DE102016123877A1

DE102016123877A1 - Beleuchtete fahrzeugverkleidung

Info

Publication number: DE102016123877A1
Application number: DE102016123877.5A
Authority: DE
Inventors: Stuart C. Salter; James J. Surman; Cornel Lewis Gardner; Peter Joseph Bejin
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2017-06-22
Also published as: RU2016149338A3; US20170174124A1; MX371438B; MX2016016727A; RU2016149338A; CN106882116A

Abstract

Ein Fahrzeug ist bereitgestellt, das eine Verkleidung beinhaltet. Die Verkleidung beinhaltet ein Substrat, das eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche definiert, die an entgegengesetzten Seiten davon angeordnet sind, eine phosphoreszierende Struktur, die an der ersten Oberfläche des Substrats positioniert ist, und eine photolumineszierende Struktur, die an der zweiten Oberfläche des Substrats positioniert ist. Eine Lichterzeugungsbaugruppe ist derart positioniert, dass sie die zweite Oberfläche des Substrats beleuchtet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugbeleuchtungssysteme und insbesondere Fahrzeugbeleuchtungssysteme, die photolumineszierende und phospholumineszierende Strukturen verwenden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Von der Verwendung photolumineszierender Strukturen ausgehende Beleuchtung bietet ein einzigartiges und attraktives Betrachtungserlebnis. Es ist demnach wünschenswert, derartige Strukturen in Automobilfahrzeugen für verschiedene Beleuchtungsanwendungen zu implementieren.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine Verkleidung beinhaltet. Die Verkleidung beinhaltet ein Substrat, das eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche definiert, die an entgegengesetzten Seiten davon angeordnet sind, eine phosphoreszierende Struktur, die an der ersten Oberfläche des Substrats positioniert ist, und eine photolumineszierende Struktur, die an der zweiten Oberfläche des Substrats positioniert ist. Eine Lichterzeugungsbaugruppe ist derart positioniert, dass sie die zweite Oberfläche des Substrats beleuchtet.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine Fahrzeuginnenverkleidung beinhaltet. Die Fahrzeuginnenverkleidung beinhaltet ein Substrat, das eine A-Oberfläche und eine B-Oberfläche definiert, die an entgegengesetzten Seiten davon angeordnet sind. Eine photolumineszierende Struktur ist an der B-Oberfläche des Substrats positioniert. Eine Lichterzeugungsbaugruppe ist in der Nähe der B-Oberfläche des Substrats positioniert. Die Lichterzeugungsbaugruppe ist dazu konfiguriert, Licht zu der photolumineszierenden Struktur zu emittieren.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine Innenverkleidung mit einem Substrat beinhaltet. Das Substrat beinhaltet mindestens einen im Wesentlichen durchscheinenden Teil und eine Lichterzeugungsbaugruppe, die außerhalb der Innenverkleidung positioniert ist. Die Lichterzeugungsbaugruppe ist dazu konfiguriert, Licht zu einer äußeren Oberfläche des Substrats zu emittieren.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute bei näherer Untersuchung der folgenden Beschreibung, Ansprüche und beiliegenden Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen ist:
1 eine perspektivische Ansicht einer Tür eines Fahrzeugs, die in einer offenen Position dargestellt ist, gemäß einer Ausführungsform;
2 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Verkleidung gemäß einer Ausführungsform, abgebildet entlang der Linie II-II von 1;
3A eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts IIIA von 2 gemäß einer Ausführungsform;
3B eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts IIIB von 2 gemäß einer Ausführungsform;
3C eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts IIIC von 2 gemäß einer Ausführungsform;
3D eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts IIID von 2 gemäß einer Ausführungsform;
3E eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts IIIE von 2 gemäß einer Ausführungsform und
4 ein Blockdiagramm, das die Verkleidung gemäß einer Ausführungsform weiter veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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 folgen nicht notwendigerweise einer ausführlichen Gestaltung und manche schematischen Darstellungen können übertrieben oder minimiert sein, um eine Funktionsübersicht darzustellen. Daher sollen vorliegend offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Art und Weise einzusetzen ist.
Der vorliegend verwendete Begriff „und/oder“ bedeutet, wenn er in einer Auflistung von zwei oder mehr Elementen verwendet wird, dass jedes der aufgelisteten Elemente allein oder in jeder möglichen Kombination aus zwei oder mehr 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.
Jetzt mit Bezug auf die 1–4 ist ein Fahrzeug 10 abgebildet, das eine Verkleidung 14 beinhaltet, die ein Substrat 18 beinhaltet, das eine A-Oberfläche 22 und eine B-Oberfläche 26 definiert, die an entgegengesetzten Seiten davon angeordnet sind. Eine phosphoreszierende Struktur 30 ist an der A-Oberfläche 22 des Substrats 18 positioniert. Eine photolumineszierende Struktur 34 ist an der B-Oberfläche 26 des Substrats 18 positioniert. Eine Lichterzeugungsbaugruppe 38 ist in der Nähe der B-Oberfläche 26 des Substrats 18 positioniert.
Jetzt mit Bezug auf 1 ist das Fahrzeug 10 allgemein mit einer Tür 42 dargestellt, die ein Einsteigen in den und ein Aussteigen aus dem Innenraum 46 des Fahrzeugs 10 ermöglicht. Die Verkleidung 14 ist an der Tür 42 positioniert. Es versteht sich, dass die Verkleidung 14, wie im Folgenden beschrieben, gleichermaßen in anderen Bereichen im Innenraum 46 des Fahrzeugs 10 benutzt werden kann. Die Verkleidung 14 kann zum Beispiel einen Teil oder die Gesamtheit des Armaturenbretts, des Dachs, der A- oder B-Säulen, des Bodens, der Sitzplätze, der Mittelkonsole, der Griffe, des Lenkrads, der Wände, der Ablageschalen und/oder des Handschuhfachs bilden. Es versteht sich außerdem, dass die Offenbarung gleichermaßen bei externen Komponenten des Fahrzeugs 10, wie etwa Stoßstangen, Außenverkleidungen, Lichtbaugruppen (z.B. Scheinwerfer und Rücklichter), Kotflügel usw., angewendet werden kann, ohne vom Gedanken der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die Verkleidung 14 kann dazu konfiguriert sein, Licht zu emittieren (z.B. hinterleuchtet und/oder von vorne beleuchtet) und eine Beleuchtung des Innenraums 46 und/oder der Außenseite des Fahrzeugs 10 bereitzustellen. Die Verkleidung 14 kann als eine große Platte, die eine Innenseite der Tür 42 bedeckt, als ein dünner Streifen und verschiedene Größen dazwischen konfiguriert sein. Des Weiteren kann die Verkleidung 14 als eine Form- oder Verkleidungskomponente für den Innenraum 46 oder die Außenseite des Fahrzeugs 10 konfiguriert sein.
Jetzt mit Bezug auf die abgebildete Ausführungsform von 2 ist die Verkleidung 14 eine mehrschichtige Struktur, die konfiguriert ist, sowohl von hinten als auch von vorne beleuchtet zu werden. Die Verkleidung 14 beinhaltet das Substrat 18, das die A-Oberfläche 22, die allgemein an einer Fahrzeuginnenseite des Substrats 18 definiert ist, und die B-Oberfläche 26, die allgemein an einer Fahrzeugaußenseite des Substrats 18 definiert ist, definiert. Anders formuliert, ist die A-Oberfläche 22 die Oberfläche, die typischerweise von einem Mitfahrer des Fahrzeugs 10 gesehen wird, und die B-Oberfläche 26 wird typischerweise nicht von dem Mitfahrer gesehen. Die A-Oberfläche 22 und die B-Oberfläche 26 sind an entgegengesetzten Seiten des Substrats 18 definiert. Die phosphoreszierende Struktur 30 ist an der A-Oberfläche 22 des Substrats 18 positioniert. Die phosphoreszierende Struktur 30 ist an der A-Oberfläche 22 derart positioniert, dass die Beleuchtung von der Sonne oder anderen Lichtquellen auf die phosphoreszierende Struktur 30 fallen kann und dadurch die phosphoreszierende Struktur 30 laden kann. Die phosphoreszierende Struktur 30 ist dazu konfiguriert, die Verkleidung 14 mit einer von vorne beleuchteten Beleuchtung bereitzustellen. Die photolumineszierende Struktur 34 ist an der B-Oberfläche 26, oder der Außenseite des Substrats 18, in der Nähe der Lichterzeugungsbaugruppe 38 positioniert. Die photolumineszierende Struktur 34 ist dazu konfiguriert, mit der Lichterzeugungsbaugruppe 38 zusammenzuarbeiten, um die Verkleidung 14 mit einer hinterleuchteten Beleuchtung zu versorgen. Das Substrat 18 kann aus einem Polymermaterial, einem Metall und/oder einem Verbundmaterial bestehen. Das Substrat 18 kann einen oder mehrere durchscheinende oder transparente Teile definieren und kann bei manchen Ausführungsformen vollständig durchscheinend und/oder transparent sein. Bei manchen Ausführungsformen können die durchscheinenden und/oder transparenten Teile der Verkleidung 14 ein Muster oder ein ästhetisch angenehmes Design ausbilden. Die phosphoreszierende und die photolumineszierende Struktur 30, 34 können teilweise oder vollständig über den transparenten Teilen angeordnet sein. Bei manchen Ausführungsformen können das Substrat 18, die photolumineszierende Struktur 34 und/oder die phosphoreszierende Struktur 30 ein Zeichen 50 beinhalten oder definieren. Das Zeichen 50 kann ein Kennzeichen, Design, Emblem, Text, Bild oder ein anderes visuelles Symbol sein. Das Zeichen 50 kann ein Mangel an photolumineszierender Struktur 34 und/oder phosphoreszierender Struktur 30 und/oder ein opaker Teil des Substrats 18 und/oder ein opaker Farbstoff oder eine opake Farbgebung sein, so dass eine Beleuchtungsdiskontinuität oder Farbveränderung der Beleuchtung verwendet wird, um ein Bild in der Beleuchtung der Verkleidung 14 zu bilden.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Zeichen 50 aus einem anderen Material (z.B. vakuumiertes Metall) ausgebildet sein.
Die Verkleidung 14 ist allgemein zwischen der Lichterzeugungsbaugruppe 38 und dem Innenraum 46 angeordnet, so dass die Verkleidung 14 innenliegend am Fahrzeug 10 bezüglich der Lichterzeugungsbaugruppe 38 angeordnet ist. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann die Lichterzeugungsbaugruppe 38 eine Leiterplatte (PCB) 54 beinhalten, an der eine Lichtquelle 58 angeordnet ist. Die Lichterzeugungsbaugruppe 38 ist entfernt von der Verkleidung 14 positioniert, was ermöglichen kann, dass Licht von der Lichterzeugungsbaugruppe 38 gleichmäßiger auf die photolumineszierende Struktur 34 fällt.
Mit Bezug auf die 3A–3E ist eine Querschnittsansicht der Lichterzeugungsbaugruppe 38 und der Verkleidung 14 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Wie in 3A dargestellt, kann die Lichterzeugungsbaugruppe 38 eine gestapelte Anordnung aufweisen, die die PCB 54 und die Lichtquelle 58 beinhaltet. Die Lichtquelle 58 kann eine Vielzahl von Konfigurationen annehmen, wie etwa eine oder mehrere Glühbirnen, elektrolumineszierende Vorrichtungen und/oder diskrete Leuchtdioden (LEDs). Bei der abgebildeten Ausführungsform beinhaltet die Lichtquelle 58 eine gedruckte LED-Baugruppe, die in einer kontinuierlichen oder semi-kontinuierlichen Art und Weise angebracht sein kann. Bei Ausführungsformen mit gedruckten LED-Baugruppen kann die Lichtquelle 58 auf die PCB 54 in einem Muster (z.B. Streifen, Punkte, Kreuzschraffierung, Buchstaben, Symbole und/oder Grafiken) oder als eine große kontinuierliche Struktur aufgetragen sein, so dass die Lichtquelle 58 eine einheitliche oder uneinheitliche Hinterleuchtung für die Verkleidung 14 bereitstellen kann.
Die Lichtquelle 58 kann einem Dünnfilm oder einer gedruckten LED-Baugruppe entsprechen und beinhaltet ein Basisglied 68 als ihre unterste Schicht. Das Basisglied 68 kann ein Polycarbonat-, Polymethylmethacrylat(PMMA)- oder Polyethylenterephthalat(PET)-Material oder ein beliebiges anderes in der Technik bekanntes Material mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,005 bis 0,060 Zoll aufweisen und ist über der beabsichtigten Oberfläche des Fahrzeugs 10, auf der die Lichtquelle 58 aufgenommen werden soll (z.B. PCB 54, einer Außenverkleidung oder der Verkleidung 14), angeordnet. Alternativ dazu kann das Basisglied 68, als eine Kostensparmaßnahme, direkt einer vorbestehenden Fahrzeugstruktur (z.B. der PCB 54, einer Außenverkleidung und/oder der Verkleidung 14) entsprechen.
Die Lichtquelle 58 beinhaltet eine positive Elektrode 70, die über dem Basisglied 68 angeordnet ist. Die positive Elektrode 70 beinhaltet ein leitfähiges Epoxid, wie etwa unter anderem ein silberhaltiges oder kupferhaltiges Epoxid. Die positive Elektrode 70 ist mit mindestens einem Teil mehrerer LED-Quellen 72 elektrisch verbunden, die innerhalb einer Halbleiterdruckfarbe 74 angeordnet und über der positiven Elektrode 70 angebracht sind. Gleichermaßen ist eine negative Elektrode 76 ebenfalls mit mindestens einem Teil der LED-Quellen 72 elektrisch verbunden. Die negative Elektrode 76 ist über der Halbleiterdruckfarbe 74 angeordnet und beinhaltet ein transparentes oder durchscheinendes leitfähiges Material, wie etwa unter anderem Indiumzinnoxid. Zusätzlich dazu sind sowohl die positive als auch die negative Elektrode 70, 76 über eine jeweilige Sammelleitung 82, 84 und leitfähige Leitungen 86, 88 mit einer Steuerung 78 und einer Energiequelle 80 elektrisch verbunden. Die Sammelleitungen 82, 84 können entlang gegenüberliegender Kanten der positiven und der negativen Elektrode 70, 76 aufgedruckt sein, und die Verbindungspunkte zwischen den Sammelleitungen 82, 84 und den leitfähigen Leitungen 86, 88 können sich an gegenüberliegenden Ecken jeder Sammelleitung 82, 84 befinden, um entlang der Sammelleitungen 82, 84 eine gleichmäßige Stromverteilung zu fördern. Es versteht sich, dass die Ausrichtung von Komponenten innerhalb der Lichtquellen 58 bei alternativen Ausführungsformen abgeändert sein kann, ohne von den Konzepten der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel kann die negative Elektrode 76 unterhalb der Halbleiterdruckfarbe 74 angeordnet sein und die positive Elektrode 70 kann über der zuvor genannten Halbleiterdruckfarbe 74 angeordnet sein. Gleichermaßen können zusätzliche Komponenten, wie etwa die Sammelleitungen 82, 84, ebenfalls in beliebiger Ausrichtung platziert sein, so dass die Lichtquelle 58 eingegebenes Licht 100 (3B) zu einer gewünschten Position (z.B. der photolumineszierenden Struktur 34 und/oder der Verkleidung 14) emittieren kann.
Die LED-Quellen 72 können auf zufällige oder kontrollierte Weise innerhalb der Halbleiterdruckfarbe 74 dispergiert sein und können dazu konfiguriert sein, fokussiertes oder unfokussiertes Licht zu der photolumineszierenden Struktur 34 zu emittieren. Die LED-Quellen 72 können Mikro-LEDs aus Galliumnitrid-Elementen der Größenordnung (z.B. Durchmesser oder längste Abmessung) von etwa 5 bis etwa 400 Mikrometer entsprechen und die Halbleiterdruckfarbe 74 kann verschiedene Bindemittel und dielektrische Materialien einschließlich, unter anderem, Gallium, Indium, Siliziumcarbid, Phosphor und/oder durchscheinende Polymerbindemittel beinhalten.
Die Halbleiterdruckfarbe 74 kann mittels verschiedener Druckprozesse, einschließlich Tintenstrahl- und Siebdruckprozessen, auf einen und/oder mehrere ausgewählte Teile der positiven Elektrode 70 aufgebracht werden. Genauer gesagt, wird daran gedacht, dass die LED-Quellen 72 innerhalb der Halbleiterdruckfarbe 74 dispergiert sind und derart geformt und dimensioniert sind, dass sich eine wesentliche Menge der LED-Quellen 72 während der Abscheidung der Halbleiterdruckfarbe 74 an der positiven und der negativen Elektrode 70, 76 ausrichtet. Der Teil der LED-Quellen 72, der letztendlich mit der positiven und der negativen Elektrode 70, 76 elektrisch verbunden ist, kann von einer Kombination der Sammelleitungen 82, 84, der Steuerung 78, der Energiequelle 80 und der leitfähigen Leitungen 86, 88 zum Leuchten gebracht werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Energiequelle 80 einer Fahrzeugenergiequelle 80 entsprechen, die mit 12 bis 16 V Gleichspannung arbeitet. Zusätzliche Informationen bezüglich des Aufbaus von Lichterzeugungsbaugruppen sind in der US-Patentveröffentlichung mit der Nummer 2014/0264396 A1 von Lowenthal et al. mit dem Titel „ULTRA-THIN PRINTED LED LAYER REMOVED FROM SUBSTRATE“, eingereicht am 12. März 2014, offenbart, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezug aufgenommen wird.
Weiterhin mit Bezug auf 3A können die photolumineszierende Struktur 34 und die phosphoreszierende Struktur 30, ähnlich wie die Ausführungsform mit der gedruckten LED der Lichtquelle 58, eine geschichtete Struktur aufweisen. Die photolumineszierende Struktur 34 ist an der B-Oberfläche 26 des Substrats 18 als eine Beschichtung, eine Schicht, ein Film oder eine andere geeignete Ablagerung positioniert und ist entfernt von der negativen Elektrode 76 angeordnet. Bei anderen Ausführungsformen kann die photolumineszierende Struktur 34 über der negativen Elektrode 76 angeordnet sein. Mit Bezug auf die vorliegend veranschaulichte Ausführungsform kann die photolumineszierende Struktur 34 als eine mehrschichtige Struktur angeordnet sein, die eine Energieumwandlungsschicht 90, eine optionale Stabilitätsschicht 92 und eine optionale Schutzschicht 94 beinhaltet. Eine optionale Beschichtung oder Schicht kann zwischen der photolumineszierenden Struktur 34 und der B-Oberfläche 26 des Substrats 18 oder auf der Stabilitätsschicht 92 in der Nähe der Lichterzeugungsbaugruppe 38 positioniert sein.
Die Energieumwandlungsschicht 90 beinhaltet mindestens ein photolumineszierendes Material 96 mit Energieumwandlungselementen mit phosphoreszierenden oder fluoreszierenden Eigenschaften. Zum Beispiel kann das photolumineszierende Material 96 organische oder anorganische fluoreszierende Farbstoffe beinhalten, einschließlich Rylenen, Xanthenen, Porphyrinen, Phthalocyaninen oder eine Kombination davon. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das photolumineszierende Material 96 Leuchtstoffe aus der Gruppe der Ce-dotierten Granate, wie etwa YAG:Ce, beinhalten. Die Energieumwandlungsschicht 90 kann unter Verwendung von verschiedenen Verfahren durch Dispergieren des photolumineszierenden Materials 96 in einer Polymermatrix hergestellt werden, um eine homogene Mischung zu bilden. Derartige Verfahren können Herstellen der Energieumwandlungsschicht 90 aus einer Formulierung in einem flüssigen Trägermedium und Auftragen der Energieumwandlungsschicht 90 auf die negative Elektrode 76 oder ein anderes gewünschtes Basisglied 68 beinhalten. Die photolumineszierende Struktur 34 kann mittels Lackieren, Siebdruck, Flexodruck, Sprühen, Filmbeschichtung, Tauchlackierung, Walzenauftrag, Aufzugsrakelbeschichtung und/oder beliebige andere in der Technik bekannte Verfahren auf das Substrat 18 aufgebracht werden. Alternativ dazu kann die Energieumwandlungsschicht 90 durch Verfahren hergestellt werden, die kein flüssiges Trägermedium verwenden. Beispielsweise kann die Energieumwandlungsschicht 90 durch Dispergieren des photolumineszierenden Materials 96 in eine Festkörperlösung (homogene Mischung in einem Trockenzustand) ausgebildet werden, die in einer Polymermatrix enthalten sein kann, die durch Extrudieren, Spritzgießen, Formpressen, Kalandrieren, Thermoformen usw. ausgebildet wird.
Um das in der Energieumwandlungsschicht 90 enthaltene photolumineszierende Material 96 vor photolytischer und thermischer Degradation zu schützen, kann die photolumineszierende Struktur 34 die Stabilitätsschicht 92 beinhalten. Die Stabilitätsschicht 92 kann als eine separate Schicht konfiguriert sein, die optisch mit der Energieumwandlungsschicht 90 gekoppelt und haftend verbunden oder anderweitig mit ihr integriert ist. Die photolumineszierende Struktur 34 kann auch die Schutzschicht 94 beinhalten, die optisch mit der Stabilitätsschicht 92 oder einer anderen Schicht (zum Beispiel der Energieumwandlungsschicht 90, wenn die Stabilitätsschicht 92 nicht vorliegt) gekoppelt und haftend verbunden ist, um die photolumineszierende Struktur 34 vor durch Umweltaussetzung auftretendem physikalischem und chemischem Schaden zu schützen. Die Stabilitätsschicht 92 und/oder die Schutzschicht 94 kann/können durch sequenzielles Beschichten oder Aufdrucken jeder Schicht, durch sequenzielles Laminieren oder Prägen oder durch ein beliebiges anderes geeignetes Mittel mit der Energieumwandlungsschicht 90 kombiniert werden. Zusätzliche Informationen bezüglich des Aufbaus von photolumineszierenden Strukturen sind im US-Patent mit der Nummer 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, dessen gesamte Offenbarung hiermit durch Bezug aufgenommen wird.
Im Betrieb ist das photolumineszierende Material 96 so formuliert, dass es beim Empfangen von eingegebenem Licht 100 (2 und 3B) einer spezifischen Wellenlänge von zumindest einem Teil der LED-Quellen 72 der Lichtquelle 58 angeregt wird. Infolgedessen durchläuft das eingegebene Licht 100 einen Energieumwandlungsprozess und wird mit einer anderen Wellenlänge reemittiert. Gemäß einer Ausführungsform kann das photolumineszierende Material 96 so formuliert sein, eingegebenes Licht 100 in Licht mit einer größeren Wellenlänge umzuwandeln, anderweitig als Abwärtsumwandlung bekannt. Alternativ dazu kann das photolumineszierende Material 96 so formuliert sein, eingegebenes Licht 100 in Licht mit einer kürzeren Wellenlänge umzuwandeln, anderweitig als Aufwärtsumwandlung bekannt. Bei beiden Ansätzen kann Licht, das von dem photolumineszierenden Material 96 umgewandelt wurde, unmittelbar in ausgegebenes Licht 102 (3B) von der photolumineszierenden Struktur 34 umgewandelt oder anderweitig in einer Energiekaskade verwendet werden, wobei das umgewandelte Licht als eingegebenes Licht dient, um eine andere Formulierung photolumineszierenden Materials 96, das sich innerhalb der Energieumwandlungsschicht 90 befindet, anzuregen, wodurch dann das nachfolgend umgewandelte Licht von der photolumineszierenden Struktur 34 ausgegeben oder als eingegebenes Licht verwendet werden kann und so weiter. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das ausgegebene Licht 102 zum Anregen der phosphoreszierenden Struktur 30 verwendet werden. Im Hinblick auf die vorliegend beschriebenen Energieumwandlungsprozesse ist der Wellenlängenunterschied zwischen dem eingegebenen Licht 100 und dem umgewandelten ausgegebenen Licht 102 als Stokes-Verschiebung bekannt und dient als der grundsätzliche Antriebsmechanismus für einen Energieumwandlungsprozess, der einer Änderung der Lichtwellenlänge entspricht. Das ausgegebene Licht 102 kann eine derartige Wellenlänge besitzen, dass es nicht mit dem Substrat 18 und/oder der phosphoreszierenden Struktur 30 interagiert und im Wesentlichen ungehindert durchdringen kann. Das ausgegebene Licht 102 kann, zusätzlich oder alternativ zu Umgebungslichtquellen, auch zumindest teilweise verwendet werden, um die phosphoreszierende Struktur 30 zu laden.
Die phosphoreszierende Struktur 30 ist an der A-Oberfläche 22 des Substrats 18 positioniert. Die phosphoreszierende Struktur 30 kann eine mehrschichtige Struktur sein, ähnlich der der photolumineszierenden Struktur 34. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann die phosphoreszierende Struktur 30 eine phosphoreszierende Schicht 120, eine Dekorschicht 98 und einen Sichtteil 64 beinhalten. Es versteht sich, dass die phosphoreszierende Struktur 30 möglicherweise nur die phosphoreszierende Schicht 120 beinhaltet, ohne vom Gedanken der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die phosphoreszierende Schicht 120 kann unter Verwendung von verschiedenen Verfahren durch Dispergieren eines oder mehrerer phosphoreszierender Materialien 124 in einer Polymermatrix hergestellt werden, um eine homogene Mischung zu bilden. Derartige Verfahren können Herstellen der phosphoreszierenden Schicht 120 aus einer Formulierung in einem flüssigen Trägermedium und Auftragen der phosphoreszierenden Schicht 120 auf das Substrat 18 oder eine andere gewünschte Oberfläche beinhalten. Alternativ dazu kann die phosphoreszierende Schicht 120 durch Verfahren hergestellt werden, die kein flüssiges Trägermedium verwenden. Beispielsweise kann die phosphoreszierende Schicht 120 durch Dispergieren des phosphoreszierenden Materials 124 in eine Festkörperlösung (homogene Mischung in einem Trockenzustand) ausgebildet werden, die in einer Polymermatrix enthalten sein kann, die durch Extrudieren, Spritzgießen, Formpressen, Kalandrieren, Thermoformen usw. ausgebildet wird. Die phosphoreszierende Struktur 30 kann mittels Lackieren, Siebdruck, Flexodruck, Sprühen, Filmbeschichtung, Tauchlackierung, Walzenauftrag, Aufzugsrakelbeschichtung und/oder beliebige andere in der Technik bekannte Verfahren auf das Substrat 18 aufgebracht werden. Die phosphoreszierende Struktur 30 kann auf eine ähnliche Art und Weise zu der der photolumineszierenden Struktur 34 ausgebildet sein (z.B. Tintenstrahl- und/oder Siebdruckprozesse).
Die phosphoreszierende Struktur 30 kann ein oder mehrere phosphoreszierende Materialien 124 beinhalten, die dazu konfiguriert sind, Licht zu emittieren, sobald sie durch eine Umgebungsbeleuchtung in der Nähe der Verkleidung 14 (z.B. Lampen im Fahrzeug 10, die Sonne und/oder andere natürliche oder künstliche Quellen), das ausgegebene Licht 102 und/oder das eingegebene Licht 100 geladen sind. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die phosphoreszierenden Materialien 124 einen oder mehrere nachleuchtende Leuchtstoffe beinhalten. Die nachleuchtenden phosphoreszierenden Materialien 124 können definiert sein, dass sie dazu funktionsfähig sind, eine Ladung zu tragen und Licht für eine Zeitdauer nach dem Laden abzugeben. Beispielsweise können nachleuchtende phosphoreszierende Materialien 124, wie sie vorliegend beschrieben sind, eine Nachleuchtabklingzeit aufweisen, die sich von mehreren Minuten bis Dutzenden von Stunden erstreckt. Die Abklingzeit kann als die Zeit zwischen dem Ende der Anregung oder des Ladens und dem Zeitpunkt, zu dem die Lichtintensität des phosphoreszierenden Materials 124 unter eine Minimalsichtbarkeit von 0,32 mcd/m² fällt, definiert sein. Eine Sichtbarkeit von 0,32 mcd/m² ist grob das 100-Fache der Empfindlichkeit des dunkeladaptierten menschlichen Auges, was einer Definition entspricht, die gewöhnlich von Durchschnittsfachleuten verwendet wird.
Das nachleuchtende photolumineszierende Material 124 kann gemäß einer Ausführungsform funktionsfähig sein, nach einem Zeitraum von 10 Minuten Licht mit einer Intensität von 0,32 mcd/m² zu emittieren. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das nachleuchtende phosphoreszierende Material 124 dazu funktionsfähig sein, Licht mit einer Intensität von 0,32 mcd/m² nach einer Zeitdauer von 30 Minuten und bei manchen Ausführungsformen für eine Zeitdauer von mehr als 60 Minuten zu emittieren.
Das nachleuchtende phosphoreszierende Material 124 kann dazu funktionsfähig sein, Energie zu speichern, die von einer Aktivierungsemission (z.B. Umgebungslicht, das eingegebene Licht 100 und/oder das ausgegebene Licht 102) oder einer entsprechenden Wellenlänge empfangen wird. Die gespeicherte Energie kann daraufhin von dem nachleuchtenden phosphoreszierenden Material 124 über einen weiten Zeitbereich, manchmal von bis zu ungefähr 24 Stunden, als phosphoreszierendes Licht 102a emittiert werden. Derartige Materialien können es der phosphoreszierenden Struktur 30 ermöglichen, wenn sie mit der vorliegend beschriebenen Verkleidung 14 benutzt werden, durch mehrere Anregungsquellen, einschließlich unter anderem Umgebungslicht, die Lichtquelle 58 in der Lichterzeugungsbaugruppe 38 und/oder das ausgegebene Licht 102 von der photolumineszierenden Struktur 34, kontinuierlich zu leuchten. Die periodische Absorption der Aktivierungsemission von den Anregungsquellen kann eine erheblich anhaltende Aufladung der nachleuchtenden phosphoreszierenden Materialien 124 liefern, um eine gleichbleibende Umgebungsbeleuchtung bereitzustellen. Beispielsweise kann die Lichterzeugungsbaugruppe 38 gepulst sein oder anderweitig periodisch aktiviert werden, um die phosphoreszierende Struktur 30 zu laden, so dass die phosphoreszierende Struktur 30 einen konstanten oder sich ändernden Pegel von emittiertem phosphoreszierendem Licht 102a liefert.
Die nachleuchtenden phosphoreszierenden Materialien 124 können Erdalkalialuminaten und -silikaten entsprechen, zum Beispiel dotierten (Di-)Silikaten, oder einer beliebigen anderen Verbindung, die in der Lage ist, Licht für eine Zeitdauer zu emittieren, sobald ein eingegebenes Licht nicht mehr vorhanden ist. Derartige Substanzen können nachleuchtende phosphoreszierende Leuchtstoffe oder andere dotierte Verbindungen beinhalten. Die nachleuchtenden phosphoreszierenden Materialien 124 können mit einem oder mehreren Ionen dotiert sein, die Seltenerdelementen entsprechen können, zum Beispiel: Eu²⁺, Tb³⁺ und/oder Dy³⁺. Gemäß einem nichteinschränkenden Ausführungsbeispiel beinhaltet die phosphoreszierende Struktur 30 ein phosphoreszierendes Material 124 im Bereich von etwa 30% bis etwa 55%, ein flüssiges Trägermedium im Bereich von etwa 25% bis etwa 55%, ein Polymerharz im Bereich von etwa 15% bis etwa 35%, ein Stabilisierungsadditiv im Bereich von etwa 0.25% bis etwa 20% und leistungserhöhende Additive im Bereich von etwa 0% bis etwa 5%, jeweils basierend auf dem Gewicht der Formulierung. Die phosphoreszierenden Materialien 124 können einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser zwischen etwa 1 μm und etwa 100 μm, zwischen etwa 5 μm und etwa 50 μm oder zwischen etwa 10 μm und etwa 30 μm aufweisen. Die phosphoreszierenden Materialien 124 können eine Anregungswellenlänge zwischen etwa 10 nm und etwa 700 nm aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform besitzt die phosphoreszierende Struktur 30 eine durchscheinende weiße Farbe, wenn sie unbeleuchtet ist. Wenn die phosphoreszierende Struktur 30 die Aktivierungsemission mit einer erforderlichen Wellenlänge empfängt, kann die phosphoreszierende Struktur 30 das phosphoreszierende Licht 102a als blaues Licht emittieren. Das von der phosphoreszierenden Struktur 30 emittierte Licht kann eine gewünschte Helligkeit aufweisen, so dass ein beliebiges Zeichen im Sichtteil 64 erkennbar, aber nicht so hell ist, dass ein Betrachter ein Muster des Zeichens nicht wahrnehmen könnte. Gemäß einer Ausführungsform kann das blau emittierende phosphoreszierende Material 124 Li₂ZnGeO₄ sein und kann durch ein Hochtemperatur-Festkörperreaktionsverfahren hergestellt werden. Das blaue Nachglimmen kann für eine Zeitdauer von fünf bis acht Stunden andauern, was aus einer Aktivierungsemission und d-d-Übergängen von Mn²⁺-Ionen hervorgehen kann.
Gemäß einem alternativen, nichteinschränkenden Ausführungsbeispiel können 100 Teile eines handelsüblichen lösungsmittelhaltigen Polyurethans, wie etwa Mace-Harz 107–268 mit 50% Fest-Polyurethan in Toluol/Isopropanol, 125 Teile eines blaugrünen lang nachleuchtenden Leuchtstoffs, wie etwa der Leistungsindikator PI-BG20, und 12,5 Teile einer Farbstofflösung, die 0,1% Lumogen Gelb F083 in Dioxolan enthält, gemischt werden, um eine phosphoreszierende Struktur 30 mit geringem Seltenerdanteil zu erhalten. Es versteht sich, dass die vorliegend bereitgestellten Zusammensetzungen nichteinschränkende Beispiele sind. Somit kann ein beliebiger in der Technik bekannter Leuchtstoff zum Gebrauch als eine phosphoreszierende Struktur 30 verwendet werden, ohne von den vorliegend bereitgestellten Lehren abzuweichen. Darüber hinaus ist es angedacht, dass jeglicher in der Technik bekannte, lang nachleuchtende Leuchtstoff ebenfalls verwendet werden kann, ohne von den vorliegend bereitgestellten Lehren abzuweichen.
Zusätzliche Informationen bezüglich der Herstellung von lumineszierenden Materialien mit langer Nachleuchtdauer sind im US-Patent mit der Nr. 8,163,201 von Agarwal et al. mit dem Titel „HIGH-INTENSITY, PERSISTENT PHOTOLUMINESCENT FORMULATIONS AND OBJECTS, AND METHODS FOR CREATING THE SAME“, eingereicht am 24. April 2012, offenbart, dessen gesamte Offenbarung hiermit durch Bezug aufgenommen wird. Für zusätzliche Informationen bezüglich lang nachleuchtender phosphoreszierender Strukturen sei auf das US-Patent mit der Nr. 6,953,536 von Yen et al., mit dem Titel „LONG PERSISTENT PHOSPHORS AND PERSISTENT ENERGY TRANSFER TECHNIQUE“, eingereicht am 11. Oktober 2005; das US-Patent mit der Nr. 6,117,362 von Yen et al., mit dem Titel „LONG-PERSISTENCE BLUE PHOSPHORS“, eingereicht am 12. September 2000; und das US-Patent mit der Nr. 8,952,341 von Kingsley et al., mit dem Titel „LOW RARE EARTH MINERAL PHOTOLUMINESCENT COMPOSITIONS AND STRUCTURES FOR GENERATING LONG-PERSISTENT LUMINESCENCE“, eingereicht am 10. Februar 2015, verwiesen, die hiermit alle in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen werden.
Weiterhin mit Bezug auf 3A ist der Sichtteil 64 über der Dekorschicht 98 angeordnet. Bei manchen Ausführungsformen kann der Sichtteil 64 ein Kunststoff-, Silizium- oder Urethanmaterial beinhalten und ist um die phosphoreszierende Struktur 30 gespritzt. Vorzugsweise sollte der Sichtteil 64 zumindest teilweise lichtdurchlässig sein. Auf diese Weise wird der Sichtteil 64 durch die phosphoreszierende Schicht 120, die photolumineszierende Struktur 34 und/oder die Lichterzeugungsbaugruppe 38 beleuchtet, wenn diese aktiviert sind. Zusätzlich dazu kann er auch durch Überziehen des Sichtteils 64 zum Schützen der phosphoreszierenden Struktur 30 wirken. Der Sichtteil 64 kann in einer planaren Form und/oder einer bogenartigen Form angeordnet sein, damit sein Sichtbarkeitspotential verbessert wird, wenn er sich in einem lumineszierenden Zustand befindet. Ähnlich der photolumineszierenden Struktur 34 und der Lichtquelle 58 kann der Sichtteil 64 und die phosphoreszierende Struktur 30 auch von einer dünnen Konstruktion profitieren, wodurch dabei geholfen wird, diese in kleine Unterbringungsräume des Fahrzeugs 10 einzupassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Sichtteil 64 das Zeichen 50 definieren oder zur Ausbildung dessen beitragen.
Bei manchen Ausführungsformen kann die Dekorschicht 98 zwischen dem Sichtteil 64 und der phosphoreszierenden Schicht 120 angeordnet sein. Die Dekorschicht 98 kann ein Polymermaterial oder ein anderes geeignetes Material beinhalten und ist dazu konfiguriert, ein Erscheinungsbild des Sichtteils 64 zu steuern oder zu modifizieren. Beispielsweise kann die Dekorschicht 98 dazu konfiguriert sein, dem Sichtteil 64 ein Erscheinungsbild eines Leders zu vermitteln, wenn sich der Sichtteil 64 in einem unbeleuchteten Zustand befindet. Bei anderen Ausführungsformen kann die Dekorschicht 98 in einer beliebigen Farbe getönt sein, um die Fahrzeugstruktur, an der die phosphoreszierende Struktur 30 aufgenommen werden soll, zu komplementieren. Die Dekorschicht 98 kann zum Beispiel eine Farbe ähnlich der der Verkleidung 14 besitzen, so dass die phosphoreszierende Struktur 30 im Wesentlichen verborgen ist, wenn sie sich in einem unbeleuchteten Zustand befindet. Alternativ dazu kann die Dekorschicht 98 das Zeichen 50 und/oder ein Emblem bereitstellen, so dass die Dekorschicht 98 und das Zeichen 50 durch die Lichterzeugungsbaugruppe 38 hinterleuchtet oder anderweitig beleuchtet sein können. Auf jeden Fall sollte die Dekorschicht 98 zumindest teilweise lichtdurchlässig sein, so dass die photolumineszierende Struktur 34 und die phosphoreszierende Struktur 30 nicht daran gehindert werden, den Sichtteil 64 zu beleuchten, wann auch immer ein Energieumwandlungsprozess stattfindet.
Das Umspritzmaterial 66 kann um die Lichtquellen 58, die photolumineszierende Struktur 34 und/oder die phosphoreszierende Struktur 30 angeordnet sein. Das Umspritzmaterial 66 kann integral mit dem Sichtteil 64 oder einer beliebigen Schicht der Lichtquellen 58, der photolumineszierenden Struktur 34 und/oder der phosphoreszierenden Struktur 30 ausgebildet sein. Das Umspritzmaterial 66 kann die Lichterzeugungsbaugruppe 38, die phosphoreszierende Struktur 30 und die photolumineszierende Struktur 34 vor physikalischem und chemischem Schaden schützen, der durch Umweltbelastung entsteht. Das Umspritzmaterial 66 kann eine Viskoelastizität (d.h. sowohl Viskosität als auch Elastizität aufweisend), ein geringes Elastizitätsmodul und/oder eine hohe Bruchdehnung im Vergleich zu anderen Materialien aufweisen, so dass das Umspritzmaterial 66 die Lichterzeugungsbaugruppe 38, die phosphoreszierende Struktur 30 und/oder die photolumineszierende Struktur 34 schützen kann, wenn mit diesen Kontakt gemacht wird. Zum Beispiel kann das Umspritzmaterial 66 die phosphoreszierende Struktur 30 vor dem wiederholten Kontakt schützen, der auftreten kann, wenn die Insassen des Fahrzeugs 10 die Verkleidung 14 berühren. Es versteht sich, dass der Sichtteil 64 und das Umspritzmaterial 66 zwei separate Komponenten sein können oder integral als eine einzige Komponente ausgebildet sein können.
Mit Bezug auf 3B wird ein Energieumwandlungsprozess 104 zum Erzeugen von Einfarbenlumineszenz gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform beinhaltet die Energieumwandlungsschicht 90 der photolumineszierenden Struktur 34 ein einziges photolumineszierendes Material 96, das dazu konfiguriert ist, das eingegebene Licht 100, das von den LED-Quellen 72 empfangen wird, in ausgegebenes Licht 102 umzuwandeln, das eine andere Wellenlänge aufweist als die mit dem eingegebenen Licht 100 assoziierte. Genauer gesagt, ist das photolumineszierende Material 96 so formuliert, ein Absorptionsspektrum aufzuweisen, das die Emissionswellenlänge des eingegebenen Lichts 100, das von den LED-Quellen 72 geliefert wird, beinhaltet. Das photolumineszierende Material 96 ist auch so formuliert, dass es eine Stokes-Verschiebung aufweist, die zu dem umgewandelten sichtbaren ausgegebenen Licht 102 mit einem Emissionsspektrum führt, das sich in einer gewünschten Farbe ausdrückt, die sich je nach Beleuchtungsanwendung ändern kann. Das umgewandelte sichtbare ausgegebene Licht 102 wird von der Lichtquelle 58 über den Sichtteil 64 ausgegeben, wodurch der Sichtteil 64 in der gewünschten Farbe leuchtet. Bei einer Ausführungsform wird der Energieumwandlungsprozess 104 auf dem Wege einer Abwärtsumwandlung ausgeführt, wobei das eingegebene Licht 100 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 LED-Quellen 72 zu verwenden, was einen relativen Kostenvorteil gegenüber dem einfachen Verwenden von LEDs der gewünschten Farbe und vollständigem Weglassen des Energieumwandlungsprozesses bietet. Ferner kann die von dem Sichtteil 64 bereitgestellte Beleuchtung ein einmaliges, im Wesentlichen gleichmäßiges und/oder attraktives Betrachtungserlebnis bieten, das schwerlich mittels nicht photolumineszierender Mittel zu duplizieren wäre. Das ausgegebene Licht 102 kann zum Anregen oder Laden der phosphoreszierenden Struktur 30 verwendet werden, kann eine Farbmischung mit dem phosphoreszierendem Licht 102a durchführen oder kann möglicherweise nicht mit der phosphoreszierenden Struktur 30 agieren.
Mit Bezug auf 3C wird ein zweiter Energieumwandlungsprozess 106 zum Erzeugen mehrerer Lichtfarben gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Zum Zwecke der Einheitlichkeit wird der zweite Energieumwandlungsprozess 106 nachfolgend ebenfalls unter Verwendung der in 3A abgebildeten Lichterzeugungsbaugruppe 38 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform beinhaltet die Energieumwandlungsschicht 90 das erste und das zweite photolumineszierende Material 96, 108, die innerhalb der Energieumwandlungsschicht 90 eingestreut sind. Alternativ dazu können die photolumineszierenden Materialien 96, 108, wenn gewünscht, voneinander isoliert sein (z.B. um ein Muster auszubilden). Auch versteht es sich, dass die Energieumwandlungsschicht 90 mehr als zwei verschiedene photolumineszierende Materialien 96, 108 beinhalten kann, wobei in diesem Fall die vorliegend bereitgestellten Konzepte gleichermaßen anwendbar sind. Bei einer Ausführungsform tritt der zweite Energieumwandlungsprozess 106 mittels Abwärtsumwandlung unter Verwendung von blauem, violettem und/oder UV-Licht als die Anregungsquelle auf.
Bezüglich der vorliegend veranschaulichten Ausführungsform ist die Anregung der photolumineszierenden Materialien 96, 108 gegenseitig ausschließend. Das bedeutet, dass die photolumineszierenden Materialien 96, 108 so formuliert sind, nichtüberlappende Absorptionsspektren und Stokes-Verschiebungen aufzuweisen, die verschiedene Emissionsspektren ergeben. Auch sollte beim Formulieren der photolumineszierenden Materialien 96, 108 besondere Sorgfalt auf das Auswählen der assoziierten Stokes-Verschiebungen angewendet werden, so dass das umgewandelte ausgegebene Licht 102, das von einem der photolumineszierenden Materialien 96, 108 emittiert wird, das andere nicht anregt, es sei denn, dass dies gewünscht ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein erster Teil der LED-Quellen 72, beispielhaft als LED-Quellen 72a dargestellt, dazu konfiguriert, ein eingegebenes Licht 100 mit einer Emissionswellenlänge zu emittieren, die nur das photolumineszierende Material 96 anregt, und dazu führt, dass das eingegebene Licht 100 in ein sichtbares ausgegebenes Licht 102 einer ersten Farbe (z.B. Weiß) umgewandelt wird. Gleichermaßen ist ein zweiter Teil der LED-Quellen 72, beispielhaft als LED-Quellen 72b dargestellt, dazu konfiguriert, ein eingegebenes Licht 100 mit einer Emissionswellenlänge zu emittieren, die nur das zweite photolumineszierende Material 108 anregt, und dazu führt, dass das eingegebene Licht 100 in ein sichtbares ausgegebenes Licht 102 einer zweiten Farbe (z.B. Rot) umgewandelt wird. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Farbe visuell voneinander unterscheidbar. Auf diese Weise können die LED-Quellen 72a und 72b unter Verwendung der Steuerung 78 gezielt aktiviert werden, damit die photolumineszierende Struktur 34 in einer Vielfalt von Farben luminesziert. Die Steuerung 78 kann zum Beispiel nur die LED-Quellen 72a aktivieren, damit ausschließlich das photolumineszierende Material 96 angeregt wird, was zum Leuchten des Sichtteils 64 in der ersten Farbe führt. Alternativ dazu kann die Steuerung 78 nur die LED-Quellen 72b aktivieren, damit ausschließlich das zweite photolumineszierende Material 108 angeregt wird, was zum Leuchten des Sichtteils 64 in der zweiten Farbe führt. Gleichermaßen kann eine Emission von einem, beiden oder keinem der photolumineszierenden Materialien 96, 108 durch eine Auswahl der photolumineszierenden Materialien 96, 108 zu einer Aktivierung der phosphoreszierenden Struktur 30 führen.
Bei einer weiteren Alternative kann die Steuerung 78 die LED-Quellen 72a und 72b gemeinsam aktivieren, was dazu führt, dass beide photolumineszierenden Materialien 96, 108 angeregt werden, was zum Leuchten des Sichtteils 64 in einer dritten Farbe führt, die eine Farbmischung der ersten und zweiten Farbe ist (z.B. Rosa). Die von jeder der Lichtquellen 72a, 72b emittierten Intensitäten des eingegebenen Lichts 100 können auch untereinander proportional variiert werden, so dass zusätzliche Farben erhalten werden können. Bei Energieumwandlungsschichten 90, die mehr als zwei unterscheidbare photolumineszierende Materialien 96, 108 enthalten, kann eine größere Farbenvielfalt erreicht werden. Angedachte Farben beinhalten Rot, Grün, Blau und Kombinationen davon, einschließlich Weiß, die alle durch Auswählen der geeigneten photolumineszierenden Materialien 96, 108 und richtiges Manipulieren deren entsprechender LED-Quellen 72 erreicht werden können. Die Steuerung 78 kann dazu konfiguriert sein, die Farbe des phosphoreszierenden Lichts 102a in Betracht zu ziehen, wenn sie die Lichtquelle 72a, 72b aktiviert, so dass eine korrekte Farbmischung oder Aktivierung der phosphoreszierenden Struktur 30 erreicht wird.
Mit Bezug auf 3D beinhaltet ein dritter Energieumwandlungsprozess 110 die Lichterzeugungsbaugruppe 38 und die photolumineszierende Struktur 34. Die photolumineszierende Struktur 34 ist dazu konfiguriert, eingegebenes Licht 100, das von den LED-Quellen 72 empfangen wird, in ein sichtbares ausgegebenes Licht 102 umzuwandeln, das eine andere Wellenlänge als die mit dem eingegebenen Licht 100 assoziierte aufweist. Genauer gesagt, ist die photolumineszierende Struktur 34 so formuliert, ein Absorptionsspektrum aufzuweisen, das die Emissionswellenlänge des eingegebenen Lichts 100, das von den LED-Quellen 72 geliefert wird, beinhaltet. Das photolumineszierende Material 96 ist auch so formuliert, dass es eine Stokes-Verschiebung aufweist, die zu dem umgewandelten sichtbaren ausgegebenen Licht 102 mit einem Emissionsspektrum führt, das sich in einer gewünschten Farbe ausdrückt, die sich je nach Beleuchtungsanwendung ändern kann.
Die photolumineszierende Struktur 34 kann nur auf einen Teil der Verkleidung 14 aufgebracht werden, beispielsweise auf eine streifenartige Weise. Zwischen den photolumineszierenden Strukturen 34 können sich lichtdurchlässige Teile 112 befinden, die es von den LED-Quellen 72 emittiertem eingegebenem Licht 100 ermöglichen, bei der ersten Wellenlänge durch diese hindurchzutreten. Die lichtdurchlässigen Teile 112 können ein offener Raum oder ein transparentes oder durchscheinendes Material sein. Das durch die lichtdurchlässigen Teile 112 emittierte eingegebene Licht 100 kann von der Lichterzeugungsbaugruppe 38 zu einer zweiten photolumineszierenden Struktur oder der phosphoreszierenden Struktur 30 gerichtet werden. Das eingegebene Licht 100 kann die phosphoreszierende Struktur 30 aktivieren, durch die phosphoreszierende Struktur 30 hindurchtreten oder beides.
Mit Bezug auf 3E ist ein vierter Energieumwandlungsprozess 114 zum Erzeugen mehrerer Lichtfarben unter Verwendung der Lichterzeugungsbaugruppe 38 abgebildet. Die Anregung des photolumineszierenden Materials 96 ist derart konfiguriert, dass ein Teil des von den LED-Quellen 72 emittierten eingegebenen Lichts 100 durch die photolumineszierende Struktur 34 mit der ersten Wellenlänge hindurchtritt (d.h. das von der Lichtquelle 58 emittierte eingegebene Licht 100 wird nicht von der photolumineszierenden Struktur 34 umgewandelt). Die Intensität des emittierten eingegebenen Lichts 100 kann durch Pulsweitenmodulation oder Stromsteuerung modifiziert werden, so dass die Menge des von den LED-Quellen 72 emittierten eingegebenen Lichts 100, das durch die photolumineszierende Struktur 34 hindurchgeht, ohne in die Wellenlänge des ausgegebenen Lichts 102 umgewandelt zu werden, variiert wird. Beispielsweise kann, falls die Lichterzeugungsbaugruppe 38 dazu konfiguriert ist, eingegebenes Licht 100 mit einem niedrigen Pegel zu emittieren, im Wesentlichen sämtliches eingegebenes Licht 100 in die zweite Wellenlänge des ausgegebenen Lichts 102 umgewandelt werden. Bei dieser Konfiguration kann eine Farbe des ausgegebenen Lichts 102, das der photolumineszierenden Struktur 34 entspricht, durch das Substrat 18 hindurchgelassen werden. Falls die Lichterzeugungsbaugruppe 38 dazu konfiguriert ist, eingegebenes Licht 100 mit einem hohen Pegel auszugeben, kann nur ein Teil der ersten Wellenlänge von der photolumineszierenden Struktur 34 umgewandelt werden. Bei dieser Konfiguration kann ein erster Teil des eingegebenen Lichts 100 von der photolumineszierenden Struktur 34 umgewandelt werden und ein zweiter Teil des eingegebenen Lichts 100 kann durch das Substrat 18 mit der ersten Wellenlänge in Richtung zusätzlicher photolumineszierender Strukturen 34, die in der Nähe der Lichterzeugungsbaugruppe 38 und/oder der phosphoreszierenden Struktur 30 angeordnet sind, hindurchgelassen werden. Die zusätzlichen photolumineszierenden Strukturen 34 oder die phosphoreszierende Struktur 30 können als Reaktion auf das von der Lichtquelle 58 emittierte eingegebene Licht 100 lumineszieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein erster Teil der LED-Quellen 72, beispielhaft als LED-Quellen 72c dargestellt, dazu konfiguriert, ein eingegebenes Licht 100 mit einer Wellenlänge zu emittieren, die das photolumineszierende Material 96 innerhalb der photolumineszierenden Struktur 34 anregt, und dazu führt, dass das eingegebene Licht 100 in ein sichtbares ausgegebenes Licht 102 einer ersten Farbe (z.B. Weiß) umgewandelt wird. Gleichermaßen ist ein zweiter Teil der LED-Quellen 72, beispielhaft als LED-Quellen 72d dargestellt, dazu konfiguriert, ein eingegebenes Licht 100 mit einer Wellenlänge zu emittieren, die durch die photolumineszierende Struktur 34 hindurchtritt und zusätzliche photolumineszierende Strukturen oder die photolumineszierende Struktur 34 anregt, wodurch diese in einer zweiten Farbe leuchten. Die erste und die zweite Farbe können visuell voneinander unterscheidbar sein. Auf diese Weise können die LED-Quellen 72c und 72d unter Verwendung der Steuerung 78 gezielt aktiviert werden, so dass veranlasst wird, dass die Verkleidung 14 in einer Vielfalt von Farben luminesziert.
Der Sichtteil 64 der phosphoreszierenden Struktur 30 kann auch Optiken 116 beinhalten, die dazu konfiguriert sind, eingegebenes Licht 100, das von den LED-Quellen 72c, 72d emittiert wird, und das ausgegebene Licht 102, das von der photolumineszierenden Struktur 34 und/oder der phosphoreszierenden Struktur 30 emittiert wird, zu vordefinierten Positionen zu richten. Zum Beispiel kann das eingegebene Licht 100, das von den LED-Quellen 72c, 72d emittiert wird, und das ausgegebene Licht 102 von der photolumineszierenden Struktur 34 und/oder der phosphoreszierenden Struktur 30 auf ein gewünschtes Merkmal und/oder eine Position in der Nähe der Verkleidung 14 (z.B. einen Griff) gerichtet und/oder darauf fokussiert werden.
Jetzt mit Bezug auf 4 ist ein Kastendiagramm des Fahrzeugs 10 dargestellt, bei dem die Verkleidung 14 und die Lichterzeugungsbaugruppe 38 implementiert sind. Das Fahrzeug 10 beinhaltet die Steuerung 78, die mit der Lichterzeugungsbaugruppe 38 in Kommunikation steht. Die Steuerung 78 kann einen Speicher 150 mit darin enthaltenen Anweisungen, die von einem Prozessor 152 der Steuerung 78 ausgeführt werden, beinhalten. Die Steuerung 78 kann der Lichterzeugungsbaugruppe 38 über die Energiequelle 80, die sich im Fahrzeug 10 befindet, elektrische Energie zuführen. Zusätzlich dazu kann die Steuerung 78 dazu konfiguriert sein, die Lichtausgabe der Lichterzeugungsbaugruppe 38 basierend auf einer Rückkopplung, die von einem oder mehreren Fahrzeugsteuermodulen empfangen wird, zu steuern. Das Steuermodul 78 kann dazu konfiguriert sein, die LED-Quellen 72, den ersten Teil der LEDs 72a und/oder den zweiten Teil der LEDs 72b separat und/oder abwechselnd zu betreiben (z.B. mittels einer Stromrichtungsmanipulation), um ein spezifisches Beleuchtungserscheinungsbild für die Verkleidung 14 zu erreichen. Beispielsweise können eine oder mehrere der LED-Quellen 72, der erste Teil der LEDs 72a und/oder der zweite Teil der LEDs 72b dazu konfiguriert sein, die photolumineszierende Struktur 34, die phosphoreszierende Struktur 30 oder beide zu aktivieren und anzuregen. Bei manchen Ausführungsformen kann die Lichterzeugungsbaugruppe 38 derart betrieben werden, dass Teile der Lichterzeugungsbaugruppe 38 aktiviert werden und andere Teile nicht aktiviert werden, so dass die Verkleidung 14 mehrfarbig erscheint, einen Pulseffekt aufweist, ein bestimmtes Merkmal (z.B. das Zeichen 50) beleuchtet ist/nicht beleuchtet ist und/oder einen Verlauf der Lichtfarbe oder -intensität aufweist. Durch das Aktivieren der Lichterzeugungsbaugruppe 38 kann sich die Farbe der Beleuchtung von der Verkleidung 14 von einer ersten Farbe (z.B. der Farbe der phosphoreszierenden Struktur 30) zu einer zweiten Farbe (z.B. Farben, die durch die photolumineszierende Struktur 34, die LED-Quellen 72, die phosphoreszierende Struktur 30 und/oder Kombinationen davon emittiert werden) verändern. Die Farbveränderung der Verkleidung 14 kann dazu dienen, Informationen zu kommunizieren (z.B. Geschwindigkeit, Motordrehzahl, Flüssigkeitspegel), eine ästhetische Beleuchtung bereitzustellen (z.B. mit Musik pulsen, eine warme Umgebungsbeleuchtung bereitstellen, mit einem erfassten Herzschlag pulsen) oder eine Großflächenumgebungsbeleuchtung des Innenraums 46 des Fahrzeugs 10 bereitzustellen. Des Weiteren kann die Steuerung 78 dazu konfiguriert sein, die Lichterzeugungsbaugruppe 38 zu pulsen, so dass die phosphoreszierende Struktur 30 einen vorbestimmten Lade- und Luminanzpegel beibehalten kann.
Die Verwendung der Verkleidung 14 und der Lichterzeugungsbaugruppe 38, wie vorliegend beschrieben, kann mehrere Vorteile bieten. Beispielsweise kann die Verwendung der Verkleidung 14 eine Umgebungsbeleuchtung einer großen Fläche des Innenraums 46 des Fahrzeugs 10 oder das Hervorheben von spezifischen Merkmalen der Verkleidung 14 (z.B. Griff, Tasten, Armlehne, Türschlösser, ästhetische Merkmale) ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Verkleidung 14 als ein Streifen im Innenraum 46 des Fahrzeugs 10 angebracht werden. Ein weiterer Vorteil, der realisiert werden kann, ist, dass die Verkleidung 14 nicht unbedingt mit der Energiequelle 80 elektrisch verbunden sein muss, um eine Beleuchtung bereitzustellen. Durch Verwenden der lang nachleuchtenden Leuchtstoffstruktur 30 kann eine Beleuchtung erzielt werden, ohne dass eine Batterie des Fahrzeugs 10 entleert wird. Zusätzlich dazu weist die Verkleidung 14 selbst möglicherweise keine elektrische Verbindung auf, wenn die photolumineszierende Struktur 34 durch die entfernt platzierte Lichterzeugungsbaugruppe 38 aktiviert wird. Des Weiteren kann eine kleinere Lichterzeugungsbaugruppe 38, unter Verwendung der Lichterzeugungsbaugruppe 38 und der photolumineszierenden Struktur 34, zum Mildern oder Abendeffekt der photolumineszierenden Struktur 34 verwendet werden.
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 sich, dass solche Konzepte durch die folgenden Ansprüche gedeckt sein sollen, es sei denn, diese Ansprüche geben ausdrücklich etwas anderes an.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2014/0264396 A1 [0027]
US 8232533 [0030]
US 8163201 [0039]
US 6953536 [0039]
US 6117362 [0039]
US 8952341 [0039]

Claims

Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Verkleidung, die Folgendes umfasst: ein Substrat, das eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche definiert, die an entgegengesetzten Seiten davon angeordnet sind; eine phosphoreszierende Struktur, die an der ersten Oberfläche des Substrats positioniert ist; und eine photolumineszierende Struktur, die an der zweiten Oberfläche des Substrats positioniert ist; und eine Lichterzeugungsbaugruppe, die derart positioniert ist, dass sie die zweite Oberfläche des Substrats beleuchtet.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Substrat einen im Wesentlichen durchscheinenden Teil definiert.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das von der Lichterzeugungsbaugruppe emittierte Licht dazu konfiguriert ist, die photolumineszierende Struktur anzuregen.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei Licht, das von der Anregung der photolumineszierenden Struktur emittiert wird, dazu konfiguriert ist, durch das Substrat hindurchgelassen zu werden.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Lichterzeugungsbaugruppe eine Leiterplatte mit einer daran angeordneten Lichtquelle umfasst und die erste Oberfläche eine A-Oberfläche des Substrats ist und die zweite Oberfläche eine B-Oberfläche des Substrats ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die phosphoreszierende Struktur über mindestens einem Teil des durchlscheinenden Teils positioniert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Verkleidung dazu konfiguriert ist, durch die phosphoreszierende Struktur von vorne beleuchtet und durch die photolumineszierende Struktur hinterleuchtet zu werden.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Fahrzeuginnenverkleidung, die Folgendes umfasst: ein Substrat, das eine A-Oberfläche und eine B-Oberfläche definiert, die an entgegengesetzten Seiten davon angeordnet sind; und eine photolumineszierende Struktur, die an der B-Oberfläche des Substrats positioniert ist; und eine Lichterzeugungsbaugruppe, die in der Nähe der B-Oberfläche des Substrats positioniert ist, wobei die Lichterzeugungsbaugruppe dazu konfiguriert ist, Licht in Richtung der photolumineszierenden Struktur zu emittieren.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei das Substrat einen im Wesentlichen durchscheinenden Teil definiert.
Fahrzeug nach Anspruch 9, das ferner Folgendes umfasst: eine phosphoreszierende Struktur, wobei die phosphoreszierende Struktur an der A-Oberfläche angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei die phosphoreszierende Struktur über mindestens einem Teil des durchscheinenden Teils positioniert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei die Verkleidung dazu konfiguriert ist, durch die phosphoreszierende Struktur von vorne beleuchtet und durch die photolumineszierende Struktur hinterleuchtet zu werden.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei der durchscheinende Teil ein Zeichen beinhaltet.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei die Lichterzeugungsbaugruppe eine Leiterplatte mit einer darauf gedruckten LED-Baugruppe umfasst.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Innenverkleidung, die ein Substrat umfasst, wobei das Substrat mindestens einen im Wesentlichen durchscheinenden Teil beinhaltet; und eine Lichterzeugungsbaugruppe, die außerhalb der Innenverkleidung positioniert ist, wobei die Lichterzeugungsbaugruppe dazu konfiguriert ist, Licht in Richtung einer Außenoberfläche des Substrats zu emittieren.
Fahrzeug nach Anspruch 15, das ferner Folgendes umfasst: eine phosphoreszierende Struktur, wobei die phosphoreszierende Struktur an einer Innenoberfläche des Substrats positioniert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 15, das ferner Folgendes umfasst: eine photolumineszierende Struktur, wobei die photolumineszierende Struktur an der Außenoberfläche des Substrats positioniert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 17, wobei das von der Lichterzeugungsbaugruppe emittierte Licht dazu konfiguriert ist, die photolumineszierende Struktur zum Ausgeben von Licht anzuregen, wobei ferner das ausgegebene Licht von der photolumineszierenden Struktur dazu konfiguriert ist, das Substrat zu durchdringen.
Fahrzeug nach Anspruch 16, wobei die phosphoreszierende Struktur über mindestens einem Teil des durchscheinenden Teils positioniert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 18, wobei die Lichterzeugungsbaugruppe eine Leiterplatte und eine gedruckte LED-Baugruppe umfasst.