DE102021105905B4 - LED LIGHTING IMPROVED BY QUANTUM DOT MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Lichtemittierende Baugruppe (36), die so konfiguriert ist, dass sie Licht unterschiedlicher Farbe erzeugt, wobei die lichtemittierende Baugruppe (36) umfasst:
ein Baugruppengehäuse (40);
eine äußere Linse (42), die an dem Baugruppengehäuse (40) befestigt ist;
eine Leiterplatte (PCB) (48), die zwischen der äußeren Linse (42) und dem Baugruppengehäuse (40) angeordnet ist;
eine erste blaue Leuchtdiode (LED) (50) und eine zweite blaue LED (52), die jeweils auf der Leiterplatte (48) angeordnet sind;
ein erstes Quantenpunkt-Materialelement (56), das zwischen der ersten blauen LED (50) und
der äußeren Linse (42) angeordnet ist, wodurch eine Emission eines roten Lichts durch die äußere Linse (42) ermöglicht wird, wobei das erste Quantenpunkt-Materialelement (56) ein erstes weißes Quantenpunkt-Element ist; und
ein zweites Quantenpunkt-Materialelement (58), das zwischen der zweiten blauen LED (52) und der äußeren Linse (42) angeordnet ist, wodurch eine Emission eines grünen Lichts durch die äußere Linse (42) ermöglicht wird;
einen roten Farbfilter (66), der zwischen dem ersten weißen Quantenpunkt-Element und der äußeren Linse (42) angeordnet ist.
A light emitting assembly (36) configured to produce light of different colors, the light emitting assembly (36) comprising:
an assembly housing (40);
an outer lens (42) attached to the assembly housing (40);
a printed circuit board (PCB) (48) disposed between the outer lens (42) and the assembly housing (40);
a first blue light-emitting diode (LED) (50) and a second blue LED (52), each arranged on the circuit board (48);
a first quantum dot material element (56) disposed between the first blue LED (50) and
the outer lens (42) thereby enabling emission of red light through the outer lens (42), wherein the first quantum dot material element (56) is a first white quantum dot element; and
a second quantum dot material element (58) disposed between the second blue LED (52) and the outer lens (42), thereby enabling emission of green light through the outer lens (42);
a red color filter (66) arranged between the first white quantum dot element and the outer lens (42).
Description
EINLEITUNGINTRODUCTION
Die Offenbarung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem, das Leuchtdioden (LEDs) verwendet, die mit Quantenpunkt-Material ausgestattet sind.The disclosure relates to a lighting system that uses light-emitting diodes (LEDs) equipped with quantum dot material.
Beleuchtung oder Ausleuchtung ist der gezielte Einsatz von Licht, um praktische oder ästhetische Effekte zu erzielen. Beleuchtung umfasst sowohl den Einsatz von künstlichen Lichtquellen, wie Lampen und Leuchten, als auch die natürliche Beleuchtung durch Einfangen von Tageslicht. Die Beleuchtung kann eingesetzt werden, um die Ausführung von Aufgaben zu verbessern, die Erscheinung eines Bereichs zu verbessern oder positive psychologische Auswirkungen auf Nutzer zu haben.Lighting is the deliberate use of light to achieve practical or aesthetic effects. Lighting includes both the use of artificial light sources, such as lamps and luminaires, and natural lighting by capturing daylight. Lighting can be used to enhance the performance of tasks, improve the appearance of an area, or have positive psychological effects on users.
Kraftfahrzeuge sind in der Regel mit Außenbeleuchtungssystemen ausgestattet, um dem Fahrer eine Außenbeleuchtung zu bieten, damit er das Fahrzeug bei schlechten Lichtverhältnissen, z. B. bei Nachtfahrten, effektiv bedienen kann, und um die Auffälligkeit des Fahrzeugs zu erhöhen. Solche Beleuchtungssysteme zeigen auch Informationen über das Vorhandensein, die Position, die Größe und die Fahrtrichtung des Fahrzeugs an und bieten Signalfunktionen, um das beabsichtigte Manövrieren des Fahrzeugs durch den Bediener anzuzeigen, z. B. für Bediener anderer, sich nähernder Fahrzeuge.Motor vehicles are typically equipped with exterior lighting systems to provide the driver with exterior illumination to enable him or her to operate the vehicle effectively in poor lighting conditions, such as when driving at night, and to increase the conspicuity of the vehicle. Such lighting systems also display information about the presence, position, size and direction of travel of the vehicle and provide signalling functions to indicate the operator's intended manoeuvring of the vehicle, for example to operators of other approaching vehicles.
Fahrzeugbeleuchtungssysteme umfassen im Allgemeinen eine Reihe von Lampenbaugruppen, die an der Vorderseite, den Seiten, der Oberseite und der Rückseite des Fahrzeugs montiert oder integriert sind. Eine solche Anordnung von Lampenbaugruppen umfasst typischerweise Scheinwerfer, die so angeordnet sind, dass sie die Straße vor dem Fahrzeug beleuchten, Blinker, die so angeordnet sind, dass sie das beabsichtigte Manövrieren und die Fahrtrichtung des Fahrzeugs signalisieren, Dach- und Seitenmarkierungslampen, die den Standort des Fahrzeugs sichtbar machen sollen, und Rückleuchten, die typischerweise Bremslichter definieren, um auf der Rückseite des Fahrzeugs zu signalisieren, dass sich das Fahrzeug verlangsamt oder anhält. Solche Lampenbaugruppen können Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquellentechnologie verwenden.Vehicle lighting systems generally include a series of lamp assemblies mounted or integrated into the front, sides, top, and rear of the vehicle. Such an arrangement of lamp assemblies typically includes headlights arranged to illuminate the road ahead of the vehicle, turn signals arranged to signal the vehicle's intended maneuvering and direction of travel, roof and side marker lamps designed to make the vehicle's location visible, and tail lamps typically defining brake lights to signal at the rear of the vehicle that the vehicle is slowing or stopping. Such lamp assemblies may use light-emitting diodes (LEDs) as the light source technology.
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Eine lichtemittierende Baugruppe, die so konfiguriert ist, dass sie unterschiedliches, breit gefächertes Farblicht erzeugt, umfasst ein Baugruppengehäuse, eine äußere Linse, die an dem Baugruppengehäuse befestigt ist, und eine Leiterplatte (Printed Circuit Board - PCB), die zwischen der äußeren Linse und dem Baugruppengehäuse angeordnet ist. Die lichtemittierende Baugruppe enthält auch eine erste blaue Leuchtdiode (LED) und eine zweite blaue LED, die jeweils auf der Leiterplatte angeordnet sind. Die lichtemittierende Baugruppe enthält zusätzlich ein erstes Quantenpunkt-Materialelement, das zwischen der ersten blauen LED und der äußeren Linse angeordnet ist, wodurch eine Emission eines roten Lichts durch die äußere Linse ermöglicht wird. Die lichtemittierende Baugruppe enthält ferner ein zweites Quantenpunkt-Materialelement, das zwischen der zweiten blauen LED und der äußeren Linse angeordnet ist, wodurch eine Emission eines grünen Lichts durch die äußere Linse ermöglicht wird.A light emitting assembly configured to produce different, wide-range colored light includes an assembly housing, an outer lens attached to the assembly housing, and a printed circuit board (PCB) disposed between the outer lens and the assembly housing. The light emitting assembly also includes a first blue light emitting diode (LED) and a second blue LED, each disposed on the circuit board. The light emitting assembly additionally includes a first quantum dot material element disposed between the first blue LED and the outer lens, thereby enabling emission of a red light through the outer lens. The light emitting assembly further includes a second quantum dot material element disposed between the second blue LED and the outer lens, thereby enabling emission of a green light through the outer lens.
Die lichtemittierende Baugruppe kann auch eine dritte blaue LED enthalten, die zwischen der äußeren Linse und dem Baugruppengehäuse angeordnet ist, wodurch eine Emission eines rot-grün-blauen (RGB) Bereichs/Spektrums von Farblicht durch die äußere Linse ermöglicht wird.The light emitting assembly may also include a third blue LED disposed between the outer lens and the assembly housing, thereby enabling emission of a red-green-blue (RGB) range/spectrum of colored light through the outer lens.
Die lichtemittierende Baugruppe kann eine Scheinwerferbaugruppe eines Kraftfahrzeugs sein, die so konfiguriert ist, dass sie eine Blinkerfunktion definiert, die oranges Licht emittiert.The light emitting assembly may be a headlight assembly of a motor vehicle configured to define a turn signal function that emits orange light.
Die lichtemittierende Baugruppe kann so konfiguriert sein, dass sie eine zentrale obere Bremsleuchte (Center High Mount Stop Lamp - CHMSL) eines Kraftfahrzeugs definiert.The light-emitting assembly may be configured to define a center high mount stop lamp (CHMSL) of a motor vehicle.
Die lichtemittierende Baugruppe kann als Rückleuchte eines Kraftfahrzeugs konfiguriert sein.The light-emitting assembly may be configured as a tail lamp of a motor vehicle.
Die lichtemittierende Baugruppe kann so konfiguriert sein, dass sie die Zusatzbeleuchtung eines Kraftfahrzeugs erzeugt.The light-emitting assembly may be configured to provide auxiliary lighting for a motor vehicle.
Das erste Quantenpunkt-Materialelement ist erfindungsgemäß ein erstes weißes Quantenpunkt-Element und das zweite Quantenpunkt-Materialelement kann ein zweites weißes Quantenpunkt-Element sein. Die lichtemittierende Baugruppe enthält zusätzlich einen roten Farbfilter, der zwischen dem ersten weißen Quantenpunkt-Element und der äußeren Linse angeordnet ist. Zusätzlich kann die lichtemittierende Baugruppe einen grünen Farbfilter enthalten, der zwischen dem zweiten weißen Quantenpunkt-Element und der äußeren Linse angeordnet ist.According to the invention, the first quantum dot material element is a first white quantum dot element and the second quantum dot material element can be a second white quantum dot element. The light-emitting assembly contains Additionally, a red color filter disposed between the first white quantum dot element and the outer lens. Additionally, the light-emitting assembly may include a green color filter disposed between the second white quantum dot element and the outer lens.
Der rote Farbfilter und der grüne Farbfilter können jeweils als eines von einer Beschichtung und einem Film konfiguriert sein, die auf die erste bzw. zweite blaue LED aufgebracht sind. Alternativ können der rote Farbfilter und der grüne Farbfilter jeweils als Linse konfiguriert sein, die mit der jeweiligen ersten und zweiten blauen LED verbunden ist.The red color filter and the green color filter may each be configured as one of a coating and a film applied to the first and second blue LEDs, respectively. Alternatively, the red color filter and the green color filter may each be configured as a lens coupled to the first and second blue LEDs, respectively.
Die lichtemittierende Baugruppe kann zusätzlich ein Kühlelement enthalten, das zwischen der Leiterplatte und dem Baugruppengehäuse angeordnet und so konfiguriert ist, dass es Wärmeenergie von der Leiterplatte abführt.The light-emitting assembly may additionally include a cooling element disposed between the circuit board and the assembly housing and configured to dissipate thermal energy from the circuit board.
Ein Kraftfahrzeug, das eine solche lichtemittierende Baugruppe verwendet, wird ebenfalls offenbart.A motor vehicle using such a light emitting assembly is also disclosed.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Art(en) zur Ausführung der beschriebenen Offenbarung einfach ersichtlich sein, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen betrachtet werden.The above features and advantages, as well as other features and advantages of the present disclosure, will be readily apparent from the following detailed description of the embodiment(s) and the best mode(s) for carrying out the described disclosure when considered in conjunction with the accompanying drawings and the appended claims.
FIGURENBESCHREIBUNGFIGURE DESCRIPTION
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1 ist eine perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrzeugaufbau und einer Vielzahl von an dem Fahrzeugaufbau montierten lichtemittierenden Baugruppen gemäß der Offenbarung.1 is a perspective view of a motor vehicle having a vehicle body and a plurality of light emitting assemblies mounted to the vehicle body in accordance with the disclosure. -
2 ist eine perspektivische Ansicht einer in1 gezeigten verallgemeinerten lichtemittierenden Baugruppe, einschließlich eines Blinkermerkmals, das in Phantomform unter einer äußeren Linse dargestellt ist, gemäß der Offenbarung.2 is a perspective view of a1 shown generalized light emitting assembly, including a turn signal feature shown in phantom under an outer lens, according to the disclosure. -
3 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines bestimmten Abschnitts der in2 gezeigten lichtemittierenden Baugruppe und zeigt ein Cluster von lichtemittierenden Dioden (LEDs), die mit Quantenpunkt (QD)-Materialelementen ausgestattet sind, um ein Rot-Grün-Blau (RGB)-Farblichtspektrum zu erzeugen, gemäß der Offenbarung.3 is a side cross-sectional view of a specific section of the2 and shows a cluster of light emitting diodes (LEDs) equipped with quantum dot (QD) material elements to produce a red-green-blue (RGB) color light spectrum, according to the disclosure. -
4 ist ein Chromatizitätsdiagramm mit einer grafischen Darstellung eines Teils des sichtbaren Farblichtspektrums, das von der in den2 und3 gezeigten lichtemittierenden Baugruppe emittiert wird, im Vergleich zu einem Teil des sichtbaren Farblichtspektrums, das von einem typischen Cluster von rot-grün-blauen (RGB) LEDs emittiert wird.4 is a chromaticity diagram with a graphical representation of a portion of the visible colour light spectrum that is affected by the2 and3 shown, compared to a portion of the visible color light spectrum emitted by a typical cluster of red-green-blue (RGB) LEDs. -
5 ist eine schematische seitliche Querschnittsansicht des lichtemittierenden Baugruppenclusters aus blauen LEDs, die mit roten und grünen QD-Materialelementen ausgestattet sind, gemäß einem Beispiel zum besseren Verständnis.5 is a schematic side cross-sectional view of the light-emitting device cluster of blue LEDs equipped with red and green QD material elements according to an example for better understanding. -
6 ist eine schematische seitliche Querschnittsansicht des lichtemittierenden Baugruppenclusters aus blauen LEDs, die mit weißen QD-Materialelementen und entsprechenden roten und grünen Farbfiltern ausgestattet sind, gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung.6 is a schematic side cross-sectional view of the light emitting assembly cluster of blue LEDs equipped with white QD material elements and corresponding red and green color filters, according to another embodiment of the disclosure.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt
Die linke Seite 20 und die rechte Seite 22 sind im Allgemeinen parallel zueinander und in Bezug auf die Längsachse X angeordnet und überspannen den Abstand zwischen dem vorderen Ende 16 und dem hinteren Ende 18. Die Fahrzeugaufbau 14 ist so definiert, dass er die Längsachse X umfasst. Ein Fahrgastraum (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10 wird im Allgemeinen durch das vordere und hintere Ende 16, 18 und die linke und rechte Seite 20, 22 des Aufbaus 14 begrenzt. Das vordere Ende 16 ist so konfiguriert, dass es einem entgegenkommenden Umgebungsluftstrom 28 zugewandt ist, wenn das Fahrzeug 10 relativ zur Fahrbahnoberfläche 12 in Bewegung ist. Wenn sich das Fahrzeug 10 in Bewegung befindet, bewegt sich der entgegenkommende Umgebungsluftstrom 28 im Wesentlichen parallel zum Aufbau 14 und entlang der Längsachse X. Wie dargestellt, kann das Fahrzeug 10 auch eine Kraftanlage 30 umfassen, wie z. B. einen Verbrennungsmotor, einen Hybrid-Elektro-Antriebsstrang (nicht dargestellt) oder andere alternative Arten von Antriebssystemen.The
Wie in
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Im Allgemeinen werden die Scheinwerfer 36A vom Fahrzeug 10 eingesetzt, um die Fahrbahnoberfläche 12 vor dem Fahrzeug mit projizierten und spezifisch ausgerichteten Lichtstrahlen 38 zu beleuchten. Die Rückleuchten 36B sind im Allgemeinen so konfiguriert, dass sie die Anwesenheit des Host-Fahrzeugs nach hinten signalisieren. Die Rückleuchten 36B sollen rotes Licht erzeugen und sind so angeschlossen, dass sie immer dann leuchten, wenn die Scheinwerfer 36A eingeschaltet sind. Bremslichter oder Bremsleuchten 36C, die häufig in die Rückleuchten 36B eingebaut sind, werden mit erhöhter Intensität, verglichen mit dem Rest der Rückleuchten, aktiviert, wenn der Fahrzeugbediener die Bremsen des betreffenden Fahrzeugs betätigt. Im Allgemeinen sind die Bremsleuchten 36C als stetig brennende Lampen konfiguriert, die aktiviert werden, um eine Verzögerungswarnung für Fahrer zu liefern, die dem Host-Fahrzeug folgen.Generally, the
Die CHMSL 36D ist höher montiert als die Bremsleuchten 36C des Fahrzeugs und soll Fahrer hinter dem Fahrzeug 10 warnen, deren Sicht auf die Bremsleuchten des Fahrzeugs durch dazwischenfahrende Fahrzeuge versperrt ist. Das CHMSL 36D bietet außerdem ein redundantes Bremslichtsignal im Falle einer Fehlfunktion der Bremsleuchten 36C. Die Blinker 36E sind im Allgemeinen so konfiguriert, dass sie die Fahrtrichtung des Fahrzeugs und das beabsichtigte Manövrieren des Fahrzeugs über sich wiederholende Lichtstrahlen signalisieren. Die Blinker 36E sollen im Allgemeinen oranges Licht aussenden, für den Unterscheidungscharakter eines solchen Farbtons. Wie in
Jede lichtemittierende Baugruppe 36, wie z. B. die Baugruppen 36A, 36B, 36C, 36D, 36E und 36F, ist so konfiguriert, dass sie unterschiedliches oder breit gefächertes Farblicht erzeugt, wie im Folgenden im Detail beschrieben wird. Wie in
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Insgesamt sollen die erste, zweite und dritte blaue LED 50, 52, 54 in Verbindung mit den ersten und zweiten Quantenpunkt-Materialelementen 56, 58 eine Emission eines Rot-Grün-Blau (RGB)-Bereichs/Spektrums von Farblicht durch die äußere Linse 42, d.h. den resultierenden Vollfarblichtstrahl 38A, ermöglichen und das emittierte Licht in einem bestimmten Wellenlängenband fokussieren. Ein sichtbares Spektrum 59 des Farblichts ist allgemein in dem in
Im Allgemeinen sind Quantenpunkte (QDs) winzige Halbleiterpartikel von einigen Nanometern Größe, d. h. „nanoskalige“ Kristalle, die optische und elektronische Eigenschaften haben, die sich aufgrund der Quantenmechanik von größeren Partikeln unterscheiden. Wenn die Quantenpunkte mit ultraviolettem Licht beleuchtet werden, kann ein Elektron im Quantenpunkt in einen Zustand höherer Energie angeregt werden. Im Falle eines halbleitenden Quantenpunktes entspricht dieser Vorgang dem Übergang eines Elektrons vom Valenzband in das Leitungsband. Das angeregte Elektron kann wieder in das Valenzband zurückfallen und dabei seine Energie durch die Emission von Licht, d. h. Photolumineszenz, freisetzen. Die Farbe des emittierten Lichts hängt von der Energiedifferenz zwischen dem Leitungsband und dem Valenzband ab. Die optoelektronischen, elektrisch-optischen oder optisch-elektrischen Eigenschaften von QDs ändern sich sowohl in Abhängigkeit von der Größe als auch von der Form. Größere QDs von 5-6 nm Durchmesser emittieren längere Wellenlängen, mit Farben wie Orange oder Rot. Kleinere QDs (2-3 nm) emittieren kürzere Wellenlängen, wodurch Farben wie Blau und Grün entstehen. Die spezifischen Farben variieren jedoch je nach der genauen Zusammensetzung des QDs.In general, quantum dots (QDs) are tiny semiconductor particles a few nanometers in size, i.e. "nanoscale" crystals that have optical and electronic properties that differ from larger particles due to quantum mechanics. When the quantum dots are illuminated with ultraviolet light, an electron in the quantum dot can be excited to a higher energy state. In the case of a semiconducting quantum dot, this process corresponds to the transition of an electron from the valence band to the conduction band. The excited electron can fall back into the valence band, releasing its energy by emitting light, i.e. photoluminescence. The color of the emitted light depends on the energy difference between the conduction band and the valence band. The optoelectronic, electrical-optical or optical-electrical properties of QDs change depending on both size and shape. Larger QDs of 5-6 nm diameter emit longer wavelengths, producing colors such as orange or red. Smaller QDs (2-3 nm) emit shorter wavelengths, producing colors such as blue and green. However, the specific colors vary depending on the exact composition of the QD.
Wie in
Alternativ kann jeder des roten Farbfilters 66 und des grünen Farbfilters 68 als spezifisch eingefärbter Film konfiguriert sein, der auf die jeweilige erste und zweite blaue LED 50, 52 aufgebracht ist. In einer weiteren Ausführungsform kann jeder des roten Farbfilters 66 und des grünen Farbfilters 68 als eine Linse konfiguriert sein, die mit der Oberfläche der jeweiligen ersten und zweiten blauen LED 50, 52 verbunden ist. Die lichtemittierende Baugruppe 36 kann zusätzlich ein Kühlelement 70 umfassen, das zwischen der Leiterplatte 48 und dem Baugruppengehäuse 40 im Innenraum 46 angeordnet ist. Das Kühlelement 70 ist so konfiguriert, dass es thermische Energie von der Leiterplatte 48 abführt und dadurch einen thermischen Ausgleich für die lichtemittierende Baugruppe 36 bewirkt. Das Kühlelement 70 kann aus Aluminium oder einem anderen wärmeleitenden Material hergestellt sein.Alternatively, each of the
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sind unterstützend und beschreibend für die Offenbarung, aber der Umfang der Offenbarung wird ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zur Ausführung der beanspruchten Offenbarung im Detail beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Ausführungen und Ausführungsformen zum Ausführen der in den beigefügten Ansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sind die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die in der vorliegenden Beschreibung erwähnten Merkmale verschiedener Ausführungsformen nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen zu verstehen. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale mit einem oder mehreren anderen gewünschten Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden kann, was zu anderen Ausführungsformen führt, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen solche anderen Ausführungsformen in den Rahmen des Umfangs der beigefügten Ansprüche.The detailed description and drawings or figures are supportive and descriptive of the disclosure, but the scope of the disclosure is defined solely by the claims. While some of the best modes and other embodiments for carrying out the claimed disclosure have been described in detail, various alternative designs and embodiments exist for carrying out the disclosure defined in the appended claims. Moreover, the embodiments illustrated in the drawings or the features of various embodiments mentioned in this description are not necessarily to be understood as independent embodiments. Rather, it is possible that any of the features described in any of the embodiments may be combined with one or more other desired features of other embodiments, resulting in other embodiments not described in words or by reference to the drawings. Accordingly, such other embodiments fall within the scope of the appended claims.
Claims (10)
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