DE102017100292A1

DE102017100292A1 - Leuchtende plakette für ein fahrzeug

Info

Publication number: DE102017100292A1
Application number: DE102017100292.8A
Authority: DE
Inventors: Stuart C. Salter; Paul Kenneth Dellock; Michael A. Musleh; Pietro Buttolo
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2017-07-13
Also published as: MX2017000462A; US10235911B2; MX370531B; CN106956652A; US20170200403A1

Abstract

Eine Plakette, montiert an einem Fahrzeug, wird hier bereitgestellt. Die Plakette beinhaltet ein Substrat und ein daran befestigtes Gehäuse, wobei dazwischen ein Hohlraum definiert ist. Eine Lichtquelle ist dazu ausgelegt, ein Anregungslicht zu emittieren. Eine erste fotolumineszente Struktur und eine zweite fotolumineszente Struktur verlaufen innerhalb der Plakette und sind jeweils dazu ausgelegt, das von der Lichtquelle emittierte Anregungslicht in ein konvertiertes Licht einer anderen Wellenlänge zu konvertieren. Eine lichtstreuende Schicht ist zwischen der ersten und zweiten fotolumineszenten Struktur angeordnet.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Fahrzeugbeleuchtungssysteme und insbesondere Fahrzeugbeleuchtungssysteme, die eine oder mehrere fotolumineszente Strukturen verwenden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Von der Verwendung fotolumineszenter Strukturen ausgehende Beleuchtung bietet ein einzigartiges und attraktives Betrachtungserlebnis. Deshalb ist es wünschenswert, solche Strukturen in Kraftfahrzeugen für verschiedene Beleuchtungsanwendungen umzusetzen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Plakette für ein Fahrzeug offenbart. Die Plakette beinhaltet ein Substrat und ein daran befestigtes Gehäuse, wobei dazwischen ein Hohlraum definiert ist. Eine Lichtquelle ist dazu ausgelegt, ein Anregungslicht zu emittieren. Eine erste fotolumineszente Struktur und eine zweite fotolumineszente Struktur sind jeweils dazu ausgelegt, das von der Lichtquelle emittierte Anregungslicht in ein konvertiertes Licht einer anderen Wellenlänge zu konvertieren. Eine lichtstreuende Schicht ist zwischen der ersten und zweiten fotolumineszenten Struktur angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Plakette offenbart. Die Plakette beinhaltet ein Gehäuse und ein Substrat. Eine Lichtquelle ist dazu ausgelegt, ein Anregungslicht zu einem sichtbaren Teil zu emittieren. Eine erste fotolumineszente Struktur ist rückwärts von dem sichtbaren Teil angeordnet und ist dazu ausgelegt, in Reaktion auf den Empfang des Anregungslichts ein konvertiertes Licht in einer anderen Wellenlänge zu emittieren. Eine lichtstreuende Schicht ist zwischen der ersten fotolumineszenten Struktur und dem sichtbaren Teil angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Beleuchten einer Plakette offenbart. Das Verfahren beinhaltet ein Aktivieren einer Lichtquelle und damit ein Emittieren eines Anregungslichts in einer ersten Wellenlänge. Ferner beinhaltet das Verfahren ein Umwandeln und Streuen von Anregungslicht, das von der Lichtquelle emittiert wird, zu konvertiertem Licht einer zweiten Wellenlänge, wenn das Licht eine erste fotolumineszente Struktur passiert. Das Anregungslicht und konvertierte Licht werden dann durch eine lichtstreuende Schicht gestreut. Das Licht in der ersten oder zweiten Wellenlänge wird dann zu einer dritten Wellenlänge konvertiert, wenn das Licht eine zweite fotolumineszente Struktur zu einer dritten Wellenlänge passiert. Schließlich ist das Licht in der dritten Wellenlänge durch einen sichtbaren Teil der Plakette nach außen gerichtet.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind für Fachleute bei näherer Untersuchung der folgenden Beschreibung, Ansprüche und angehängten Zeichnungen verständlich und offensichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen ist:
1A eine Seitenansicht einer fotolumineszenten Struktur, die als eine Beschichtung zur Verwendung in einer Fahrzeugplakette gemäß einer Ausführungsform ausgebildet ist;
1B eine Draufsicht auf eine fotolumineszente Struktur, die als ein diskretes Teilchen gemäß einer Ausführungsform ausgebildet ist;
1C eine Seitenansicht mehrerer fotolumineszenter Strukturen, die als diskrete Teilchen ausgebildet und in eine separate Struktur integriert sind;
2 eine Darstellung einer Plakette, die an einem vorderen Teil eines Fahrzeugs montiert ist;
3 eine Vorderansicht der Plakette gemäß einer Ausführungsform, die darin eine Lichtquelle hat;
4 eine Querschnittsansicht der Plakette entlang einer Linie IV-IV von 3, die mehrere fotolumineszente Strukturen und eine lichtstreuende Schicht hat, die Glaspartikel beinhaltet, die innerhalb der Plakette angeordnet sind, gemäß einer Ausführungsform;
5 eine Darstellung einer Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der Plakette entlang einer Linie IV-IV von 3, die eine lichtstreuende Schicht hat, die mehrere Perlen beinhaltet, gemäß einer Ausführungsform;
6 eine Darstellung einer Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der Plakette entlang einer Linie IV-IV von 3, die eine Plakette zeigt, die ein transluzentes internes Element beinhaltet, das eine mikrofacettierte Oberfläche zum weiteren Streuen von Licht hat, das von der Lichtquelle emittiert wurde; und
7 ein Blockdiagramm des Fahrzeugs und der Plakette.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie erfordert, werden hier 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 ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt ausführlich ausgeführt und einige schematische Darstellungen können übertrieben oder minimiert sein, um eine Funktionsübersicht zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einzusetzen ist.
Der hier verwendete Begriff „und/oder“ bedeutet, wenn er in einer Auflistung von zwei oder mehreren Elementen verwendet wird, dass jedes der aufgelisteten Elemente allein oder in jeder möglichen Kombination aus zwei oder mehreren der aufgelisteten Elemente eingesetzt werden kann. Wenn beispielsweise eine Anordnung als Komponenten A, B und/oder C beinhaltend beschrieben wird, kann die Anordnung enthalten: nur A allein, nur B allein, nur C allein; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B und C in Kombination.
Die folgende Offenbarung beschreibt eine leuchtende Plakette für ein Fahrzeug. Die Plakette kann eine oder mehrere Lichtquellen, die dazu ausgelegt sind, in vordefinierten Frequenzen zu leuchten, vorteilhafterweise einsetzen. Die Plakette kann ferner eine oder mehrere fotolumineszente Strukturen beinhalten, die dazu ausgelegt sind, Anregungslicht, das von einer assoziierten Lichtquelle empfangen wird, umzuwandeln in ein konvertiertes Licht einer anderen Wellenlänge, die sich typischerweise im sichtbaren Spektrum findet.
Mit Bezug auf die 1A–1C werden verschiedene Ausführungsbeispiele von fotolumineszenten Strukturen 10 gezeigt, die jeweils in der Lage sind, mit einem Substrat 12 gekoppelt zu werden, das einem Fahrzeugbestandteil oder einem fahrzeugbezogenen Ausstattungsstück entsprechen kann. In 1A ist die fotolumineszente Struktur 10 allgemein als eine Beschichtung (z. B. ein Film) ausgebildet dargestellt, die auf eine Oberfläche des Substrats 12 aufgetragen sein kann. In 1B ist die fotolumineszente Struktur 10 allgemein als ein diskretes Teilchen dargestellt, das in der Lage ist, in ein Substrat 12 integriert zu werden. In 1C ist die fotolumineszenten Struktur 10 allgemein als mehrere diskrete Teilchen dargestellt, die in ein Trägermedium 14 (z. B. einen Film) integriert sein können, das daraufhin auf das Substrat 12 aufgetragen (wie gezeigt) oder darin integriert werden kann.
Auf elementarster Ebene beinhaltet eine gegebene fotolumineszente Struktur 10 eine Energieumwandlungsschicht 16, die eine oder mehrere Teilschichten beinhalten kann, die in den 1A und 1B beispielhaft durch gestrichelte Linien dargestellt sind. Jede Teilschicht der Energieumwandlungsschicht 16 kann ein oder mehrere fotolumineszente Materialien 18 beinhalten, die Energieumwandlungselemente mit phosphoreszierenden oder fluoreszenten Eigenschaften aufweisen. Jedes fotolumineszente Material 18 kann beim Empfang von Anregungslicht 24 (1C) mit einer spezifischen Wellenlänge angeregt werden, wodurch veranlasst wird, dass das Licht einem Umwandlungsprozess unterzogen wird. Unter dem Prinzip der Abwärtsumwandlung wird Anregungslicht 24 in Licht mit einer längeren Wellenlänge umgewandelt, das von der fotolumineszenten Struktur 10 ausgekoppelt wird. Umgekehrt wird unter dem Prinzip der Aufwärtsumwandlung das Anregungslicht 24 in Licht mit einer kürzeren Wellenlänge umgewandelt, das von der fotolumineszenten Struktur 10 ausgekoppelt wird. Wenn mehrere unterscheidbare Lichtwellenlängen gleichzeitig von der fotolumineszenten Struktur 10 ausgekoppelt werden, können sich die Lichtwellenlängen mischen und als ein mehrfarbiges Licht ausgedrückt werden.
Licht, das von einer Lichtquelle 42 emittiert wird, wird hier als Anregungslicht 24 bezeichnet und wird hier als durchgezogene Pfeile dargestellt. Im Gegensatz dazu wird Licht, das von der fotolumineszenten Struktur 10 emittiert wird, hier als konvertiertes Licht 26 bezeichnet und wird hier als unterbrochene Pfeile dargestellt. Die Mischung aus Anregungslicht 24 und konvertiertem Licht 26, das gleichzeitig emittiert werden kann, wir hier als ausgekoppeltes Licht bezeichnet.
In manchen Ausführungsformen kann konvertiertes Licht 26, das auf- oder abwärtskonvertiert wurde, zur Anregung eines anderen fotolumineszenten Materials 18 oder anderer fotolumineszenter Materialien 18, die in der Energieumwandlungsschicht 16 zu finden sind, verwendet werden. Der Prozess des Verwendens von konvertiertem Licht 26, das aus einem fotolumineszenten Material 18 zur Anregung eines anderen ausgekoppelt wird usw., ist allgemein als eine Energiekaskade bekannt und kann als eine Alternative zum Erreichen von verschiedenen Farbausdrücken dienen. Hinsichtlich beider Umwandlungsprinzipien ist der Wellenlängenunterschied zwischen dem Anregungslicht 24 und dem konvertierten Licht 26 als Stokes-Verschiebung bekannt und dient als der grundsätzliche Antriebsmechanismus für einen Energieumwandlungsprozess, der einer Änderung der Lichtwellenlänge entspricht. In den verschiedenen vorliegend besprochenen Ausführungsformen kann jede der fotolumineszenten Strukturen 10 unter einem der Umwandlungsprinzipien arbeiten.
Die Energieumwandlungsschicht 16 kann hergestellt werden, indem unter Verwendung von verschiedenen Verfahren das fotolumineszente Material 18 unter Ausbildung einer homogenen Mischung in einer Polymermatrix dispergiert wird. Derartige Verfahren können ein Herstellen der Energieumwandlungsschicht 16 aus einer Formulierung in einem flüssigen Trägermedium 14 und ein Auftragen der Energieumwandlungsschicht 16 auf ein gewünschtes Substrat 12 beinhalten. Die Energieumwandlungsschicht 16 kann mittels Lackieren, Siebdruck, Sprühen, Düsenbeschichtung, Tauchlackierung, Walzenauftrag und Kommarakelbeschichtung auf einem Substrat 12 aufgetragen werden. Alternativ dazu kann die Energieumwandlungsschicht 16 durch Verfahren hergestellt werden, die kein flüssiges Trägermedium 14 verwenden. Beispielsweise kann die Energieumwandlungsschicht 16 durch Dispergieren des fotolumineszenten Materials 18 in eine Festkörperlösung (homogene Mischung in einem Trockenzustand) ausgebildet sein, die in eine Polymermatrix integriert sein kann, die durch Extrusion, Spritzguss, Formpressen, Kalandrieren, Thermoformen usw. ausgebildet werden kann. Die Energieumwandlungsschicht 16 kann dann mittels beliebiger dem Fachmann bekannter Verfahren in ein Substrat 12 integriert werden Wenn die Energieumwandlungsschicht 16 Teilschichten beinhaltet, kann jede Teilschicht unter Ausbildung der Energieumwandlungsschicht 16 sequenziell aufgetragen werden. Alternativ dazu können die Teilschichten separat hergestellt und später zusammenlaminiert oder -geprägt werden, um die Energieumwandlungsschicht 16 auszubilden. Als eine weitere Alternative dazu kann die Energieumwandlungsschicht 16 durch Koextrudieren der Teilschichten ausgebildet werden.
Erneut mit Bezug auf die 1A und 1B kann die fotolumineszente Struktur 10 optional mindestens eine Stabilitätsschicht 20 zum Schutz des fotolumineszenten Materials 18, das innerhalb der Energieumwandlungsschicht 16 enthalten ist, vor fotolytischer und thermischer Verschlechterung beinhalten. Die Stabilitätsschicht 20 kann als eine separate Schicht ausgelegt sein, die mit der Energieumwandlungsschicht 16 optisch gekoppelt ist und an ihr anhaftet. Alternativ dazu kann die Stabilitätsschicht 20 in die Energieumwandlungsschicht 16 integriert sein. Die fotolumineszente Struktur 10 kann optional auch eine Schutzschicht 22 beinhalten, die optisch mit der Stabilitätsschicht 20 oder einer anderen Schicht (z. B. der Umwandlungsschicht 16, wenn die Stabilitätsschicht 20 nicht vorliegt) gekoppelt ist und an ihr anhaftet, um die fotolumineszente Struktur 10 vor physischem und chemischem Schaden zu schützen, der durch Umweltexposition entsteht. Die Stabilitätsschicht 20 und/oder die Schutzschicht 22 kann bzw. können durch sequenzielles Auftragen oder Aufdrucken jeder Schicht, durch sequenzielles Laminieren oder Prägen oder ein anderes geeignetes Mittel mit der Energieumwandlungsschicht 16 kombiniert werden.
Zusätzliche Informationen bezüglich des Aufbaus von fotolumineszenten Strukturen 10 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. Für zusätzliche Informationen bezüglich der Herstellung und Verwendung von fotolumineszenten Materialien, um verschiedene Lichtemissionen zu erhalten, wird auf US-Patent mit der Nummer 8,207,511 von Bortz et al., mit dem Titel „PHOTOLUMINESCENT FIBERS, COMPOSITIONS AND FABRICS MADE THEREFROM“; US-Patent mit der Nummer 8,247,761 von Agrawal et al., mit dem Titel „PHOTOLUMINESCENT MARKINGS WITH FUNCTIONAL OVERLAYERS“; US-Patent mit der Nummer 8,519,359 B2 von Kingsley et al., mit dem Titel „PHOTOLYTICALLY AND ENVIRONMENTALLY STABLE MULTILAYER STRUCTURE FOR HIGH EFFICIENCY ELECTROMAGNETIC ENERGY CONVERSION AND SUSTAINED SECONDARY EMISSION“; US-Patent mit der Nummer 8,664,624 B2 von Kingsley et al., mit dem Titel „ILLUMINATION DELIVERY SYSTEM FOR GENERATING SUSTAINED SECONDARY EMISSION“; US-Patentveröffentlichung mit der Nummer 2012/0183677 von Agrawal et al., mit dem Titel „PHOTOLUMINESCENT COMPOSITIONS, METHODS OF MANUFACTURE AND NOVEL USES“; US-Patent mit der Nummer 9,057,021 von Kingsley et al., mit dem Titel „PHOTOLUMINESCENT OBJECTS“ und US-Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2014/0103258 A1 von Agrawal et al., mit dem Titel „CHROMIC COMPOSITIONS AND TEXTILES“ verwiesen, die hiermit alle gänzlich durch Bezugnahme aufgenommen werden.
Das innerhalb der fotolumineszenten Struktur 10 angeordnete fotolumineszente Material 18 kann ein fotolumineszentes Material mit langer Nachleuchtdauer beinhalten, das das konvertierte Licht 26 emittiert, sobald es von dem Eingangslicht 24 geladen wird. Das Anregungslicht 24 kann von einer beliebigen Anregungsquelle emittiert werden (z. B. einer beliebigen natürlichen und/oder künstlichen Lichtquelle). Das fotolumineszente Material mit langer Nachleuchtdauer kann derart definiert sein, dass es in der Lage ist, ein Anregungslicht 24 zu speichern und das konvertierte Licht 26 graduell für einen Zeitraum von einigen Minuten oder Stunden freizugeben, sobald das Anregungslicht 24 nicht mehr vorhanden ist. Die Abfallzeit kann als die Zeit zwischen dem Ende der Anregung von dem Anregungslicht 24 und dem Moment, zu dem die Lichtintensität des von der fotolumineszenten Struktur 10 emittierten Ausgangslichts 26 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 einem Beleuchtungsbasispegel entspricht, der gewöhnlich von Fachleuten verwendet wird.
Das phosphoreszierende Material mit langer Nachleuchtdauer gemäß einer Ausführungsform kann betreibbar sein, nach einem Zeitraum von 10 Minuten Licht bei oder mit einer höheren Intensität als 0,32 mcd/m² zu emittieren. Zusätzlich kann das phosphoreszierende Material mit langer Nachleuchtdauer betreibbar sein, nach einem Zeitraum von 30 Minuten und, in manchen Ausführungsformen, für eine erheblich längere Zeitdauer als 60 Minuten (z. B. kann sich die Zeitdauer über 24 Stunden oder länger erstrecken, und in manchen Fällen kann sich die Zeitdauer über 48 Stunden erstrecken) Licht über oder mit einer Intensität von 0,32 mcd/m² zu emittieren. Demzufolge kann das phosphoreszierende Material mit langer Nachleuchtdauer in Reaktion auf Anregung von mehreren Lichtquellen, die ein Anregungslicht 24 emittieren, einschließlich unter anderem natürlicher Lichtquellen (z. B. der Sonne) und/oder einer beliebigen künstlichen Lichtquelle 42, kontinuierlich leuchten. Die periodische Absorption von Anregungslicht 24 von einer beliebigen Anregungsquelle kann eine erheblich anhaltende Aufladung des phosphoreszierenden Materials mit langer Nachleuchtdauer liefern, um gleichbleibende passive Beleuchtung bereitzustellen. In manchen Ausführungsformen kann ein Lichtsensor die Beleuchtungsintensität der fotolumineszenten Struktur 10 überwachen und eine Anregungsquelle betätigen, wenn die Beleuchtungsintensität unter 0,32 mcd/m² oder einen beliebigen anderen vordefinierten Intensitätspegel fällt.
Das phosphoreszierende Material mit langer Nachleuchtdauer kann 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 Anregungslicht 24 nicht mehr vorhanden ist. Das fotolumineszente Material 18 mit langer Nachleuchtdauer kann mit einem oder mehreren Ionen dotiert sein, die Seltenerdmaterialien entsprechen können, zum Beispiel Eu²⁺, Tb³⁺ und/oder Dy³. Gemäß einer nichtbeschränkenden beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die fotolumineszente Struktur 10 ein phosphoreszierendes Material 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 fotolumineszente Struktur 10 gemäß einer Ausführungsform kann eine durchscheinende mit weißer Farbe und in manchen Fällen eine reflektierende sein, wenn sie unbeleuchtet ist. Sobald die fotolumineszente Struktur 10 das Anregungslicht 24 einer bestimmten Wellenlänge empfängt, kann die fotolumineszente Struktur 10 beliebig farbiges Licht (z. B. blau oder rot) mit beliebiger gewünschter Helligkeit von sich emittieren. Gemäß einer Ausführungsform kann ein blau emittierendes phosphoreszierendes Material die Struktur Li₂ZnGeO₄ aufweisen, kann durch ein Hochtemperatur-Festkörperreaktionsverfahren oder durch irgendein anderes praktikables Verfahren und/oder einen solchen Prozess hergestellt werden. Das Nachglimmen kann für eine Zeitdauer von zwei bis acht Stunden andauern und kann von dem Anregungslicht 24 und d-d-Übergängen von Mn²⁺-Ionen herrühren.
Gemäß einer alternativen, nicht beschränkenden beispielhaften Ausführungsform können 100 Teile eines handelsüblichen lösungsmittelhaltigen Polyurethans, wie etwa Mace-Harz 107–268 mit 50 % Fest-Polyurethan in Toluol/Isopropanol, 125 Teilen eines blau-grünen Phosphors mit langer Nachleuchtdauer, wie etwa Leistungsindikator PI-BG20, und 12,5 Teilen einer Farbstofflösung, die 0,1 % Lumogen Gelb F083 in Dioxolan enthält, gemischt werden, um eine fotolumineszente Struktur 10 mit geringem Seltenerdanteil zu erhalten. Es versteht sich, dass die hier angegebenen Zusammensetzungen nicht beschränkende Beispiele sind. Somit kann irgendein im Fachgebiet bekannter Leuchtstoff innerhalb der fotolumineszenten Struktur 10 verwendet werden, ohne von den hier bereitgestellten Lehren abzuweichen. Darüber hinaus wird in Betracht gezogen, dass jeglicher technisch bekannte Leuchtstoff mit langer Nachleuchtdauer ebenfalls verwendet werden kann, ohne von den hier bereitgestellten Lehren abzuweichen.
Zusätzliche Informationen bezüglich der Herstellung von fotolumineszenter 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“, offenbart, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezug aufgenommen wird. Für zusätzliche Informationen bezüglich phosphoreszierender Strukturen mit langer Nachleuchtdauer sei auf US-Patent mit der Nr. 6,953,536 von Yen et al., mit dem Titel „LONG PERSISTENT PHOSPHORS AND PERSISTENT ENERGY TRANSFER TECHNIQUE“; US-Patent Nr. 6,117,362 von Yen et al., mit dem Titel „LONG-PERSISTENT BLUE PHOSPHORS“; und US-Patent Nr. 8,952,341 von Kingsley et al., mit dem Titel „LOW RARE EARTH MINERAL PHOTOLUMINESCENT COMPOSITIONS AND STRUCTURES FOR GENERATING LONG-PERSISTENT LUMINESCENCE“ verwiesen, die hiermit alle in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen werden.
Mit Bezug auf 2 wird allgemein eine Plakette 28 gezeigt, die an einem vorderen Teil 30 eines Fahrzeugs 32 befestigt ist. In anderen Ausführungsformen kann sich die Plakette 28 an einer anderen Stelle befinden, wie etwa unter anderem an dem hinteren Teil oder an dem bzw. den Seitenteil(en) des Fahrzeugs 32. Alternativ dazu kann die Plakette 28 innerhalb des Fahrzeugs 32 angeordnet sein. Die Plakette 28 kann als ein Insignie ausgelegt sein, das als eine Kennzeichnungsmarke eines Fahrzeugherstellers dargeboten ist und einen sichtbaren Teil 34 beinhaltet, der allgemein an dem Fahrzeug 32 prominent angezeigt werden kann. Bei der vorliegend dargestellten Ausführungsform befindet sich die Plakette 28 in der Nähe einer Grillanordnung 36 an einer mittigen Stelle des vorderen Teils 30, wodurch die Plakette 28 von einem Betrachter, der das Fahrzeug 32 direkt von vorn ansieht, leicht zu sehen ist. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben werden wird, kann die Plakette 28 leuchten, um ein ausgeprägtes Gestaltungselement für das Fahrzeug 32 bereitzustellen.
Mit Bezug auf 3 wird der sichtbare Teil 34 der Plakette 28 beispielhaft gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Der sichtbare Teil 34 kann einen transparenten und/oder transluzenten Teil 38 und im Wesentlichen opake Teile 40 beinhalten, die als opake Beschichtungen ausgelegt sein können, angebracht am sichtbaren Teil 34. In alternativen Ausführungsformen können die opaken Teile 40 zur Frontpartie 24 des Fahrzeugs 32 hin offen bleiben. Die Plakette 28 kann auch eine oder mehrere Lichtquellen 42 beinhalten, die in der Plakette 28 angeordnet sind. Die Lichtquellen 42 können als Leuchtdioden (LEDs) ausgelegt sein, die eine Wellenlänge von Licht emittieren, das charakterisiert ist als ultraviolettes Licht (~10–400 nm Wellenlänge), violettes Licht (~380–450 nm Wellenlänge) oder blaues Licht (~450–495 nm Wellenlänge), um aus den niedrigen Kosten, die diesen Arten von LEDs zuzurechnen sind, Vorteil zu ziehen. Darüber hinaus kann die Lichtquelle 42 LEDs beinhalten, die auf eine Innenoberfläche der Plakette 28 gedruckt und dazu ausgelegt sind, Licht zu dem sichtbaren Teil 34 zu leiten. Zusätzliche Informationen bezüglich des Aufbaus von Fahrzeugkomponenten, in denen gedruckte LEDs enthalten sind, sind in der US-Patentanmeldung mit der Nr. 14/851,726 von Salter et al. mit dem Titel „ILLUMINATED STEERING ASSEMBLY“, eingereicht am 11. September 2015, offenbart, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezug aufgenommen wird.
Darüber hinaus kann jede Lichtquelle 42 innerhalb der Plakette 28 dazu ausgelegt sein, zu glänzen. Die Stellen der Lichtquellen 42, die glänzen, können so ausgewählt werden, dass sie einer Ecke oder Kante des sichtbaren Teils 34 entsprechen. Der glänzende Effekt an jeder Stelle kann durch Licht produziert werden, das von einer entsprechenden Lichtquelle 42 emittiert wird, die innerhalb der Plakette 28 angeordnet ist. Jede Lichtquelle 42 kann so bedient werden, dass sie Licht auf die entsprechende Glanzstelle pulst. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Lichtimpuls von einer gegebenen Lichtquelle 42 etwa 1/10 bis 1/100 einer Sekunde andauern, und die Lichtquellen 42 können zufällig oder in einem Muster gepulst werden.
Die Lichtquellen 42 können als LEDs ausgelegt sein, um eine Wellenlänge Licht zu emittieren, das die fotolumineszente Struktur 10 nicht anregt und stattdessen durch die fotolumineszente Struktur 10 übertragen wird, um die entsprechenden Glanzstellen auf dem Teil 38 direkt zu beleuchten. Alternativ können die Lichtquellen 42 dazu ausgelegt sein, eine zweite fotolumineszente Struktur 54 zu erregen, sodass der sichtbare Teil 34 in mehreren Farben leuchten kann.
Mit Bezug auf 4 ist eine Querschnittsansicht der Plakette 28 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Die Plakette 28 beinhaltet ein Gehäuse 46 mit dem oben beschriebenen sichtbaren Teil 34 und einem Substrat 48, das geeignet sein kann, am Fahrzeug 32 gesichert zu werden. Der sichtbare Teil 34 kann bogenförmig sein, wobei das Substrat 48 im Wesentlichen linear sein kann. Das Gehäuse 46 und/oder das Substrat 48 können aus einem starren Material aufgebaut sein, wie unter anderem einem Kunststoff, und mittels Ultraschall- oder Laserschweißen zusammengesetzt werden. Alternativ können das Gehäuse 46 und das Substrat 48 durch Niederdruck-Insert-Molding zusammengesetzt werden. Noch alternativ dazu können das Gehäuse 46 und das Substrat 48 integral als eine einzelne Komponente ausgebildet sein.
Bezug nehmend auf die dargestellte Ausführungsform, kann eine erste fotolumineszente Struktur 10 über den Lichtquellen 42 angeordnet sein, die im Gehäuse 46 gesichert sein können. Die erste fotolumineszente Struktur 10 kann dazu ausgelegt sein, in Reaktion auf das von den Lichtquellen 42 aufgenommene Anregungslicht 24 das konvertierte Licht 26 zu emittieren. Die Lichtquellen 42 können auf einer flexiblen Leiterplatte (PCB – Printed Circuit Board) 56 bereitgestellt sein. Gegebenenfalls können die Lichtquellen 42 auch eine Fokussieroptik beinhalten, um das Konzentrieren von Licht auf vordefinierte Stellen zu erleichtern. Die Lichtquellen 42 können auf einer PCB 56 bereitgestellt sein, die an dem Substrat 48 gesichert ist. Die PCB 56 kann eine weiße Lötmaske 58 beinhalten, um darauf einfallendes Licht zu reflektieren.
Entsprechend einer Ausführungsform kann das von der/den Lichtquelle(n) 42 emittierte Anregungslicht 24 von der fotolumineszenten Struktur 10 in Licht einer längeren Wellenlänge konvertiert und von dort ausgekoppelt werden. Das konvertierte Licht 26 entspricht einem sichtbaren Licht, das den Teil des elektromagnetischen Spektrums beinhaltet, der mit dem menschlichen Auge detektiert (~390–700 nm Wellenlänge) und in verschiedenen Farben, die durch eine einzige Wellenlänge (zum Beispiel rot, grün, blau) oder eine Mischung aus mehreren Wellenlängen (zum Beispiel weiß) definiert sind, ausgedrückt werden kann. Somit versteht es sich, dass die fotolumineszente Struktur 10 dazu ausgelegt sein kann, dass davon ausgekoppeltes konvertiertes Licht 26 als einfarbiges oder mehrfarbiges Licht ausgedrückt werden kann. Entsprechend einer Ausführungsform sind die Lichtquellen 42 dazu ausgelegt, blaues Licht zu emittieren, und die fotolumineszente Struktur 10 ist dazu ausgelegt, das blaue Licht in ein neutrales weißes Licht zu konvertieren, das eine Farbtemperatur von etwa 4.000 K bis 5.000 K hat. Das konvertierte Licht 26 tritt über den sichtbaren Teil 34 von der Plakette 28 aus. Um eine gleichförmige Beleuchtung von Teil 38 zu erhalten, können Lichtquellen 42 dazu ausgelegt sein, nicht fokussiertes Licht zu emittieren, und sind innerhalb der Plakette 28 entsprechend beanstandet, um eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung von Licht zum Anregen der fotolumineszenten Struktur 10 bereitzustellen.
Eine lichtstreuende Schicht 52 kann über der ersten fotolumineszenten Struktur 10 angeordnet sein und ist gegossen oder alternativ innerhalb der Plakette 28 montiert. Die lichtstreuende Schicht 52 kann klare, transluzente und/oder opake Teile beinhalten und in einer gewünschten Farbe ausgeführt sein. Die lichtstreuende Schicht 52 wirkt allgemein zum Streuen des Anregungslichts 24, das von den Lichtquellen 42 emittiert wird, und/oder des konvertierten Lichts 26, das von der ersten fotolumineszenten Struktur 10 emittiert wird, sodass Hotspots und Schatten eliminiert werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die lichtstreuende Schicht 52 Glaspartikel beinhalten, die zusätzliche lichtstreuende Effekte bereitstellen, um die Attraktivität der Plakette 28 weiter zu verstärken.
Die lichtstreuende Schicht 52 kann mit einer härtbaren, flüssigkeitsbasierenden Beschichtung beschichtet sein, die in einer transluzenten Schicht für zusätzliche Haltbarkeit resultiert. Die diffusive Schicht kann gemäß verschiedenen Methoden, die im Fachgebiet bekannt sind, hergestellt werden. Beispielsweise kann die lichtstreuende Schicht 52 unter Verwendung von Spritzgießwerkzeugen, -ausrüstung und -verfahrensbedingungen hergestellt werden. Ferner wird die lichtstreuende Schicht 52 an dem Gehäuse 46 und/oder am Substrat 48 über verschiedene mechanische, chemische und/oder thermische Techniken angebracht, die eine haltbare Dichtung dazwischen bereitstellen. Diese Techniken beinhalten unter anderem Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen, Warmblechschweißen, Rotationsschweißen und adhäsives Verbinden.
Die zweite fotolumineszente Struktur 54 kann über der lichtstreuenden Schicht 52 angeordnet sein. Die zweite fotolumineszente Struktur 54 kann ein Material mit langer Nachleuchtdauer enthalten, wie oben beschrieben. Die zweite fotolumineszente Struktur 54 kann die lichtstreuende Schicht 52 wesentlich vor UV-Verschlechterung schützen, sodass die lichtstreuende Schicht 52 gegebenenfalls in einigen Ausführungsformen keinen UV-Stabilisator benötigt. Darüber hinaus kann die zweite fotolumineszente Struktur 54 in den sichtbaren Teil 34 das Gehäuse 46 eingeformt oder anderweitig integriert werden.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste fotolumineszente Struktur 10 und zweite fotolumineszente Struktur 54 im Wesentlichen Lambertsche Strukturen, das heißt, die scheinbare Helligkeit der ersten fotolumineszenten Struktur 10 und der zweiten fotolumineszenten Struktur 54 ist unabhängig vom Sichtwinkel des Betrachters im Wesentlichen konstant. Folglich kann das konvertierte Licht 26 von der ersten fotolumineszenten Struktur 10 und der zweiten fotolumineszenten Struktur 54 in zahlreichen Richtungen nach außen emittiert werden. Bezüglich der in 4 dargestellten Ausführungsform kann ein Teil des konvertierten Lichts 26 durch die Metallschicht 50 übertragen und von dem sichtbaren Teil 34 ausgekoppelt werden. Ein anderer Teil des konvertierten Lichts 26 kann in den Innenraum des Gehäuses 46 emittiert werden und auf die weiße Lötmaske 58 der PCB 56 einfallen. Als ein Ergebnis kann das konvertierte Licht 26 zu der fotolumineszenten Struktur 10 zurückgeleitet und dort hindurch übertragen werden. Darüber hinaus trägt das Bereitstellen der weißen Lötmaske 58 auf der PCB 56 auch dazu bei sicherzustellen, dass ein optimaler Betrag von Licht, das von Lichtquellen 42 emittiert wurde, die fotolumineszente Struktur 10 erreicht. Beispielsweise ist es möglich, dass ein Teil des Lichts, das von einer oder mehreren der Lichtquellen 42 emittiert wurde, von der fotolumineszenten Struktur 10 reflektiert wird, was in einer verringerten Anregung der fotolumineszenten Struktur 10 resultiert. Folglich wird mit dem Bereitstellen eines Mittels zum Zurückleiten des Lichts zu der fotolumineszenten Struktur 10, die Licht mit Ursprung in den Lichtquellen 42 unberechenbar propagiert und in dem Gehäuse 46 enthalten ist, eine weitere Möglichkeit zum Anregen der fotolumineszenten Struktur 10 gegeben.
Weiter Bezug nehmend auf 4, können Teile des Gehäuses 46 und des Substrats 48, die gut sichtbar sind (z. B. der sichtbare Teil 34) in jeder Farbe gefärbt oder metallisiert sein. Zum Beispiel kann eine Metallschicht 50 auf die Unterseite des sichtbaren Teils 34 durch Teilvakuumabscheidung aufgebracht werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Metallschicht 50 auf einen beliebigen Teil des Gehäuses 46 oder des Substrats 48 mittels Galvanisierung einer dünnen Schicht aus Chrom darauf aufgetragen werden. Weiterhin alternativ dazu kann aus ästhetischen Zwecken eine Chromimitation verwendet werden. Die Metallschicht 50 oder ein gewisser Teil davon kann transparent und/oder transluzent sein, um das Hindurchpassieren von Licht zu gestatten.
Das von den Lichtquellen 42 emittierte Anregungslicht 24 und das von der ersten fotolumineszenten Struktur 10 emittierte konvertierte Licht 26 wird durch die lichtstreuende Schicht 52 geleitet. Das konvertierte Licht 26 und das Anregungslicht 24 werden dann durch die zweite fotolumineszente Struktur 54, die Metallschicht 50 und schließlich durch den sichtbaren Teil 34 des Gehäuses 46 geleitet. Folglich kann die erste fotolumineszente Struktur 10 entsprechend der Ausführungsform von 4 das von dort emittierte konvertierte Licht 26 und/oder das von den Lichtquellen 42 emittierte Anregungslicht 24 streuen. Die lichtstreuende Schicht 52 kann ferner das Licht streuen, wobei sie als ein zweiter Diffusor fungiert. Zusätzlich kann die zweite fotolumineszente Struktur 54 das von dort und/oder dort hindurch emittierte Licht weiter streuen, um einen dritten Diffusor zu bilden. Durch die Nutzung mehrerer Diffusoren kann es für einen Betrachter den Anschein haben, dass die Plakette 28 eine signifikante Tiefe und/oder gleichmäßige Beleuchtung hat.
Mit Bezug auf 5 ist eine Querschnittsansicht der Plakette 28 gemäß einer alternativen Ausführungsform entlang der Linie IV-IV aus 3 dargestellt. Wie oben beschrieben, beinhaltet die Plakette 28 das Substrat 48, das durch Befestigungspunkte 60 an einem Fahrzeug 32 gesichert werden kann. Zum Anbringen der Plakette 28 am Fahrzeug 32 kann jedes praktikable Mittel genutzt werden, einschließlich unter anderem Befestigungselemente, Klebstoffe, Schweißen, ein integrales Herausbilden der Plakette 28 mit einer Fahrzeugkomponente und/oder jede andere im Fachgebiet bekannte Methode. Das Substrat 48 kann ein dunkles Hochglanzmaterial sein, wodurch jegliche Schaltungen der Plakette 28 und Befestigungspunkte 60 verborgen werden.
Wie in 5 dargestellt, ist die lichtstreuende Schicht 52 als mehrere Perlen ausgelegt. Die Perlen können aus einem Glasmaterial und/oder einem polymeren Material geformt sein. Die Perlen sind gemäß einer Ausführungsform in Größe und/oder Form im Wesentlichen monodispergiert. Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Perlen in einer Vielfalt von Größen und/oder Formen ausgeführt sein, die zufällig innerhalb der lichtstreuenden Schicht 52 verteilt sind. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die erste fotolumineszente Struktur 10 und/oder die zweite fotolumineszente Struktur 54 innerhalb der Perlen angeordnet sein.
Dementsprechend kann das von den Lichtquellen 42 emittierte Licht durch die erste fotolumineszente Struktur 10 geleitet werden, um als ein erster Diffusor zu agieren. Die mikrofacettierte Oberfläche kann das Licht weiter streuen. Dann kann die lichtstreuende Schicht 52 das Licht weiter streuen, wobei ein dritter Diffusor geschaffen wird. Die zweite fotolumineszente Struktur 54 kann dann als ein vierter Diffusor vor dem ausgekoppelten Licht fungieren, das den sichtbaren Teil 34 der Plakette 28 anregt.
Mit Bezug auf 6 wird eine Querschnittsansicht der Plakette 28 gemäß einer Ausführungsform entlang der Linie IV-IV aus 3 gezeigt. Wie dargestellt, ist die zweite fotolumineszente Struktur 54 in ein transparentes und/oder transluzentes längliches Bauteil 62 über den Lichtquellen 42 integriert. Das längliche Bauteil 62 kann eine Oberfläche 64 haben, die beschichtet, aufgeraut und/oder mikrofacettiert ist, um die Lichtstreuungsleistung zu unterstützen. Die aufgeraute Oberfläche 64 kann einen zusätzlichen lichtstreuenden Effekt in Ersatz von oder zusammen mit den oben beschriebenen lichtstreuenden Komponenten schaffen, einschließlich unter anderem der ersten fotolumineszenten Struktur 10, der zweiten fotolumineszenten Struktur 54 und der lichtstreuenden Schicht 52.
Darüber hinaus kann das längliche Bauteil 62 auch gewölbt sein, so wie die in 6 nach außen gewölbte oder konkave Form, um den lichtstreuenden Effekt zu optimieren. In alternativen Ausführungsformen kann ein lichtstreuendes Material auf manche oder alle der innerhalb der Plakette 28 angeordneten Lichtquellen 42 aufgebracht oder daran angeordnet sein.
Wie in 6 dargestellt, kann die Lichtquelle 42 betätigbar mit einer optisch hochwertigen Lichtführung 66 gekoppelt sein, die eine im Wesentlichen transparente oder transluzente Führung, geeignet zum Übertragen von Licht, ist. Die Lichtführung 66 kann aus einem starren Material gebildet sein, das aus einem aushärtbaren Substrat, wie etwa einer polymerisierbaren Verbindung, einem klargießenden (MIC-)Material oder Mischungen davon bestehen kann. Acrylate werden ebenfalls häufig zum Ausbilden starrer Lichtführungen verwendet, wie auch Polymethylmethacrylat (PMMA), das ein bekannter Ersatz für Glas ist. Ein Polycarbonat-Material kann auch in einem Spritzgießverfahren zum Ausbilden der starren Lichtführung 66 verwendet werden.
Ferner kann die Lichtführung 66 eine flexible Lichtführung 66 sein, wobei ein geeignetes flexibles Material verwendet wird, um die Lichtführung 66 zu erzeugen. Derartige flexible Materialien beinhalten Urethane, Silikon, thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder andere ähnliche hochwertige flexible optische Materialien. Ungeachtet dessen, ob die Lichtführung 66 flexibel oder starr ist, ist die Lichtführung 66, wenn sie ausgebildet ist, im Wesentlichen optisch transparent und/oder transluzent und in der Lage, Licht zu übertragen. Die Lichtführung 66 kann als ein Lichtrohr, eine Lichtplatte, ein Lichtbalken oder als ein anderes Licht transportierendes oder übertragendes Substrat bezeichnet werden, das aus einem klaren oder im Wesentlichen transluzenten Kunststoff hergestellt ist. Bekannte Verfahren zum Anbringen der Lichtführung 66 am Element 48 beinhalten das Verkleben einer vorgeformten Lichtführung 66 in der Plakette 28 durch Adhäsion, wie etwa durch Verwenden von doppelseitigem Klebeband, oder durch mechanische Verbindungen, wie etwa Halter, die in das Substrat 48 eingeformt sind.
Alternativ können das Substrat 48 und die Lichtführung 66 durch ein Mehrschuss-Formverfahren integriert ausgebildet werden. Aufgrund der im Inneren der Formen durchgeführten Herstellungs- und Zusammenbauschritte erlauben spritzgegossene Mehrmaterialobjekte eine erhebliche Reduzierung bei Zusammenbauabläufen und Produktionsdurchlaufzeiten. Ferner kann die Produktqualität verbessert werden, und die Wahrscheinlichkeit von Herstellungsdefekten sowie die Gesamtherstellungskosten können reduziert werden. Beim Mehrmaterialspritzgießen werden mehrere verschiedene Materialien in eine Mehrstufenform gespritzt. Die Abschnitte der Form, die während einer Spritzstufe nicht gefüllt werden sollen, werden zeitweise blockiert. Nachdem sich das erste eingespritzte Material gesetzt hat, werden ein oder mehrere blockierte Teile der Form geöffnet, und das nächste Material wird eingespritzt. Der Prozess geht so weiter, bis das gewünschte Mehrmaterialstück erzeugt ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Mehrschussgießprozess verwendet, um Teile der Lichtführung 66 zu erzeugen, die mit der Lichtquelle 42 integral ausgebildet werden kann. In die Lichtführung 66 kann während des Mehrmaterialspritzgießprozesses auch eine zusätzliche Optik geformt werden. Anfänglich kann das Substrat 48 durch einen ersten Spritzgießschritt oder, falls notwendig, durch aufeinanderfolgende Schritte geformt werden. Daraufhin wird eine Lichtführung 66 in einem zweiten Spritzgießschritt geformt und an das Substrat 48 gekoppelt. Integrales Ausbilden von Teilen der Lichtführung 66, während die Lichtquelle 42 eingekapselt wird, kann die Lichtführung 66 und/oder weitere Komponenten vor physischem und chemischem Schaden schützen, der durch Umweltexposition hervorgerufen werden kann.
In alternativen Ausführungsformen können zusätzliche Komponenten während eines der Spritzgießschritte oder in zusätzlichen Spritzgießvorgängen hintereinander hinzugefügt werden, um weitere Komponenten am Substrat 48 anzubringen. In einigen Ausführungsformen kann die Lichtführung 66 ein daran oder darin angebrachtes fotolumineszentes Material 18 haben.
Im Betrieb kann die Lichtquelle/können die Lichtquellen 42 Anregungslicht 24 in einer ersten und/oder der zweiten Wellenlänge emittieren und dadurch die erste fotolumineszente Struktur 10 und/oder die zweite fotolumineszente Struktur 54 anregen. Das konvertierte Licht 26, das von der ersten fotolumineszenten Struktur 10 und/oder der zweiten fotolumineszenten Struktur 54 emittiert wird, kann gemischt werden, wobei ein ausgekoppeltes Licht in einer breiten Palette von Farben emittiert wird. Beispielsweise kann von der Plakette 28 ein im Wesentlichen weißes Licht ausgekoppelt werden. In einer alternativen Ausführungsform können die erste fotolumineszente Struktur 10 und/oder die zweite fotolumineszente Struktur 54 in einer jeglichen Farbe gemischt werden, die notwendig ist, um einen natürlichen Farbton der Plakette 28 auf der Grundlage des zum Herstellen der Plakette 28 genutzten Materials zu entfernen. Beispielsweise können Kunststoffe wie Polycarbonat natürlicherweise einen gelblichen Farbton haben. Dieser Farbton kann jedoch durch die Nutzung der ersten fotolumineszenten Struktur 10 und/oder der zweiten fotolumineszenten Struktur 54 maskiert werden, wodurch dafür gesorgt wird, dass die Plakette 28 in jeder gewünschten Farbe leuchtet und erscheint. Alternativ kann jeder Typ von Lichtquelle, mehrfarbig oder einfarbig, genutzt werden, um dafür zu sorgen, dass die Plakette 28 in einer gewünschten Farbe leuchtet, und zwar ohne Nutzung der ersten fotolumineszenten Struktur 10 und/oder der zweiten fotolumineszenten Struktur 54.
Bezug nehmend auf 7, wird allgemein ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs 32 gezeigt, in das die Plakette 28 implementiert ist. Die Plakette 28 beinhaltet eine Steuerung 68, die mit der Lichtquelle 42 in Kommunikation steht. Die Steuerung 68 kann Speicher 72 mit darin enthaltenen Anweisungen, die von einem Prozessor 70 der Steuerung 68 ausgeführt werden, umfassen. Die Steuerung 68 kann der Lichtquelle 42 über eine Stromversorgung 74, die sich im Fahrzeug 32 befindet, elektrische Leistung zuführen. Darüber hinaus kann die Steuerung 68 dazu ausgelegt sein, das von jeder Lichtquelle 42 innerhalb der Plakette 28 emittierte Anregungslicht 24 auf der Basis von Rückkopplung zu steuern, die von einem oder mehreren Fahrzeugsteuermodulen 76 empfangen wird, wie etwa unter anderem einem Karosseriesteuermodul, einem Motorsteuermodul, einem Lenkungssteuermodul, einem Bremssteuermodul oder dergleichen oder einer Kombination davon. Durch Steuern der Lichtauskopplung der Lichtquelle 42 kann die Plakette 28 in einer Vielfalt von Farben und/oder Mustern leuchten, um ein ästhetisches Erscheinungsbild, wie ein prismatisches Erscheinungsbild, bereitzustellen, oder kann einem vorgesehenen Betrachter Fahrzeuginformationen bereitstellen. Beispielsweise kann die von der Plakette 28 bereitgestellte Beleuchtung für zahlreiche Fahrzeuganwendungen verwendet werden, darunter unter anderem ein Autoauffindungsmerkmal, einen Fernstartanzeiger, einen Türverriegelungsanzeiger, einen Tür-angelehnt-Anzeiger, ein Fahrlicht usw.
Im Betrieb empfängt die erste fotolumineszente Struktur 10 und/oder die zweite fotolumineszente Struktur 54 das Anregungslicht 24 und emittiert in Reaktion darauf von dort das konvertierte Licht 26. Die erste fotolumineszente Struktur 10 und/oder die zweite fotolumineszente Struktur 54 können ein phosphoreszierendes Material mit langer Nachleuchtdauer enthalten, sodass die fotolumineszente Struktur 10, 54 für einen Zeitraum nach dem Ende der Präsenz des Anregungslichts 24 auch weiterhin das konvertierte Licht 26 emittiert. Beispielsweise können gemäß einer Ausführungsform die erste fotolumineszente Struktur 10 und/oder die zweite fotolumineszente Struktur 54 nach dem Entfernen des Anregungslichts 24 auch weiterhin Licht für acht Stunden emittieren.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Lichtquelle 42 Licht in vorbestimmten Zeiten pulsen, etwa alle fünf Minuten, um das in der ersten fotolumineszenten Struktur 10 und/oder der zweiten fotolumineszenten Struktur 54 angeordnete phosphoreszierende Material neu anzuregen, um das konvertierte Licht 26 oberhalb einer vordefinierten Intensität kontinuierlich von dort zu emittieren. Die Steuerung 68 kann Licht von einer jeglichen Lichtquelle 42 in einer jeglichen Frequenz pulsen, ohne von den Lehren dieser Erfindung abzuweichen.
Die fotolumineszente(n) Struktur(en) 10, 54 kann/können eine periodische einfarbige oder mehrfarbige Beleuchtung aufweisen. Beispielsweise kann die Steuerung 68 die Lichtquelle 42 veranlassen, periodisch nur die erste Wellenlänge des Anregungslichts 24 zu emittieren, damit die fotolumineszente Struktur 10 periodisch in der ersten Farbe leuchtet. Alternativ dazu kann die Steuerung 68 die Lichtquelle 42 veranlassen, periodisch nur die zweite Wellenlänge des Anregungslichts 24 zu emittieren, damit die zweite fotolumineszente Struktur 54 periodisch in der zweiten Farbe leuchtet. Alternativ dazu kann die Steuerung 68 die Lichtquelle 42 veranlassen, gleichzeitig und periodisch die erste und zweite Wellenlänge von Anregungslicht 24 zu emittieren, um zu bewirken, dass die erste fotolumineszente Struktur 10 und die zweite fotolumineszente Struktur 54 gleichzeitig in einer dritten Farbe leuchten, die durch eine additive Lichtmischung der ersten und zweiten Farbe definiert ist. Als noch weitere Alternative kann die Steuerung 68 die Lichtquelle 42 veranlassen, periodisch die erste und zweite Wellenlänge von Anregungslicht 24 abwechselnd zu emittieren, damit die erste fotolumineszente Struktur 10 und die zweite fotolumineszente Struktur 54 periodisch abwechselnd in der ersten oder zweiten Farbe leuchten. Die Steuerung 68 kann die Lichtquelle 42 veranlassen, periodisch die erste und/oder die zweite Wellenlänge von Anregungslicht 24 mit einem regelmäßigen Zeitintervall und/oder einem unregelmäßigen Zeitintervall zu emittieren.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Plakette 28 eine Benutzerschnittstelle 78 umfassen. Die Benutzerschnittstelle 78 kann so ausgelegt sein, dass ein Benutzer die Wellenlänge von Anregungslicht 24, das von der Lichtquelle 42 emittiert wird, steuern kann. Eine solche Konfiguration kann einem Benutzer ermöglichen, die Beleuchtungsmuster der Plakette 28 zu steuern.
Mit Bezug auf die oben genannten Beispiele kann die Steuerung 68 die Intensität der emittierten ersten und zweiten Wellenlänge des Anregungslichts 24 durch Pulsweitenmodulation oder Stromsteuerung modifizieren. Die Steuerung 68 kann ebenfalls die Leistung zu jeder Lichtquelle 42 von dem 1- bis 5-Fachen des Ruhestroms variieren, um die Farbe und die Helligkeit einer jeden Beleuchtung zu variieren. Die Steuerung 68 kann auch mehrere Farben innerhalb einer einzelnen mehrfarbigen Lichtquelle 42 beleuchten und dabei zusätzliche Farbkonfigurationen produzieren.
In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 68 dazu ausgelegt sein, eine Farbe des emittierten Lichts durch Aussenden von Steuersignalen zur Einstellung einer Intensität oder eines Energieausgabeniveaus der Lichtquelle 42 einzustellen. Beispielsweise kann, falls die Lichtquelle(n) 42 dafür ausgelegt ist/sind, Anregungslicht 24 mit einem niedrigen Niveau zu emittieren, von der ersten fotolumineszenten Struktur 10 und/oder der zweiten fotolumineszenten Struktur 54 im Wesentlichen das gesamte Anregungslicht 24 in das konvertierte Licht 26 umgewandelt werden. In dieser Auslegung kann eine Lichtfarbe, die dem konvertierten Licht 26 entspricht, der Farbe des von der Plakette 28 emittierten Lichts entsprechen. Falls die Lichtquelle(n) 42 dafür ausgelegt ist/sind, Anregungslicht 24 mit einem hohen Niveau zu emittieren, kann von der ersten fotolumineszenten Struktur 10 und/oder der zweiten fotolumineszenten Struktur 54 nur ein Teil des Anregungslichts 24 in das konvertierte Licht 26 umgewandelt werden. In dieser Auslegung kann eine Lichtfarbe, die der Mischung des Anregungslichts 24 und des konvertierten Lichts 26 entspricht, als das emittierte Licht ausgekoppelt werden. Auf diese Weise kann die Steuerung 68 eine Auskopplungsfarbe des emittierten Lichts steuern.
Obwohl in Bezug auf das Anregungslicht 24 von einem niedrigen Pegel und einem hohen Pegel von Intensität gesprochen wird, versteht es sich, dass die Intensität des Anregungslichts 24 über verschiedene Intensitätspegel hinweg variiert werden kann, um einen Farbton entsprechend dem von der Plakette 28 emittierten Licht einzustellen. Die Intensitätsvariation kann manuell geändert oder automatisch durch die Steuerung 68 basierend auf vordefinierten Bedingungen variiert werden. Gemäß einer Ausführungsform kann eine erste Intensität von der Plakette 28 ausgekoppelt werden, wenn ein Lichtsensor Tageslichtbedingungen erfasst. Eine zweite Intensität kann von der Plakette 28 ausgekoppelt werden, wenn der Lichtsensor erfasst, dass das Fahrzeug 32 in einer dunklen Umgebung betrieben wird.
Wie hier beschrieben, kann die Farbe des konvertierten Lichts 26 erheblich von den in der ersten fotolumineszenten Struktur 10 und der zweiten fotolumineszenten Struktur 54 verwendeten konkreten fotolumineszenten Materialien 18 abhängen. Zusätzlich kann eine Umwandlungskapazität der ersten fotolumineszenten Struktur 10 und der zweiten fotolumineszenten Struktur 54 signifikant von einer Konzentration der fotolumineszenten Materialien 18, die in den fotolumineszenten Strukturen 10, 54 verwendet werden, abhängen. Durch Einstellen des Bereichs von Intensitäten, die von der/den Lichtquelle(n) 42 ausgekoppelt werden können, können die Konzentration, Typen und Anteile der hier erörterten fotolumineszenten Materialien 18 in den fotolumineszenten Strukturen 10, 54 dazu funktionsfähig sein, einen Bereich von Farbtönen des emittierten Lichts durch Mischen des Anregungslichts 24 mit dem konvertierten Licht 26 zu erzeugen. Darüber hinaus können die erste fotolumineszente Struktur 10 und die zweite fotolumineszente Struktur 54 eine breite Palette fotolumineszenter Materialien 18 beinhalten, die dazu ausgelegt sind, das konvertierte Licht 26 für variierte Zeitdauern zu emittieren.
Dementsprechend wurde vorliegend eine leuchtende Plakette für ein Fahrzeug vorteilhafterweise beschrieben. Die Plakette liefert verschiedene Vorteile, einschließlich eines effizienten und kostengünstigen Mittels zum Erzeugen von Beleuchtung, die als ein einzigartiges Gestaltungselement wirken kann, das die Raffinesse eines Fahrzeugs, oder eines beliebigen anderen Produktes, auf dem eine Plakette angeordnet sein kann, erhöht.
Es ist auch wichtig anzumerken, dass die Konstruktion und die Anordnung der Elemente der Offenbarung, wie sie aus den beispielhaften Ausführungsformen hervorgehen, nur beispielhaft sind. In dieser Offenbarung wurden zwar nur einige wenige Ausführungsformen der vorliegenden Neuerungen ausführlich beschrieben, aber ein Fachmann, der diese Offenbarung liest, wird ohne Weiteres erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Bezug auf Größe, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Parameterwerte, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen des dargelegten Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als integral ausgebildet dargestellt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder Elemente, die nach der Darstellung aus mehreren Teilen bestehen, können integral verbunden sein, die Funktion der Verbindungen kann umgekehrt oder anderweitig verschieden sein, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbinder oder anderer Elemente des Systems können verschieden sein, die Art oder Anzahl von zwischen den Elementen bereitgestellten Einstellpositionen kann verschieden sein. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder Anordnungen des Systems aus einem beliebigen aus einer großen Vielzahl von Materialien, die für ausreichende Stärke oder Haltbarkeit sorgen, und in beliebigen aus einer großen Vielzahl von Farben, Texturen und Kombinationen konstruiert sein können. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen im Schutzbereich der vorliegenden Innovationen enthalten sein. Andere Substituierungen, Modifizierungen, Änderungen und Auslassungen können an der Ausgestaltung, an den Betriebsbedingungen und an der Anordnung der gewünschten und anderer beispielhafter Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne den Erfindungsgedanken der vorliegenden Innovationen zu verlassen.
Es versteht sich, dass jegliche beschriebenen Prozesse oder Schritte innerhalb beschriebener Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten kombiniert werden können, um Strukturen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung zu bilden. Die beispielhaften hier offenbarten Strukturen und Prozesse dienen der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifizierungen an der oben erwähnten Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und es versteht sich weiter, dass solche Konzepte von den folgenden Ansprüchen abgedeckt sein sollen, es sei denn, diese Ansprüche geben ausdrücklich etwas anderes an.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8232533 [0026]
US 8207511 [0026]
US 8247761 [0026]
US 8519359 B2 [0026]
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US 6117362 [0032]
US 8952341 [0032]
US 14/851726 [0034]

Claims

Plakette für ein Fahrzeug, die Folgendes umfasst: ein Substrat und ein daran befestigtes Gehäuse, wobei dazwischen ein Hohlraum definiert ist; eine Lichtquelle, die dazu ausgelegt ist, ein Anregungslicht zu emittieren; eine erste fotolumineszente Struktur und eine zweite fotolumineszente Struktur, die jeweils dazu ausgelegt sind, das von der Lichtquelle emittierte Anregungslicht in ein konvertiertes Licht einer anderen Wellenlänge zu konvertieren; und eine lichtstreuende Schicht, angeordnet zwischen der ersten und zweiten fotolumineszenten Struktur.
Plakette für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Anregungslicht mindestens blaues Licht und/oder violettes Licht und/oder UV-Licht umfasst.
Plakette für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die erste fotolumineszente Struktur und die zweite fotolumineszente Struktur jeweils mindestens ein fotolumineszentes Material beinhaltet, das dazu ausgelegt ist, ein Anregungslicht, das von mindestens einem Teil der Lichtquellen empfangen wird, in ein sichtbares konvertiertes Licht abwärts zu konvertieren.
Plakette für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner Folgendes umfasst: eine transluzente Metallschicht, die zwischen der zweiten fotolumineszenten Struktur und dem Gehäuse angeordnet ist.
Plakette für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Lichtquelle dazu ausgelegt ist, das Anregungslicht in mehreren Wellenlängen zu emittieren, sodass die erste fotolumineszente Struktur und die zweite fotolumineszente Struktur unabhängig angeregt werden können.
Plakette für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner Folgendes umfasst: ein längliches Bauteil, das oberhalb der Lichtquelle angeordnet ist und darauf eine erste fotolumineszente Struktur hat, wobei das längliche Bauteil eine angeraute Oberfläche hat, um ausgekoppeltes Licht, das von der Lichtquelle und der ersten fotolumineszenten Struktur emittiert wurde, zu streuen.
Plakette, die Folgendes umfasst: ein Gehäuse und ein Substrat; eine Lichtquelle, die dazu ausgelegt ist, ein Anregungslicht zu einem sichtbaren Teil zu emittieren; eine erste fotolumineszente Struktur, die rückwärts von dem sichtbaren Teil angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, in Reaktion auf den Empfang des Anregungslichts ein konvertiertes Licht in einer anderen Wellenlänge zu emittieren; und eine lichtstreuende Schicht, die zwischen der ersten fotolumineszenten Struktur und dem sichtbaren Teil angeordnet ist.
Plakette nach Anspruch 7, wobei die erste fotolumineszente Struktur ein fotolumineszentes Material mit langer Nachleuchtdauer beinhaltet.
Plakette nach Anspruch 7, wobei die erste fotolumineszente Struktur mindestens ein fotolumineszentes Material umfasst, das dazu ausgelegt ist, ein Anregungslicht, das von mindestens einem Teil der Lichtquelle empfangen wird, in ein sichtbares Licht abwärts zu konvertieren, das an einen sichtbaren Teil ausgekoppelt wird.
Plakette nach einem der Ansprüche 7 bis 9, die ferner Folgendes umfasst: eine zweite fotolumineszente Struktur, die zwischen der lichtstreuenden Schicht und dem sichtbaren Teil angeordnet ist.
Plakette nach Anspruch 10, wobei die erste fotolumineszente Struktur ein fotolumineszentes Material mit langer Nachleuchtdauer beinhaltet.
Plakette nach Anspruch 11, wobei die lichtstreuende Schicht Perlen beinhaltet.
Plakette nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die lichtstreuende Schicht unsymmetrische Glaspartikel beinhaltet.
Plakette nach einem der Ansprüche 7 bis 13, die ferner Folgendes umfasst: ein längliches Bauteil, das zwischen der Lichtquelle und der lichtstreuenden Schicht angeordnet ist und eine angeraute obere Oberfläche hat.
Verfahren zum Beleuchten einer Plakette, das Folgendes umfasst: Aktivieren einer Lichtquelle und damit Emittieren eines Anregungslichts in einer ersten Wellenlänge; Umwandeln und Streuen von Anregungslicht, das von der Lichtquelle emittiert wird, zu konvertiertem Licht einer zweiten Wellenlänge, wenn das Licht eine erste fotolumineszente Struktur passiert; Streuen des Anregungslichts und konvertierten Lichts durch eine lichtstreuende Schicht; Konvertieren des Lichts in der ersten oder zweiten Wellenlänge zu einer dritten Wellenlänge, wenn das Licht eine zweite fotolumineszente Struktur zu einer dritten Wellenlänge passiert; und Richten des Lichts in der dritten Wellenlänge durch einen sichtbaren Teil der Plakette nach außen.
Verfahren zum Beleuchten einer Plakette nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Richtens des Lichts in der dritten Wellenlänge nach außen durch den sichtbaren Teil der Plakette vor dem Anregen des sichtbaren Teils der Plakette ferner ein Richten von Licht durch eine Metallschicht beinhaltet.
Verfahren zum Beleuchten einer Plakette nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei die erste fotolumineszente Struktur auf einem länglichen Bauteil angeordnet ist, das eine angeraute Oberfläche hat, um das Anregungslicht und das konvertierte Licht in der zweiten Wellenlänge zu streuen, wenn das Licht das längliche Bauteil passiert.
Verfahren zum Beleuchten einer Plakette nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Anregungslicht blaues Licht und/oder violettes Licht und/oder UV-Licht umfasst.
Verfahren zum Beleuchten einer Plakette nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei der Schritt des Streuens des Anregungslichts und des konvertierten Lichts durch eine lichtstreuende Schicht das Anordnen kugelförmiger Perlen innerhalb der lichtstreuenden Schicht beinhaltet.
Verfahren zum Beleuchten einer Plakette nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei der Schritt des Beleuchtens einer Lichtquelle und dabei des Emittierens eines Anregungslichts in einer ersten Wellenlänge ferner ein Emittieren des Lichts durch eine Lichtführung entlang der Plakette beinhaltet.