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QUERVERWEIS AUF DIE VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilfortführung der US-Patentanmeldung mit der Nr. 14/603,636, eingereicht am 23. Januar 2015, mit dem Titel „DOOR ILLUMINATION AND WARNING SYSTEM“, die eine Teilfortführung der US-Patentanmeldung mit der Nr. 14/086,442, eingereicht am 21. November 2013, mit dem Titel „VEHICLE LIGHTING SYSTEM WITH PHOTOLUMINESCENT STRUCTURE“ ist. Die eben erwähnten verwandten Anmeldungen werden hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betriff allgemein Fahrzeugbeleuchtung und betrifft insbesondere Fahrzeuglichtbaugruppen, die als Deckenlampen funktionsfähig sind.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Deckenlampen in Fahrzeugen dienen dem Beleuchten des Fahrgastraumes. Vorliegend wird eine Lichtbaugruppe bereitgestellt, die als eine Deckenlampe funktionsfähig ist. Die Lichtbaugruppe bietet eine Vielzahl von Beleuchtungsschemen und profitiert von einer tastenlosen Konstruktion.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Lichtbaugruppe eines Fahrzeugs bereitgestellt. Die Lichtbaugruppe beinhaltet ein Array von Lichtquellen und mehrere lichtlenkende Elemente, wobei jedes dazu konfiguriert ist, von den Lichtquellen empfangenes Licht in eine zugeordnete Richtung zu lenken. Eine Sensoranordnung ist dazu konfiguriert, eine benutzergelieferte Handlung zu erfassen, und eine Steuerung bestimmt, welche Lichtquellen als Reaktion auf die erfasste benutzergelieferte Handlung zu aktivieren sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Lichtbaugruppe eines Fahrzeugs bereitgestellt. Die Lichtbaugruppe beinhaltet ein Array von Lichtquellen und eine photolumineszierende Struktur, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf Lichtanregung von den Lichtquellen zu lumineszieren. Mehrere lichtlenkende Elemente sind jeweils dazu konfiguriert, von der photolumineszierenden Struktur empfangenes lumineszierendes Licht in eine zugeordnete Richtung zu lenken. Eine Sensoranordnung ist dazu konfiguriert, eine benutzergelieferte Handlung zu erfassen, und eine Steuerung bestimmt, welche Lichtquellen als Reaktion auf die erfasste benutzergelieferte Handlung zu aktivieren sind.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Lichtbaugruppe eines Fahrzeugs bereitgestellt. Die Lichtbaugruppe beinhaltet eine Lichterzeugungsbaugruppe mit mehreren Lichtquellen. Mehrere lichtlenkende Elemente sind jeweils dazu konfiguriert, von der Lichterzeugungsbaugruppe empfangenes Licht in eine zugeordnete Richtung zu lenken. Eine Sensoranordnung ist dazu konfiguriert, eine benutzergelieferte Handlung zu erfassen, und eine Steuerung bestimmt, welche Lichtquellen als Reaktion auf die erfasste benutzergelieferte Handlung zu aktivieren sind.
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Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute bei näherer Untersuchung der folgenden Beschreibung, Ansprüche und angefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen:
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ist 1 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Lichtbaugruppe, in der die Lichtbaugruppe als eine Deckenlampe konfiguriert ist;
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ist 2 eine Querschnittsansicht der Lichtbaugruppe entlang der Linie II-II von 1;
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veranschaulicht 3 eine Ausführungsform eines Arrays von Lichtquellen auf einer gedruckten Leiterplatte;
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veranschaulicht 4 eine Ausführungsform einer Optik der Lichtbaugruppe;
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veranschaulicht 5 eine Ausführungsform einer Sensoranordnung der Lichtbaugruppe;
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veranschaulichen 6–9 eine Vielzahl von Beleuchtungsschemen unter Verwendung der Lichtbaugruppe;
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veranschaulicht 10 eine Vielzahl von gestenbasierenden Bewegungen zum Aktivieren verschiedener lichtemittierender Gebiete der Lichtbaugruppe;
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veranschaulicht 11 eine alternative Ausführungsform der Sensoranordnung;
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veranschaulicht 12 noch eine weitere alternative Ausführungsform der Sensoranordnung und
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ist 13 eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der Lichtbaugruppe entlang der Linie XIII-XIII von 1.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie erforderlich werden vorliegend ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert sein kann. Die Figuren enthalten nicht unbedingt einen ausführlichen Aufbau und einige schematische Darstellungen können übertrieben oder minimiert sein, um eine Funktionsübersicht zu zeigen. Daher sollen vorliegend offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung verschiedentlich zu verwenden.
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Der vorliegend verwendete Begriff „und/oder“ bedeutet, wenn er in einer Auflistung von zwei oder mehreren Elementen verwendet wird, dass jedes der aufgelisteten Elemente allein oder in jeder möglichen Kombination aus zwei oder mehreren der aufgelisteten Elemente eingesetzt werden kann. Falls zum Beispiel eine Zusammensetzung derart beschrieben wird, dass sie die Komponenten A, B und/oder C enthält, kann die Zusammensetzung A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination oder A, B und C in Kombination enthalten.
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Mit Bezug auf die 1–13 bezeichnet die Bezugsziffer 10 allgemein eine Lichtbaugruppe für ein Fahrzeug 20. Die Lichtbaugruppe 10 beinhaltet ein Array von Lichtquellen 12 und eine Optik 13 mit mehreren lichtlenkenden Elementen 14, wobei jedes dazu konfiguriert ist, von den Lichtquellen 12 empfangenes Licht in eine zugeordnete Richtung zu lenken. Die Lichtbaugruppe 10 beinhaltet ebenfalls eine Sensoranordnung 15, die dazu konfiguriert ist, eine Bewegung durch einen Benutzer zu registrieren, und eine Steuerung 16, um zu bestimmen, welche Lichtquellen 12 als Reaktion auf die Bewegung zu aktivieren sind.
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Mit Bezug auf 1 ist die Lichtbaugruppe 10 als eine Deckenlampe konfiguriert dargestellt. Wie dargestellt, ist die Lichtbaugruppe 10 mit einer Dachstruktur (z.B. Dachauskleidung 18) eines Fahrzeugs 20 gekoppelt. Bei der veranschaulichten Ausführungsform entspricht ein freiliegender Teil 22 der Lichtbaugruppe 10 der Sensoranordnung 15 und wirkt als die hauptsächliche Art und Weise, mit der ein Benutzer die Lichtbaugruppe 10 aktiviert. Die Sensoranordnung 15 bedeckt die Lichtquellen 12 und die lichtlenkenden Elemente 14 und ist im Wesentlichen lichtdurchlässig, damit von der Lichtbaugruppe 10 erzeugtes Licht dadurch durchgelassen wird. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, ist die Lichtbaugruppe 10 über eine benutzergelieferte Handlung, einschließlich eines Berührungsereignisses, betreibbar, wobei ein Benutzer mehrere Finger verwendet, um die Sensoranordnung 15 zu berühren. Wie vorliegend definiert, bezieht sich der Begriff „Finger“ auf einen distalen Teil einer Hand, der die Finger und/oder den Daumen beinhalten kann. Abhängig von der Anzahl der verwendeten Finger, der Stelle, an der die Finger die Sensoranordnung 15 berühren, und in manchen Fällen, der Richtung, in der sich der Finger/die Finger über die Sensoranordnung 15 bewegt/bewegen, wird die Lichtbaugruppe 10 dementsprechend aktiviert werden, um einen oder mehrere Fahrzeuginnenraumbereiche zu beleuchten. Derartige Fahrzeuginnenraumbereiche können Fahrerseitenbereiche und Mitfahrerseitenbereiche sowohl an der Vorderseite als auch der Rückseite des Fahrzeugs 20 beinhalten. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Benutzer seine oder ihre Hand verwenden, um eine Geste in der Nähe der Sensoranordnung 15 auszuführen. Abhängig von der Richtung der Geste wird die Lichtbaugruppe 10 dementsprechend aktiviert werden, um einen oder mehrere Fahrzeuginnenraumbereiche zu beleuchten. Obwohl die Sensoranordnung 15 vorliegend als ein integrales Teil der Lichtbaugruppe 10 dargestellt und beschrieben ist, versteht es sich, dass sich die Sensoranordnung 15 anderweitig innerhalb des Fahrzeuginnenraumes befinden kann.
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Mit Bezug auf 2 ist eine Querschnittsansicht der Lichtbaugruppe 10 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Die Lichtbaugruppe 10 beinhaltet eine gedruckte Leiterplatte (PCB) 24, auf der sich die Lichtquellen 12 befinden. Die Optik 13 ist so angeordnet, dass sie die Lichtquellen bedeckt, gefolgt von der Sensoranordnung 15. Die oben genannten Komponenten der Lichtbaugruppe 10 können innerhalb eines Gehäuses 25 gesichert sein, was wiederum an eine Struktur des Fahrzeugs 20 montiert sein kann.
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Die Lichtquellen 12 können auf der PCB 24 mit konstantem oder variablem Abstand angeordnet sein. Die Lichtquellen 12 können Leuchtdioden (LEDs) mit gleichen oder unterschiedlichen Größen beinhalten. Ein beispielhaftes Array ist in 3 dargestellt, wobei eine der Lichtquellen 12 in der Mitte der PCB 24 angeordnet ist und die restlichen Lichtquellen 12 in mehreren Ringen darum angeordnet sind. Wie in 3 ferner dargestellt ist, kann die PCB 24 eine kreisförmige Konfiguration aufweisen und kann sich der Abstand zwischen den Lichtquellen 12 in demselben Ring vergrößern, je näher sie sich zum Rand der PCB 24 befinden. Die Lichtquellen 12 können dazu konfiguriert sein, ein Licht mit einer beliebigen Farbe zu emittieren, und sind mit der Steuerung 16 elektrisch gekoppelt. Während des Betriebes kann die Steuerung 16 die Lichtquellen 12 gezielt steuern, so dass eine, alle oder ein Teil der Lichtquellen 12 jederzeit aktiviert werden können. Die Steuerung 16 kann sich auf der PCB 24 oder anderweitig im Fahrzeug 20 befinden und ist an eine Energiequelle 26, die eine herkömmliche Fahrzeugenergiequelle oder eine unabhängige Energiequelle beinhaltet, elektrisch gekoppelt.
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Die Optik 13 ist so angeordnet, dass ein Teil 28a der lichtlenkenden Elemente 14 dazu konfiguriert ist, einfallendes Licht in einem Winkel auszugeben, und ein anderer Teil 28b der lichtlenkenden Elemente 14 dazu konfiguriert ist, einfallendes Licht in einem Winkel von Null auszugeben, wie in 2 durch die Lichtstrahlen gezeigt. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann der Teil 28b ein einziges lichtlenkendes Element 14 mit einer planaren Form beinhalten, wohingegen der Teil 28a mehrere lichtlenkende Elemente 14 in einer Sägezahnanordnung beinhaltet, um einfallendes Licht weg von der Mitte der Optik 13 zu lenken. Wie in 4 dargestellt, kann das lichtlenkende Element 14 von Teil 28b eine kreisförmige Form aufweisen und sich in der Mitte der Optik 13 befinden, wohingegen die lichtlenkenden Elemente 14 von Teil 28a jeweils als Ringe angeordnet sind, die mit Teil 28b konzentrisch sind. In der Baugruppe ist die Optik 13 relativ zu der PCB 24 positioniert, so dass das lichtlenkende Element 14 von Teil 28b in optischer Kommunikation mit der Lichtquelle 12, die sich in der Mitte der PCB 24 befindet, steht und die lichtlenkenden Elemente 14 von Teil 28a in optischer Kommunikation mit einem entsprechenden Ring von Lichtquellen 12 stehen.
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Die Sensoranordnung 15 kann ebenfalls elektrisch an die Steuerung 16 gekoppelt sein und beinhaltet ein Array von Annäherungssensoren 30, wie beispielhaft in 5 dargestellt. Die Annäherungssensoren 30 können kapazitive Sensoren und andere Sensoren, die dazu konfiguriert sind, eine benutzergelieferte Handlung, wie etwa ein Berührungsereignis und/oder eine Geste, zu erfassen, beinhalten. Kapazitive Sensoren detektieren allgemein Änderungen in der Kapazität aufgrund der Platzierung oder der Bewegung eines Objektes, wie etwa ein Finger in der Nähe von oder in Berührung mit dem Sensor, was demzufolge ermöglicht, eine Vielzahl von benutzergelieferten Handlungen an der Sensoranordnung 15 wirken zu lassen, um die Lichtausgabe der Lichtbaugruppe 10 zu steuern. Beispiele für benutzergelieferte Handlungen, die vorliegend ausführlicher beschrieben sind, beinhalten Verwenden eines oder mehrerer Finger, um die Sensoranordnung 15 anzutippen oder darüber zu streichen, sowie Verwenden von Handgesten in der Nähe der Sensoranordnung 15. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Sensoranordnung 15 andere Arten von Annäherungssensoren beinhalten, wie etwa unter anderem magnetische Sensoren, induktive Sensoren, optische Sensoren, resistive Sensoren, Temperatursensoren und dergleichen oder eine beliebige Kombination davon.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Lichtbaugruppe 10 in mehrere lichtemittierende Gebiete unterteilt sein, in 5 beispielhaft als ein erstes Gebiet 32a, ein zweites Gebiet 32b, ein drittes Gebiet 32c, ein viertes Gebiet 32d bzw. ein fünftes Gebiet 32e dargestellt. Die Gebiete 32a–32e können dem Benutzer visuell identifiziert oder ansonsten nicht identifiziert belassen sein. Jedes Gebiet 32a–32e beinhaltet einen entsprechenden Teil der Sensoranordnung 15 sowie die Teile der Optik 13 und die Lichtquellen 12, die sich darunter befinden. Auf diese Weise kann die Lichtbaugruppe 10 innerhalb des Fahrzeugs 20 so positioniert werden, dass jedes Gebiet 32a–32e einen eindeutigen Bereich mittels der lichtlenkenden Elemente 14 der Optik 13 beleuchtet. Wie beispielsweise in den 6–8 dargestellt, kann die Lichtbaugruppe 10 als eine Deckenlampe konfiguriert sein, wobei die Gebiete 32a und 32b vorne im Fahrzeug positioniert sind und die Gebiete 32c und 32d hinten im Fahrzeug positioniert sind.
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Während des Betriebes kann jedes Gebiet 32a–32e als Reaktion auf ein Berührungsereignis an der Sensoranordnung 15 gezielt aktiviert werden, wovon Beispiele jetzt im Folgenden bereitgestellt werden. Bei einer Ausführungsform löst ein Berührungsereignis mit einem einzigen Finger an der Sensoranordnung 15 ein Leuchten eines der Gebiete aus. In manchen Fällen kann dies durch Berühren (z.B. Antippen) des gewünschten Gebietes der Sensoranordnung 15 erreicht werden. Zum Beispiel kann ein Benutzer das Gebiet 32b berühren, was dadurch verursacht, dass die Steuerung 16 nur die Lichtquellen 12 aktiviert, die mit dem Gebiet 32b assoziiert sind. Infolgedessen bietet das Gebiet 32b eine Beleuchtung für einen linken vorderen Mitfahrerbereich des Fahrzeugs 20, wie in 6 beispielhaft dargestellt ist. Bei einer weiteren Ausführungsform löst ein Berührungsereignis mit mehreren Fingern an der Sensoranordnung 15 ein Leuchten mehrerer Gebiete aus. Zum Beispiel kann ein Benutzer gleichzeitig die Gebiete 32c und 32d berühren, was dadurch verursacht, dass die Steuerung 16 nur die Lichtquellen 12 aktiviert, die mit diesen Gebieten 32c, 32d assoziiert sind. Infolgedessen bieten die Gebiete 32c und 32d zusammen eine Beleuchtung für einen hinteren Mitfahrerbereich, wie in 7 beispielhaft dargestellt ist. Genauer gesagt bietet das Gebiete 32c eine Beleuchtung für den linken hinteren Mitfahrerbereich des Fahrzeugs 20, wohingegen das Gebiet 32d eine Beleuchtung für den rechten hinteren Mitfahrerbereich des Fahrzeugs 20 bietet. Wenn das Fahrzeug 20 wie in 7 ausgerichtet betrachtet wird, entspricht die linke Seite der Seite des Fahrzeugs 20, das aus dem Blatt herausragt, wohingegen die rechte Seite der Seite des Fahrzeugs 20 entspricht, das in das Blatt hineinzeigt. Sollte ein Benutzer wünschen, alle Gebiete 32a–32e (8) zu aktivieren, kann der Benutzer gleichzeitig die Gebiete 32a–32d berühren, was verursacht, dass alle Lichtquellen 12 gemeinsam erleuchten, um den Fahrzeuginnenraum mit Licht zu durchfluten. Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform, beispielhaft in 9 dargestellt, kann das Gebiet 32e unabhängig von den anderen Gebieten 32a–32d aktiviert werden. Zum Beispiel kann ein Benutzer ein Leuchten des Gebietes 32e verursachen, indem er ein Ziehereignis mit mehreren Fingern an der Sensoranordnung 15 ausführt. Das Ziehereignis mit mehreren Fingern beinhaltet ein Verwenden von mindestens zwei Fingern, um eine Drückbewegung an der Sensoranordnung 15 auszuführen. Infolgedessen aktiviert die Steuerung 16 die Lichtquelle 12, die sich in der Mitte der PCB 24 befindet, was zur Folge hat, dass das Gebiet 32e einen Bereich darunter beleuchtet.
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Zusätzlich oder alternativ dazu können die Gebiete 32a–32e der Lichtbaugruppe 10 durch in der Nähe der Sensoranordnung 15 ausgeführten Gesten gezielt aktiviert werden. Gemäß einer Ausführungsform können eine oder mehrere der Gebiete 32a–32e basierend auf einer Handgeste von einem Ende der Lichtbaugruppe 10 zu dem anderen aktiviert werden. Abhängig davon, welche Gebiete 32a–32e von der Geste durchquert werden, ist eine Vielzahl von Beleuchtungsschemen möglich. Zum Beispiel kann ein Benutzer das Gebiet 32a durch Winken seiner Hand in die durch den Pfeil 34 in 10 angegebene Richtung aktivieren. Das Gebiet 32c kann durch Ausführen einer Handgeste in die entgegengesetzte Richtung von Pfeil 34 aktiviert werden. Das Gebiet 32b kann durch Ausführen einer Handgeste in die Richtung von Pfeil 38 aktiviert werden, wohingegen das Gebiet 32d durch Ausführen einer Handgeste in die entgegengesetzte Richtung von Pfeil 38 aktiviert werden kann. Sollte ein Benutzer wünschen, die Gebiete 32b und 32c zu aktivieren, kann eine Handgeste in die durch Pfeil 40 angegebene Richtung ausgeführt werden. Alternativ dazu können die Gebiete 32a und 32d durch Ausführen einer Handgeste in die entgegengesetzte Richtung von Pfeil 40 aktiviert werden. Gleichermaßen können die Gebiete 32a und 32b durch Ausführen einer Handgeste in die Richtung von Pfeil 42 aktiviert werden, wohingegen die Gebiete 32c und 32d durch Ausführen einer Handgeste in die entgegengesetzte Richtung von Pfeil 42 aktiviert werden können. Hinsichtlich der vorliegend beschriebenen Ausführungsformen kann ein gegenwärtig aktiviertes Gebiet 32a–32e durch Wiederholen derselben Handlung (z.B. Berührungsereignis oder Geste), die verwendet wurde, um sie zu aktivieren, oder ansonsten Aktivieren eines oder mehrerer anderer Gebiete deaktiviert werden. Zum Beispiel, mit Bezug auf 6, kann das Gebiet 32b durch ein anschließendes wiederholtes Berühren von Gebiet 32b deaktiviert werden. Alternativ dazu kann, wenn gewünscht, eine sich in dem Fahrzeug 20 befindende Abbrechen-Taste oder ein separates Abbrechen-Gebiet an der Sensoranordnung 15 eingesetzt werden. Bei manchen Ausführungsformen kann die Intensität des durch ein aktiviertes Gebiet 32a–32e ausgegebenen Lichts mittels einer Benutzereingabeeinrichtung, wie etwa einer Taste, eines Touchscreens und dergleichen, gesteuert werden. Bei alternativen Ausführungsformen kann ein Benutzer die Intensität der Lichtausgabe über ein Berührungsereignis, wie etwa ein Überstreichen mittels eines Fingers, steuern. Zum Beispiel kann ein Benutzer, wenn mindestens ein Gebiet 32a–32e aktiviert ist, seinen Finger oder Daumen entlang der Sensoranordnung 15 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn streichen, um die Intensität zu erhöhen, oder in einer Richtung im Uhrzeigersinn, um die Intensität zu verringern. Um die Intensität der Lichtausgabe zu verringern, kann die Steuerung 16 den Strom, der an die Lichtquellen 12 geliefert wird, die aktiviert sind, beispielsweise durch Pulsweitenmodulation oder direkte Stromreglung modifizieren.
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Mit Bezug auf die 11 und 12 sind alternative Ausführungsformen der Sensoranordnung 15 dargestellt. In 11 beinhaltet die Sensoranordnung 15 mehrere Annäherungssensoren 30, die in der Nähe eines Perimeters 44 der Lichtbaugruppe 10 angeordnet sind. In 12 beinhaltet die Sensoranordnung 15 mehrere Annäherungssensoren 30, die in einem zentralen Gebiet 46 angeordnet sind. Während des Betriebes können die Gebiete 32a–32e basierend auf einen oder mehrere der Annäherungssensoren 30, die ein Berührungsereignis oder eine Geste registrieren, gezielt aktiviert werden. Da die Annäherungssensoren 30 auf verschiedene Art und Weise verteilt sein können, versteht es sich, dass eine große Vielfalt von Beleuchtungsschemen realisiert werden können.
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Mit Bezug auf 13 ist eine alternative Ausführungsform der Lichtbaugruppe 10 dargestellt. Die Lichtbaugruppe 10 kann ein Gehäuse 48 beinhalten, das dazu konfiguriert ist, an eine Dachstruktur oder eine andere Fahrzeugstruktur befestigt zu werden. Eine Lichterzeugungsbaugruppe 50 kann innerhalb des Gehäuses 48 angeordnet sein und beinhaltet ein Substrat 52, das ein im Wesentlichen transparentes Polycarbonat-, Polymethylmethacrylat(PMMA)- oder Polyethylenterephthalat(PET)-Material mit Dicken in der Größenordnung von 0,005 bis 0,060 Zoll beinhalten kann. Eine positive Elektrode 54 ist über dem Substrat 52 angeordnet und beinhaltet ein leitfähiges Epoxid, wie etwa unter anderem ein silberhaltiges oder kupferhaltiges Epoxid. Die positive Elektrode 54 ist mit mindestens einem Teil von Lichtquellen elektrisch verbunden, wie etwa Leuchtdioden (LEDs) 56, die innerhalb einer Halbleiterdruckfarbe 58 angeordnet und über der positiven Elektrode 54 aufgebracht sind. Eine im Wesentlichen transparente negative Elektrode 60 ist ebenfalls mit mindestens einem Teil der LEDs 56 elektrisch verbunden. Die negative Elektrode 60 ist über der Halbleiterdruckfarbe 58 angeordnet und beinhaltet ein transparentes oder durchscheinendes leitfähiges Material, wie etwa unter anderem Indiumzinnoxid. Bei alternativen Ausführungsformen kann die positive Elektrode 54 und die negative Elektrode 60 untereinander vertauscht werden.
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Sowohl die positive als auch die negative Elektrode 54, 60 sind mit einer Steuerung 16 über eine entsprechende Sammelleitung 62, 64 elektrisch verbunden, die mit einer entsprechenden Verdrahtung 66, 68 verbunden ist. Die Sammelleitungen 62, 64 können entlang entgegengesetzter Kanten der positiven und der negativen Elektrode 54, 60 aufgedruckt sein und die Verbindungspunkte zwischen den Sammelleitungen 62, 64 und den Verdrahtungen 66, 68 können sich an entgegengesetzten Ecken jeder Sammelleitung 62, 64 befinden, um eine gleichmäßige Stromverteilung entlang der Sammelleitungen 62, 64 zu fördern. Wie vorliegend zuvor beschrieben, kann die Steuerung 16 ebenfalls mit der Energiequelle 26 elektrisch verbunden sein, die einer Fahrzeugenergiequelle entsprechen kann, die mit Gleichstrom bei 12 bis 16 V arbeitet.
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Die LEDs 56 können auf eine zufällige oder kontrollierte Weise innerhalb der Halbleiterdruckfarbe 58 dispergiert sein und sind nach außerhalb des Fahrzeugs zugewandt angeordnet und können dazu konfiguriert sein, fokussiertes oder unfokussiertes Licht zu emittieren. Die LEDs 56 können Mikro-LEDs aus Galliumnitrid-Elementen der Größenordnung von 5 bis 400 Mikrometer entsprechen und die Halbleiterdruckfarbe 58 kann verschiedene Bindemittel und dielektrische Materialien einschließlich, unter anderem, Gallium und/oder Indium und/oder Siliciumcarbid und/oder Phosphor und/oder durchscheinende Polymerbindemittel beinhalten. Auf diese Weise kann die Halbleiterdruckfarbe 58 verschiedene Konzentrationen von LEDs 56 enthalten, so dass die Dichte der LEDs 56 für verschiedene Beleuchtungsanwendungen angepasst werden kann. Die Halbleiterdruckfarbe 58 kann durch verschiedene Druckvorgänge, einschließlich Tintenstrahl- und Siebdruckvorgänge, an ausgewählte(n) Teil(e) der positiven Elektrode 54 aufgetragen werden. Genauer gesagt wird daran gedacht, dass die LEDs 56 innerhalb der Halbleiterdruckfarbe 58 dispergiert sind und derart geformt und dimensioniert sind, dass sich eine wesentliche Menge von ihnen während der Abscheidung der Halbleiterdruckfarbe 58 an der positiven und der negativen Elektrode 54, 60 ausrichtet. Der Teil der LEDs 56, der letztlich mit der positiven und der negativen Elektrode 54, 60 verbunden ist, kann durch die Steuerung 16 gezielt aktiviert und deaktiviert werden.
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Die Lichtbaugruppe 10 der gegenwärtig veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet ferner mindestens eine photolumineszierende Struktur 70, die über der negativen Elektrode 60 als eine Beschichtung, eine Schicht, ein Film oder eine andere geeignete Abscheidung angeordnet ist. Mit Bezug auf die gegenwärtig veranschaulichte Ausführungsform kann die photolumineszierende Struktur 70 als eine mehrschichtige Struktur angeordnet sein, die eine Energieumwandlungsschicht 72 und eine optionale Stabilitätsschicht 74 beinhaltet. Die Energieumwandlungsschicht 72 beinhaltet mindestens ein photolumineszierendes Material 76 mit Energieumwandlungselementen mit phosphoreszierenden oder fluoreszierenden Eigenschaften. Zum Beispiel kann das photolumineszierende Material 76 organische oder anorganische fluoreszierende Farbstoffe beinhalten, einschließlich Rylenen, Xanthenen, Porphyrinen, Phthalocyaninen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das photolumineszierende Material 76 Leuchtstoffe aus der Gruppe der Ce-dotierten Granate, wie etwa YAG:Ce, beinhalten. Die Energieumwandlungsschicht 72 kann unter Verwendung von verschiedenen Verfahren durch Dispergieren des photolumineszierenden Materials 76 in einer Polymermatrix hergestellt werden, um eine homogene Mischung zu bilden. Derartige Verfahren können Herstellen der Energieumwandlungsschicht 72 aus einer Formulierung in einem flüssigen Trägermedium und Auftragen der Energieumwandlungsschicht 72 auf die negative Elektrode 60 oder ein anderes gewünschtes Substrat beinhalten. Die Energieumwandlungsschicht 72 kann mittels Lackieren, Siebdruck, Flexodruck, Sprühen, Filmbeschichtung, Tauchlackierung, Walzenauftrag und Aufzugsrakelbeschichtung auf der negativen Elektrode 60 aufgebracht werden. Alternativ dazu kann die Energieumwandlungsschicht 72 durch Verfahren hergestellt werden, die kein flüssiges Trägermedium verwenden. Beispielsweise kann die Energieumwandlungsschicht 72 durch Dispergieren des photolumineszierenden Materials 76 in einer Festkörperlösung (homogene Mischung in einem Trockenzustand) ausgebildet sein, die in einer Polymermatrix integriert sein kann, die durch Extrusion, Spritzen, Drücken, Kalandrieren, Thermoformen usw. ausgebildet sein kann.
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Um das photolumineszierende Material
76, das innerhalb der Energieumwandlungsschicht
72 enthalten ist, vor photolytischer und thermischer Degradation zu schützen, kann die photolumineszierende Struktur
70 optional eine Stabilitätsschicht
74 beinhalten. Die Stabilitätsschicht
74 kann als separate Schicht konfiguriert sein, die optisch mit der Energieumwandlungsschicht
72 gekoppelt und haftend verbunden ist oder anderweitig darin integriert ist. Die Stabilitätsschicht
74 kann durch sequenzielles Auftragen oder Aufdrucken jeder Schicht, durch sequenzielles Laminieren oder Prägen oder einem anderen geeigneten Mittel mit der Energieumwandlungsschicht
72 kombiniert werden. Zusätzliche Informationen bezüglich des Aufbaus von photolumineszierenden Strukturen sind im
US-Patent mit der Nr. 8,232,533 von Kingsley et al. mit dem Titel „PHOTOLYTICALLY AND ENVIRONMENTALLY STABLE MULTILAYER STRUCTURE FOR HIGH EFFICIENCY ELECTROMAGNETIC ENERGY CONVERSION AND SUSTAINED SECONDARY EMISSION”, eingereicht am 8. November 2011, offenbart, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezug aufgenommen wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die photolumineszierende Struktur 70 dazu konfiguriert, als Reaktion auf eine Anregung durch von den LEDs 56 emittiertes Licht zu lumineszieren. Genauer gesagt durchläuft das von den LEDs 56 emittierte Licht eine Energieumwandlung, bei der es durch das photolumineszierende Material 76 umgewandelt und von diesem mit einer anderen Wellenlänge reemittiert wird. Von den LEDs 56 emittiertes Licht wird vorliegend als ein eingegebenes Licht bezeichnet, wohingegen von dem photolumineszierenden Material 76 reemittiertes Licht vorliegend als umgewandeltes Licht bezeichnet wird. Gemäß einer Ausführungsform kann das photolumineszierende Material 76 so formuliert sein, dass es eingegebenes Licht in Licht einer längeren Wellenlänge umwandelt, was auch als Abwärtswandlung bekannt ist. Alternativ dazu kann das photolumineszierende Material 76 so formuliert sein, dass es eingegebenes Licht in Licht einer kürzeren Wellenlänge umwandelt, was auch als Aufwärtswandlung bekannt ist. Bei beiden Ansätzen kann Licht, das von dem photolumineszierenden Material 76 umgewandelt wurde, sofort von der photolumineszierenden Struktur 70 ausgegeben oder anderweitig in einer Energiekaskade verwendet werden, wobei das umgewandelte Licht als eingegebenes Licht dient, um eine andere Formulierung photolumineszierenden Materials, das sich innerhalb der Energieumwandlungsschicht 72 befindet, anzuregen, wodurch dann das nachfolgend umgewandelte Licht von der photolumineszierenden Struktur 70 ausgegeben oder als eingegebenes Licht verwendet werden kann und so weiter. Im Hinblick auf die vorliegend beschriebenen Energieumwandlungsprozesse ist der Wellenlängenunterschied zwischen dem eingegebenen Licht und dem umgewandelten Licht als Stokes-Verschiebung bekannt und dient als der grundsätzliche Antriebsmechanismus für einen Energieumwandlungsprozess, der einer Änderung der Lichtwellenlänge entspricht.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das photolumineszierende Material 76 so formuliert, dass es eine Stokes-Verschiebung aufweist, die zu umgewandeltem Licht mit einem Emissionsspektrum führt, das sich in einer gewünschten Farbe ausdrückt, die in Abhängigkeit von der Beleuchtungsanwendung variieren kann. Zum Beispiel kann der Energieumwandlungsprozess auf dem Wege einer Abwärtswandlung ausgeführt werden, wobei das eingegebene Licht Licht vom unteren Ende des sichtbaren Spektrums beinhaltet, wie etwa blaues, violettes oder ultraviolettes Licht (UV-Licht). Hierdurch wird es möglich, blaue, violette oder UV-LEDs als die LEDs 56 zu verwenden, was einen relativen Kostenvorteil gegenüber LEDs anderer Farben oder dem einfachen Verwenden von LEDs der gewünschten Farbe und vollständigem Weglassen der photolumineszierenden Struktur 70 bieten kann.
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Bei alternativen Ausführungsformen kann die Energieumwandlungsschicht 72 mehr als ein eigenständiges photolumineszierendes Material beinhalten, wobei jedes dazu konfiguriert ist, eingegebenes Licht in Licht einer längeren oder kürzeren Wellenlänge umzuwandeln. Bei einer Ausführungsform können die eigenständigen photolumineszierenden Materialien innerhalb der Energieumwandlungsschicht 72 eingestreut sein. Alternativ dazu können die eigenständigen photolumineszierenden Materialien, wenn gewünscht, voneinander isoliert sein. Zum Beispiel können die eigenständigen photolumineszierenden Materialien so angeordnet sein, dass sie sich mosaikartig oder in einem anderen Muster abwechseln. Bei beiden Ausführungsformen kann jedes eigenständige photolumineszierende Material einzigartig von einem entsprechenden Teil der LEDs 56, der verschiedenartig angeordnet sein kann, angeregt werden. Bei manchen Ausführungsformen kann jedes eigenständige photolumineszierende Material formuliert sein, eine Stokes-Verschiebung aufzuweisen, die dazu führt, dass das assoziierte umgewandelte Licht ein Emissionsspektrum aufweist, das sich derart in einer einzigartigen Farbe ausdrückt, dass die resultierende Lumineszenz einer Lichtmischung des umgewandelten Lichts von jedem eigenständigen photolumineszierenden Material entspricht. Durch Mischen des von zwei oder mehreren eigenständigen photolumineszierenden Materialien ausgegebenen umgewandelten Lichts kann eine größere Diversität von Farben ausgedrückt werden, die ansonsten durch die Anregung eines einzigen photolumineszierenden Materials unerreichbar sein würde. In Betracht gezogene Farben beinhalten Lichtmischungen, die eine beliebige Kombination von rotem, grünem und blauem Licht enthalten und allesamt durch Auswahl der geeigneten Kombinationen von photolumineszierenden Materialien und LEDs erreicht werden können. Zusätzliche Informationen zu den Anordnungen eigenständiger photolumineszierender Materialien und entsprechender LEDs sind in der US-Patentanmeldung mit der Nr. 14/697,035 von Salter et al. mit dem Titel „LIGHT-PRODUCING ASSEMBLY FOR A VEHICLE“, eingereicht am 27. April 2015, offenbart, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezug aufgenommen wird.
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Immer noch mit Bezug auf 13 können die Optik 13 und die Sensoranordnung 15 jeweils nacheinander über der photolumineszierenden Struktur 70 angeordnet sein. Die Optik 13 und die Sensoranordnung 15 können jeweils entsprechend einer der vorliegend beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein. Des Weiteren kann die Lichtbaugruppe 10 der vorliegenden Erfindung ebenfalls in lichtemittierenden Gebieten 32a–32e, wie vorliegend zuvor beschrieben, angeordnet sein. Bei einer derartigen Anordnung beinhaltet jedes Gebiet 32a–32e den entsprechenden Teil der Sensoranordnung 15 zusätzlich zu dem sich darunter befindlichen Teil der photolumineszierenden Struktur 70 und der Lichterzeugungsbaugruppe 50, wobei von der photolumineszierenden Struktur 70 ausgegebenes lumineszierendes Licht als das von der Lichtbaugruppe 10 ausgegebene Licht dient. Jedes Gebiet 32a–32e kann entsprechend einer beliebigen, vorliegend zuvor offenbarten Ausführungsform aktiviert werden.
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Zum Zwecke der Beschreibung und Definition der vorliegenden Lehren wird angemerkt, dass die Begriffe „im Wesentlichen“ und „ungefähr“ vorliegend verwendet werden, um den inhärenten Grad an Ungewissheit darzustellen, der einem beliebigen quantitativen Vergleich, einem beliebigen Wert, einer beliebigen Messung oder einer anderen Darstellung zugeschrieben werden kann. Die Begriffe „im Wesentlichen" und „ungefähr" werden vorliegend auch verwendet, um den Grad darzustellen, um den eine quantitative Darstellung von einer angegebenen Referenz abweichen kann, ohne dass dies zu einer Veränderung in der Basisfunktionalität des betreffenden Gegenstands führt.
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Es versteht sich, dass an der oben genannten Struktur Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und weiterhin versteht es sich, dass solche Konzepte durch die folgenden Ansprüche abgedeckt sein sollen, es sei denn, diese Ansprüche geben ausdrücklich etwas anderes an.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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