CN106467054A - 可操作为顶灯的照明总成 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的一方面，本发明提供一种车辆照明总成。该照明总成包括光源阵列和多个光定向元件，每个光定向元件配置为使从光源接收到的光指向相关方向。传感器装置配置用于感测用户提供的动作并且控制器响应于感测到的用户提供的动作而确定激活哪个光源。
Description
技术领域
本发明大体涉及车辆照明装置，并且更具体地涉及可操作为顶灯的车辆照明总成。
背景技术
车辆中的顶灯用于照明车舱。这里提供一种照明总成，该总成可操作为顶灯。照明总成提供多种照明方案并且受益于无按钮的设计。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种车辆照明总成。该照明总成包括光源阵列和多个光定向元件，每个光定向元件配置为使从光源接收到的光指向相关方向。传感器装置配置用于感测用户提供的动作并且控制器响应于感测到的用户提供的动作而确定激活哪个光源。
根据本发明的另一方面，提供一种车辆照明总成。该照明总成包括光源阵列和光致发光结构，光致发光结构配置为响应于来自光源的光激发而发冷光。多个光定向元件各自配置用于使从光致发光结构接收到的冷光指向相关方向。传感器装置配置用于感测用户提供的动作并且控制器响应于感测到的用户提供的动作而确定激活哪个光源。
根据本发明的又一方面，提供一种车辆照明总成。该照明总成包括具有多个光源的发光总成。多个光定向元件各自配置用于使从发光总成接收到的光指向相关方向。传感器装置配置用于感测用户提供的动作并且控制器响应于感测到的用户提供的动作而确定激活哪个光源。
本领域的技术人员一经研究下列说明书、权利要求以及附图就可以理解和领会本发明的这些以及其它方面、目标以及特性。
附图说明
在图中：
图1是一个实施例的照明总成的透视图，其中照明总成配置为顶灯；
图2是沿图1的线II-II截取的照明总成的剖视图；
图3说明了一个实施例的位于印刷电路板上的光源阵列；
图4说明了一个实施例的照明总成的光学装置；
图5说明了一个实施例的照明总成的传感器装置；
图6-9说明了使用照明总成的各种照明方案；
图10说明了用于激活照明总成各个光发射区域的各种基于手势的动作；
图11说明了可选实施例的传感器装置；
图12说明了又一实可选施例的传感器装置；以及
图13是沿图1的线XIII-XIII截取的可选实施例照明总成的剖视图。
具体实施方式
根据需要，在此公开了本发明的详细实施例。然而，应当理解的是，公开的实施例仅仅是本发明的示例，其可以体现为不同的和替代的形式。附图不一定是具体设计，且为了呈现功能概况，一些图可以被夸大或缩小。因此，在此公开的特定的结构和功能细节不应被解释为限制，而是仅仅作为用于教导本领域技术人员多方面使用本发明的典型基础。
如在此所用的，当用于一系列两个或多个项目中时使用的术语“和/或”意味着可以单独使用任何一个所列项目或可以使用两个或多个所列项目的任意组合。例如，如果混合物被描述为包含组分A、B和/或C，混合物可以包含单独的A；单独的B；单独的C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B和C的组合。
参照图1-13，附图标记10总体指代用于车辆20的照明总成。照明总成10包括光源12阵列和光学装置13，光学装置13具有多个光定向元件14，每个光定向元件14配置为使从光源12接收到的光指向相关方向。照明总成10也包括配置用于记录用户动作的传感器装置15和响应于该动作而确定激活哪个光源12的控制器16。
参照图1，示出照明总成10配置为顶灯。如所示地，照明总成10被连接到车辆20的车顶结构(如车顶内衬18)。在所示的实施例中，照明总成10的外露部分22对应于传感器装置15并且充当用户激活照明总成10的主要方式。传感器装置15覆盖光源12和光定向元件14并且大体透光以容许发光总成10产生的光被传输通过该传感器装置。如下文中更详细地描述的，可通过用户提供的动作来操作照明总成10，该动作包括触摸事件，由此用户使用多个手指来接触传感器装置15。如这里所限定的，术语“手指”指的是手的远端，其可以包括手指和/或拇指。根据所使用的手指的数量、手指与传感器装置15接触的位置以及在一些情形下手指移动穿过传感器装置15的方向，照明总成10会相应地激活以照明一个或多个车舱区域。这样的车舱区域可以包括位于车辆20前部和后部两者的驾驶员侧区域和乘客侧区域。此外或可选地，用户可以使用他的或她的手在传感器装置15附近作出手势。根据手势的方向，照明总成10会相应地激活，以照明一个或多个车舱区域。虽然这里示出和描述的传感器装置15为照明总成10的整体部分，但应理解的是，传感器装置15可以定位在车舱内的其它位置。
参照图2，根据一个实施例示出了照明总成10的剖视图。照明总成10包括印刷电路板(PCB)24，光源12位于印刷电路板24上。光学装置13设置为覆盖光源，紧接着是传感器装置15。照明总成10的上述部件可以被固定在壳体25内，壳体25相应地可以安装到车辆20的结构。
光源12可以以恒定或可变的间距设置在PCB 24上。光源12可以包括相同或不同大小的发光二极管(LED)。图3中示出了示例性阵列，其中一个光源12设置在PCB 24的中心并且剩余的光源12设置在围绕中心的若干环内。如图3中进一步所示，PCB 24可以具有环形配置并且在距离PCB 24边缘越近的相同环内的光源12之间的间距则可以增加。光源12可以配置用于发射任何颜色的光并且电连接到控制器16。在操作中，控制器16可以选择性地控制光源12，以使一个、全部或部分光源12能够在任何给定的时间被激活。控制器16可以定位在PCB 24上或车辆20内的其它位置并且电连接到电源26，电源26包括传统车辆电源或单独的电源。
光学装置13设置为使光定向元件14的部分28a配置为以一定角度输出入射光并且光定向元件14的另一部分28b配置为以零角度输出入射光，如图2中的光线所示。在所示的实施例中，部分28b可以包括具有平面形状的单个光定向元件14，而部分28a包括以锯齿状设置以将入射光从光学装置13的中心引导走的多个光定向元件14。如图4中所示，部分28b的光定向元件14可以具有环形并且位于光学装置13的中心处，而部分28a的光定向元件14各自设置为与部分28b同心的圆环。在组装中，光学装置13相对于PCB 24定位为使部分28b的光定向元件14与定位在PCB 24中心处的光源12光通信并且使部分28a的光定向元件14与光源12的对应圆环光通信。
传感器装置15也可以电连接到控制器16并且包括接近传感器30阵列，如图5中示例性示出的。接近传感器30可以包括电容式传感器或配置用于感测用户提供的动作——例如触摸事件和/或手势——的其它传感器。电容式传感器总体检测由于对象的位置或移动——例如手指接近传感器或与传感器接触——导致的电容变化，由此容许实施在传感器装置15上用户提供的各种动作来控制照明总成10的光输出。这里更详细描述的用户提供的动作的示例包括使用一个或多个手指点击或滑动传感器装置15，以及使用手势接近传感器装置15。在可选的实施例中，传感器装置15可以包括其它类型的接近传感器，例如但不限于磁性传感器、电感传感器、光学传感器、电阻传感器、温度传感器等或它们的任何组合。
根据一个实施例，照明总成10可以分成多个光发射区域，图5中示例性示出分别为第一区域32a、第二区域32b、第三区域32c、第四区域32d以及第五区域32e。区域32a-32e对于用户而言视觉上可区分或另外保持为不可区分。每个区域32a-32e包括对应部分的传感器装置15以及位于该部分下方的部分光学装置13和光源12。以这种方式，照明总成10可以定位在车辆20内以使每个区域32a-32e凭借光学装置13的光定向元件14照明不同的区域。例如，如图6-8中所示，照明总成10可以配置为顶灯，其中区域32a和32b定位在车辆前部并且区域32c和32d定位在车辆后部。
在操作中，响应于传感器装置15上的触摸事件而选择性地激活每个区域32a-32e，现在在下文提供示例。在一个实施例中，传感器装置15上的单个手指触摸事件触发其中一个区域照明。在一些情形下，可以通过触摸(如点击)传感器装置15的所需区域来实现这点。例如，用户可以触摸区域32b，由此使控制器16仅激活与区域32b相关的光源12。作为结果，区域32b向车辆20的左侧前排乘客区域提供照明，如图6中示例性示出的。在另外的实施例中，传感器装置15上的多个手指触摸事件触发多个区域照明。例如，用户可以同时触摸区域32c和32d，由此使控制器16仅激活与这些区域32c、32d相关的光源12。作为结果，区域32c和32d一起向后乘客区域提供照明，如图7中示例性示出的。更具体地，区域32c向车辆20的左侧后排乘客区域提供照明，而区域32d向车辆20的右侧后排乘客区域提供照明。当以图7中的定向查看车辆20时，左侧对应于车辆20伸出页面的一侧，而右侧对应于车辆20伸入页面的一侧。如果用户需要激活全部区域32a-32e(图8)，那么用户可以同时触摸区域32a-32d，由此使全部光源12一起点亮以使车舱内充满光。根据又一实施例，在图9中示例性示出的，区域32e可以与其它区域32a-32d独立地被激活。例如，用户可以通过在传感器装置15上实施的多手指拖动事件而使区域32e照明。多手指拖动事件包括使用至少两个手指在传感器装置15上实施捏的动作。作为结果，控制器16激活光源12，光源12定位在PCB 24的中心，使得区域32e照明其下方的区域。
另外或可选地，可以通过在传感器装置15附近实施的手势选择性地激活照明总成10的区域32a-32e。根据一个实施例，可以基于从照明总成10的一端到另一端的手势来激活区域32a-32e中的一个或多个。根据手势期间哪些区域32a-32e被穿过，实现各种照明方案。例如，用户可以通过图10中箭头34所设定的方向摆动他的或她的手来激活区域32a。通过实施与箭头34相反方向的手势来激活区域32c。通过实施箭头38方向上的手势来激活区域32b，而通过实施与箭头38相反方向的手势来激活区域32d。如果用户需要激活区域32b和32c，可以实施由箭头40所设定的方向上的手势。可选地，可以通过实施与箭头40相反方向上的手势来激活区域32a和32d。同样，可以实施箭头42方向上的手势来激活区域32a和32b，而通过实施与箭头42相反方向上的手势来激活区域32c和32d。关于这里所述的实施例，可以通过重复与激活该区域所使用动作相同的动作(如触摸事件或手势)或另外激活不同的区域来停用当前激活区域32a-32e。例如，关于图6，可以通过之后再次触摸区域32b来停用区域32b。可选地，如果需要，可以使用位于车辆20内的终止按钮或位于传感器装置15上单独的终止区域。在一些实施例中，可以使用如按钮、触摸屏等的用户输入装置来控制由被激活区域32a-32e输出的光的强度。在可选的实施例中，用户可以通过触摸事件来控制光输出强度，例如使用手指划过。例如，当至少一个区域32a-32e被激活时，用户可以沿传感器装置15以逆时针方向滑动他的或她的手指或拇指以增加强度或以顺时针方向来降低强度。为了增加光输出的强度，例如控制器16可以通过脉冲宽度调节或直流电流控制来改变供应至被激活的光源12的电流。
参照图11和12，示出了传感器装置15的可选实施例。在图11中，传感器装置15包括设置在照明总成10的周边44附近的多个接近传感器30。在图12中，传感器装置15包括设置在中心区域46内的多个接近传感器30。在操作中，可以基于一个或多个接近传感器30记录的触摸事件或手势选择性地激活区域32a-32e。考虑到接近传感器30可以以多种方式分布，因此应明白的是，可以实现各种照明方案。
参照图13，示出了照明总成10的可选实施例。照明总成10可以包括壳体48，壳体48配置为固定到车顶结构或其它车辆结构。发光总成50可以设置在壳体48内侧并且包括基底52，基底52包括厚度近似0.005到0.060英寸的大体透明的聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料。正极54设置在基底52上方并且包括导电环氧树脂，例如但不限于含银或含铜的环氧树脂。正极54电连接到如发光二极管(LED)56的光源的至少一部分，LED 56可以设置在半导体油墨58内并且应用在正极54上方。大体透明的负极60也电连接到至少部分LED 56。负极60设置在半导体油墨58上方并且包括透明或半透明的导电材料，例如但不限于氧化铟锡。在可选的实施例中，正极54可以与负极60反转。
正极54和负极60中的每一个可以通过对应汇流条62、64电连接到控制器16，汇流条62、64连接到对应电线66、68。汇流条62、64可以沿正极54和负极60的相对边缘印刷并且汇流条62、64和电线66、68之间的连接点可以位于每个汇流条62、64的相对角处以促进沿汇流条62、64的均匀的电流分布。如这里上文所述，控制器16也可以电连接到电源26，电源26可以对应于在12-16V直流下操作的车载电源。
LED源56以随机或受控的方式分散在半导体油墨58中并且可以设置为朝向车辆外部并且配置用于发射聚焦或非聚焦光。LED源56可以对应于尺寸近似5到400微米的氮化镓元件的微型LED并且半导体油墨58可以包括多种粘结剂以及电介质材料，粘结剂以及电介质材料包括但不限于镓、铟、碳化硅、磷和/或半透明的聚合物粘结剂中的一种或多种。以这种方式，半导体油墨58可以包含各种密集度的LED 56以使LED 56的密度可以针对各种照明应用而调整。可以通过多种印刷工艺向正极54的选定部分应用半导体油墨58，包括喷墨和丝网印刷工艺。更具体地，可以设想将LED 56分散在半导体油墨58内且将形状和尺寸设置为使大量的LED56在半导体油墨58沉积期间与正极54和负极60对齐。最终电连接到正极54和负极60的部分LED 56可以通过控制器16来选择性地激活和停用。
当前所示实施例的照明总成10进一步包括至少一个光致发光结构70，光致发光结构70作为涂层、层、薄膜或其它合适的沉积层设置于负极60上方。关于当前所述的实施例，光致发光结构70可以设置为多层结构，该多层结构包括能量转换层72和可选的稳定层74。能量转换层72包括具有利用磷光或荧光特性的能量转换元件的至少一种光致发光材料76。例如，光致发光材料76可以包括有机或无机荧光染料，包括萘嵌苯(rylene)、呫吨(xanthene)、卟啉(porphyrin)、酞菁染料(phthalocyanine)。另外或可选地，光致发光材料76可以包括来自铈(Ce)掺杂的石榴石的组的磷光剂，例如YAG(钇铝石榴石):Ce。可以通过使用多种方法将光致发光材料76分散在聚合物基体内以形成均匀混合物来制备能量转换层72。这样的方法可以包括从液体载体介质中的制剂制备能量转换层72且将能量转换层72涂到负极60或其它所需基底上。可以通过涂装(painting)、丝网印刷、柔性版印刷、喷涂、狭缝涂覆(slot coating)、浸渍涂覆(dip coating)、滚筒涂覆(roller coating)和棒式涂覆(bar coating)将能量转换层72应用到负极60。可选地，可以通过不使用液体载体介质的方法来制备能量转换层72。例如，可以通过将光致发光材料76分散在可以结合到聚合物基体内的固态溶液(在干燥状态的均匀混合物)中来呈现能量转换层72，聚合物基体是通过挤出、注塑、压缩、压延、热成型等成型。
为了保护包含在能量转换层72内的光致发光材料76不被光解和热降解，光致发光结构70可以可选地包括稳定层74。稳定层74可被配置为光学耦合和粘附到能量转换层72或以其它方式与之整合的单独的层。可以通过每层的顺序涂覆或印刷、通过顺序层压或压印、或任何其它合适的方式使稳定层74与能量转换层72结合。有关光致发光结构构建的附加信息在2011年11月8日提交的、由金斯利(Kingsley)等人发明的、美国专利号为8,232,533、名称为“用于高效电磁能量转换和持续二次发射的光解稳定和环境稳定的多层结构”的专利中进行了公开，在此通过引用包含其全部公开内容。
根据一个实施例，光致发光结构70配置为响应于被LED 56发射的光激发而发冷光。更具体地，LED 56发射的光经历能量转换，在能量转换中光被光致发光材料76转换并且以不同的波长从光致发光材料重新发射。LED 56发射的光在这里被称作输入光，而从光致发光材料76重新发射的光在这里被称作转换后的光。根据一个实施例，光致发光材料76被制备为将输入光转换为更长波长的光，另外被称作下变频。可选地，光致发光材料76可以被制备为将输入光转换为更短波长的光，另外被称作上变频。按照任何一种方法，由光致发光材料76转换后的光立刻从光致发光结构70中输出或以其它方式用在能量级联中，在能量级联中转换后的光用作输入光以激发位于能量转换层72内的光致发光材料的另外的制剂，由此后续转换后的光之后可以从光致发光结构70输出或用作输入光，以此类推。关于这里所述的能量转换过程，输入光和转换后的光之间的波长差被称为斯托克斯位移(Stokesshift)且用作对应于光的波长变化的能量转换过程的主要驱动机制。
根据一个实施例，光致发光材料76被制备为具有产生转换后的光的斯托克斯位移，转换后的光具有表现为所需颜色的发射光谱，所需颜色根据照明应用而变化。例如，可以通过下变频的方式来进行能量转换过程，其中输入光包括位于可见光谱较低端的光，例如蓝色、紫色或紫外(UV)光。如此使蓝色、紫色或UV LED用作LED 56，该LED可以提供优于其它颜色的LED或单纯使用所需颜色的LED以及连同省略光致发光结构70的相对的成本优势。
在可选的实施例中，光致发光层72可以包括多于一种不同的光致发光材料，每种光致发光材料配置为将输入光转换为更长或更短波长的光。在一个实施例中，不同光致发光材料可以被分散在能量转换层72中。可选地，如果需要，不同光致发光材料可以彼此分开。例如不同光致发光材料可以设置为以镶嵌块交替或其它模式。在任何一个实施例中，每个不同的光致发光材料可以由LED 56对应部分唯一地激发，LED 56的对应部分可以是各种设置。在一些实施例中，每个不同光致发光材料被制备为具有产生相关转换后的光的斯托克斯位移，转换后的光具有表现出唯一颜色的发射光谱，以使产生的冷光对应于来自每个不同光致发光材料的转换后的光的混合光。通过将从两种或多种不同光致发光材料输出的转换后的光混合，可以表现出另外通过单一光致发光材料的激发难以实现的更多样的颜色。可以想到的颜色包括混合光，混合光包含红色、绿色以及蓝色光的任意组合，可以通过选择光致发光材料和LED的合适的组合来实现这些颜色。不同光致发光材料和对应LED设置的附加信息在2015年4月27日提交的、由斯图尔特(Salter)等人发明的、美国专利申请号为14/697,035、名称为“用于车辆的发光总成”的专利申请中进行了公开，通过引用将其全部内容结合于此。
继续参照图13，光学装置13和传感器装置15依次各自设置在光致发光结构70上方。光学装置13和传感器装置15可以依据这里所述的任何实施例各自配置。而且，当前实施例的照明总成10也可以设置在这里前文所述的光发射区域32a-32e中。在这样的设置中，每个区域32a-32e包括传感器装置15对应部分以及位于其下方的光致发光结构70和发光总成50的部分，其中从光致发光结构70输出的冷光作为从照明总成10输出的光。可以根据这里前文所述的任何实施例来激活每个区域32a-32e。
为了说明和限定本发明的教导的目的，应该注意的是，这里利用术语“大体上”和“约”来表示可归因于任何定量的比较、数值、测量或其它表示的固有不确定性程度。这里也利用术语“大体上”和“约”表示在不引起所述主题的基本功能的变化的情况下，定量表示可以从所述参照改变的程度。
应当理解的是，在不脱离本发明构思的情况下，可以对上述结构做出变化和修改，并且进一步应当理解的是，这些构思旨在被下述权利要求覆盖，除非这些权利要求通过其文字另有明确表述。
Claims (20)
1.一种车辆照明总成，包含：
光源阵列；
多个光定向元件，每个所述光定向元件配置为使从所述光源接收到的光指向相关方向；
配置用于感测用户提供的动作的传感器装置；以及
控制器，所述控制器响应于感测到的用户提供的动作而确定激活哪个光源。
2.根据权利要求1所述的照明总成，其中至少一个所述光定向元件配置为以一定角度输出入射光。
3.根据权利要求1所述的照明总成，其中至少一个所述光定向元件配置为以零角度输出入射光。
4.根据权利要求1所述的照明总成，所述照明总成设置为多个光发射区域，每个所述区域包含：
所述光源的对应部分；以及
所述光定向元件中对应的一个，其中所述光定向元件中对应的一个与所述光源的所述对应部分光通信。
5.根据权利要求1所述的照明总成，其中所述传感器装置配置用于记录位于所述传感器装置上的触摸事件，其中所述控制器响应于所述触摸事件而基于实施所述触摸事件所用手指数量以及所述传感器装置上的所述触摸事件的位置和方向中的至少一个来激活所述光源中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的照明总成，其中所述传感器装置配置用于感测手势，其中基于做出所述手势的方向而激活所述光源中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的照明总成，所述照明总成配置为顶灯并且可操作用于照明车辆的前乘客舱和后乘客舱中的至少一个。
8.一种车辆照明总成，包含：
光源阵列；
光致发光结构，所述光致发光结构配置为响应于来自所述光源的光激发而发冷光；
多个光定向元件，每个所述光定向元件配置为使从所述光致发光结构接收到的冷光指向相关方向；
配置用于感测用户提供的动作的传感器装置；以及
控制器，所述控制器响应于感测到的用户提供的动作而确定激活哪个光源。
9.根据权利要求8所述的照明总成，其中所述光定向元件中的至少一个配置为以一定角度输出入射光。
10.根据权利要求8所述的照明总成，其中所述光定向元件中的至少一个配置为以零角度输出入射光。
11.根据权利要求8所述的照明总成，所述总成设置为多个光发射区域，每个所述区域包含：
所述光源的对应部分；
所述光致发光结构的对应部分，其中所述光致发光结构的所述对应部分接收来自所述光源的所述对应部分的光激发；以及
所述光定向元件中对应的一个，其中所述光定向元件中所述对应的一个与所述光致发光结构的所述对应部分光通信。
12.根据权利要求8所述的照明总成，其中所述传感器装置配置用于记录位于所述传感器装置上的触摸事件，其中所述控制器响应于所述触摸事件而基于实施所述触摸事件所用手指数量以及所述传感器装置上的所述触摸事件的位置和方向中的至少一个来激活所述光源中的至少一个。
13.根据权利要求8所述的照明总成，其中所述传感器装置配置用于感测手势，其中基于做出所述手势的方向来激活所述光源中的至少一个。
14.根据权利要求8所述的照明总成，所述总成配置为顶灯并且可操作用于照明车辆的前乘客舱和后乘客舱中的至少一个。
15.一种车辆照明总成，包含：
具有多个光源的发光总成；
多个光定向元件，每个所述光定向元件配置为使从所述发光总成接收到的光指向相关方向；
配置用于感测用户提供的动作的传感器装置；以及
控制器，所述控制器响应于感测到的用户提供的动作而确定激活哪个光源。
16.根据权利要求15所述的照明总成，其中所述光定向元件中的至少一个配置为以一定角度输出入射光。
17.根据权利要求15所述的照明总成，其中所述光定向元件中的至少一个配置为以零角度输出入射光。
18.根据权利要求15所述的照明总成，其中所述发光总成进一步包含光致发光结构，所述光致发光结构配置为响应于来自所述光源的光激发而发冷光。
19.根据权利要求15所述的照明总成，其中所述传感器装置配置用于记录位于所述传感器装置上的触摸事件，其中所述控制器响应于所述触摸事件而基于实施所述触摸事件所用手指数量以及所述传感器装置上的所述触摸事件的位置和方向中的至少一个来激活所述光源中的至少一个。
20.根据权利要求15所述的照明总成，其中所述传感器装置配置用于感测手势，其中基于做出所述手势的方向而激活所述光源中的至少一个。
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