CN112639356A - 使用半导体发光器件的车辆灯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种灯，所述灯包括：半透半反镜，其具有顶表面和底表面，反射入射到底表面上的光的一部分，并将光的另一部分发射到外部；反射层，其设置在半透半反镜的下侧并被设置成面向半透半反镜的底表面；电致变色层，其设置在半透半反镜与反射层之间并被设置成覆盖反射层；光源单元，其在半透半反镜与反射层之间发射光；以及控制单元，其向电致变色层施加电流或电压，其中，电致变色层随着电流或电压被施加至其具有可变的透光率。

Description

使用半导体发光器件的车辆灯
技术领域
本公开内容涉及车辆灯或汽车灯及其控制方法，并且更具体地，涉及一种使用半导体发光器件的车辆灯。
背景技术
车辆或汽车配备有具有光照功能和信令功能的各种灯。一般来说，通常使用卤素灯或气体放电灯，但近年来，发光二极管(LED)作为用于车辆灯的光源备受关注。
LED可以通过最小化其尺寸来提高灯的设计的自由度，并且由于半永久性寿命的优点而表现出经济效益，但是大多数LED目前以封装的形式生产。除封装外的LED本身正在被开发作为将电流转换成光的半导体发光器件，即，在诸如信息通信器件的电子器件中配备的图像显示光源。
近年来，随着半导体发光器件的尺寸减小已经尝试改变灯的照明(光照)图案。然而，为了实现各种照明图案，需要除光源之外的结构，这导致灯的尺寸增加、亮度降低等。因此，灯的照明图案的各种实现受到限制。
发明内容
技术问题
本公开内容的一个方面是提供一种能够实现立体照明图案同时使其厚度最小化的灯。
本公开内容的另一方面是提供一种能够实现各种照明图案的灯。
本公开内容的又一方面是提供一种可以用作车辆的转向信号灯的灯。
技术方案
为了实现本公开内容的各方面和其他优点，提供了一种灯，包括：半透半反镜，其具有上表面和下表面，并且被配置成反射入射到下表面的光的一部分并且使另一部分释放到外部；反射器，其以面向半透半反镜的下表面的方式设置在半透半反镜下方；电致变色层，其设置在半透半反镜与反射器之间并覆盖反射器；光源单元，其在半透半反镜与反射器之间发射光；以及控制器，其向电致变色层施加电流或电压，其中，电致变色层被配置成具有随着电流或电压被施加而改变的透光率。
在一个实施方式中，电致变色层的至少一部分可以从具有第一透射率的第一状态和具有高于第一透射率的第二透射率的第二状态之一转换成另一个。
在一个实施方式中，控制器可以通过向电致变色层施加电流或电压将电致变色层从第一状态转换成第二状态，使得从光源单元发射的光在半透半反镜与反射器之间重复地反射。
在一个实施方式中，电致变色层可以设置有彼此电隔离的多个区域。
在一个实施方式中，多个区域可以沿一个方向并排布置，并且控制器可以沿一个方向依次提供电流或电压。
在一个实施方式中，当多个区域中的至少一些区域处于第一状态时，控制器可以沿一个方向向至少一些区域依次施加电流或电压，使得至少一些区域全部处于第二状态。
在一个实施方式中，本公开内容还可以包括设置在电致变色层与反射器之间的多个辅助光源，其中，辅助光源可以沿一个方向布置成一行。
在一个实施方式中，在辅助光源中的至少一些全部被关断的状态下，控制器可以在一个方向上依次接通辅助光源中的至少一些，直到辅助光源中的至少一些全部被接通。
在一个实施方式中，辅助光源中的至少一些中的一个被接通时直到辅助光源中的至少一些中的全部被接通时的时间间隔可以在115ms至195ms的范围内。
在一个实施方式中，电致变色层可以设置有彼此电隔离的多个区域，并且多个辅助光源中的每一个可以被设置成与多个区域之一交叠。
在一个实施方式中，为了使从辅助光源发射的光沿一个方向依次透射电致变色层，控制器可以将与辅助光源交叠的多个区域沿一个方向从第一状态依次转换成第二状态。
在一个实施方式中，从与辅助光源交叠的多个区域中的一个区域被转换成第二状态时直到多个区域全部被转换成第二状态时的时间间隔可以在115ms至195ms的范围内。
在一个实施方式中，控制器可以在辅助光源之中仅接通与第二状态下的电致变色层交叠的辅助光源。
在一个实施方式中，本公开内容还可以包括电连接至辅助光源中的每一个的金属电极，其中，金属电极可以被设置成围绕辅助光源。
有益效果
根据本公开内容，不必为了实现立体照明图案而三维地布置光源。因此，本公开内容可以实现立体照明图案同时保持灯的纤薄厚度。
此外，根据本公开内容，当电致变色层的透光率被改变时，在灯中形成的照明图案也改变。因此，本公开内容可以仅通过向电致变色层施加电流或电压来实现不同的照明图案。
此外，根据本公开内容，通过允许电致变色层的透光率沿一个方向被依次改变，可以实现车辆的转向信号灯。
附图说明
图1是示出使用根据本公开内容的半导体发光器件的用于车辆的灯(或车辆灯)的一个实施方式的概念图。
图2是示出倒装芯片型半导体发光器件的概念图。
图3是示出垂直型半导体发光器件的概念图。
图4是示出根据本公开内容的灯的横截面的概念图。
图5是示出根据本公开内容的灯的照明图案的概念图。
图6是示出包括设置有多个区域的电致变色层的灯的横截面的概念图。
图7是示出图6中描述的电致变色层的电致变色方法的概念图。
图8是示出包括辅助光源的灯的横截面的概念图。
图9是示出图8中描述的辅助光源的照明方法的概念图。
图10是示出包括辅助光源和设置有多个区域的电致变色层的灯的横截面的概念图。
图11是示出图10中描述的电致变色层的电致变色方法的概念图。
具体实施方式
现在将参照附图，根据本文中所公开的示例性实施方式详细地给出描述。为了参照附图进行简要描述，相同或等同的部件可以设置有相同或相似的附图标记，并且不再重复其描述。一般来说，如“模块”和“单元”的后缀可以用来指元件或部件。本文中使用这样的后缀仅仅旨在便于说明书的描述，并且后缀本身不旨在给出任何特殊的含义或功能。在描述本公开内容时，如果对相关已知功能或构造的详细解释被认为不必要地转移了本公开内容的要旨，则这样的解释已被省略，但是会被本领域技术人员理解。附图用来帮助容易地理解本公开内容的技术构思，并且应当理解，本公开内容的构思不受附图的限制。
将理解，当诸如层、面积或基板的元件被称为在另一元件“上”时，它可以直接在元件上，或者也可以存在一个或更多个中间元件。
在本说明书中描述的车辆灯可以包括前照灯、尾灯、位置灯、雾灯、转向信号灯、制动灯、应急灯、倒车灯等。然而，对于本领域技术人员而言明显的是，如果器件是能够发射光的器件，则根据本文中所描述的实施方式的配置还可以应用于稍后将要开发的新产品类型。
图1是示出使用根据本公开内容的半导体发光器件的用于车辆的灯(或车辆灯)的一个实施方式的概念图。
根据本公开内容的一个实施方式的车辆灯(10)包括固定到车身的框架(11)和安装在框架(11)上的光源单元(12)。
用于向光源单元(12)供电的布线可以连接至框架(11)，并且框架(11)可以直接地或通过使用支架固定到车身。根据本公开内容，车辆灯可以设置有使从光源单元(12)发射的光更加散射和锐化的透镜单元。
光源单元(12)可以是柔性光源单元，其可以通过外力被弯曲、弯折、扭曲、折叠或滚动。
在光源单元(12)的非弯曲状态(例如，具有无限曲率半径的状态，在下文中被称为第一状态)下，光源单元(12)是平坦的。当第一状态切换到光源单元被外力弯折的状态(例如，具有有限曲率半径的状态，在下文中被称为第二状态)时，柔性光源单元可以具有至少部分弯曲或弯折的曲面。
光源单元(12)的像素可以由半导体发光器件实现。本公开内容示例性地示出了作为用于将电流转换成光的半导体发光器件的类型的发光二极管(LED)。LED可以是具有小尺寸的发光器件，并且因此即使在第二状态下也可以用作像素。
图2是示出倒装芯片型半导体发光器件的概念图，并且图3是示出垂直型半导体发光器件的概念图。
由于半导体发光器件(150)具有优异的亮度，因此即使其具有小尺寸，其也可以构成单个单位像素。单个半导体发光器件(150)的尺寸可以在其一侧的长度上小于80μm，并且可以是矩形或方形器件。在这种情况下，单个半导体发光器件的面积在10-10m2至10-5m2的范围内，并且发光器件之间的间隔可以在100μm至10mm的范围内。
参照图2，半导体发光器件(150)可以是倒装芯片型发光器件。
例如，半导体发光器件包括p型电极(156)、在其上形成p型电极(156)的p型半导体层(155)、设置在p型半导体层(155)上的有源层(154)、设置在有源层(154)上的n型半导体层(153)、以及设置在n型半导体层(153)上的在水平方向上与p型电极(156)间隔开的n型电极(152)。
可替选地，半导体发光器件(250)可以具有垂直结构。
参照图3，垂直型半导体发光器件包括p型电极(256)、形成在p型电极(256)上的p型半导体层(255)、形成在p型半导体层(255)上的有源层(254)、形成在有源层(254)上的n型半导体层(253)、以及形成在n型半导体层(253)上的n型电极(252)。
多个半导体发光器件(250)构成发光器件阵列，并且在多个发光器件(250)之间插入绝缘层。然而，本公开内容不一定限于此，而是可替选地采用粘合层完全填充半导体发光器件之间的间隙而没有绝缘层的结构。
绝缘层可以是包括硅氧化物(SiOx)等的透明绝缘层。作为另一示例，绝缘层可以由具有优异的绝缘特性和低的光吸收的环氧树脂、诸如甲基、苯基有机硅等的聚合物材料、或者诸如SiN、Al2O3等的无机材料形成，以防止电极之间的短路。
尽管上面已经描述了半导体发光器件的实施方式，但是本公开内容不限于半导体发光器件，而是可以通过各种半导体发光器件交替地实现。
根据本公开内容的灯实现了立体照明图案并且可以通过改变照明图案来给予单个灯各种功能。
图4是示出根据本公开内容的灯的横截面的概念图。
参照图4，根据本公开内容的灯可以包括半透半反镜(310)、反射器(320)、电致变色层(330)和光源单元(350)。在下文中，将描述构成元件中的每一个，并且将描述构成元件之间的耦合关系。
半透半反镜(310)反射入射到下表面的光的一部分并且将另一部分释放到外部。例如，半透半反镜(310)可以反射入射到下表面的50％的光并使其余的光透射通过半透半反镜。半透半反镜(310)的反射率或透射率可以根据半透半反镜(310)的材料而变化。
同时，半透半反镜(310)不一定设置在根据本公开内容的灯的最外部分处。穿过半透半反镜(310)的上表面的光可以通过与上表面交叠的附加结构被释放到外部。例如，根据本公开内容的灯可以包括透镜、保护层等，其与半透半反镜(310)的上表面交叠并且被设置在相对于半透半反镜(310)的更外侧处。然而，由于这些附加配置在本领域中是熟知的，因此将省略对其的详细描述。
尽管在本文中仅描述了半透半反镜(310)和设置在半透半反镜(310)内部的部件，但是本公开内容不排除在半透半反镜(310)外部设置附加部件。
反射器(320)设置在半透半反镜(310)下方并且被设置成面向半透半反镜(310)的下表面。由反射器(320)反射的光被引导到半透半反镜(310)的下表面。从半透半反镜(310)的下表面反射的光被引导到反射器(320)。入射在反射器(320)与半透半反镜(310)之间的光可以在半透半反镜(310)与反射器(320)之间重复地反射。
光源单元(350)被配置成在半透半反镜(310)与反射器(320)之间发射光。光源单元可以包括至少一个光源，并且光源中的每一个可以设置在半透半反镜(310)与反射器(320)之间，或者可以被设置在发光表面在灯的边缘处面向半透半反镜(310)和反射器(320)的位置处。从光源单元(350)发射的光的一部分在半透半反镜(310)与反射器(320)之间重复地反射，然后被释放到外部。因此，可以形成立体照明图案。
同时，电致变色层(330)设置在半透半反镜(310)与反射器(320)之间，并覆盖反射器。为了使从电致变色层(330)的上侧引导至反射器(320)的光到达反射器(320)，光必须穿过电致变色层(330)。另外，为了使从电致变色层(330)的下侧引导至半透半反镜(310)的光到达半透半反镜(310)，光必须穿过电致变色层(330)。
电致变色层(330)可以由电致变色材料制成，电致变色材料的透光率随着施加电流或电压而变化。
例如，电致变色材料可以由不同化合物的混合物制成。不同化合物中的每一种在电致变色变化期间吸收不同波长的光。适当混合的多种不同化合物可以在电致变色变化期间吸收可见光区域中的所有光。也就是说，可以实现在电致变色变化期间变黑的混合物。
对于另一示例，电致变色材料可以由单一材料制成，并且可以使单一材料在电致变色变化期间吸收可见光区域中的所有光。
本公开内容不限制电致变色材料的类型，并且在电致变色变化期间发生预定水平的透光率变化的任何材料可以用于根据本公开内容的灯中。
同时，电致变色层(330)可以从具有第一透射率的第一状态和具有高于第一透射率的第二透射率的第二状态中之一转换成另一个。例如，第一透射率可以为5％，并且第二透射率可以为90％。为了便于描述，在本说明书中，第一透射率被称为不透明状态，而第二透射率是透明状态。入射到第一透射率下的电致变色层的光大部分被吸收，并且入射到第二透射率下的电致变色层的光大部分被透射。
在电致变色层(330)具有第二透射率的状态下，入射在半透半反镜(310)与反射器(320)之间的光可以被半透半反镜(310)和反射器(320)自由反射。因此，可以形成立体照明图案。
照明图案可以大体上分成两个区域。首先，一个区域是当光聚集在其上时形成的区域。当从光源单元(350)发射的光在半透半反镜(310)与反射器(320)之间重复地反射时，可以形成光聚集在其上的区域。在本说明书中，如上所述的光聚集在其上并且被视为相对明亮的区域被称为第一区域。第一区域可以是多个。
第二，另一区域是在第一区域周围形成的区域。第二区域比第一区域暗，但给出三维感觉。实际上，第一区域和第二区域可能无法用肉眼清楚地区分。在本说明书中，为了便于描述，相对明亮的区域被称为第一区域，并且在第一区域周围形成的区域被称为第二区域。
图5是仅示出照明图案的第一区域的概念图。如图5所示，上述第一区域可以随着其移动离开光源单元(350)而形成得较暗。因此，随着距光源单元(350)的距离增加，第一区域与第二区域之间的边界可能变得模糊。
同时，在电致变色层(330)具有第一透射率的状态下，入射在半透半反镜(310)与反射器(320)之间的光的大部分在电致变色层(330)中被吸收。因此，灯可以被视为关断。另一方面，当电致变色层(330)没有完全吸收在第一透射率状态下入射的光时，可以形成与在第二透射率状态下电致变色层(330)中形成的照明图案不同的照明图案。
同时，根据本公开内容的灯还可以包括向电致变色层(330)施加电流或电压的控制器。控制器基于在车辆中生成的控制命令将电致变色层(330)从第一状态和第二状态中之一转换成另一个。
如上所述，根据本公开内容的灯控制电致变色层(330)的透光率并形成各种照明图案。在下文中，将描述根据本公开内容的灯的各种修改实施方式。
图6是示出包括设置有多个区域的电致变色层的灯的横截面的概念图，并且图7是示出图6中描述的电致变色层的电致变色方法的概念图。
电致变色层可以包括彼此电隔离的多个区域(330a)至(330e)。控制器可以被配置成独立地向区域中的每一个施加电流或电压。在这种情况下，多个区域(330a)至(330e)中的每一个可以独立地从第一状态和第二状态中之一转换成另一个。
多个区域可以沿一个方向并排布置。例如，多个区域可以沿远离光源单元的方向并排布置。
同时，当多个区域中的至少一些区域处于第一状态时，该控制器可以沿所述一个方向依次向至少一些区域施加电流或电压，使得至少一些区域全部处于第二状态。
参照图7，电致变色层可以由五个区域(330a)至(330e)组成。当在第一状态(不透明状态)下对五个区域(330a)至(330e)中的所有区域依次施加电流或电压时，五个区域依次变为透明。
从处于透明状态的区域周围被释放到外部的光量大于从处于不透明状态的区域周围被释放到外部的光量。这是因为被引导至透明区域的上侧的光量大于被引导至不透明区域的上侧的光量。因此，在透明区域周围形成明亮的照明图案，并且在不透明区域周围形成相对暗的照明图案。
参照图7，当五个不透明区域沿一个方向依次被转换成透明状态时，可以沿一个方向依次形成相对明亮的照明图案。通过利用这，可以产生沿一个方向依次接通灯的感觉。当这应用于车辆时，可以实现转向信号灯。
同时，根据本公开内容的灯还可以包括除光源单元之外的附加的辅助光源。具体地，辅助光源可以设置在电致变色层(330)与反射器(320)之间。
图8是示出包括辅助光源的灯的横截面的概念图，并且图9是示出图8中描述的辅助光源的照明方法的概念图。
仅当电致变色层处于透明状态时，从设置在电致变色层(330)下方的辅助光源(340)发射的光被引导至半透半反镜(310)。在半透半反镜(310)的整个区域中，从与辅助光源(340)交叠的区域发射的光量高于从其他区域发射的光量。因此，在辅助光源(340)周围形成相对明亮的照明图案。
辅助光源可以沿一个方向布置成一行。布置成一行的辅助光源(340)可以用来实现车辆的转向信号灯。具体地，控制器可以被配置成控制辅助光源(340)中的每一个的接通和关断。
在辅助光源中的至少一些被关断的状态下，控制器可以在一个方向上依次接通辅助光源(340)中的至少一些，直到辅助光源中的至少一些全部被接通。
在这种情况下，沿一个方向依次形成在辅助光源周围形成的相对明亮的照明图案。这样的照明图案可以用作车辆的转向信号灯。
在一个实施方式中，参照图9，五个辅助光源(340a)至(340e)可以用来实现转向信号灯。五个辅助光源(340a)至(340e)沿一个方向布置成一行。在五个辅助光源(340a)至(340e)全部被关断的状态下，控制器沿一个方向依次接通五个辅助光源(340a)至(340e)。因此，可以实现转向信号灯。
同时，控制器可以控制从用来实现转向信号灯的辅助光源中的任一个被接通时直到用来实现转向信号灯的辅助光源的全部被接通时的时间间隔在115ms至195ms的范围内。优选地，时间间隔可以在135ms至165ms的范围内。
同时，上述转向信号灯可以实现为设置有多个区域的电致变色层和多个辅助光源。具体地，电致变色层可以设置有彼此电隔离的多个区域，并且多个辅助光源中的每一个可以设置成与多个区域之一交叠。
图10是示出包括辅助光源和设置有多个区域的电致变色层的灯的横截面的概念图，并且图11是示出图10中描述的电致变色层的电致变色方法的概念图。
在辅助光源(340a)至(340e)全部被接通的状态下，控制器可以将与辅助光源交叠的多个区域沿一个方向从第一状态依次转换成第二状态。
在一个实施方式中，参照图11，根据本公开内容的灯包括多个辅助光源(340a)至(340e)和电致变色层，所述电致变色层设置有彼此电绝缘的多个区域(330a)至(330e)。辅助光源(340a)至(340e)中的每一个被设置成与多个区域(330a)至(330e)中的每一个交叠。
当多个区域(330a)至(330e)全部处于第一状态而辅助光源(340a)至(340e)全部被接通时，从辅助光源(340a)至(340e)发射的光的大部分在电致变色层中被吸收。
在此，控制器可以在一个方向上将处于第一状态的多个区域(330a)至(330e)从第一状态依次转换成第二状态。因此，从布置成一行的辅助光源(340a)至(340e)发射的光依次被释放到外部。因此，本公开内容实现了车辆的转向信号灯。
此时，从与辅助光源交叠的多个区域中的一个区域被转换成第二状态时直到多个区域全部被转换成第二状态时的时间间隔可以在115ms至195ms的范围内。优选地，时间间隔可以在135ms至165ms的范围内。
同时，由于从与不透明状态下的电致变色层交叠的辅助光源发射的光大部分在电致变色层中被吸收，因此光难以被释放到外部。由于这个原因，当接通与不透明状态下的电致变色层交叠的辅助光源时，可能不必要地消耗了能量。为了防止这，控制器可以仅接通与多个区域中第二状态下的区域交叠的辅助光源。也就是说，控制器仅接通与透明状态下的电致变色层交叠的辅助光源。
同时，金属电极可以电连接至辅助光源中的每一个。金属电极可以设置在反射器(320)上并且可以被设置成以比辅助光源中的每一个更大的面积围绕辅助光源中的每一个。金属电极反射被引导至辅助光源的下侧的光以被引导至辅助光源的上侧。因此，本公开内容提高了辅助光源的光提取效率。
对于本领域技术人员明显的是，在不脱离本公开内容的精神或基本特性的情况下，本公开内容可以以其他具体形式来实施。
另外，上面的详细描述不应被解释为在所有方面是限制性的，而应被认为是说明性的。本公开内容的范围应当通过对所附权利要求的合理解释来确定，并且在本公开内容的等同的范围内的所有变化包括在本公开内容的范围内。

Claims (14)

1.一种灯，包括：
半透半反镜，其具有上表面和下表面，并且被配置成反射入射到所述下表面的光的一部分并且使另一部分释放到外部；
反射器，其以面向所述半透半反镜的下表面的方式设置在所述半透半反镜下方；
电致变色层，其设置在所述半透半反镜与所述反射器之间并覆盖所述反射器；
光源单元，其在所述半透半反镜与所述反射器之间发射光；以及
控制器，其向所述电致变色层施加电流或电压，
其中，所述电致变色层被配置成具有随着电流或电压被施加而改变的透光率。
2.根据权利要求1所述的灯，其中，所述电致变色层的至少一部分从具有第一透射率的第一状态和具有高于所述第一透射率的第二透射率的第二状态中之一转换成另一个。
3.根据权利要求2所述的灯，其中，所述控制器通过向所述电致变色层施加电流或电压将所述电致变色层从所述第一状态转换成所述第二状态，使得从所述光源单元发射的光在所述半透半反镜与所述反射器之间重复地反射。
4.根据权利要求3所述的灯，其中，所述电致变色层设置有彼此电隔离的多个区域。
5.根据权利要求4所述的灯，其中，所述多个区域沿一个方向并排布置，
其中，所述控制器沿所述一个方向依次提供电流或电压。
6.根据权利要求5所述的灯，当所述多个区域中的至少一些区域处于所述第一状态时，其中，所述控制器沿所述一个方向向所述至少一些区域依次施加电流或电压，使得所述至少一些区域全部处于所述第二状态。
7.根据权利要求2所述的灯，还包括设置在所述电致变色层与所述反射器之间的多个辅助光源，
其中，所述辅助光源沿一个方向布置成一行。
8.根据权利要求7所述的灯，在所述辅助光源中的至少一些全部被关断的状态下，其中，所述控制器在一个方向上依次接通所述辅助光源中的所述至少一些，直到所述辅助光源中的所述至少一些全部被接通。
9.根据权利要求8所述的灯，其中，所述辅助光源中的所述至少一些中的一个被接通时直到所述辅助光源中的所述至少一些中的全部被接通时的时间间隔在115ms至195ms的范围内。
10.根据权利要求7所述的灯，其中，所述电致变色层设置有彼此电隔离的多个区域，
其中，所述多个辅助光源中的每一个被设置成与所述多个区域之一交叠。
11.根据权利要求10所述的灯，为了使从所述辅助光源发射的光沿所述一个方向依次透射所述电致变色层，其中，所述控制器将与所述辅助光源交叠的多个区域沿所述一个方向依次从所述第一状态转换成所述第二状态。
12.根据权利要求11所述的灯，其中，从与所述辅助光源交叠的所述多个区域中之一被转换成所述第二状态时直到所述多个区域全部被转换成所述第二状态时的时间间隔在115ms至195ms的范围内。
13.根据权利要求11所述的灯，其中，所述控制器仅接通在所述辅助光源之中的与所述第二状态下的所述电致变色层交叠的辅助光源。
14.根据权利要求7所述的灯，还包括电连接至所述辅助光源中的每一个的金属电极，
其中，所述金属电极被设置成围绕所述辅助光源。
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