DE102016107089A1 - Lichterzeugungsbaugruppe für ein Fahrzeug - Google Patents

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Stuart C. Salter
James J. Surman
Matthew Majkowski
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Abstract

Vorliegend ist eine Lichterzeugungsbaugruppe für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Lichterzeugungsbaugruppe beinhaltet eine erste, zweite und dritte Lichtquelle und eine photolumineszierende Struktur, die ein erstes, zweites und drittes photolumineszierendes Material beinhaltet. Das erste, zweite und dritte photolumineszierende Material sind dazu konfiguriert, als Reaktion auf eine Anregung durch von der ersten, zweiten bzw. dritten Lichtquelle emittiertes Licht zu lumineszieren.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilfortführung der am 23. April 2015 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/694,557 mit dem Titel “LIGHT-PRODUCING ASSEMBLY FOR A VEHICLE”, welche eine eine Teilfortführung der am 23. Januar 2015 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/603,636 mit dem Titel „DOOR ILLUMINATION AND WARNING SYSTEM” ist, welche eine Teilfortführung der am 21. November 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/086,442 mit dem Titel „VEHICLE LIGHTING SYSTEM WITH PHOTOLUMINESCENT STRUCTURE” ist. Die vorstehend erwähnten verwandten Anmeldungen werden hier durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Fahrzeugbeleuchtungssysteme und insbesondere Fahrzeugbeleuchtungssysteme, bei denen photolumineszierende Strukturen verwendet werden.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Eine Beleuchtung, die sich aus der Verwendung von photolumineszierenden Strukturen ergibt, bietet eine einzigartige und attraktive Betrachtungserfahrung. Es ist daher erwünscht, solche Strukturen für verschiedene Beleuchtungsanwendungen in Fahrzeugen aufzunehmen.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Lichterzeugungsbaugruppe für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Lichterzeugungsbaugruppe beinhaltet eine erste, zweite und dritte Lichtquelle und eine photolumineszierende Struktur, die ein erstes, zweites und drittes Material aufweist. Das erste, zweite und dritte photolumineszierende Material sind dazu konfiguriert, als Reaktion auf eine Anregung durch von der ersten, zweiten bzw. dritten Lichtquelle emittiertes Licht zu lumineszieren.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Lichterzeugungsbaugruppe für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Lichterzeugungsbaugruppe beinhaltet eine erste, zweite und dritte Mehrzahl an gedruckten LEDs, die so angeordnet sind, dass sie alternieren, und eine photolumineszierende Struktur mit einem ersten, zweiten und dritten photolumineszierenden Material. Das erste, zweite und dritte photolumineszierende Material sind dazu konfiguriert, als Reaktion auf eine Anregung durch von der ersten, zweiten bzw. dritten Mehrzahl von Lichtquellen emittiertes Licht zu lumineszieren.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Lichterzeugungsbaugruppe für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Lichterzeugungsbaugruppe beinhaltet mehrere erste, zweite und dritte Lichtquellen, die jeweils in Gruppierungen geordnet sind. Die Gruppierungen sind so angeordnet, dass zwischen Gruppierungen, die Teile der ersten Mehrzahl von gedruckten LEDs enthalten, Gruppierungen, die die zweite Mehrzahl von gedruckten LEDs enthalten, und Gruppierungen, die Teile der dritten Mehrzahl von gedruckten LEDs enthalten, alterniert wird. Die Lichterzeugungsbaugruppe beinhaltet auch eine photolumineszierende Struktur mit einem ersten, zweiten und dritten photolumineszierenden Material. Das erste, zweite und dritte photolumineszierende Material sind dazu konfiguriert, als Reaktion auf eine Anregung durch von der ersten, zweiten bzw. dritten Lichtquelle emittiertes Licht zu lumineszieren.
  • Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden Fachleute beim Lesen der folgenden Beschreibung, der Ansprüche und der anliegenden Zeichnungen verstehen und begreifen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen:
  • ist 1 eine Querschnittsansicht einer Lichterzeugungsbaugruppe gemäß einer Ausführungsform;
  • zeigt 2 einen Energieumwandlungsprozess zum Erzeugen einer einzigen Farbe gemäß einer Ausführungsform;
  • zeigt 3 einen Energieumwandlungsprozess zum Erzeugen einer oder mehrerer Farben gemäß einer Ausführungsform;
  • zeigen 4–7 verschiedene Ausführungsformen von mehreren photolumineszierenden Materialien, die in einer Parkettierung angeordnet sind;
  • ist 8 eine Ansicht von oben nach unten auf eine gedruckte LED-Anordnung gemäß einer Ausführungsform; und
  • ist 9 ein Blockdiagramm eines Fahrzeugbeleuchtungssystems, das eine Lichterzeugungsbaugruppe verwendet, gemäß einer Ausführungsform.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Wie erforderlich, werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen rein beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgestaltet sein kann. Die Figuren folgen nicht unbedingt einem detaillierten Aufbau und einige Diagramme können übertrieben oder verkleinert dargestellt sein, um eine Funktionsübersicht zu zeigen. Daher sind hier offenbarte, spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage, um einen Fachmann über verschiedene Anwendungen der vorliegenden Offenbarung zu unterrichten.
  • Wie der Begriff „und/oder“ hier verwendet wird, wenn er in einer Liste aus zwei oder mehr Gegenständen Verwendung findet, bedeutet er, dass ein beliebiger der aufgezählten Gegenstände allein verwendet werden kann, oder dass eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr der aufgezählten Gegenstände verwendet 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.
  • Die folgende Offenbarung beschreibt eine Lichterzeugungsbaugruppe zur Fahrzeugverwendung. Die Lichterzeugungsbaugruppe kann von verschiedenen Fahrzeugausstattungsteilen oder -ausrüstungsteilen an der Außenseite oder Innenseite eines Fahrzeugs aufgenommen werden und kann dahingehend funktionieren, Allgemeinbeleuchtung, Platzbeleuchtung, dergleichen oder eine Kombination daraus bereitzustellen. Obwohl die folgende Offenbarung auf Kraftfahrzeugbeleuchtungsanwendungen ausgerichtet ist, versteht es sich, dass die vorliegend bereitgestellten Lehren ähnlich auf Beleuchtungsanwendungen von anderen Fahrzeugtypen angewendet werden können, die dazu ausgelegt sind, einen oder mehrere Insassen zu transportieren, darunter unter anderem Flugzeuge, Wasserfahrzeuge, Züge und Geländefahrzeuge (ATVs).
  • Mit Bezug auf 1 ist eine Querschnittsansicht einer Lichterzeugungsbaugruppe 10 gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Die Lichterzeugungsbaugruppe 10 kann in Größe und Gestalt verschieden konfiguriert sein und kann an lineare und nichtlineare Oberflächen gekoppelt sein. Die Lichterzeugungsbaugruppe 10 beinhaltet ein Substrat 12, das direkt über einen beabsichtigten Fahrzeugausstattungsteil oder -ausrüstungsteil angeordnet sein kann, auf dem die Lichterzeugungsbaugruppe 10 aufgenommen werden soll. Alternativ dazu kann das Substrat 12 einer Oberfläche eines Fahrzeugausstattungsteils oder -ausrüstungsteils entsprechen. Das Substrat 12 kann ein Polycarbonat-, Polymethylmethacrylat(PMMA)- oder Polyethylenterephthalat(PET)-Material der Ordnung von 0,005 bis 0,060 Zoll Dicke beinhalten. Eine positive Elektrode 14 ist über dem Substrat 12 angeordnet und beinhaltet ein leitfähiges Epoxid, wie unter anderem ein silberhaltiges oder kupferhaltiges Epoxid. Die positive Elektrode 14 ist elektrisch mit mindestens einem Teil von mehreren LED-Quellen 16 verbunden, die in einer Halbleiterdruckfarbe 18 angeordnet und über die positive Elektrode 14 aufgetragen sind. Ähnlich ist außerdem eine negative Elektrode 20 elektrisch mit mindestens einem Teil der LED-Quellen 16 verbunden. Die negative Elektrode 20 ist über der Halbleiterdruckfarbe 18 angeordnet und beinhaltet ein transparentes oder durchscheinendes leitfähiges Material, wie unter anderem Indiumzinnoxid. Zusätzlich sind sowohl die positive als auch die negative Elektrode 14, 20 über Verdrahtungen 26 elektrisch mit einer Steuerung 22 und einer Energiequelle 24 verbunden. Die Steuerung 22 kann verschiedentlich im Fahrzeug angeordnet sein und die Energiequelle 24 kann einer Fahrzeugenergiequelle entsprechen, die bei 12 bis 16V DC arbeitet. Die Verdrahtungen 26 können im Gehäuse des Ausstattungs- oder Ausrüstungsteils gesichert sein, auf dem die Lichterzeugungsbaugruppe 10 aufzunehmen ist. Falls sie sich auf der Außenseite des Fahrzeugs befinden, können die Verdrahtungen 26 durch den Rahmen des Fahrzeugs geleitet werden.
  • Die LED-Quellen 16 können zufällig oder auf gesteuerte Weise in der Halbleiterdruckfarbe 18 dispergiert und dazu konfiguriert sein, fokussiertes oder nicht fokussiertes Licht zu emittieren. Die LED-Quellen 16 können Mikro-LEDs aus Galliumnitridelementen der Größenordnung von 5 bis 400 µm entsprechen und die Halbleiterdruckfarbe 18 kann verschiedene Bindemittel und dielektrisches Material beinhalten, darunter unter anderem eines oder mehrere der Folgenden: Gallium, Indium, Siliciumcarbid, phosphorhaltige und/oder durchscheinende polymere Bindemittel. Auf diese Weise kann die Halbleiterdruckfarbe 18 verschiedene Konzentrationen von LED-Quellen 16 enthalten, so dass die Dichte der LED-Quellen 16 auf verschiedene Beleuchtungsanwendungen eingestellt werden kann. Bei einigen Ausführungsformen werden diese LED-Quellen 16 und die Halbleiterdruckfarbe 18 von Nth Degree Technologies Worldwide Inc. bezogen. Die Halbleiterdruckfarbe 18 kann durch verschiedene Druckprozesse auf einen oder mehrere ausgewählte Teile der positiven Elektrode 14 aufgetragen werden, darunter durch Tintendruckstrahl- und Siebdruckprozesse. Insbesondere ist vorgesehen, dass die LED-Quellen 16 innerhalb der Halbleiterdruckfarbe 18 dispergiert und derart gestaltet und bemessen sind, dass sich während der Abscheidung der Halbleiterdruckfarbe 18 eine beträchtliche Menge davon mit der positiven und negativen Elektrode 14, 20 ausrichtet. Der Teil der LED-Quellen 16, der letztendlich mit der positiven und negativen Elektrode 14, 20 elektrisch verbunden ist, kann durch eine Kombination aus der Steuerung 22, Energiequelle 24 und der einen oder den mehreren Verdrahtungen 26 zum Leuchten gebracht werden. Eine Diffusionsschicht 27 kann über der negativen Elektrode 20 zum Dispergieren von von den LED-Quellen 16 emittiertem Licht angeordnet sein. Zusätzliche Informationen bezüglich der Konstruktion von Lichterzeugungsbaugruppen ist 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 Bezugnahme aufgenommen wird.
  • Noch immer mit Bezug auf 1 beinhaltet die Lichtbaugruppe ferner mindestens eine photolumineszierende Struktur 28, die über der Diffusionsschicht 27 als Beschichtung, Schicht, Film oder eine andere geeignete Abscheidung angeordnet ist. Mit Bezug auf die vorliegend veranschaulichte Ausführungsform kann die photolumineszierende Struktur 28 als eine mehrschichtige Struktur angeordnet werden, die eine Energieumwandlungsschicht 30, eine Stabilitätsschicht 32 und eine Schutzschicht 34 beinhaltet. Die Energieumwandlungsschicht 30 beinhaltet mindestens ein photolumineszierendes Material 36 mit Energieumwandlungselementen mit phosphoreszierenden oder fluoreszierenden Eigenschaften. Beispielsweise kann das photolumineszierende Material 36 organische oder anorganische fluoreszierende Farbstoffe beinhalten, darunter Rylene, Xanthene, Porphyrine, Phthalocyanine. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das photolumineszierende Material 36 Leuchtstoffe aus der Gruppe der Ce-dotierten Granate, wie etwa YAG:Ce, beinhalten. Die Energieumwandlungsschicht 30 kann unter Verwendung von verschiedenen Verfahren durch Dispergieren des photolumineszierenden Materials 36 in einer Polymermatrix unter Ausbildung einer homogenen Mischung hergestellt werden. Derartige Verfahren können Herstellen der Energieumwandlungsschicht 30 aus einer Formulierung in einem flüssigen Trägermedium und Auftragen der Energieumwandlungsschicht 30 auf die negative Elektrode 20 oder ein anderes gewünschtes Substrat beinhalten. Die Energieumwandlungsschicht 30 kann mittels Lackieren, Siebdruck, Flexodruck, Sprühen, Düsenbeschichtung, Tauchlackierung, Walzenauftrag und Rakelbeschichtung auf die negative Elektrode 20 aufgetragen werden. Alternativ dazu kann die Energieumwandlungsschicht 30 durch Verfahren hergestellt werden, die kein flüssiges Trägermedium verwenden. Beispielsweise kann die Energieumwandlungsschicht 30 durch Dispergieren des photolumineszierenden Materials 36 in eine Festkörperlösung (homogene Mischung in einem Trockenzustand) ausgebildet werden, die in einer Polymermatrix aufgenommen sein kann, die mittels Strangpressen, Einspritzung, Formpressen, Kalendrieren, Thermoformen usw. ausgebildet wird.
  • Zum Schutz des photolumineszierenden Materials 36, das in der Energieumwandlungsschicht 30 enthalten ist, vor photolytischer und Wärmedegradation kann die photolumineszierende Struktur 28 gegebenenfalls eine Stabilitätsschicht 32 beinhalten. Die Stabilitätsschicht 32 kann als separate Schicht ausgebildet sein und ist optisch mit der Energieumwandlungsschicht 30 gekoppelt und klebend verbunden oder anderweitig in der Energieumwandlungsschicht 30 integriert. Die photolumineszierende Struktur 28 kann auch auf Wunsch eine Schutzschicht 34 enthalten, die optisch mit der Stabilitätsschicht 32 oder einer anderen Schicht gekoppelt und klebend verbunden ist, um die photolumineszierende Struktur 28 vor durch Umweltaussetzung auftretendem physikalischen und chemischen Schaden zu schützen. Die Stabilitätsschicht 32 und/oder die Schutzschicht 34 kann mit der Energieumwandlungsschicht 30 durch sequenzielles Beschichten oder Drucken jeder Schicht, sequenzielles Laminieren oder Prägen oder andere geeignete Mittel kombiniert sein. Zusätzliche Informationen bezüglich des Aufbaus von photolumineszierenden Strukturen sind im US-Patent mit der Nummer 8,232,533 mit dem Titel „PHOTOLYTICALLY AND ENVIRONMENTALLY STABLE MULTILAYER STRUCTURE FOR HIGH EFFICIENCY ELECTROMAGNETIC ENERGY CONVERSION AND SUSTAINED SECONDARY EMISSION” von Kingsley et al, eingereicht am 8. November 2011, offenbart, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
  • Im Betrieb ist das photolumineszierende Material 36 so formuliert, dass es bei Empfang von eingekoppeltem Licht einer spezifischen Wellenlänge von mindestens einem Teil der LED-Quellen 16 der Lichterzeugungsbaugruppe 10 angeregt wird. Aufgrund der Diffusionsschicht 27 kann das eingekoppelte Licht gleichmäßig auf das photolumineszierende Material 36 verteilt werden. Folglich unterläuft das eingekoppelte Licht einen Energieumwandlungsprozess und wird mit einer anderen Wellenlänge als diffundiertes Licht wieder emittiert. Somit kann das von den LED-Quellen 16 emittierte Licht eine doppelte Diffusion, die der Diffusionsschicht 27 und der photolumineszierenden Struktur 28 zuzuschreiben ist, erfahren.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das photolumineszierende Material 36 so formuliert sein, dass es eingekoppeltes Licht in Licht mit einer längeren Wellenlänge konvertiert, was sonst als Herunterkonvertierung bekannt ist. Alternativ dazu kann das photolumineszierende Material 36 so formuliert sein, dass es eingekoppeltes Licht in Licht mit einer kürzeren Wellenlänge konvertiert, was auch als Heraufkonvertierung bezeichnet wird. Bei beiden Ansätzen kann das durch das photolumineszierende Material 36 konvertierte Licht sofort von der photolumineszierenden Struktur 28 ausgekoppelt werden oder in einer Energiekaskade verwendet werden, wobei das konvertierte Licht als eingekoppeltes Licht dient, um eine andere Formulierung eines innerhalb der Energieumwandlungsschicht 30 angeordneten photolumineszierenden Materials anzuregen, wodurch das nachfolgende konvertierte Licht anschließend von der photolumineszierenden Struktur 28 ausgekoppelt oder als eingekoppeltes Licht verwendet werden kann und so weiter. In Bezug auf die hier beschriebenen Energieumwandlungsprozesse ist die Wellenlängendifferenz zwischen dem eingekoppelten Licht und dem konvertierten Licht als Stokes-Verschiebung bekannt und dient als Hauptantriebsmechanismus für einen Energieumwandlungsprozess, der einer Änderung einer Lichtwellenlänge entspricht.
  • Mit Bezug auf 2 ist ein Energieumwandlungsprozess 38 zum Erzeugen einer einzigen Lichtfarbe gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Zu Darstellungszwecken ist der Energieumwandlungsprozess 38 im Folgenden mit weitergehendem Bezug auf die Lichterzeugungsbaugruppe 10, die in 1 abgebildet ist, beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Energieumwandlungsschicht 30 der photolumineszierenden Struktur 28 nur photolumineszierendes Material 36, das derart formuliert ist, dass es ein Absorptionsspektrum aufweist, das die Emissionswellenlänge von eingekoppeltem Licht (zum Beispiel durchgezogene Pfeile) beinhaltet, das von mindestens einem Teil der LED-Quellen 16 geliefert wird. Das eingekoppelte Licht unterläuft einer Energieumwandlung und wird als konvertiertes Licht aus der photolumineszierenden Struktur 28 ausgekoppelt (zum Beispiel gestrichelte Pfeile). Das photolumineszierende Material 36 wird außerdem derart formuliert, dass es eine Stokes-Verschiebung aufweist, was dazu führt, dass das konvertierte Licht ein Emissionsspektrum aufweist, das in einer gewünschten Farbe ausgedrückt wird, die je nach der Beleuchtungsanwendung variieren kann. Bei einer Ausführungsform wird der Energieumwandlungsprozess 38 mithilfe einer Herunterkonvertierung vorgenommen, wodurch das eingekoppelte Licht ein Licht am unteren Ende des sichtbaren Spektrums, wie z.B. blaues, violettes oder ultraviolettes (UV) Licht, beinhaltet. Dadurch wird ermöglicht, dass blaue, violette oder UV-LEDs als LED-Quellen 16 verwendet werden, was einen relativen Kostenvorteil gegenüber einer Situation bieten kann, in der einfach LEDs mit der gewünschten Farbe verwendet werden und bei der auf den Energieumwandlungsprozess 38 gänzlich verzichtet wird. Außerdem bietet die resultierende Lumineszenz der Lichterzeugungsbaugruppe 10 ein einzigartiges und ansprechendes Betrachtungserlebnis, das mithilfe von nicht photolumineszierenden Mitteln schwer zu reproduzieren sein kann.
  • Im Betrieb kann die Steuerung 22 die Intensität der Lichtemission der LED-Quellen 16 steuern, um letztendlich die Helligkeit zu beeinflussen, mit der die photolumineszierende Struktur 28 luminesziert. Zum Beispiel kann die Steuerung 22 die Intensität der LED-Quellen 16 mithilfe einer Pulsweitenmodulation oder Gleichstromsteuerung steuern. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Steuerung 22 die Dauer der Lichtemission der LED-Quellen 16 steuern, um die Zeitdauer, während der die photolumineszierende Struktur 28 luminesziert, zu beeinflussen. Zum Beispiel kann die Steuerung 22 alle oder einen Teil der LED-Quellen 16 für eine verlängerte Dauer aktivieren, so dass zumindest ein Teil der photolumineszierenden Struktur 28 eine anhaltende Lumineszenz aufweist. Alternativ dazu kann die Steuerung 22 alle oder einen Teil der LED-Quellen 16 in variierenden Zeitintervallen aufleuchten lassen, so dass die photolumineszierende Struktur 28 einen blinkenden Effekt aufweist. Bei manchen Ausführungsformen kann die Steuerung 22 zu verschiedenen Zeitpunkten bestimmte Teile der LED-Quellen 16 aktivieren, um ausgewählte Teile der photolumineszierenden Struktur 28 zu beleuchten. Zum Beispiel können die LED-Quellen 16 betrieben werden, um die photolumineszierende Struktur 28 derart anzuregen, dass die photolumineszierende Struktur 28 von einer Seite zur anderen, von oben nach unten, von unten nach oben und dergleichen leuchtet. Es versteht sich, dass zahlreiche Aktivierungsschemata durch Manipulieren der Intensität und/oder Dauer aller oder eines Teils der LED-Quellen 16 der Lichterzeugungsbaugruppe 10 möglich sind.
  • Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Energieumwandlungsprozess 40 zum Erzeugen einer oder mehrerer Lichtfarben gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Der Einheitlichkeit halber wird der Energieumwandlungsprozess 40 im Folgenden ebenfalls unter fortgesetzter Bezugnahme auf die in 1 dargestellte Lichterzeugungsbaugruppe 10 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Energieumwandlungsschicht 30 drei verschiedene photolumineszierende Materialien 36a, 36b, 36c, die mit der Energieumwandlungsschicht 30 durchsetzt (z. B. vermischt) sind. Alternativ können die photolumineszierenden Materialien 36a, 36b, 36c, wenn erwünscht, voneinander getrennt sein. Außerdem versteht es sich, dass die Energieumwandlungsschicht 30 zwei verschiedene photolumineszierende Materialien oder mehr als drei verschiedene photolumineszierende Materialien beinhalten kann, wobei in diesem Fall die nachstehend bereitgestellten Lehren gleichermaßen anwendbar sind. Bei einer Ausführungsform findet der Energieumwandlungsprozess 40 mittels einer Herunterkonvertierung unter Verwendung eines blauen, violetten und/oder UV-Lichtes als Anregungsquelle statt.
  • In Hinsicht auf die vorliegend dargestellte Ausführungsform schließen sich die Anregungen der photolumineszierenden Materialien 36a und 36b gegenseitig aus. Das heißt, die photolumineszierenden Materialien 36a, 36b und 36c werden derart formuliert, dass sie nicht überlappende Absorptionsspektren und Stokes-Verschiebungen, die verschiedene Emissionsspektren ergeben, aufweisen. Außerdem sollte beim Formulieren der photolumineszierenden Materialien 36a, 36b, 36c darauf geachtet werden, dass die zugehörigen Stokes-Verschiebungen derart gewählt werden, dass das von einem der photolumineszierenden Materialien 36a, 36b, 36c emittierte, konvertierte Licht nicht ein anderes anregt, es sei denn, dies ist erwünscht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein erster Teil der LED-Quellen 16, der zu Beispielzwecken als LED-Quellen 16a dargestellt ist, derart konfiguriert, dass er ein eingekoppeltes Licht mit einer Emissionswellenlänge emittiert, die lediglich das photolumineszierende Material 36a anregt, was dazu führt, dass das eingekoppelte Licht in sichtbares Licht einer ersten Farbe konvertiert wird, das von der photolumineszierenden Struktur 28 ausgekoppelt wird. Gleichermaßen wird ein zweiter Teil der LED-Quellen 16, der zu Beispielzwecken als LED-Quellen 16b dargestellt ist, derart konfiguriert, dass er ein eingekoppeltes Licht mit einer Emissionswellenlänge, die lediglich das photolumineszierende Material 36b anregt, emittiert, was dazu führt, dass das eingekoppelte Licht in sichtbares Licht einer zweiten Farbe konvertiert wird, das ebenfalls von der photolumineszierenden Struktur 28 ausgekoppelt wird. Außerdem wird gleichermaßen ein dritter Teil der LED-Quellen, der zu Beispielzwecken als LED-Quellen 16c dargestellt ist, derart konfiguriert, dass er ein eingekoppeltes Licht mit einer Emissionswellenlänge, die lediglich das photolumineszierende Material 36c anregt, emittiert, was dazu führt, dass das eingekoppelte Licht in sichtbares Licht einer dritten Farbe konvertiert wird, das von der photolumineszierenden Struktur 28 ausgekoppelt wird. Vorzugsweise sind die erste, die zweite und die dritte Farbe optisch voneinander unterscheidbar.
  • Mit Bezug auf 4 bis 7 ist allgemein eine Ansicht von oben nach unten der Lichterzeugungsbaugruppe 10, die in 3 abgebildet ist, gezeigt, wobei alternative Anordnungen der photolumineszierenden Materialien 36a, 36b und 36c gezeigt sind. Mit Bezug auf jede Ausführungsform sind die photolumineszierenden Materialien 36a–36c so angeordnet, dass sie miteinander alternieren und jeweils dazu konfiguriert sind, als Reaktion auf eine Anregung von einem entsprechenden Teil der mehreren Lichtquellen in einer eigenen Farbe zu lumineszieren. Zum Beispiel können die photolumineszierenden Materialien 36a, 36b und 36c rot emittierenden photolumineszierenden Materialien, grün emittierenden photolumineszierenden Materialien bzw. blau emittierenden photolumineszierenden Materialien entsprechen. Falls gewünscht können die Teile 41 der photolumineszierenden Struktur 28 derart ausgeführt sein, dass sie Licht blockieren, um eine jeweilige Form, ein jeweiliges Muster oder eine andere Graphik zu definieren. Beispielsweise kann über den oberen Teil 42 mittels Siebdruck, Tintenstrahldruck oder anderer Druckprozesse eine lichtundurchlässige Druckfarbe aufgetragen werden. Ähnlich kann über den restlichen oberen Teil der photolumineszierenden Struktur 28 eine durchscheinende Druckfarbe aufgetragen werden.
  • Noch immer mit Bezug auf 4–7 können die photolumineszierenden Materialien 36a–36c in einer Parkettierung angeordnet sein, bei der sich eine einzige Form ohne Lücken und/oder Überlappung wiederholt. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Parkettierung, falls gewünscht, unterschiedliche Formen beinhalten. Parkettierung bietet verbesserte Lichtgleichförmigkeit, wenn die photolumineszierenden Materialien 36a–36c einzeln oder in einer beliebigen Kombination angeregt werden. Bei einer derartigen Ausführungsform wird der Bedarf an lichtstreuendem Element beseitigt, wodurch sich die Kosten reduzieren. Bei manchen Ausführungsformen kann jedes der photolumineszierenden Materialien 36a–36c als im Wesentlichen lineares Segment angeordnet sein, wie die Segmente 44, die in 4 abgebildet sind, und das Segment 46, das in 5 abgebildet ist. Bei anderen Ausführungsformen kann jedes der photolumineszierenden Materialien 36a–36c als mehrere im Wesentlichen lineare Segmente angeordnet sein, wie die Segmente 48, 50 und 52, die in 6 abgebildet sind, und Segmente 54, 56 und 58, die in 7 abgebildet sind. Jedes der Segmente 48, 50 und 52 liegt in einem Winkel an mindestens einem anderen der Segmente 48, 50 und 52 an. Ähnlich liegt jedes der Segmente 54, 56 und 58 in einem Winkel an mindestens einem anderen der Segmente 54, 56 und 58 an.
  • Bei einer Ausführungsform liegen am Segment 50 die Segmente 48 und 52 an, die sich beide orthogonal vom Segment 48 erstrecken. Das Segment 56 kann ähnlich mit den Segmenten 54 und 58 verbunden sein. Wie in 5 und 7 gezeigt kann jedes der photolumineszierenden Materialien 36a–36c derart angeordnet sein, dass es mit mindestens einem anderen der mehreren photolumineszierenden Materialien 36a–36c verschränkt ist. Beispielsweise können das Segment 46, das in 5 abgebildet ist, und die Segmente 54, 56 und 58, die in 7 abgebildet sind, jeweils mindestens eine Reihe von beabstandeten Erhebungen 60 beinhalten, die so konfiguriert sind, dass sie sich mit einer komplementären Reihe von beabstandeten Erhebungen 62 eines benachbarten Segments verschränken, wie dem Segment 64, das in 5 abgebildet ist, und den Segmenten 66, 68 und 70, die in 7 abgebildet sind. Im Allgemeinen werden Parkettierungen, die eine verstärkte Verschränkung zwischen den photolumineszierenden Materialien aufweisen, bessere Lichtverteilung durch die photolumineszierende Struktur 28 hinweg sowie verbesserte Lichtmischung ermöglichen, wenn mehr als ein unterschiedliches photolumineszierendes Material angeregt wird. Es versteht sich, dass jedes der photolumineszierenden Materialien 36a–36c in anderen Formen mit linearen und/oder nichtlinearen Segmenten angeordnet sein kann. Beispielsweise ist vorgesehen, dass jedes der photolumineszierenden Materialien 36a–36c in einer im Wesentlichen „S“-Form angeordnet sein kann.
  • Mit Bezug auf 8 ist eine Ansicht einer gedruckten LED-Anordnung 72 zur Anregung der photolumineszierenden Materialien 36a, 36b, 36c, die in 3–7 abgebildet sind, gemäß einer Ausführungsform von oben nach unten gezeigt. Die LED-Anordnung 72 ist mit weiterer Bezugnahme auf die Lichterzeugungsbaugruppe 10 beschrieben, die in 1 abgebildet ist, und enthält mehrere Gruppierungen, die als Gruppierungen 1, 2 und 3 gezeigt sind. Jede Gruppierung 1, 2, 3 kann eine oder mehrere LED-Quellen eines ähnlichen Typs enthalten. Beispielsweise kann jede Gruppierung 1 nur LED-Quellen 16a enthalten, kann jede Gruppierung 2 nur LED-Quellen 16b enthalten, und kann jede Gruppierung 3 nur LED-Quellen 16c enthalten. Wie zuvor beschrieben können die LED-Quellen 16a, 16b und 16c dazu konfiguriert sein, ausschließlich die photolumineszierenden Materialien 36a, 36b bzw. 36c anzuregen. Zusätzlich können die photolumineszierenden Materialien 36a, 36b und 36c in der Energieumwandlungsschicht 30 eingestreut oder in Parkettierung angeordnet sein. Wie gezeigt können die Gruppierungen 1, 2, 3 so angeordnet sein, dass sie in einer horizontalen, vertikalen und/oder diagonalen Richtung miteinander alternieren. In Zusammenarbeit mit der Diffusionsschicht 27 stellt die LED-Anordnung 72 effiziente Lichtverteilung von jeder der LED-Quellen 16a, 16b, 16c bereit, wodurch die assoziierten photolumineszierenden Materialien 36a, 36b, 36c angeregt werden können, so dass die resultierende Lumineszenz gleichmäßig von der photolumineszierenden Struktur 28 ausgekoppelt wird.
  • Im Betrieb können die LED-Quellen 16a, 16b und 16c auf beliebige, zuvor mit Bezug auf LED-Quellen 16 in 2 beschriebene Weise gesteuert werden. Zusätzlich können die LED-Quellen 16a, 16b und 16c gezielt unter Verwendung der Steuerung 22 aktiviert werden, um zu veranlassen, dass die photolumineszierende Struktur 28 in einer Vielfalt von Farben luminesziert. Zum Beispiel kann die Steuerung 22 lediglich die LED-Quellen 16a aktivieren, um ausschließlich das photolumineszierende Material 36a anzuregen, was dazu führt, dass die photolumineszierende Struktur 28 nur in der ersten Farbe luminesziert. Alternativ dazu kann die Steuerung 22 lediglich die LED-Quellen 16b aktivieren, um ausschließlich das photolumineszierende Material 36b anzuregen, was dazu führt, dass die photolumineszierende Struktur 28 nur in der zweiten Farbe luminesziert. Als noch weitere Alternative kann die Steuerung lediglich die LED-Quellen 16c aktivieren, um ausschließlich das photolumineszierende Material 36c anzuregen, was dazu führt, dass die photolumineszierende Struktur 28 nur in der dritten Farbe luminesziert. Als noch weitere Alternative kann die Steuerung 22 die LED-Quellen 16a, 16b und 16c in einer beliebigen Kombination aktivieren, wodurch die entsprechende Kombination der photolumineszierenden Materialien 36a, 36b, 36c angeregt wird, was dazu führt, dass die photolumineszierende Struktur 28 in einer Farbe luminesziert, die eine Mischung aus den Farben ist, die den photolumineszierenden Materialien 36a, 36b, 36c zugeordnet sind, die in einem lumineszierenden Zustand sind. Die resultierende Lumineszenz kann aufgrund der streuenden Eigenschaften der Diffusionsschicht 27 und der photolumineszierenden Materialien 36a, 36b, 36c ein gleichförmiges Erscheinungsbild aufweisen.
  • Mit Bezug auf 9 ist in der Darstellung die Steuerung 22 elektrisch mit einer Lichterzeugungsbaugruppe 10 und einer Energiequelle 24 gekoppelt. Die Lichterzeugungsbaugruppe 10 kann gemäß einer beliebigen der hier zuvor beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein und die Energiequelle 24 kann eine bei 12 bis 16V DC arbeitende Fahrzeugenergiequelle sein. Die Steuerung 22 kann einen Prozessor 74 beinhalten, der sich mit einem Speicher 76 in Kommunikation befindet, der in sich gespeicherte Anweisungen 78 enthält, die vom Prozessor 74 ausführbar sind. Die Steuerung 22 kann mit einem oder mehreren Fahrzeugausrüstungsteilen 80 kommunikativ gekoppelt sein und Signale verwenden, die davon empfangen werden, zur Steuerung des Aktivierungszustands der Lichterzeugungsbaugruppe 10. Die Steuerung 22 kann mit dem einen oder den mehreren Fahrzeugausrüstungsteilen 80 kommunizieren und kann Signale empfangen, die auf eine fahrzeugbezogene Bedingung ausgerichtet sind, wie zum Beispiel unter anderem einen Betriebszustand des Fahrzeugs, einen Status in Bezug auf einen bestimmten Fahrzeugausrüstungsteil (zum Beispiel Tür-offen-Status), einen Schlüsselanhänger-Näherungsstatus, ein Fernsignal bezogen von einem tragbaren elektronischen Gerät, einen Status betreffend eine Betriebsumgebung des Fahrzeugs (zum Beispiel Umgebungslichtniveau), oder eine beliebige andere Information oder ein anderes Steuersignal, das zur Aktivierung oder anderweitig zur Einstellung der Ausgabe der Lichterzeugungsbaugruppe 10 verwendet wird. Es versteht sich, dass die Steuerung 22 mit zusätzlichen Lichterzeugungsbaugruppen verbunden und so konfiguriert sein kann, dass sie jede Lichterzeugungsbaugruppe auf der Grundlage einer oder mehrerer fahrzeugbezogenen Bedingungen gezielt aktiviert.
  • Zum Zwecke der Beschreibung und Definition der vorliegenden Lehre wird angemerkt, dass die Begriffe „im Wesentlichen" und „ungefähr" hierin verwendet werden, um den inhärenten Grad an Ungenauigkeit darzustellen, der einem beliebigen quantitativen Vergleich, einem beliebigen Wert, einer beliebigen Messung oder einer anderen Darstellung zugeschrieben werden kann. Die Begriffe „im Wesentlichen" und „ungefähr" werden hierin auch verwendet, um den Grad darzustellen, um den eine quantitative Darstellung von einer angegebenen Referenz abweichen kann, ohne dass dies zu einer Veränderung in der Basisfunktionalität des betreffenden Gegenstands führt.
  • 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 abgedeckt werden sollen, es sei denn, diese Ansprüche geben ausdrücklich etwas anderes an.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2014-0264396 A1 [0019]
    • US 8232533 [0021]

Claims (20)

  1. Lichterzeugungsbaugruppe für ein Fahrzeug, umfassend: eine erste, zweite und dritte Lichtquelle; und eine photolumineszierende Struktur, die ein erstes, zweites und drittes photolumineszierendes Material aufweist, wobei das erste, zweite und dritte photolumineszierende Material dazu konfiguriert sind, als Reaktion auf eine Anregung durch von der ersten, zweiten bzw. dritten Lichtquelle emittiertes Licht zu lumineszieren.
  2. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die ersten, zweiten und dritten Lichtquellen gedruckte LEDs sind, die so angeordnet sind, dass sie alternieren.
  3. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 2, wobei die ersten, zweiten und dritten Lichtquellen horizontal alternieren.
  4. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 2, wobei die ersten, zweiten und dritten Lichtquellen vertikal alternieren.
  5. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 2, wobei die ersten, zweiten und dritten Lichtquellen diagonal alternieren.
  6. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die ersten, zweiten und dritten Lichtquellen jeweils eines von UV-Licht, violettem Licht und blauem Licht emittieren.
  7. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 6, wobei die ersten, zweiten und dritten photolumineszierenden Materialien einem rot emittierenden photolumineszierenden Material, einem grün emittierenden photolumineszierenden Material und einem blau emittierenden photolumineszierenden Material entsprechen.
  8. Lichterzeugungsbaugruppe für ein Fahrzeug, umfassend: eine erste, zweite und dritte Mehrzahl an gedruckten LEDs, die so angeordnet sind, dass sie alternieren; und eine photolumineszierende Struktur mit einem ersten, zweiten und dritten photolumineszierenden Material, wobei das erste, zweite und dritte photolumineszierende Material dazu konfiguriert sind, als Reaktion auf eine Anregung durch von der ersten, zweiten bzw. dritten Mehrzahl von Lichtquellen emittiertem Licht zu lumineszieren.
  9. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 8, wobei die erste, zweite und dritte Mehrzahl von gedruckten LEDs jeweils in Gruppierungen angeordnet sind, die voneinander beabstandet sind und bei denen zwischen Gruppierungen, die Teile der ersten Mehrzahl von gedruckten LEDs enthalten, Gruppierungen, die die zweite Mehrzahl von gedruckten LEDs enthalten, und Gruppierungen, die Teile der dritten Mehrzahl von gedruckten LEDs enthalten, alterniert wird.
  10. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 9, wobei die Gruppierungen horizontal alternieren.
  11. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 9, wobei die Gruppierungen vertikal alternieren.
  12. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 9, wobei die Gruppierungen diagonal alternieren.
  13. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 8, wobei die ersten, zweiten und dritten Lichtquellen jeweils eines von UV-Licht, violettem Licht und blauem Licht emittieren.
  14. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 13, wobei die ersten, zweiten und dritten photolumineszierenden Materialien einem rot emittierenden photolumineszierenden Material, einem grün emittierenden photolumineszierenden Material und einem blau emittierenden photolumineszierenden Material entsprechen.
  15. Lichterzeugungsbaugruppe für ein Fahrzeug, umfassend: mehrere erste, zweite und dritte Lichtquellen, die jeweils in Gruppierungen geordnet sind, die so angeordnet sind, dass zwischen Gruppierungen, die Teile der ersten Mehrzahl von gedruckten LEDs enthalten, Gruppierungen, die die zweite Mehrzahl von gedruckten LEDs enthalten, und Gruppierungen, die Teile der dritten Mehrzahl von gedruckten LEDs enthalten, alterniert wird; und eine photolumineszierende Struktur mit einem ersten, zweiten und dritten photolumineszierenden Material, wobei das erste, zweite und dritte photolumineszierende Material dazu konfiguriert sind, als Reaktion auf eine Anregung durch von der ersten, zweiten bzw. dritten Lichtquelle emittiertes Licht zu lumineszieren.
  16. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 15, wobei die Gruppierungen horizontal alternieren.
  17. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 15, wobei die Gruppierungen vertikal alternieren.
  18. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 15, wobei die Gruppierungen diagonal alternieren.
  19. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 15, wobei die ersten, zweiten und dritten Lichtquellen jeweils eines von UV-Licht, violettem Licht und blauem Licht emittieren.
  20. Lichterzeugungsbaugruppe nach Anspruch 19, wobei die ersten, zweiten und dritten photolumineszierenden Materialien einem rot emittierenden photolumineszierenden Material, einem grün emittierenden photolumineszierenden Material und einem blau emittierenden photolumineszierenden Material entsprechen.
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