DE19524605B4 - Verfahren zum Einstellen der Helligkeit einer Anzeige sowie Autoradiogerät - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Einstellen der Helligkeit von beleuchteten Anzeigen von in Serie gefertigten Instrumenten oder Geräten, insbesondere von Autoradios, die mit Leuchtmitteln, insbesondere Leuchtdioden (LED's), mit hoher Fertigungstoleranz bestückt werden, auf einen für alle Instrumente der Fertigung geltenden Sollwert mit geringer Toleranz, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Helligkeit des eingebauten Leuchtmittels (14) gemessen und mit dem Sollwert verglichen wird, und dass mittels eines in dem Instrument oder Gerät eingebauten Stellmittels (18) der Mittelwert der an dem Leuchtmittel anliegenden Betriebsspannung auf einen Wert eingestellt wird, bei dem die Soll-Helligkeit erreicht wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Helligkeit von beleuchteten Anzeigen von in Serie gefertigten Instrumenten oder Geräten, insbesondere von Autoradios, die mit Leuchtmitteln, insbesondere Leuchtdioden (LED's), mit hoher Fertigungstoleranz bestückt werden, auf einen für alle Instrumente der Fertigung geltenden Sollwert mit geringer Toleranz.
• Die Erfindung betrifft weiterhin ein Autoradiogerät mit einer Flüssigkeitskristallanzeige (LCD-Anzeige) und zumindest einer Leuchtdiode (LED) als Hintergrundbeleuchtung, mit einem Prozessor und einem Meßmittel, insbesondere einer Photodiode, zur Regelung der Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit.
• In zahlreichen Instrumenten oder Geräten finden sich Binär-Anzeigen, beispielsweise in Form einer 16-Segment-Anzeige oder einer 35-Punkte-Matrix-Anzeige, die als Flüssigkeitskristallanzeigen ausgebildet sind und bei Tageslicht unter einem geeigneten Blickwinkel sehr gute Ablesbarkeit gewährleisten. Um solche Anzeigen insbesondere im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges auch bei Dämmerung oder Dunkelheit erkennbar zu machen, weisen Geräte mit solchen Anzeigen, insbesondere Autoradios, häufig eine Hintergrundbeleuchtung auf, die hinter der durchsichtigen LCD-Anzeige angeordnet ist. Aus Kostengründen und um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten werden häufig Leuchtdioden (LED's) als Leuchtmittel für die Hintergrundbeleuchtung verwendet. Dabei ist es für die Hersteller von Autoradios häufig ein Problem, daß Leuchtdioden nur mit vergleichsweise großen Fertigungstoleranzen zu angemessenen Preisen herstellbar sind. Herkömmliche Leuchtdioden (LED's) unterscheiden sich von Exemplar zu Exemplar selbst innerhalb desselben Fertigungsloses häufig um einen Fak tor 2, d.h. die Lichtstärke oder Helligkeit der einen Leuchtdiode kann doppelt so hoch sein wie die Lichtstärke oder Helligkeit der nächstgefertigten Leuchtdiode.
• Es ist offensichtlich, daß eine Verdoppelung der Lichtstärke einer Leuchtdiode zu einer Verdoppelung der Leuchtdichte des von ihr erleuchteten Displays bzw. der erleuchteten Anzeige führt, d.h. umgangssprachlich gesprochen, die Helligkeit der Anzeige ist doppelt so groß.
• Von den Erstausstattern der Kraftfahrzeugindustrie werden aber insbesondere im Marktsegment der hochpreisigen Luxusfahrzeuge enge Toleranzen für die Leuchtdichte oder Helligkeit der Anzeige eines einzubauenden Autoradios gefordert, die unter 20% liegen. Um solche Toleranzen einhalten zu können, müssen seitens des Herstellungsbetriebes beispielsweise von Autoradios entweder aufwendige Ausleseprozesse hinsichtlich der Leuchtdioden durchgeführt werden, oder aber diese Ausleseprozesse müssen auf den Hersteller der Leuchtdioden verlagert werden, was in beiden Fällen zu einer erheblichen Verteuerung der Leuchtdioden führt.
• Aus der DD 225 245 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur energiesparenden Betreibung von Digitalanzeigen bekannt, bei der in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit die LED-Anzeige gesteuert wird. Dabei wird ein Photowiderstand in Reihe zu einem Decoderbaustein geschaltet, wobei der Deocoderbaustein den Strom für die LED-Anzeige in Abhängigkeit vom Widerstand des Photowiderstandes und somit in Abhängigkeit des Umgebungslichtes steuert.
• Beim Gegenstand der DE 32 45 299 A1 ist ebenfalls ein Photowiderstand vorgesehen, der die Helligkeit einer Anzeige in Abhängigkeit von dem Umgebungslicht der Anzeige und der Leuchtdichte der Umgebung nachführt.
• In der DE 36 42 288 C1 wird eine elektrische Waage mit einer LCD-Anzeige vorgeschlagen, bei der die Helligkeitsregelung der LCD-Anzeige dadurch geregelt wird, daß das lichtempfindliche Bauelement hinter dem LCD-Anzeigesegment angeordnet wird. Dadurch wird ein geschlossener Helligkeits-Regelkreis gebildet, der sowohl auf Änderungen der Umgebungshelligkeit als auch auf eine Alterung der Lichtquelle anspricht.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art anzugeben, das ohne teure Ausleseprozesse hinsichtlich der Leuchtmittel, insbesondere Leuchtdioden, mit denen zu fertigende Geräte ausgestattet werden sollen, auskommt, und das somit hohe Fertigungstoleranzen bei den einzubauenden Leuchtmitteln, insbesondere Leuchtdioden, zuläßt.
• Die Lösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die tatsächliche Helligkeit (Lichtstärke) des eingebauten Leuchtmittels gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird, und daß mittels eines an dem Instrument oder Gerät eingebauten Stellmittels der Mittelwert der an dem Leuchtmittel anliegende Betriebsspannung auf einen Wert eingestellt wird, bei dem die Soll-Helligkeit erreicht wird.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Helligkeit mittels einer Photodiode gemessen.
• Wenn das Gerät ein mit zumindest einer LED bestücktes Autoradio ist, ist bevorzugt vorgesehen, daß die Lichtstärke oder Helligkeit der zumindest einen LED über eine Pulsbreitenmodulation der Betriebsspannung eingestellt wird, wobei ein eingebauter Prozessor verwendet wird.
• Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß der vergleichsweise hohe Aufwand eines eingebauten Prozessors für die Pulsbreitenmodulation in vielen Anwendungsfällen billiger ist, als die oben bei der Diskussion des Standes der Technik angesprochene Selektion von geeigneten Leuchtdioden, und daß insbesondere bei hochpreisigen Autoradios bereits ein Prozessor vorhanden ist, dem diese Aufgabe übertragen werden kann.
• Dabei sind verschiedene Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens insofern denkbar, als die Vermessung der eingebauten Leuchtdiode oder Leuchtdioden nach Fertigstellung des Autoradios noch im Fertigungsbetrieb mittels eines externen Meßmittels, insbesondere einer Photodiode, erfolgen kann, wobei der Stellwert, aufgrund dessen der Mikroprozessor die Pulsbreitenmodulation der Betriebsspannung regelt, gespeichert werden kann. Bei einer solchen externen "Eichung" werden also die Fertigungstoleranzen der für die Hintergrundbeleuchtung genutzten LED's einmalig erfaßt und der ermittelte Stellwert gespeichert. Die Pulsbreitenmodulation der Betriebsspannung entspricht dabei der Simulation eines Vorwiderstandes für die Leuchtdiode.
• Andererseits ist es denkbar, die Helligkeit der LED in Abhängigkeit von einem (variablen) Stellwert zu regeln, der aus der Messung der tatsächlichen Helligkeit der LED im Betrieb des Autoradios ermittelt wird, wobei ein Meßmittel, insbesondere eine Photodiode, in das Autoradiogerät integriert ist.
• Bei diesem Verfahren, bei dem es sich um ein echtes Regelungsverfahren handelt, werden auch Alterungserscheinungen o.ä. der Leuchtdiode oder der Leuchtdioden erfaßt.
• Einer solchen Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß insbesondere hochpreisige Autoradiogeräte mit einer Flüssigkeitskristallanzeige und zumindest einer Leuchtdiode als Hintergrundbeleuchtung häufig schon mit einem Prozessor ausgestattet sind, der zusammen mit einem Meßmittel zur Regelung der Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit eingesetzt wird. Der Erfindung liegt insofern die Erkenntnis zugrunde, daß es lediglich eines weiteren Meßmittels und einer entsprechenden Anpassung des Mikroprozessors bedarf, um über eine geeignete Pulsbreitenmodulation der Betriebsspannung der LED's nicht nur einen Wechsel der Umgebungshelligkeit auszugleichen, sondern zusätzlich Fertigungstoleranzen der Leuchtstärke der Leuchtdiode auszugleichen.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Die einzige Figur zeigt eine schematische Anordnung zum Einstellen der Helligkeit einer beleuchteten Flüssigkeitskristallanzeige eines Autoradios.
• Ein nicht näher dargestelltes Autoradio weist eine Flüssigkeitskristallanzeige 10 auf, die in bekannter Art und Weise zur Darstellung der empfangenen Sendefrequenz etc. vorgesehen ist. Um ein Ablesen der LCD-Anzeige 10 auch während Nachtfahrten zu ermöglichen, ist hinter der LCD-Anzeige 10 in einem schematisch dargestellten Gehäuse 12 eine Leuchtdiode 14 angeordnet, die mit einer Betriebsspannung in Form eines schematisch dargestellten Rechteckimpulssignals 16 angesteuert wird. Das Rechteckimpulssignal 16 wird durch einen Mikroprozessor 18, der entsprechende Gatter ansteuert, generiert.
• Um das Licht der punktförmigen Lichtquelle der LED (Leuchtdiode) 14 zu verteilen und eine gleichmäßige Leuchtdichte über die LCD-Anzeige 10 zu gewährleisten, ist eine Streuscheibe 20 zwischen Leuchtdiode 14 und LCD-Anzeige 10 im Gehäuse 12 angeordnet.
• Um bei Dämmerungsfahrten die nach und nach eintretende Dunkelheit auszugleichen, ist an geeigneter Stelle des Autoradios ein Meßmittel, beispielsweise in Form einer Photozelle 22, vorgesehen, mit dem die im Innenraum des Kraftfahrzeuges herrschende Umgebungshelligkeit gemessen wird. Die Photozelle 22 generiert ein Signal, das auf geeignete Art und Weise im Mikroprozessor 18 verarbeitet wird. Bei fortschreitender Dämmerung und damit eintretender Dunkelheit wird die Impulsbreite des Rechteckimpulssignals 16 verbreitert oder die Frequenz erhöht, so daß der Mittelwert der Betriebsspannung ansteigt und damit die Lichtstärke oder Helligkeit der Leuchtdiode 14 vergrößert wird.
• Diese Bauteile sind bei einem hochpreisigen Autoradio Stand der Technik.
• Wird durch ein geeigneten Schalter im Mikroprozessor 18 der Einfluß der Photozelle 22 zur Messung der Umgebungshelligkeit ausgeschaltet, so können die Helligkeitsunterschiede gemessen werden, die aufgrund von Fertigungstoleranzen der Leuchtdiode 14 auftreten und durch einen Betrachter 24 – beispielsweise im Vergleich zu den sonstigen in die Armaturentafel des Kraftfahrzeuges eingebauten Geräten oder Instrumenten – als störend wahrgenommen werden.
• Erfindungsgemäß ist ein weiteres Meßmittel 26 vorgesehen, beispielsweise in Form einer Photodiode. Das zusätzliche Meßmittel bzw. die Photodiode 26 ist in der Nähe der zu vermessenden Leuchtdiode 14 angeordnet, vorzugsweise zwischen der Streuscheibe 20 und der LCD-Anzeige 10. Das von der Photodiode 26 generierte Signal wird im Mikroprozessor 18 als Regelgröße verwendet und eine entsprechende Stellgröße generiert.
• Die Breite des Rechteckimpulssignals 16 wird im Zuge einer Pulsbreitenmodulation so lange nachgeregelt, bis die Leuchtdiode 14 die gewünschte Lichtstärke bzw. Helligkeit liefert und so Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Einstellen der Helligkeit von beleuchteten Anzeigen von in Serie gefertigten Instrumenten oder Geräten, insbesondere von Autoradios, die mit Leuchtmitteln, insbesondere Leuchtdioden (LED's), mit hoher Fertigungstoleranz bestückt werden, auf einen für alle Instrumente der Fertigung geltenden Sollwert mit geringer Toleranz, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Helligkeit des eingebauten Leuchtmittels (14) gemessen und mit dem Sollwert verglichen wird, und dass mittels eines in dem Instrument oder Gerät eingebauten Stellmittels (18) der Mittelwert der an dem Leuchtmittel anliegenden Betriebsspannung auf einen Wert eingestellt wird, bei dem die Soll-Helligkeit erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Helligkeit mittels einer Photodiode (2G) gemessen wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät ein mit zumindest einer LED (14) bestücktes Autoradio (12) ist und dass ein eingebauter Prozessor (18) zur Pulsbreitenmodulation der Betriebsspannung der LED vorgesehen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (18) die Helligkeit der LED (14) in Abhängigkeit von einem Stellwert steuert, wobei der Stellwert aus der Messung der tatsächlichen Helligkeit der LED bei einer Vermessung bei einer bekannten Betriebsspannung ermittelt worden ist, wobei die Photodiode zur Messung außerhalb des Gerätes angeordnet ist, und wobei der Stellwert in einem Speicher des Gerätes abgelegt ist.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungshelligkeit für eine weitere Veränderung des Mittelwertes der Betriebsspannung erfasst wird.
6. Autoradiogerät mit einer Flüssigkeitskristallanzeige (LCD-Anzeige) (10) und zumindest einer Leuchtdiode (LED) (14) als Hintergrundbeleuchtung, mit einem Prozessor (18) und einem Messmittel (22), insbesondere einer Photodiode, zur Regelung der Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit, wobei ein zusätzliches Messmittel (2G) in der Nähe der mindestens einen Leuchtdiode (14) zur Messung der Helligkeit der Leuchtdiode angeordnet ist, und wobei der Prozessor (18) zusätzlich zur Regelung der Helligkeit der Leuchtdiode (14) zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen der Leuchtdiode genutzt wird, indem der Prozessor ein von dem zusätzlichen Messmittel (26) generiertes Signal als Regelgröße verwendet.