CN107176115A - 发光牌照 - Google Patents

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CN107176115A
CN107176115A CN201710134526.2A CN201710134526A CN107176115A CN 107176115 A CN107176115 A CN 107176115A CN 201710134526 A CN201710134526 A CN 201710134526A CN 107176115 A CN107176115 A CN 107176115A
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斯图尔特·C·萨尔特
亚伦·布拉德利·约翰逊
保罗·肯尼斯·德洛克
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Abstract

提供一种车辆，其包括定位在车辆后部上的牌照，牌照包括具有第一磷光材料的标记。光源配置成激活第一磷光材料，并且牌照框架至少部分地包围牌照。牌照框架具有包括部分透射涂层的至少部分透明的基板。第二磷光材料接近部分透射涂层定位。牌照框架还包括反射表面和接近牌照定位的透明表面。

Description

发光牌照
技术领域
本发明一般涉及车辆照明***，并且更具体地，涉及采用磷光结构的车辆照明***。
背景技术
使用磷光结构产生的照明提供了独特和有吸引力的观看体验。因此期望在机动车辆中实现这样的结构用于各种照明应用。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种车辆，其包括定位在车辆后部上的牌照，牌照包括具有第一磷光材料的标记。光源配置成激活第一磷光材料，牌照框架至少部分地包围牌照。牌照框架具有包括部分透射涂层的至少部分透明的基板。第二磷光材料接近部分透射涂层定位。牌照框架还包括反射表面和接近牌照定位的透明表面。
根据本发明的另一方面，提供一种车辆，其包括定位在车辆后部上的牌照和接近牌照定位的牌照框架。牌照框架具有带部分透射表面的基板、设置在基板内的磷光材料、定位在基板上的反射表面、以及接近牌照定位的透明表面。透明表面配置成边缘照亮牌照。
根据本发明的另一方面，提供一种框架，其包括：基板，基板包括至少半透明聚合物材料，在所述至少半透明聚合物材料中具有磷光材料；在基板的至少一部分上的反射涂层；以及基板的透明表面。透明表面定位在基板的内侧边缘上。
本领域的技术人员通过对下列说明书、权利要求以及附图的学习可以理解和领会本发明的这些以及其他方面、目标、以及特性。
附图说明
在附图中：
图1是根据一个实施例的车辆的后视图；
图2A是在图1的部分II处截取的放大图；
图2B是沿图2A的线IIB-IIB截取的横截面图；
图3A是根据一个实施例沿图2的线IIIA-IIIA截取的牌照框架的横截面图；以及
图3B是根据另一个实施例沿图2的线IIIB-IIIB截取的牌照框架的横截面图。
具体实施方式
根据需要，本文公开了本发明的详细实施例。然而，应理解公开的实施例仅仅是本发明的可以各种替代形式实施的实例。附图并不一定按照详细设计绘制且一些示意图可能被夸大或最小化以显示功能概要。因此，本文公开的具体结构和功能方面的细节不应理解为限制，而是仅作为教导本领域技术人员如何以不同的方式实施本发明的代表性基础。
如本文所用的，术语“和/或”，当在两个或更多所列项目中使用时，是指可采用所列项目的任意一个或可采用两个或更多所列项目的任意组合。例如，如果一个组合物被描述为包含部件A、B和/或C，该组合物可以仅包含A；B；C；A和B组合；A和C组合；B和C组合；或者A、B和C组合。
现参考图1至图3B，参考标号10通常表示车辆。牌照14定位在车辆10的后部上。牌照14包括包含第一持久性磷光材料的标记18。光源22接近牌照14定位。光源22配置成激活第一磷光材料。牌照框架26至少部分地包围牌照14。牌照框架26包括至少部分透明的基板30。所述至少部分透明的基板30包括部分透射涂层34。第二持久性磷光材料接近所述部分透射涂层34定位。牌照框架26还包括反射表面38以及接近牌照14定位的透明表面42。
现参考图1，牌照14和牌照框架26定位在车辆10的保险杠50上。保险杠50可限定凹陷区域，牌照14和牌照框架26定位在凹陷区域中，或者牌照14和牌照框架26可定位在保险杠50的表面上。虽然显示为在车辆10的后部上，但应当理解，在不脱离本公开的精神的情况下，牌照14和牌照框架26同样可定位在车辆10的前部上。牌照14和牌照框架26可定位在保险杠50的中心或可定位在保险杠50的驾驶员或乘客侧。多个紧固件54(例如，螺钉或螺栓)可穿过牌照14和牌照框架26设置，从而使得牌照14和牌照框架26固定至车辆10的保险杠50。如上所解释，牌照14可包括设置在其上的一个或多个标记18。标记18可包括文本、数字和/或符号，其可用于表示车辆10的识别或登记。
现参考图2，牌照框架26可部分、基本上或完全包围牌照14。定位在牌照14和牌照框架26上方的是光源22。在示出的示例中，光源22可定位在印刷电路板60或其他合适的电力支持基板上。光源22可包括多个光源，例如发光二极管(LED)和/或白炽灯泡。光源22可配置成发射彩色、白色或不可见光。在示出的实施例中，光源22可包括一组低(low)波长LED22A和一组白光LED 22B。光源22的低波长LED 22A可包括配置成发射具有小于约400nm或大于约10nm的波长的光(例如，紫外光)的紫外光LED。在其他实施例中，低波长LED 22A可配置成发射具有在大约380nm和大约500nm之间的波长的光(例如，紫光到蓝光)。根据光的波长，发射的光对于人眼可为不可察觉的并且因此被认为是不可见的。在各种示例中，白色LED22B可具有冷白色色温。例如，白色LED 22B的色温可具有大于约7000K、8000K、9000K或大于约10000K的色温。换言之，白色LED 22B的光可配置成输出相比于中性白光更高百分比的蓝色波长光，或白色LED 22B的合并可能偏向蓝色。光源22配置成将光发射到牌照14和牌照框架26上，使得牌照14的标记18可在低照明条件(例如，黄昏和/或夜间)下可见。
牌照14可包括标记18和背景68。标记18可定位在牌照14的凸起字符上。例如，牌照14可由金属构成，并且标记18可冲压到牌照14中，从而产生标记18的凸起表面。围绕标记18定位的是背景68。可将涂料施加到标记18和/或背景68以向牌照14提供颜色或图像。在牌照14的标记18和背景68上使用的涂料可包括第一磷光材料、颜料或反射和/或散射剂中的至少一种。涂料的颜料可用于向涂料提供颜色或不透明性。
根据一个实施例，牌照14的涂料内的反射和/或散射剂配置为多个回射珠子(retroreflective bead)72。珠子72可由玻璃材料、聚合物材料和/或任何其它可行材料形成。在一些实施例中，珠子72的一部分可为第一材料(例如，玻璃)并且珠子72的第二部分可为第二材料(例如，聚合物材料)。珠子72的材料的选择可取决于涂料施加至牌照14的位置(例如，标记18或背景68)。珠子72可具有实心结构或可为中空的。在不脱离本文提供的教导或本公开的精神的情况下，在珠子72具有中空心的实施例中，内部空隙可包括任何类型的材料，固体、液体或气体。例如，珠子72内的材料可具有与珠子72的材料不同的折射率。珠子72可具有基本上球形形状、长方形形状、不规则形状或它们的组合。珠子72的尺寸可在约60μm(0.0024英寸)至约850μm(0.034英寸)的范围内。珠子尺寸可根据美国筛号或珠子将通过的筛网的尺寸表示。例如，美国筛号第20号将允许直径为840μm(0.033英寸)或更小的珠子通过筛网，而筛号第200号将允许74μm(0.0029英寸)或更小的那些珠子通过。根据一个实施例，珠子72可选自第20至200号美国筛号。根据一个实施例，珠子72在尺寸和/或形状上基本上是单分散的。根据替代实施例，珠子72可配置成随机分布在涂料内的各种尺寸和/或形状。
根据一个实施例，牌照14的涂料可包含结合到牌照14的每平方英尺超过10100或1000个珠子。珠子72和/或涂料可印刷到牌照14上。珠子72可散射和/或反射入射在珠子72上的光并且将光重新定向远离牌照14，从而产生反射特性。对于回射光的珠子72，珠子72可为部分透明的并且基本上是圆形的。如以下更详细地解释，珠子72还可配置成散射从第一磷光材料和/或第二磷光材料发射的光的一部分。
玻璃珠72的透明度可允许环境光和其它光进入并随后被重新引导出球体。当光线进入珠子72时，其可通过珠子的圆形表面弯曲(折射)到珠子72嵌入到标记18的涂料中的位置以下的点。然后，入射到嵌入涂料内的珠子表面的背面的光可在光进入珠子72的基本收敛的方向上向外反射。
珠子72可应用于牌照14或为预混合溶液中的涂料。珠子72可嵌入到涂料中，其大于珠子72直径的约10％、20％、30％、40％、50％或60％。换言之，珠子72的一部分可从涂料中凸出。应当理解，可在涂料中使用多个连续珠层，使得一些珠子72被涂料和珠子完全包围，而其他珠子从涂料中凸出。涂料可用作将珠子72粘附到牌照14的粘合剂。珠子72在涂料中的深度可沿牌照14一致或可沿牌照14变化，从而突出显示某些区域。例如，施加至标记18的涂料中的珠子72可比背景68中的珠子72在涂料中更深或更浅以突出显示标记18。
来自珠子72的回射光可为三个变量的函数，这三个变量包括珠子的折射率、珠子形状、尺寸和表面特性；以及存在和暴露于光的珠子72的数量。珠子的折射率(RI)是珠子的化学组成的函数。RI越高，回射的环境光越多。根据一个实施例，珠子72可具有在1至2的范围内的折射率。
现参考图2A、2B、3A和3B，定位在牌照14周围的是牌照框架26。牌照框架26可包括基板30，部分透射涂层34、反射表面38和透明表面42设置在基板30上。透射涂层34可为配置成允许一部分光(例如，来自光源22和/或太阳)穿过到达基板30的涂层。部分透射涂层34可为设置在基板30上的涂料或金属。例如，部分透射涂层34可包括金属膜、金属箔和/或真空金属化涂层。根据各个实施例，部分透射涂层34可配置成允许照射在部分透射涂层34上的小于约1％的光、小于约5％的光、小于约10％的光、小于约20％的光、小于约30％的光、小于约40％的光或小于约50％的光穿过到达基板30。反射表面38可包括金属膜、金属箔、真空金属化涂层和/或浅色表面(例如，来自白色涂料)，其配置成将光反射通过基板30并朝向透明表面42。透明表面42可仅为基板30的未涂覆表面，或部分透射表面(例如，类似于部分透射涂层34)。透明表面42可定位在牌照框架26的内侧边缘上。另外，透明表面42可包括配置成聚焦或散布从基板30发射的光的一个或多个光学器件(例如，来自基板30的模制塑料)。例如，透明表面42可包括将从基板30发射的光均匀地散布在牌照14上的光学器件。在另一示例中，光学器件可配置成将光聚焦到标记18上。牌照框架26可包括设置在基板30内的第二磷光材料(图3A)和/或在基板30和部分透射涂层34之间形成磷光层76。
再次参考图2A、2B、3A和3B，在基板30包括第二磷光材料的示例中，基板30可通过使用多种方法将一种或多种持久性磷光材料分散在聚合物基质中以形成均匀混合物来制备。例如，基板30可通过将磷光材料分散到固态溶液(干燥状态的均匀混合物)中形成，其中，所述固态溶液可通过挤出、注射成型、压缩成型、压延、热成型等结合到聚合物基质中。在牌照框架26包括磷光层76并且牌照14包括第一光致发光材料层的示例中，磷光材料可包括粘合剂(例如，聚合物)并且设置在基板30、标记18和/或背景68的外部表面上，并且可通过涂漆、丝网印刷、苯胺印刷、喷涂、狭缝涂布、浸涂、辊涂、棒涂和/或本领域已知的任何其它方法应用。
持久性磷光材料可定义为能够存储激活发射并且在一旦不再存在激活发射时逐渐释放光(即，可察觉的辉光)长达几分钟或几小时的时间。衰减时间可定义为从激活发射的激发结束与磷光结构的光强度下降到低于0.32mcd/m2的最小可见度的时刻之间的时间。0.32mcd/m2的可见度大约是适应黑暗的人眼的灵敏度的100倍，这对应于本领域普通技术人员通常使用的基本照明水平。
根据至少一个实施例，持久性磷光材料可在约10分钟的时间后发射等于或高于0.32mcd/m2强度的光。另外，持久性磷光材料可在大于约30分钟、大于约60分钟、大于约2小时、大于约5小时、大于约10小时或大于约24小时的时间段之后发射强度高于0.32mcd/m2或强度为0.32mcd/m2的光。因此，持久性磷光材料可响应于通过发射激活发射的多个激发源的激发而连续照明，其中激发源包括但不限于环境光(例如，太阳)、来自光源22的光(例如，低波长LED 22A和/或白色LED 22B)、来自牌照框架26的光、接近车辆10的光源(例如，灯杆或停车库灯)和/或设置在车辆10上或外部的任何其他光源。在一些实施例中，由牌照框架26的第二磷光材料发射的光的波长可用于对牌照14的第一磷光材料充能。
来自激发源的激活发射的周期性吸收可提供持久性磷光材料的基本上持续的充能以提供连续的无源照明。例如，光源22可以是脉冲的，或者以其它方式被周期性地激活以对磷光材料充能，使得标记18、背景68和/或牌照框架26提供发射的磷光的恒定或变化水平。在一些实施例中，光传感器46(图1)可监测磷光材料的光照射强度并且当照明强度下降到低于0.32mcd/m2或任何其它预定义的强度水平(即，只要有充足的电池电荷)时启动激发源(例如，来自光源22)。另外或替代地，光传感器46可监测落在牌照14和牌照框架26上的光的强度和量，并且当光量不足以对第一磷光材料和第二磷光材料充能已经达预定时间时启动激发源(例如，来自光源22)。
持久性磷光材料可对应于碱土铝酸盐和硅酸盐，例如掺杂的二硅酸盐，或一旦不再存在激活发射能够发射光达一段时间的任何其它化合物。持久性磷光材料可掺杂有一种或多种离子，所述离子可对应于稀土元素，例如Eu2+、Tb3+和Dy3+。基板30的聚合物材料可包括按重量或摩尔分数计约0.1％至约25.0％之间的第二磷光材料。在基板30上利用磷光层76的实施例中，层76可包括在约30％至约55％范围内的磷光材料、在约25％至约55％范围内的液体载体介质、在约15％至约35％范围内的聚合树脂、在约0.25％至约20％范围内的稳定添加剂以及在约0％至约5％范围内的性能增强添加剂，以上均基于制剂的重量。
根据一个实施例，当未发光时，磷光材料可为半透明的白色。一旦磷光材料接收特定波长的激活发射，则磷光材料可发射白光、蓝光、红光、绿光或其组合。从磷光材料以及由此从牌照14和牌照框架26发射的光可具有期望的亮度，从而使得标记18是可见的。根据一个实施例，发射蓝光的磷光材料可为Li2ZnGeO4，并且可通过高温固态反应法或通过任何其它可行的方法和/或工艺制备。蓝色余辉可持续两至八小时的持续时间，并且可源自Mn2+离子的激活发射和d-d跃迁。在背景68而不是标记18包括磷光材料的实施例中，从背景68发射的光足够明亮以与标记18做对比，使得标记18是可感知的。第一磷光材料和第二磷光材料可为相同的材料，或可配置成输出不同的颜色、强度或具有不同长度的持续时间。
根据替代的示例实施例，可将100份商业溶剂型聚氨酯(诸如Mace树脂107-268，在甲苯/异丙醇中具有50％固体聚氨酯)、125份蓝绿长持久性磷光体(诸如性能指示剂PI-BG20)以及12.5份在二氧戊环中含有0.1％Lumogen Yellow F083的染料溶液混合以产生低稀土矿物磷光结构或用于基板30中。应当理解，本文提供的组合物是非限制性示例。因此，在不偏离本文提供的教导的情况下，可以利用本领域已知的任何磷光体作为磷光材料或结构。此外，可设想在不脱离本文提供的教导的情况下，也可以使用本领域已知的任何长持久性磷光体。
关于长持久性发光材料的生产的其它信息公开在于2012年4月24日授予Agrawal等人的题为“HIGH-INTENSITY,PERSISTENT PHOTOLUMINESCENT FORMULATIONS ANDOBJECTS,AND METHODS FOR CREATING THE SAME”的美国专利第8,163,201号中，其全部公开内容通过引用并入本文。关于长持久性磷光结构的附加信息，参见于2005年10月11日提交的授予Yen等人的题为“LONG PERSISTENT PHOSPHORS AND PERSISTENT ENERGYTRANSFER TECHNIQUE”的美国专利第6,953,536号；于2000年9月12日提交的授予Yen等人的题为“LONG-PERSISTENCE BLUE PHOSPHORS”的美国专利第6,117,362号；以及于2015年2月10日提交的授予Kingsley等人的题为“LOW RARE EARTH MINERAL PHOTOLUMINESCENTCOMPOSITIONS AND STRUCTURES FOR GENERATING LONG-PERSISTENT LUMINESCENCE”的美国专利第8,952,341号，所有这些专利的全部内容通过引用并入本文。
另外地或可替代地，基板30或标记18的涂料和背景68可混合或包括包含一种或多种光致发光材料的结构。这种光致发光材料可具有带磷光或荧光性能的能量转换元素。例如，光致发光材料可包括有机或无机荧光染料，包括二苯乙烯、呫吨、卟啉和酞菁或其组合。另外地或可替代地，光致发光材料可包括来自掺杂铈(Ce)的石榴石组的磷光体，例如YAG：Ce。光致发光材料可配制成具有斯托克斯位移，从而导致可见光或不可见光转换为具有以期望颜色表示的发射光谱的可见光，这可根据照明应用而变化。这种光致发光材料可具有有限的持久性(例如，小于约10分钟、小于约5分钟、小于约1分钟或没有人可感知的持久性)。光致发光材料可通过与持久性磷光材料相同或不同的激活发射来激活。
本公开的使用可提供几个优点。例如，在牌照框架26内和牌照14上使用磷光材料可使牌照14的标记18在长时间段(例如，大于约10分钟、大于约1小时、大于约10小时)内可见而使用很少或不使用能量。由于来自第一磷光材料的照明或由于由牌照框架26提供的边缘照明，标记18可以是可见的。另外，在牌照14的涂料中使用反射和/或散射剂可提供更大的反射率，从而增加车辆10的安全性和可见性。此外，牌照框架26的使用可提供牌照14的美观的边缘照明，其可以提供彩色照明。更进一步地，使用传感器46(图1)允许车辆10确定是否实现了在牌照14上和牌照框架26中的磷光材料的期望照明。
应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，上述公开可以等同地应用于所有种类的框架，包括但不限于窗口框架、图片框架、TV框架、镜像框架等。此外，位于车辆10后部上的牺牲板(sacrificial panel)(例如，配置成撞弯保险杆的小车祸之后被替换的板)还可合并建造到配置成对牌照框架26和/或牌照14充能的内置光源中。
为对本指导进行说明和定义，请注意其中所用术语“大体”和“约”表示任何定量比较、数值、测量或其他表述中的固有不确定程度。术语“实质上”和“近似”此处还用于表示定量表述可由给定的参考变化的程度，而不会导致主题的基本功能的变化。
应了解的是，以上的结构在不脱离本发明概念的情况下，可做出变形和修改。还应了解的是，下面的权利要求书意欲涵盖此概念，除非这些权利要求另有明确说明。

Claims (20)

1.一种车辆，包括：
定位在所述车辆的后部上的牌照，所述牌照包括标记，所述标记包含第一磷光材料；
配置成激活所述第一磷光材料的光源；以及
至少部分地包围所述牌照的牌照框架，所述牌照框架包括：
至少部分透明的基板，所述基板包含部分透射涂层；
接近所述部分透射涂层定位的第二磷光材料；
反射表面；以及
接近所述牌照定位的透明表面。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述光源配置成发射波长短于约425nm的光。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述第二磷光材料定位在所述部分透射涂层和所述基板之间。
4.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述第二磷光材料模制到所述基板中并且所述光源配置成激活所述第二磷光材料。
5.根据权利要求1所述的车辆，进一步包括：
配置成发射白光的第二光源。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中，所述第二光源具有在约7,000K和约10,000K之间的色温。
7.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述第一磷光材料和所述第二磷光材料中的至少一个配置成在充能后具有持续大于10小时的可察觉辉光。
8.根据权利要求7所述的车辆，进一步包括：
接近所述牌照定位的光传感器，其中，所述光传感器配置成感测落在所述牌照和所述牌照框架上的光量。
9.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述标记包括多个珠子。
10.一种车辆，包括：
定位在所述车辆的后部上的牌照；以及
接近所述牌照定位的牌照框架，所述牌照框架包括：
基板，所述基板包含部分透射表面；
设置在所述基板内的磷光材料；
定位在所述基板上的反射表面；以及
接近所述牌照定位的透明表面，所述透明表面配置成边缘照亮所述牌照。
11.根据权利要求10所述的车辆，其中，所述磷光材料配置成在充能后具有持续大于10小时的可察觉辉光。
12.根据权利要求10所述的车辆，其中，所述牌照框架完全包围所述牌照。
13.根据权利要求10所述的车辆，其中，所述部分透射表面包括金属。
14.根据权利要求13所述的车辆，其中，所述反射表面包括金属。
15.根据权利要求14所述的车辆，其中，所述牌照框架至少部分包围所述牌照。
16.根据权利要求10所述的车辆，进一步包括：
光传感器，所述传感器配置成确定照射在所述牌照上的光量。
17.一种框架，包括：
基板，所述基板包括至少半透明聚合物材料，在所述至少半透明聚合物材料中设置有磷光材料；
在所述基板的至少一部分上的部分透射涂层；
在所述基板的至少一部分上的反射涂层；以及
所述基板的透明表面，其中，所述透明表面定位在所述基板的内侧边缘上。
18.根据权利要求17所述的框架，其中，所述反射涂层配置成使光反射通过所述基板。
19.根据权利要求18所述的框架，其中，所述部分透射涂层、所述反射涂层和所述透明表面协作包围所述基板。
20.根据权利要求17所述的框架，其中，所述反射涂层包括白色涂料。
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