DE10162268A1

DE10162268A1 - Dimmbares Anzeigeelement

Info

Publication number: DE10162268A1
Application number: DE2001162268
Authority: DE
Inventors: Armin Leipe; Matthias Zinser
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-07-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein dimmbares Anzeigeelement, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, mit einer Vakuum-Fluoreszenzanzeige (VFD), die eine Elektrodenanordnung mit einer Filamentstruktur, einer Steuerelektrode und einer Anode aufweist, und Steuermitteln zur Ansteuerung der Vakuum-Fluoreszenzanzeige, wobei die Steuermittel mit Mitteln zur Detektion eines Nachtbetriebes verbunden sind und bei detektiertem Nachtbetrieb über die Steuermittel die Anzeigehelligkeit der Vakuum-Fluoreszenzanzeige (VFD) durch Veränderung der Ansteuerspannung für die Steuerelektrode reduziert wird. Im Nachtbetrieb mit reduzierter Anzeigehelligkeit wird bei einem solchen Anzeigeelement die Filamentstruktur sichtbar. Um dies zu vermeiden, ist insbesondere vorgesehen, dass bei detektiertem Nachtbetrieb zusätzlich die Heizleistung für die Filamentstruktur verringert wird. Dies kann insbesondere durch Einschalten eines Widerstandes (R 1144) in einen Rückkoppelzweig eines DC/DC-Wandlers zur Spannungsversorgung der Filamentstruktur mittels eines Schalttransistors (T 1143) geschehen, der abhängig vom Tag- oder Nachtbetrieb aus- bzw. eingeschaltet wird. In einer anderen Ausführungsform kann die Heizleistung auch bei Änderungen der Umgebungstemperatur anpaßbar sein.

Description

Die Erfindung betrifft ein dimmbares Anzeigeelement, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, mit einer Vakuum- Fluoreszenzanzeige, die eine Elektrodenanordnung mit einer elektrisch aufheizbaren Filamentstruktur, einer Steuerelektrode und einer Anode aufweist, und Steuermitteln zur Ansteuerung der Vakuum-Fluoreszenzanzeige, wobei die Steuermittel mit Mitteln zur Detektion eines Nachtbetriebs verbunden sind und bei detektiertem Nachtbetrieb über die Steuermittel die Anzeigehelligkeit der Vakuum-Fluoreszenzanzeige durch Veränderung der Ansteuerspannung für die Steuerelektrode reduziert wird. Derartige Anzeigeelemente sind aus der US 4,968,917, der US 5,563,622 und der US 5,808,419 bekannt.

Vakuum-Fluoreszenzanzeigen sind unter anderem in Kraftfahrzeugen weit verbreitet. Wie bei Anzeigeelementen in Kraftfahrzeugen üblich, wird deren Anzeigehelligkeit bei Dunkelheit verringert. In der Regel erfolgt dies zusammen mit dem Einschalten einer Fahrzeugbeleuchtung. Bei Vakuum- Fluoreszenzanzeigen erfolgt die Verringerung der Anzeigehelligkeit dadurch, dass die Ansteuerspannung für die Steuerelektrode (Gitter) reduziert wird. Entsprechende Anordnungen und Verfahren sind aus den o. g. Patenten bekannt. Nachteilig ist hierbei, dass die als Kathode wirkende aufgeheizte Filamentstruktur der Vakuum-Fluoreszenzanzeige bei reduzierter Anzeigehelligkeit bedingt durch ihre Temperatur und die Bauart der Vakuum-Fluoreszenzanzeige sichtbar wird. Hierdurch wird das optische Erscheinungsbild der Anzeige beeinträchtigt und auch deren Ablesbarkeit verschlechtert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein dimmbares Anzeigeelement anzugeben, bei dem das optische Erscheinungsbild im Nachtbetrieb mit verringerter Anzeigehelligkeit deutlich verbessert ist.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen dimmbaren Anzeigeelement dadurch gelöst, dass die Steuermittel zur Veränderung der Heizleistung der elektrisch geheizten Filamentstruktur bei veränderten Umgebungsbedingungen ausgelegt sind.

Insbesondere ist bei detektiertem Nachtbetrieb eine Reduzierung der Heizleistung der elektrisch aufheizbaren Filamentstruktur vorgesehen.

Im gedimmmten Betriebsmodus (Nachtbetrieb) ist es ausreichend, wenn von der Filamentstruktur, die als Kathode wird, weniger Elektroden emittiert werden. Somit kann die Heizleistung für die Filamentstruktur reduziert werden, ohne dass dies zu einer Beeinträchtigung des Betriebs der Vakuum- Fluoreszenzanzeige führt. Vorzugsweise wird die Heizleistung der Filamentstruktur bei Nachtbetrieb um 10 bis 20 Prozent, insbesondere um 12 bis 16 Prozent, verringert. Es hat sich gezeigt, dass mit einer solchen Verringerung der Heizleistung eine deutliche Verringerung der Helligkeit der Filamentstruktur erreicht wird, so dass diese auch bei Nachtbetrieb nicht oder nahezu nicht mehr sichtbar ist. Die Heizleistung kann durch Verringerung der Heizspannung oder des Heizstroms reduziert werden. Beispielsweise wurde bei einer Verringerung der Heizspannung um 14 Prozent eine Reduzierung der Filamentstrukturilluminenz von ca. 40 Prozent erreicht.

In einer besonderen Ausführungsform sind zur Detektion des Nachtbetriebes die Steuermittel mit einem Kontrollsignal für eine eingeschaltete Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs verbunden. Somit kann dasselbe Steuersignal, das für die Herabsetzung der Anzeigehelligkeit der Vakuum- Fluoreszenzanzeige üblicherweise eingesetzt wird, auch für die Reduzierung der Heizleistung für die Filamentstruktur verwendet werden. Dies erlaubt einen besonders einfachen Aufbau des dimmbaren Anzeigeelements.

In einer alternativen Ausführungsform können zur Detektion des Nachtbetriebs die Steuermittel mit einem Fotodedektor verbunden sein. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Umschaltung der Helligkeit der Vakuum-Fluoreszenzanzeige und der Heizleistung in Abhängigkeit von der detektierten Umgebungshelligkeit. Hierdurch kann erreicht werden, dass unabhängig von dem Einschalten einer Fahrzeugbeleuchtung die Helligkeit und die Heizleistung reduziert werden, um in einen Nachtbetrieb überzugehen. Eine solche Ausgestaltung bietet sich insbesondere dann an, wenn aufgrund gesetzlicher Vorschriften ganztägig mit eingeschalteter Fahrzeugbeleuchtung gefahren werden muß, wie dies in skandinavischen Ländern der Fall ist.

Wird die Anzeigehelligkeit in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit gedimmt, so kann insbesondere auch die Anzeigehelligkeit und die Heizleistung kontinuierlich oder in mehreren feinen Stufen (quasi-kontinuierlich) veränderbar sein. Hierzu kann das Ausgangssignal eines Fotodedektors ausgewertet und der Ansteuerung des Anzeigeelements zugeführt werden.

Ist zur Festlegung der Heizleistung ein Schaltnetzteil vorhanden, so kann dessen Ausgangsspannung in Abhängigkeit von einem Steuersignal bei detektiertem Nachtbetrieb verringert werden. Hier ergibt sich eine schaltungstechnisch besonders einfache Möglichkeit, den Erfindungsgedanken umzusetzen.

Bei Einsatz der Vakuum-Fluoreszenzanzeige in einem Kraftfahrzeug ist diese großen Schwankungen in der Umgebungstemperatur unterworfen. Bei festgelegter Heizleistung kann daher bei tiefen Umgebungstemperaturen die zur Erzeugung der gewünschten Helligkeit erforderliche Filamenttemperatur u. U. nicht erreichbar sein. Um diesen Abfall der Filamenttemperatur und damit auch die unerwünschte Reduzierung der Anzeigehelligkeit zu kompensieren, ist in einer besonderen Ausführungsform vorgesehen, dass die Heizleistung an eine repräsentative Umgebungstemperatur der Vakuum-Fluoreszenzanzeige anpaßbar ist.

Hierzu kann beispielsweise ein über einen Temperatursensor bestimmter Meßwert für die Außen- und/oder Innentemperatur des Fahrzeugs, der auch für eine Klimaregelung benötigt wird, herangezogen werden. Der Temperaturmeßwert wird einem Bediengeräterechner zugeführt und von diesem bei der Festlegung der Ansteuersignale für die Vakuumfluoreszenzanzeige berücksichtigt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Vakuum- Fluoreszenzanzeige
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines dimmbaren Anzeigeelements,
Fig. 3 ein Schaltnetzteil zur Realisierung einer veränderbaren Heizspannung für die Filamentstruktur.
Vakuum-Fluoreszenzanzeigen weisen in der Regel eine Triodenstruktur auf. Zwischen einer Front- und einer Basisplatte FP, BP sind eine Filamentstruktur F, eine Gitterstruktur G als Steuerelektrode und eine Anode A angeordnet (Fig. 1). Die Filamente F bestehen aus dünnen beschichteten Wolframdrähten, die auf eine Temperatur von typischerweise 600 Grad Celsius aufgeheizt werden, wodurch eine thermionische Emission erzeugt wird. Wird an das Gitter eine positive Spannung angelegt, so werden die von der Filamentstruktur emittierten Elektronen zur Anode hin beschleunigt. Durch eine negative Spannung am Gitter wird der Elektronenfluß zur Anode gestoppt. Die Anode besteht aus einem leitenden Material, wie beispielsweise Graphit, und ist mit einem Leuchtstoff in Form des gewünschten Anzeigemusters beschichtet. Die auftreffenden Elektronen führen zu einer Lichtemission des Leuchtstoffs.
Durch Veränderung der Ansteuerspannung für das Gitter kann die Zahl der auf der Anode auftreffenden Elektronen und damit die Anzeigehelligkeit variiert werden. Der Aufbau und die Funktionsweise derartiger Vakuum-Fluoreszenzanzeigen ist hinreichend bekannt. Ansteuerschaltungen zur Erzielung einer reduzierten Anzeigehelligkeit bei einem Nachtbetrieb sind aus den eingangs genannten Dokumenten ebenfalls hinreichend bekannt.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild mit den wesentlichen Komponenten zur zusätzlichen Einstellung der Heizspannung für die Filamentstruktur, wie sie erfindungsgemäß vorgesehen ist. Ein DC/DC-Wandler 1, ein DC/AC-Wandler 2, ein Transformator 3 und ein Steuerblock 4 erzeugen als Ansteuermittel die Ansteuersignale für die Vakuum-Fluoreszenzanzeige. Der DC/DC-Wandler 1 setzt die Fahrzeugbordspannung in eine niedrigere Ausgangsspannung um, die beim Tagbetrieb der Vakuum- Fluoreszenzanzeige VFD 8 Volt und bei Nachtbetrieb der Vakuum-Fluoreszenzanzeige VFD 6,8 Volt beträgt. Die Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers 1 wird in dem DC/AC-Wandler 2 in eine Wechselspannung umgesetzt, die dem Transformator 3 zugeführt wird. Im Transformator 3 erfolgt eine Umsetzung in die Heizspannung für die Vakuum-Fluoreszenzsanzeige VFD mit einem festen Übersetzungsverhältnis. Dem DC/DC-Wandler 1 wird zusätzlich ein Steuersignal "Licht E/A" zugeführt, das die Umschaltung in den Nachtbetrieb bewirkt. Dieses Steuersignal zeigt an, ob die Fahrzeugbeleuchtung eingeschaltet ist oder nicht. Bei eingeschalteter Fahrzeugbeleuchtung bewirkt das Steuersignal eine Reduzierung der Ausgangsspannung des DC/DC- Wandlers 1 und damit der Heizspannung für die Filamentstruktur des VFD. Da in der praktischen Ausgestaltung der Transformator 3 sämtliche Betriebsspannungen für das VFD erzeugt, wirkt sich eine Verringerung der Ausgangsspannung des DC/DC- Wandlers 1 nicht nur auf die Heizdrahtspannung, sondern auch auf die Gitterspannung aus. Da die Gitterspannung aber bereits durch den Steuerblock 4 im Nachtbetrieb reduziert wird, wird die Gitterspannung durch den Steuerblock 4 wieder geringfügig angehoben, um das zusätzliche Absinken der Anzeigehelligkeit durch die verringerte Ausgangsspannung des DC/DC- Wandlers 1 zu kompensieren. Bei völlig getrennter Erzeugung der Heizdrahtspannung und der Gitteransteuerspannung ist diese Maßnahme jedoch nicht erforderlich.
Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung des DC/DC-Wandlers 1. Zentraler Bestandteil ist der kommerziell erhältliche integrierte Schaltkreis LM 2594, mit dem ein Tiefsetzsteller realisiert wird. Dem integrierten Schaltkreis wird die Versorgungsspannung UV zugeführt, die in eine Ausgangsspannung Ua umgesetzt wird. Abgesehen vom Transistor T 1143 und dem Widerstand R 1144 handelt es sich um eine standardmäßige Beschaltung dieses integrierten Schaltkreises. Die Ausgangsspannung UA der Schaltung wird über eine Rückkopplung zwischen dem Schaltungsausgang und dem Eingang FB des integrierten Schaltkreises eingestellt. Im Rückkoppelzweig sind die Widerstände R 804 und R 802 angeordnet, die bei entsprechender Bemessung eine Ausgangsspannung von 8 Volt bewirken. Zusätzlich sind nun in den Rückkoppelzweig parallel zum Widerstand R 804 der Widerstand R 1144 und der Transistor T 1143 in Reihe geschaltet. Der Transistor T 1143 erhält ein Ansteuersignal, das bei Nachtbetrieb den Transistor 1143 durchschaltet, wodurch der Widerstand 1144 wirksam parallel zum Widerstand 804 geschaltet wird. Durch die veränderte Rückkopplung stellt sich dann eine Ausgangsspannung von 6,8 Volt ein. Im Tagbetrieb wird der Transistor T 1143 nicht oder derart angesteuert, dass er sperrt, wodurch der Widerstand R 1144 unwirksam ist. Grundlage für das Ansteuersignal des Transistors T 1143 ist die abgegriffene Spannung an Klemme 58d des Fahrzeuges, die nur dann Spannung führt, wenn die Fahrzeugbeleuchtung eingeschaltet ist. Die an Klemme 58d anliegende Spannung wird zunächst in einem Bediengeräterechner softwaremäßig ausgewertet. In Abhängigkeit von der Auswertung wird von dem Bediengeräterechner ein entsprechendes Signal an den Schalttransistor T 1143 geliefert.
Die Erfindung wurde anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Andere Ansteuerschaltungen zur Reduzierung der Heizspannung sind möglich, ohne den erfinderischen Gedanken der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Dimmbares Anzeigeelement, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, mit einer Vakuum-Fluoreszenzanzeige (VFD), die eine Elektrodenanordnung mit einer elektrisch aufheizbaren Filamentstruktur (F), einer Steuerelektrode (Gitter G) und einer Anode (A) aufweist, und Steuermitteln zur Ansteuerung der Vakuum-Fluoreszenzanzeige, wobei die Steuermittel mit Mitteln zur Detektion eines Nachtbetriebs verbunden sind und bei detektiertem Nachtbetrieb über die Steuermittel die Anzeigehelligkeit der Vakuum- Floureszenzanzeige durch Veränderung der Ansteuerspannung für die Steuerelektrode reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel zur Veränderung der Heizleistung der elektrisch geheizten Filamentstruktur bei veränderten Umgebungsbedingungen ausgelegt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei detektiertem Nachtbetrieb die Heizleistung der elektrisch aufheizbaren Filamentstruktur (F) verringert wird.

3. Anzeigeelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung bei Nachtbetrieb um 10 bis 20%, vorzugsweise 12 bis 16%, verringert ist.

4. Anzeigeelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion des Nachtbetriebs die Steuermittel mit einem Kontrollsignal für eine eingeschaltete Beleuchtungseinrichtung verbunden sind.

5. Anzeigeelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion des Nachbetriebs die Steuermittel mit einem Photodetektor verbunden sind.

6. Anzeigeelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anzeigehelligkeit und Heizleistung kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich veränderbar sind.

7. Anzeigeelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Festlegung der Heizleistung ein Schaltnetzteil vorhanden ist, dessen Ausgangsspannung in Abhängigkeit von einem Steuersignal für detektierten Nachtbetrieb verringert wird.

8. Anzeigeelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung an eine repräsentative Umgebungstemperatur der Vakuum- Fluoreszenzanzeige (VFD) anpaßbar ist.