Teil mit einfachem, preisgünstigem Werkzeug hergestelltes
Merkmal Licht zu zwei verschiedenen Flächen reflektieren, die Zeiger aufnehmen.
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8 zeigt
eine Anordnung, in der ein Lichtleiter 244 so konstruiert
ist, daß er
Licht in Richtungen mit Winkeln von 90° zueinander lenken kann. Der
Leiter 244 besteht aus zwei Wänden 244a und 244b in
rechten Winkeln zueinander, mit Licht aufnehmenden Flächen 246a, 246b, 246c und 246d. Die
Art und Weise, in welcher Licht durch diese Flächen hindurch übertragen
wird, ist durch gestrichelte Linien angedeutet. Wenn das Licht die
Platte 22 erreicht, kann es durch eine zu den Facetten 50, 151 und 152 ähnliche
Facette entweder nach vorne oder nach hinten von der jeweiligen
Wand 245a, 245b umgelenkt werden.
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9 zeigt
einen Teil eines gemäß der Erfindung
konstruierten Tachometer-Zifferblatts. In dieser Zeichnung tragen
Komponenten, die unter Bezug auf vorstehende Zeichnungen beschrieben
wurden, die in diesen früheren
Zeichnungen benutzten Bezugsnummern.
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Licht
von einer nicht gezeigten Quelle links der Zeichnung von 9 wird
innerhalb der aufeinander zulaufenden Schlitze 38, 38a auf
der linken Seite empfangen werden.
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Licht
von der linken Wand des Lichtleiters 244 wird im rechten
Paar der Schlitze 38 empfangen werden.
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Licht
von der unteren Wand des Leiters 244 wird in einer Öffnung 330 für eine Kraftstoffmeßeinrichtung
empfangen werden, und in diesem Fall wird ein zusätzlicher
Schlitz 338 – ähnlich zu 38 von 4 – durch
das Material der Platte hindurch gemacht, um gestreutes Licht zu
sammeln, welches durch die Öffnung 330 hindurch
gelangt, und um das Licht zu der Öffnung zurück zu reflektieren.
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Die
hier beschriebenen Merkmale erlauben – allein oder in Kombination
miteinander – die
Konstruktion einer Skalenplatte für eine Instrumententafel mit
vorzüglichen
Lichtumlenkungseigenschaften in einer kosteneffizienten Art und
Weise. Die beschriebenen Merkmale können unter Verwendung von preisgünstigem,
einfachem Werkzeug erzielt werden.
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Es
ist in allen Ausführungsformen
zu bemerken, daß Licht
von der Lichtquelle 26, welches nicht in einen Lichtleiter
eintritt, verfügbar
wird um als Hintergrundbeleuchtung für die nicht lichtundurchlässigen Teile
der Deckschicht zu wirken.