CN113286727A - 用于白天和夜晚使用的照亮的车辆组件 - Google Patents

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Abstract

提供了一种主要用于应急响应车辆的车辆照明系统。该车辆照明系统包括至少一个固定到车辆的安装表面的发光平面片。该发光平面片包括字母或数字形状的不发光的印刷电路板，其顶表面的颜色与安装表面的颜色形成对比。该发光平面片包括多个发光LED，这些LED表面安装在印刷电路板上，以便以期望的字母或数字的形状排列，其中LED覆盖印刷电路板的顶表面的不超过20％。优选地，LED覆盖印刷电路板的顶表面的不超过7％。

Description

用于白天和夜晚使用的照亮的车辆组件
技术领域
本发明涉及可以贴附在诸如消防车、警车和救护车等应急响应车辆的平面上以提供识别和更大可见度的标记。
背景技术
大多数常规应急响应车辆提供听觉警报警告和视觉警报警告，诸如头灯、尾灯和侧灯组件，或者安装在车顶的包含至少一个被设计用于在360度发光的光源的灯棒的顺序闪烁。这些灯可以是实心的、频闪的、旋转的、闪烁的、调制的、脉冲的、振荡的、交替的或其任何组合。因此，这些照明系统主要被设计用于从应急响应车辆的前部、后部或侧面观看。
虽然在大多数情况下，上述任何设备都足以提醒路人有紧急响应车辆的存在，但在存在某些关键情况，需要更高的能见度。例如，在车辆追击的情况下，直升机部队经常被呼叫提供服务，以帮助地面部队观察和跟踪追击，并且确保在追击时的公共安全。直升机通常为执法部门提供有价值的服务，并且更特别地提供追击功能。直升机部队可以协助地面部队作为从其观察、跟踪和照亮地面上的人或地方的平台。此外，直升机部队用作地面部队的后备部队，并且直升机机组人员可以提供在地面上无法实现的视角。此外，他们可以与地面部队通信并提供信息以引导他们前往预定位置或远离危险位置。此外，直升机部队可以提供关键信息，诸如报告嫌疑人是否携带武器等。
需要一种系统来协助直升机部队区分地面部队及其定位。当前，许多警车的车顶上已经标有数字。这些数字用于区分警车与其它车辆，并帮助识别警用区、部队和个人。但是，通常，这些数字是纯黑色文本并且未被照亮。因此，当光线很少或没有光线时，难以区分警车顶上的数字。
最近，已经开发出带有被照亮的字母数字字符的被照亮标志，它们在夜间容易被看到和阅读。这些组件已采用电致发光片和覆盖有半透明塑料的光源。遗憾的是，即使这些照明的系统也存在严重的缺陷，特别是在白天。典型的电致发光面板在未被照亮时呈现白色或浅灰色。同样，覆盖有半透明塑料的光源也提供白色或灰色外观。当安装在白色表面上时，诸如漆成白色的应急响应车辆的顶部，字母数字字符非常难以阅读。
因此，需要一种更好的被照亮的系统，以使得能够在夜间识别紧急响应车辆。
此外，需要一种更好的被照亮的系统，以使得能够在白天识别紧急响应车辆。
发明内容
本发明涉及一种用于应急响应车辆的照亮字母数字的照明系统，其能够增强应急响应车辆对诸如直升机中的空中人员的可见度。
该被照亮的照明系统在应急响应车辆的基本平坦表面的顶部，诸如在车辆引擎盖、驾驶舱和行李箱上，以被照亮的字母或数字的形式提供标记。标记的大小可以取决于照明系统的目的和其上放置标记的水平表面的大小而不同。但是，优选的字母和数字的长度大于一(1)英尺，并且宽度大于二分之一(1/2)英尺。更优选地，字母和数字具有一(1)到五(5)英尺的长度和二分之一(1/2)英尺到两(2)英尺的宽度。更优选地，字母和数字具有大约两(2)英尺的长度和一(1)英尺的宽度。
为了为被照亮的数字和字母提供照亮，电力由车辆的电气系统提供，诸如来自车辆的电池和交流发电机。本领域技术人员可以开发用于发光面板的电线和开关系统。但是，在优选实施例中，车辆设有常规的灯棒，其在车辆的顶部上方水平和横向延伸。灯棒从车辆的电气系统获得电力，以便基本上水平地发光，优选地为360度发光。这些光可以是实心的、频闪的、旋转的、闪烁的、调制的、脉冲的、振荡的和/或交替的。优选地，附加布线从灯棒延伸到发光标记，使得发光标记从灯棒获得电力。向发光标记供应适当电力的任何AC/DC或DC/AC逆变器，或电压、安培数或瓦数转换器可以位于灯棒外壳内。此外，照明系统可以包括光传感器，用于在日光或其它环境照明高于预定阈值时自动禁用发光面板，从而使由发光标记产生的光变得不必要。光传感器可以是简单的光电池，该光电池连接到将电源连接到发光标记的布线，其中光电池自动打开电路，或可变地增加电阻，以禁止向发光标记供应电力。光传感器(光电池)可以位于车辆上的任何位置。但是，在优选实施例中，光传感器安装到车辆灯棒。
发光数字和字母可以以各种方式构造。作为第一示例，发光字母和数字可以使用连接到独立光源的光管(也称为光导)制成。光源可以是本领域已知的各种可用照明构造中的任何一种。例如，光源可以包括一个或多个白炽灯泡、发光二极管、发光晶体等。此外，光源可以产生可以选择性地改变颜色的光，从而使得操作者能够更改发光的颜色。例如，光源可以包括多个二极管，每个二极管产生不同着色的光。单独或组合地选择性激活和停用二极管将产生不同颜色的照亮。
光导可以以各种形状和各种材料构造，诸如不同长度的丙烯酸塑料、聚碳酸酯或玻璃，以形成用于从车辆顶部显示的期望字母或数字。替代地，光管可以由一根或多根光纤或缆线构造。光管也可以由一种或多种不同的半透明和荧光着色材料构造，用于投影一种或多种颜色的光。可接受的着色材料包括“闪烁塑料”，其通常是包含不同着色的荧光染料的丙烯酸塑料。优选地，光导包括反射底层，用于将光向上引导以便从上方看到。
在光导包含光纤线缆的情况下，光纤线缆也被构造成从它们的圆柱形外部横向投射光，而不是主要从它们的远处末端投射光。这可以通过开槽、滚花、刮擦或以其它方式在光纤线缆的否则光滑的外圆柱表面上产生裂纹来实现。已经发现这些裂纹会中断光沿着光纤线缆长度的传输，并且从光纤线缆的外表面横向传输光，典型地与已有裂纹的一侧相对。
在本发明的另一个优选实施例中，发光字母和数字由基本上平面的电致发光(EL)面板构造。第一种EL构造在颁发给Appelberg并转让给ELite Technologies公司的美国专利No.5,045,755中进行了描述，该专利通过引用并入本文。该照亮片是由夹在第一和第二导电层之间的主体组成的分裂电极或平行板灯。向平面片施加交流电提供形成为数字和字母形状的发光片。
用于产生发光字母和数字的附加的优选电致发光面板可以从位于美国新泽西州布里奇顿的MKS公司获得，商标名称为QuantaflexTM。QuantaflexTM材料是一种电致发光灯，其包括嵌入在以片形式构造的电容器的电介质中的发光磷光体。包括至少一个半透明电极的电极形成QuantaflexTM材料的顶层和底层。在向电极施加交流电时，磷光体发出光子，从而产生可见光谱中的光。QuantaflexTM材料的一个优点是磷光体可以选择性地封装在发光片的电极层之间，以便选择性地产生从发光片发射的光的图案。
在还有的附加的优选实施例中，发光数字和字母由涉及有机发光器件(OLED)、透明有机发光器件(TOLED)或柔性有机发光器件(FOLED)的快速发展技术之一构造。这些技术的描述对于本领域技术人员是可获得的并且不需要在本文中进一步详细描述。
遗憾的是，即使是这些电致发光的字母数字字符也有许多缺点。例如，电致发光面板(包括上述的OLED、TOLED和FOLED构造)在其未激活时具有基本白色的外观。这些构造在夜间工作得非常好，因为它们在诸如通过引入交流电激活时提供令人愉悦且一致的照亮。但是，在白天期间，如果将这些电致发光的字母数字字符安装在浅色安装表面上，那么极难阅读它们。例如，由白色电致发光面板制成的字母数字字符如果安装在白色车身面板上将非常难以阅读。
因此，提供了还有的附加的优选实施例，其对于白天使用和夜间使用都是理想的。对于这个实施例，发光平面片包括具有期望字母或数字形状的印刷电路板(本文也称为“PSB”)。虽然比典型的印刷电路板大，但该印刷电路板包括电路板的传统层，其包括一层或多层非导电基板。电路板基板优选地为介电复合材料。介电复合材料包含基体(通常是环氧树脂)和增强体(通常是编织物，有时是无纺布、玻璃纤维，有时甚至是纸)，并且在一些情况下向树脂中添加填料。遍布(一个或多个)基板，印刷电路板还包括多个导电通路，通常也称为轨道或迹线。印刷电路板基板使用导电轨道以及从层压到非导电衬底的片层上和/或之间的一层或多层导电材料(例如铜)蚀刻的焊盘和其它特征来机械支撑和电连接电子部件或电气部件。每个轨道由蚀刻后保留的平坦的、狭窄的铜箔部分组成。使用丝网印刷、光刻、PCB铣削、激光抗蚀剂烧蚀或激光蚀刻来完成蚀刻和对应的铜去除。由其宽度、厚度和长度决定的迹线的电阻必须足够低以适于导体将承载的电流。在多层印刷电路板中，整个层可能主要是实心铜，以充当用于屏蔽和电力回流的接地平面。
重要的是，印刷电路板的顶表面显示的颜色与预期要在其上安装的表面形成对比。例如，在优选实施例中，车辆的安装表面是白色、黄色或浅绿色，并且印刷电路板的顶表面是黑色、棕色、红色、蓝色或深绿色。相反，在替代实施例中，车辆的安装表面是深色，诸如黑色、棕色、红色、蓝色或深绿色，但是印刷电路板的顶表面是白色、黄色或浅绿色。
对于这个实施例，发光平面片还包括多个光源，这些光源表面安装在印刷电路板上，其中光源电连接到基板的导电通路。可以如本领域技术人员能够确定的那样构造光源。但是，优选地，光源是能够表面安装在印刷电路板上的LED。为此，LED具有直接焊接到PCB表面上的小金属片或端盖。LED焊接到PCB上，以将LED电气连接和机械固定到PCB。此外，LED可以产生可见光谱中的光或主要产生红外或紫外光谱中的光以使得人眼基本上不可见。优选地，光源基本上均匀地安装在印刷电路板上，以便以期望的字母或数字形状布置，使得在光源照亮时产生被照亮的字母或数字。
在采用安装在印刷电路板上的光源的第一优选实施例中，光源都是可表面安装的LED，其产生对人眼可见的峰值波长在400纳米(“nm”)到760nm之间的光。对于这个实施例，LED可以产生任何颜色(诸如红色、绿色或蓝色)的光，或者LED可以是可以选择产生红色、绿色或蓝色的光，或者通过同时产生红色、绿色和蓝色的光来产生其组合(诸如白色)的“RGB”LED。在旨在用于执法或军事用途的夜视护目镜的替代优选实施例中，优选地，所有光源都是红外LED，其产生对人眼不可见的峰值波长高于760nm的红外光。更优选地，红外LED产生峰值波长高于800nm的红外光。在还有的第三实施例中，光源包括产生对人眼可见的峰值波长的光的LED和产生对人眼不可见的波长的光的红外LED的混合，并且每组LED可以被选择性地激活或停用。优选地，光源遮蔽不超过印刷电路板表面积的百分之二十(20％)，使得可以看到印刷电路板的至少百分之八十(80％)。甚至更优选地，表面安装的光源遮蔽不超过印刷电路板表面积的百分之十(10％)，使得可以看到印刷电路板顶表面的至少百分之九十(90％)。最后，在最优选的实施例中，光源覆盖印刷电路板顶表面的不超过百分之七(7％)，使得可以看到印刷电路板顶表面的至少百分之九十三(93％)。
对于包括印刷电路板和LED的发光平面片实施例，优选地，发光平面片包括粘附到印刷电路板的底表面的粘合剂层，用于将发光平面片固定到安装表面，诸如应急响应车辆的平坦平面。此外，优选地，印刷电路板的上表面被透明保护层覆盖。透明层可以是简单的丙烯酸透明塑料，其覆盖在印刷电路板的顶部。但是，优选地，保护层包括已经以液态浇注在印刷电路板的顶表面上并允许固化成透明层的硅凝胶。优选地，保护层不仅仅是半透明的，这允许来自LED的光透过保护层，而是保护层基本上是透明的，以允许来自LED的光透过保护层并允许印刷电路板的顶表面和其颜色容易被看到。
在所示的又一个附加实施例中，发光字母和数字由包括数十或数百行和列的LED等的面板提供，这些LED等可以被选择性地照亮以形成期望的标记。对于这个实施例，优选地，LED通过电线连接到可控开关系统，该可控开关系统又连接到计算机处理器等。计算机处理器又包括输入设备，诸如键盘或控制面板，以允许所选择的LED的受控独立照亮以形成期望的标记。虽然更昂贵并且需要更复杂的布线和处理能力来选择合适的照亮来显示期望的字符，但是这个实施例允许根据期望快速改变标记。
在优选实施例中，LED可以仅产生对人眼不可见的红外光，并且因此只能通过成像系统(诸如夜视镜)可见。替代地，红外光(对人眼不可见)通过通过电阻材料(诸如银或铜合金)以标记的形式引入电压来产生。仅作为示例，可以印刷银材料以在邻近电致发光部分的被照亮部分的基板材料上形成细长电路，以提供邻近电致发光可见光产生区段的不可见光产生区段。这些不可见光产生实施例在不期望可见光可能提醒罪犯执法人员正在接近时是有利的，但是这样的执法人员具有能够看到其同志车辆的不可见标记的成像系统。
优选地，字母和数字形式的平面发光面板由层压片形式的保护涂层保护。因为优选的发光字母和数字产生红外和可见光谱中的光，因此优选保护涂层允许这些光谱中的大部分通过。但是，优选地保护涂层阻挡紫外光，紫外光可能对诸如LED或电致发光面板之类的各种电子器件有害。在优选实施例中，保护涂层阻挡至少60％的低于350纳米的紫外光，但允许至少80％的高于450纳米的可见光和红外光。甚至更优选地，保护涂层阻挡至少90％的低于350纳米的紫外光，但允许至少85％的高于500纳米的可见光和红外光。
在平面发光面板产生由热产生的不可见红外标记的情况下，优选地，平面发光片包括位于红外产生层下方的绝缘层，以防止热量散发到车辆的金属表面中。在优选实施例中，绝缘体层包括用于将(一个或多个)平面发光片施加到车辆的预施加粘合剂。
优选地，提供开关系统或计算机处理器形式的控制器以允许操作者控制被照亮标记的操作。甚至更优选地，开关系统可以选择性地使被照亮标记闪光。在又一个附加的实施例中，开关系统包括手动或自动可变电阻器，用于控制提供给每个被照亮标记的瓦数，使得可以在每个被照亮标记之间改变瓦数。
有利的是，控制器可以选择性地控制平面光面板产生高于760纳米的红外光，同时不产生低于600纳米的大量可见光，从而使人眼基本不可见，其中保护涂层允许至少80％红外光透过保护涂层。本发明的另一个优点是控制器允许平面光面板仅产生400纳米到760纳米之间的可见光，或者同时产生400纳米到760纳米之间的可见光和高于760纳米的红外光。
有利的是，发光数字和字母可以直接粘贴到应急响应车辆的车顶或顶部。但是，在替代实施例中，提供矩形框架用于将发光面板固定到应急响应车辆的车顶顶部。在又一个附加实施例中，提供平面车顶板，该车顶板固定到车辆制造商预先存在的在车辆车顶中形成的通常用于安装车顶行李架的内螺纹。在车辆具有形成多个槽和脊的波纹状车顶的情况下，优选地，车顶板具有基本平坦的顶表面和包括形成细长齿的多个通道的底表面，这些细长齿被定位和对齐以突出到车辆的车顶的槽中。车顶板接合并固定到车顶，其中车顶板的齿延伸到车顶槽中，以便提供更好的空气动力学性能并为安装到板的上表面的物品提供更好的支撑。标记、天线或灯棒可以安装到车顶板的顶表面。
在优选实施例中，平面车顶板具有顶壁，包括顶表面、两个侧壁、前壁和后壁。可以在顶壁、左右侧壁或前壁和后壁中钻出或形成小孔、端口或槽，用于电线的布线。但是，优选地，前壁和后壁这两个侧壁的尺寸和构造被设计为基本上沿着它们的长度接合车顶以在车顶和顶壁之间形成中央腔体。在车顶不是波纹状而是相对光滑的情况下，优选地，平面车顶板的前壁和后壁也相对光滑以符合和接合车辆的顶表面。但是，在车辆具有形成多个槽和脊的波纹车顶的情况下，优选地，车顶板前壁和/或后壁包括形成细长齿的通道，这些细长齿被定位和对齐以突出到车辆的车顶的槽中。优选地，到车顶板上的灯棒或发光标记的任何布线都位于中央腔体中，以保护布线并减少可能由布线产生的空气动力阻力。
一旦直接安装到车辆的车顶或平面车顶板上，被照亮的数字和字母就容易被那些空中的人看到。
因此，本发明的另一个目的是提供一种用于从空中诸如由飞机和直升机中的那些人识别应急响应车辆的结构。
此外，本发明的一个目的是提供一种改进的车辆外部照明系统，该系统能够以低电流消耗操作并且能够被简单地集成到现有车辆的电气系统中。
从以下结合附图的详细描述中，本发明的这些和其它更具体的目的和优点对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
附图说明
图1是配备有固定在车顶顶部上的被照亮的标记的应急响应车辆的透视图；
图2是具有本发明的发光面板的框架的顶部分解图；
图3是具有本发明的发光面板的框架的俯视图；
图4是具有本发明的发光面板的框架的俯视图，该发光面板具有LED；
图5是本发明的前透视图；
图6是本发明的俯视图；
图7是本发明的替代实施例的俯视图；
图8是电致发光面板形式的被照亮标记的透视图；
图9是用于识别应急响应车辆的四个电致发光面板形式的被照亮标记的透视图；
图10是用于识别应急响应车辆的四个电致发光面板形式的被照亮标记的俯视图；
图11是三个发光面板形式的被照亮标记的顶部透视图，该发光面板连接到控制器以激活和控制提供给电致发光标记的瓦数量以及激活和控制提供给红外/热标记的瓦数量；
图12是三个发光面板形式的被照亮标记和固定到平面板的射频天线的透视图，该平面板被构造成安装在车辆的波纹状车顶上；
图13是三个发光面板形式的被照亮标记的俯视图，该发光面板固定到平面板，该平面板又安装在车辆的波纹状车顶上，并且图示了用于激活和控制提供给电致发光标记的瓦数量和用于激活和控制提供给红外/热标记的瓦数量的控制器；
图14是图13的发光面板、平面板、车辆和控制器的俯视图，其中控制器已激活并调节提供给电致发光标记的瓦数；
图15是图13的发光面板、平面板、车辆和控制器的俯视图，其中控制器已激活并调节提供给红外/热标记的瓦数；
图16是图13的发光面板、平面板、车辆和控制器的俯视图，其中控制器已激活并调节提供给红外/热标记的瓦数，并且控制器已激活并调节提供给电致发光标记的瓦数；
图17是图示包括20个可调可变电阻器以调节提供给每个红外/热标记和每个电致发光标记的瓦数的开关系统的简化电路图；
图18是车顶板的第二实施例的顶部、右侧、后部透视图；
图19是车顶板的第二实施例的底部、左侧、后部透视图；
图20是车顶板的第二实施例的俯视图；
图21是车顶板的第二实施例的仰视图；
图22是图示了支撑应急响应车辆识别字符并固定到车辆的波纹状车顶的车顶板的第二实施例的顶部透视图；
图23是车顶板的第三实施例的顶部、右侧、后部透视图；
图24是车顶板的第三实施例的顶部、左侧、前部透视图；
图25是车顶板的第三实施例的俯视图；
图26是车顶板的第三实施例的仰视图；
图27是图示了固定到车辆的波纹状车顶并支撑应急车辆识别字符的车顶板的第三实施例的顶部透视图；
图28是图示了固定到车辆的波纹状车顶并支撑应急车辆识别字符和灯棒的车顶板的第二实施例的顶部透视图；
图29是图示了固定到车辆的波纹状车顶并支撑应急车辆识别字符和灯棒的车顶板的第三实施例的顶部透视图；
图30是图示了优选发光面板的附加实施例的顶部透视图，该发光面板包括支撑表面安装的LED的印刷电路板；
图31是图示了优选发光面板的侧视图，该发光面板包括如图30中所示的支撑表面安装的LED的印刷电路板；
图32是图示了优选发光面板的分解透视图，该发光面板包括如图30中所示的支撑表面安装的LED的印刷电路板；
图33是图示了图30的如白天期间所看到的安装在紧急响应车辆上的优选发光面板的透视图；
图34是图示了图30的如夜间期间所看到的安装在紧急响应车辆上的优选发光面板的透视图；
图35是图示了优选发光面板的附加实施例的顶部透视图，该发光面板包括支撑表面安装的LED的印刷电路板，其中LED包括以对人眼可见的峰值波长产生光的LED，并且LED包括以对人眼不可见的峰值波长产生红外光的LED；以及
图36是图示了图35中所示的优选发光面板的顶视图，其图示了该发光面板如在直升机内通过夜视装备被看到的可见性。
具体实施方式
虽然本发明可以有各种形式的实施例，如附图中所示，但下文将描述本发明的当前优选实施例，其中要理解本公开将被视为本发明的例示，并且无意将本发明限制于所示的具体实施例。
参考图1-36，本发明是一种车辆的被照亮标志1。该车辆的被照亮标志包括两个主要部件，包括车辆3和发光平面片7。术语“车辆”和“发光平面片”应被广义地解释为涵盖本领域技术人员将理解的各种实施例。例如，车辆3是用于在该国家的道路和高速公路上行驶的任何轮式车辆，包括汽车、卡车、货车等。本发明主要旨在用于应急响应车辆。但是，本发明可以应用于识别卡车车队等。这些车辆中的每个车辆都具有基本水平的平面表面5，诸如图6和图7中所示的引擎盖、驾驶舱顶部和行李箱。
本发明的发光平面片7安装在车辆的一个或多个水平表面5上。发光平面片7基本水平地安装以向上显示标记9，从而在垂直于车辆水平表面5的方向上发射光。标记9是具有长度(通常称为高度)和宽度的一个或多个字母数字字符的形式。字母数字字符被提供以识别车辆，并且因此优选地对于该车辆是唯一的。字母数字字符可以根据需要具有任何高度或宽度，以便从空中识别车辆。但是，字母数字字符优选地具有大于1英尺的长度和大于1/2英尺的宽度。更优选地，形成标记的这些数字或字母中的每一个具有大约2英尺的长度和1英尺的宽度。
发光平面片可以被构造成产生各种颜色的光，并且可以在不同颜色之间切换。在本发明的又一个附加实施例中，发光平面片可以被构造成产生对人眼主要不可见的光，例如红外光谱中的光。术语“对人眼主要不可见”旨在广义地解释，因为产生红外光谱中的光的传统光源，包括发热系统，通常将产生最少量的可见光谱中的光。但是，如本领域技术人员所理解的，当穿戴夜视镜等时，这种红外/热光源是高度可见的。
发光平面片连接到安装在车辆内的电力系统。电力系统可以采用与安装在引擎盖下的车辆传统电池分开的电池形式。但是，优选地，被照亮的车辆标志利用已经设置在包括电池和交流发电机的车辆中的电力系统。为了控制发光平面片7的电力，优选地，一个或多个开关被定位在车辆的驾驶舱内以控制标志照亮的开启或关闭。此外，可以提供开关来控制照亮的亮度和/或被照亮的颜色。例如，标牌可以改变颜色以指示不同的事件。例如，在紧急情况下，可以使发光平面片照亮红色。替代地，在紧急情况下，可以使发光平面片闪光。本领域技术人员可以很容易地推断出用于提供这些特征的开关系统，本文不再进一步描述。
如图2-10中所示，发光平面片可以以各种方式构造。如图2和图3中所示，在第一实施例中，发光平面片包括光管17和荧光灯泡形式的独立光源。可以使光管产生不透明的字母数字字符，在字母数字字符周围具有发光边界。替代地，可以使发光平面片产生发光的字母数字字符和不透明的边界以便识别这些字符。如图4和图5中所示，发光平面片可以包括形成光源的多个LED，该光源再次被光管17覆盖。同样，如图6和图7中所示，可以使标记照亮并具有不透明的边界。替代地，可以使被照亮的平面片具有不透明的标记和被照亮的边界。在采用LED的情况下，控制LED激活的开关可以由计算机处理器控制以根据期望形成不同的标记。
在图8-10中所示的又一个附加实施例中，发光平面片7以一个或多个电致发光(EL)面板灯的形式构造。电致发光面板可以以各种形式构造，诸如在美国专利No.5,045,755中描述的。替代地，电致发光面板可以由有机发光二极管或器件(OLED)、透明有机发光器件(TOLED)或柔性有机发光器件(FOLED)构造。
有利的是，在发光平面片7以EL面板9的形式构造的情况下，EL面板可以直接粘附到车辆的水平平面表面5之一。相反，在发光平面片7被构造成包括LED或灯泡21的情况下，发光平面片7通常将需要用于保持光源的框架15，如图2-5中所示。如图10中所示，优选地，用于向发光平面片供应电力的任何电线58可以被布线到车辆现有的灯棒27。
在优选实施例中，照明系统可以包括光传感器，用于在日光或其它环境照明足够强时自动禁用发光平面片，从而使由发光标记产生的光变得不必要。光传感器可以是简单的光电池，诸如光敏电阻器，其与将电源连接到发光标记的布线串联。光传感器自动打开电路，或可变地增加电阻，以禁止向发光标记供应电力。光传感器(光电池)可以位于车辆的任何位置。但是，如图10和图28中所示，在优选实施例中，光传感器80安装在车辆灯棒上或以其它方式并入到车辆灯棒中。有利的是，光传感器80将防止在日光期间不必要地使用发光平板，在日光期间使用发光平板会不必要地利用电池电力并缩短(一个或多个)光源的寿命。
如图11-17中所示，在车辆照明系统的当前优选构造中，每个发光标记9被构造成包括由第一电路供电的中央电致发光部分40和由第二电路供电的热/红外部分42。优选地，热/红外部分只是标记形式的高电阻材料，诸如银或铜合金。如图所示，银材料42可以被印刷以在邻近电致发光部分40的被照亮部分的基板材料上形成细长电路。在操作中，电压被施加到电阻材料42，从而使得热/红外部分被加热以形成热/红外标记。
参考图8和图9，其中红外标记是通过热产生的，优选地，平面发光片7包括位于电致发光40和红外42产生层下方的绝缘体层43，以防止热消散到车辆的金属表面中。在优选实施例中，绝缘体层43包括用于将(一个或多个)平面发光片7施加到车辆的预施加粘合剂45。优选地，粘合剂45被可剥离片(未示出)覆盖，当将平面发光片施加到车辆时，安装者可以容易地将该可剥离片剥离。同时，在优选实施例中，电致发光40和红外42产生层的底表面包括用于固定到绝缘体层43的顶表面的粘合剂。
在优选实施例中，绝缘体层43具有至少0.075mm的厚度、0.25W/mK或更小的热导率和0.00050m2K/W或更大的热阻“R值”，并且其中“mm”是指毫米，“m”是指米，“W”是指瓦特，并且“K”是指开尔文。更优选地，绝缘体层45具有至少0.080mm的厚度和0.20W/m-K或更小的热导率。在又一个附加的优选实施例中，绝缘体层43包含粘合剂45，用于将绝缘体层固定到诸如车辆平坦表面之类的物体。优选地，该带有粘合剂45的绝缘体43具有至少0.100mm的厚度和0.18W/m-K或更小的热导率。符合这些要求的优选绝缘体材料由3M公司以其部件号IJ35出售，如根据ASTM E1530 Rev.11测试的，该部件与粘合剂一起具有0.102mm的厚度、大约0.18W/m-K的热导率和大约0.00055m2K/W的热阻R值。
本发明的优选的被照亮的车辆标志利用在14.4伏特和800Hz下操作的电致发光标记40。为了提供这些电力特性，优选地，逆变器(未示出)将车辆的DC 12伏转换成标称的14.4伏和800Hz。但是，相同字体大小的字母数字字符具有不同的表面积。例如，具有相同20英寸高度的优选电致发光数字具有以下相应的表面积：
Figure BDA0003153081930000151
已经发现，为每个数字提供相同的瓦数会导致一些数字比其它数字更亮。类似地，如果为发光标记的每个热/红外部分提供相同的瓦数，这将导致一些标记具有比其它标记高得多的温度，或者将导致具有较小表面积的字母数字字符比其它字母数字字符更快地“烧毁”。此外，通常会替换应急响应车辆顶部的字母数字字符。
为了克服这些问题，如图11-17中所示，本发明的开关系统50包括可调节的可变电阻器64和74，它们调节电流，并相应地调节提供给标记的电致发光部分和/或热/红外部分的瓦数以提供均匀的发光。在本发明的一个实施例中，可调节可变电阻器64和74基于每个标记尺寸的自动确定而被自动控制。为此，优选地，开关系统包括一个或多个电阻、电流、电压或瓦数传感器，用于测量发光平面片的电致发光部分和/或热/红外部分的电阻、电流、电压或瓦数，并且包括控制器，用于基于由这些传感器进行的测量自动调节可调可变电阻器64和74的电阻。用于对可调可变电阻器64和74提供这种自动调节的电路系统可以由本领域技术人员确定，而无需过度的实验。
在图11-17中所示的本发明的替代实施例中，开关系统50包括手动控制的可变电阻器64和74。优选地，开关系统50包括用于激活和停用电致发光部分和/或热/红外部分42的开/关开关62和72，并且包括用于改变电阻从而改变提供给电致发光部分和/或热/红外部分42的瓦数的可手动旋转的开关64和74。虽然在图11-17中示出为在一个控制箱中，但优选地，开/关开关62和72位于车辆驾驶舱内以便应急响应人员容易接近，并且优选地，手动可旋转开关64和74位于使其仅在车辆的被照亮标志1的安装期间才可访问的地方，以便在安装后不会被无意更改。
在又一个附加实施例中，发光面板包括一个或多个电阻器(未示出)，其位于每个发光面板内，以提供跨不同字母数字字符的光谱的均匀电气特性。更具体而言，对于这个实施例，发光标记被构造成包括电气连接到电致发光电路系统和/或热/红外电路系统的电阻器，使得不同表面区域的字母数字字符可以交换但仍然提供均匀的发光。
参考图3、图8和图9，优选地，发光面板的顶表面包括保护涂层41。因为本发明的发光面板优选产生可见光谱和/或红外光谱中的光，因此优选地，保护涂层在这些光谱内基本上是半透明的。但是，优选地，保护涂层阻挡紫外(UV)光谱中的大部分或基本上所有的光。
保护涂层41将提供防止磨损和各种形式的环境辐射的保护。保护涂层可以采用各种形式。例如，保护涂层可以结合在利用喷涂的制造过程中。但是，层压应用是优选的。在发光面板是电致发光面板的情况下，优选地，保护涂层形成电致发光面板的上层并且优选地是柔性塑料。此外，优选地，保护涂层阻挡至少60％低于350纳米的紫外光，甚至更优选阻挡至少90％低于350纳米的紫外光。相反，优选地，保护涂层允许至少80％高于450纳米的可见红外光的透射，甚至更优选地允许至少85％高于500纳米的可见光和红外光。此外，优选地，保护涂层具有形成在其底表面上的粘合剂45(参见图8)，用于将保护涂层41施加到发光平面片7的顶表面。提供这些特性的可接受的保护涂层包括聚氟乙烯(PVF)薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、杜邦公司的Tedlar和3M公司的Acrylar。
又一个附加的优选的发光平面片7在白天和夜间都提供最大的可见度。具体而言，已经发现在白天期间不容易看到上述特定实施例。例如，当安装在白色表面上时，基本上白色的电致发光面板在白天期间难以被阅读。相比之下，参考图30-36，优选的发光平面片7包括印刷电路板85。该印刷电路板具有基本传统的构造，包括一层或多层非导电基板和被构造成连接到表面安装的电子器件的导电通路。印刷电路板可以是任何尺寸。但是，高度为16英寸、20英寸或24英寸的优选字母数字字符将具有长度至少为16英寸、20英寸或24英寸的对应尺寸的电路板。
重要的是，印刷电路板85具有顶表面87，其颜色与其上安装发光平面片7的安装表面6形成对比。例如，警车通常被涂成黑色或白色。因而，其中发光平面片旨在安装在警车的白色表面上，使该印刷电路板的顶表面87呈深色，诸如黑色。相反，当警车3已被漆成黑色时，该印刷电路板的顶表面87将是白色。其它对比颜色也是可接受的。例如，在优选实施例中，车辆的安装表面6是白色、黄色或浅绿色并且印刷电路板的顶表面87是黑色、棕色、红色、蓝色或深绿色。相反，在替代实施例中，车辆的安装表面6是深色，诸如黑色、棕色、红色、蓝色或深绿色，但印刷电路板的顶表面87是白色、黄色或浅绿色。
对于这个实施例并且如图30-32和35中最佳所示，发光平面片7包括多个LED 89，这些LED 89安装到印刷电路板的顶表面87。LED 89可以是本领域技术人员可以选择的任何形状或尺寸。但是，优选地，LED具有最小的表面积，以便最大限度地减少对印刷电路板的顶表面的阻碍。优选的LED包括通常被指定为SMD 5630、SMD 5050、SMD 3528或SMD 2835的那些LED。
在图35中所示的优选实施例中，发光平面片7包括多个SMD 2835LED，它们基本上均匀地安装在印刷电路板的顶表面87上。LED可以由SMD 2835LED组成，这些LED以峰值波长产生作为人眼可见光的光，诸如产生可见光谱中的红色、绿色或蓝色光。例如，红色LED可以用于消防车，并且白色LED可以用于警车以增加可见度或增加车辆附近的环境光。替代地，LED可以包括SMD 2835LED，其可以选择性地产生不同的颜色，诸如RGB LED，其可以在正常情况下产生绿色或白色光，或者在紧急情况下产生红色(或闪烁的红色)。
在另外的替代实施例中，优选的LED包括红外SMD 2835，其被构造成产生红外光，该红外光在人眼不可见的红外光谱中具有峰值波长。在图35中所示的优选实施例中，发光平面片包括产生人眼可见的峰值波长的光的第一组LED 91，和产生人眼不可见的红外光谱中的峰值波长的光的第二组LED 93。更优选地，红外LED产生高于800nm的峰值波长的红外光。例如，对于这个实施例，优选地，发光面板7包括红外LED 93，当用于警察和安全操作时，其产生峰值波长为约850nm的光，或者包括红外LED 93，当用于军事应用时，其产生峰值波长约为940nm的光。如图35和36中所示，红外LED 93优选地基本上均匀地位于发光平面片字母数字字符的外围，以便在红外LED照亮时产生被照亮的红外字母或数字。同时，优选地，可见光LED 91均匀地位于字母数字字符的整个内部。
为了使字母数字字符能够在白天期间容易被阅读，LED 91和93尽可能少地覆盖印刷电路板的顶表面87。例如，在非优选实施例中，LED覆盖不超过印刷电路板的顶表面的表面积的百分之二十(20％)，使得印刷电路板的顶表面的至少百分之八十(80％)是可见的。在更优选的实施例中，LED覆盖不超过印刷电路板的表面积的百分之十(10％)，并且在更优选的实施例中，LED覆盖不超过印刷电路板的表面面积的百分之七(7％)。例如，对于二十(20)英寸高(508毫米)的字母数字字符，字母“L”和“A”以及数字“2”的优选构造如下所示。
SMD 2835和3528优选实施例
Figure BDA0003153081930000191
SMD 5050实施例
Figure BDA0003153081930000192
参考图35和上表，字母“A”形状且高度为508毫米的优选发光面板7将具有87,365mm2的表面积和总共472个LED。在这472个LED中，优选地，这些LED 91中的大多数，在这种情况下为361个，产生具有可见光谱中的峰值波长的光，并且该472个LED包括位于字母“A”的外围的111个红外LED 93。在非优选实施例中，利用SMD 5050LED，即5.0mm x5.0 mm，总共25.0mm2，导致LED(91和93)的总表面积为11,800mm2，因此共覆盖印刷电路板的整个表面积的13.5％。相反，在字母“A”的优选实施例中，利用相同数量的可见SMD 2835LED和相同数量的SMD 2835红外LED导致LED的总表面积仅为4,625.6mm2，从而导致印刷电路板的顶表面87的仅5.3％被LED覆盖。
有利的是，通过在车辆安装表面6和印刷电路板的顶表面87之间提供对比颜色并且通过最小化覆盖印刷电路板85的LED 89的表面积，发光平面片7在白天和夜晚期间都具有高可见度。例如，图33和图34图示了发光平面片7，其具有固定到车辆的白色车身面板的黑色印刷电路板。如图33中所示，在白天期间，印刷电路板85的黑色表面87可以在车辆安装表面6的白色上容易看到。相反，如图34中所示，在夜晚期间，LED 89被照亮以提供高度可见的字母数字字符。
如图30-32中所示，优选地，发光平面片包括用于将平面发光片施加到车辆的安装表面6的粘合剂层45。优选地，粘合剂层45被可剥离片覆盖，当将发光平面片7施加到车辆表面6时，安装者可以容易地将该可剥离片剥离。此外，优选地，发光平面片包括封装LED的保护涂层41。对于这个实施例，优选地，保护涂层是硅树脂，其在处于液态时浇注在印刷电路板的顶表面87上。使硅树脂固化成足够透明的固体，使得可以容易地看到印刷电路板85的颜色。
有利的是，如图30和图35中所示，本发明的发光平面片7由控制处理器50控制，以便选择性地仅在光的可见光谱中或仅在光的不可见的红外光谱中照亮，或同时在可见光和红外光谱中照亮。此外，有利的是，保护涂层允许由发光面板产生的大部分可见光和红外光通过，同时阻挡大部分紫外光。因而，本发明的发光面板能够产生400纳米至760纳米之间的可见光，或产生高于760纳米的红外光而不产生760纳米以下的明显可见光，或同时产生可见光和红外光。
目前，未被照亮的标记直接贴附到应急响应车辆的车顶和行李箱区域。类似地，可以使用粘合剂等将发光平面面板固定到车辆的水平表面。替代地，发光平面面板固定到安装在车辆上的辅助结构。在优选实施例中，车辆被构造成支撑传统的车顶行李架，并且为此，车辆还包括由车辆的原始制造商安装的四个或更多个螺栓孔。如果安装，传统的水平延伸杆的车顶架将被移除。相反，参考图11-12，车辆配备有平板30，该平板30包括向下延伸以安装到车辆螺栓孔的凸缘35。螺栓或其它螺纹紧固件用于将平板30固定到位。在车顶包括多个纵向槽的情况下，螺栓孔可以位于这些槽中。对于这种构造，平板优选地被构造成包括沿着其左右边缘的细长凸缘35，这些凸缘将突出到车辆螺栓孔所在的槽中。凸缘35包括用于容纳安装到车辆螺栓孔的公紧固件的孔。
参考图18-22，在优选实施例中，平面车顶板30具有包括顶表面的顶壁31、呈向下延伸的凸缘形式的两个侧壁35、前壁33和后壁34。可以在顶壁31、左侧和右侧壁35或前壁33和后壁34中钻出或形成小孔、端口或狭槽32，用于电线的布线。但是，优选地，两个侧壁35、前壁33和后壁34的尺寸和构造被设计为基本上沿着它们的长度接合车顶4以在车顶4和顶壁31之间形成中央腔体51。优选地，到车顶板上的灯棒27或发光标记的任何布线位于中央腔体51中。优选地，单个孔(未示出)形成在车顶板30下方的车顶中以允许从车辆开关系统和电源到灯棒27、发光标记9和天线44的所有电线的布线。优选地，腔体51足够高，至少八分之一(1/8)英寸，更优选地至少四分之一(1/4)英寸，以便允许传统低压电缆的布线。但是，优选地，腔体51的高度最小，小于两(2)英寸，更优选地小于一(1)英寸，以最小化平面车顶板30的总体高度。
在图中未示出的其中车顶不是波纹状而是相对光滑的优选实施例中，优选地，平面车顶板的前壁和后壁也相对光滑以符合和接合车辆的顶表面。遗憾的是，具有波纹车顶的车辆会导致字母数字字符在粘附到此类车顶时发生扭曲并且难以从上方诸如被直升机中的那些人阅读。如图18-27中所示，在优选实施例中，优选的车顶板30专门被构造成接合并符合车顶的波纹特征。具体而言，车辆的波纹状车顶4包括由突出的脊39形成的凹入槽38。槽和脊在车顶上从前部到后部纵向延伸并使得提供更大的刚度和支撑。对于这些实施例，平板的底表面或前壁和后壁不是完全平面的。而是，平板的底表面或前壁和后壁包括多个“齿”37，其尺寸被设计为突出到车顶的槽38中。板齿37形成用于容纳车顶脊39的通道36。
如图18-22中所示，车辆的波纹状车顶可以从前到后相对均匀，从而提供纵向延伸的具有相同宽度和深度的槽和脊，其中车顶板30旨在安装在车顶4上。因而，如图19中所示，对于这个实施例，车顶板的通道36和齿37在车顶板的前部与在车顶板的后部具有大致相同的尺寸。车顶板的通道36和齿37可以从前到后在车顶板的整个长度上纵向延伸。替代地，如图19中最佳所示的，车顶板通道36和齿37可以仅位于车顶板的前边缘和后边缘处，以便提供改进的空气动力学和对车辆3的波纹状车顶4上的平板30的支撑。但是，并非所有车辆都具有以均匀宽度和深度延伸的车辆槽和脊。例如，如图23-29中所示，平板30可以包括前壁或后壁(图示为后壁34)，其包括形成为包括通道36和齿37的底表面，用于符合波纹状车顶槽38和脊39。但是，朝车顶板的相对边缘，车辆的车顶可能不是波纹状的。因而，这个实施例的平板30具有不包括多个齿和通道的相对边缘(图示为前壁33)。
平板30可以由各种材料构造并通过本领域技术人员可以确定的各种方法制造。例如，图18-22中所示的平板优选地由耐用塑料制成，诸如机器或模制的聚乙烯、聚苯乙烯或丙烯腈丁二烯苯乙烯。图23-27中所示的替代的优选车顶板由诸如钢、铝或钛之类的金属制成并且被冲压以形成板的前壁和后壁通道36和齿37。
如图11-16中所示，平板优选为矩形。但是，平板可以包含细微的曲线以改善空气动力学或美学。此外，如图18-27中所示，平板30可以包括凹口或孔32，用于允许通常安装在应急响应车辆3的车顶4上的射频天线44通过。此外，如图28和图29中所示，灯棒27也可以安装到平板30上以减少或消除在离开原始制造商之后钻入到车辆中的孔。对于这个实施例，优选地，该系统包括将灯棒27连接到发光标记9的电线58。
虽然已经图示和描述了本发明的几种特定形式，但是很明显可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改。因而，本发明不旨在受到除了以下权利要求之外的限制：

Claims (15)

1.一种发光标记组件，包括：
显示第一颜色的安装表面；
发光平面片，被固定到所述安装表面并且被构造成提供字母或数字的形式的不发光和发光标记，所述发光平面片包括呈所述字母或数字的形状的不发光的印刷电路板，所述印刷电路板具有一层或多层非导电基板和多个导电通路；所述印刷电路板具有显示与所述安装表面的第一颜色形成对比的第二颜色的顶表面，所述发光平面片包括表面安装在所述印刷电路板上的电连接到所述导电通路的多个光源，所述光源基本上均匀地安装在所述印刷电路板上，以便以所述字母或数字的形状布置，使得在所述光源照亮时产生被照亮的字母或数字，并且所述光源覆盖所述印刷电路板的顶表面的不超过20％的表面积，使得能够看到所述印刷电路板顶表面的至少80％；以及
用于向所述一个或多个发光平面片供应电力的电源。
2.如权利要求1所述的发光标记组件，其中第一颜色选自由白色、黄色和浅绿色组成的组，并且所述第二颜色选自由黑色、棕色、红色、蓝色和深绿色组成的组。
3.如权利要求1所述的发光标记组件，其中第一颜色选自由黑色、棕色、红色、蓝色和深绿色组成的组，并且所述第二颜色选自由白色、黄色和浅绿色组成的组。
4.如权利要求1所述的发光标记组件，其中所述发光平面片包括基本上透明的塑料的上层，其封装并覆盖所述印刷电路板和光源以提供基本上光滑的上表面。
5.如权利要求1所述的发光标记组件，其中所述光源包括发光二极管(LED)，每个发光二极管具有25mm2或更小的表面积。
6.如权利要求1所述的发光标记组件，其中所述光源包括发光二极管(LED)，每个发光二极管具有10mm2或更小的表面积。
7.如权利要求1所述的发光标记组件，其中所述光源包括多个发光二极管(LED)，其产生对人眼不可见的峰值波长的光。
8.如权利要求1所述的发光标记组件，其中所述光源包括多个发光二极管(LED)，其产生峰值波长为约850nm的光。
9.如权利要求1所述的发光标记组件，其中所述光源包括产生对人眼可见的光的第一组发光二极管和产生对人眼不可见的峰值波长的光的第二组发光二极管(LED)。
10.如权利要求1所述的发光标记组件，其中所述光源包括多个红外发光二极管(LED)，其产生对人眼不可见的峰值波长的红外光，所述多个红外发光二极管(LED)基本上均匀地位于所述字母或数字的外围，使得在所述红外发光二极管(LED)照亮时产生被照亮的红外字母或数字。
11.如权利要求1所述的发光标记组件，其中所述光源包括产生对人眼可见的峰值波长低于760nm的光的第一组发光二极管和产生峰值波长约为850nm的红外光的第二组发光二极管(LED)，并且所述第二组发光二极管(LED)基本上均匀地位于所述字母或数字的外围，使得在所述第二组发光二极管(LED)照亮时产生被照亮的红外字母或数字。
12.如权利要求1所述的发光标记组件，其中所述光源覆盖所述印刷电路板的表面积的不超过10％，使得能够看到所述印刷电路板的至少90％。
13.如权利要求1所述的发光标记组件，其中所述光源覆盖所述印刷电路板的表面积的不超过7％，使得能够看到所述印刷电路板的至少93％。
14.如权利要求1所述的发光标记组件，其中所述安装表面是移动车辆的平面表面。
15.如权利要求1所述的发光标记组件，其中所述安装表面是应急响应车辆的平面表面。
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