Подсветка с фотолюминесцентной структурой в транспортном средстве
Группа изобретений относится к системам освещения транспортного средства. Узел подсветки сзади содержит панель облицовки транспортного средства, интерактивный элемент, источник возбуждения, фотолюминесцентную структуру и непрозрачный слой. Интерактивный элемент функционально соединен с панелью облицовки и включает в себя светопроводящий корпус, имеющий переднюю сторону, открытую через панель облицовки. Источник возбуждения выполнен с возможностью испускания первичного излучения для подсветки сзади интерактивного элемента. Фотолюминесцентная структура расположена поверх передней стороны и выполнена с возможностью преобразования первичного излучения во вторичное излучение. Непрозрачный слой частично закрывает фотолюминисцентную структуру. Достигается повышение качества общего и рабочего освещения транспортного средства. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системам освещения транспортного средства, в частности, к системам освещения транспортного средства с использованием фотолюминесцентных структур.
Уровень техники
Освещение от фотолюминесцентных структур имеет уникальный и привлекательный внешний вид, поэтому желательно данные фотолюминесцентные структуры использовать в системе освещения транспортного средства для создания общего и рабочего освещения.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложен узел задней подсветки в транспортном средстве, который включает в себя опорный элемент и по крайней мере один интерактивный элемент, подсвечиваемый сзади,, по крайней мере, частично проходящий через отверстие в опорном элементе. Источник возбуждения выполнен с возможностью испускания первичного излучения для обеспечения задней подсветки по крайней мере для одного интерактивного элемента, подсвечиваемого сзади. Фотолюминесцентная структура соединена по крайней мере с одним интерактивным элементом, подсвечиваемым сзади, и предназначена для преобразования первичного излучения во вторичное излучение. Непрозрачный слой соединен с фотолюминесцентной структурой и определяет границы отверстия, через которое проходит вторичное излучение.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен узел задней подсветки в транспортном средстве, который включает в себя интерактивный элемент, опирающийся на панель облицовки, и имеет светопроводящий корпус. Фотолюминесцентная структура соединена со светопроводящим корпусом и выполнена с возможностью пропускания через внутреннюю поверхность первичного излучения, включающего в себя первое входное электромагнитное излучение и/или второе входное электромагнитное излучение, и/или третье входное электромагнитное излучение. Фотолюминесцентная структура включает в себя фотолюминесцентный материал красного свечения, обеспечивающий преобразование первого входного электромагнитного излучения в первое выходное электромагнитное излучение, фотолюминесцентный материал зеленого свечения, обеспечивающий преобразование второго входного электромагнитного излучения во второе выходное электромагнитное излучение, и фотолюминесцентный материал голубого свечения, обеспечивающий преобразование третьего входного электромагнитного излучения в третье выходное электромагнитное излучение.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен узел освещения для транспортного средства, который включает в себя опорный элемент для создания опоры по крайней мере для одного интерактивного элемента. Фотолюминесцентная структура соединена по крайней мере с одним интерактивным элементом и обеспечивает преобразование по крайней мере одного входного электромагнитного излучения по крайней мере в одно выходное электромагнитное излучение, обеспечивающее цветовое восприятие, имеющееся в цветовом пространстве RGB (аддитивной цветовой модели).
Эти и другие аспекты, цели и отличительные особенности настоящего изобретения станут понятны специалистам в данной области техники после ознакомления со следующим описанием, формулой изобретения и сопроводительными чертежами.
Краткое описание чертежей
На данных сопроводительных чертежах представлено следующее:
на фиг. 1 представлен общий вид передней части пассажирского салона автомобильного транспортного средства с различными освещаемыми компонентами;
на фиг. 2 представлен общий вид задней части пассажирского салона автомобильного транспортного средства с различными освещаемыми компонентами;
на фиг. 3 представлена фотолюминесцентная структура, нанесенная в виде покрытия;
на фиг. 4 представлена фотолюминесцентная структура, нанесенная в виде дискретных частиц;
на фиг. 5 представлено несколько фотолюминесцентных структур, нанесенных в виде отдельных частиц и встроенных в отдельную конструкцию;
на фиг. 6 представлена система освещения транспортного средства, использующая подсветку спереди;
на фиг. 7 представлена система освещения транспортного средства, использующая подсветку сзади;
на фиг. 8 представлена система управления системой освещения транспортного средства;
на фиг. 9 представлен узел задней подсветки в центральной консоли автомобильного транспортного средства;
на фиг. 10 представлен поперечный разрез интерактивного элемента, подсвечиваемого сзади, по линиям VIII-VIII с фиг. 7;
на фиг. 11 представлено схематическое изображение системы освещения транспортного средства с помощью плафонов.
Осуществление изобретения
В соответствии с требованиями в настоящем документе подробно рассмотрены варианты осуществления настоящего изобретения. Однако необходимо понимать, что раскрытые варианты осуществления изобретения должны рассматриваться исключительно как примеры осуществления изобретения и что они могут быть осуществлены в различных альтернативных формах. На чертежах не обязательно соблюдается масштаб, некоторые отличительные особенности могут быть увеличены или уменьшены для более подробного изображения определенных деталей. Таким образом, описание конкретных конструктивных и функциональных деталей следует толковать не как ограничения, а как наглядные примеры для ознакомления специалистов в данной области техники с вариантами осуществления раскрытых в документе концепций.
В настоящем документе термин «и (или)» при перечислении двух или более предметов используется для обозначения того, что любой указанный предмет может быть использован как отдельно, так и в комбинации с двумя или более указанными предметами. Например, если написано, что в состав входят компоненты А, В и (или) С, то состав может включать в себя только А; только В; только С; сочетание А и В; сочетание А и С; сочетание В и С; или сочетание А, В и С.
В настоящем изобретении описана система освещения транспортного средства, в которой в компонент транспортного средства установлена фотолюминесцентная структура для преобразования первичного излучения во вторичное излучение, обычно имеющее другой цвет. В соответствии с настоящим изобретением термин «компонент транспортного средства» относится к любому внутреннему или наружному элементу оборудования транспортного средства или к его части, подходящей для использования описанной ниже фотолюминесцентной структуры. Хотя в соответствии с настоящим изобретением данная система освещения транспортного средства предназначена для использования в автомобильном транспортном средстве, следует понимать, что система освещения транспортного средства также может быть реализована в других типах транспортных средств, предназначенных для перевозки одного или нескольких пассажиров, включая, но не ограничиваясь этим, корабли, поезда и воздушные суда.
На фиг. 1 и 2 показано, что в пассажирском салоне 10 автомобильного транспортного средства установлены различные компоненты 12a-12g транспортного средства, расположенные в передней и задней частях пассажирского салона 10. Компоненты 12a-12g, как правило, представляют собой обшивку потолка салона, коврик на полу салона, панель облицовки двери и различные части сиденья, включая основание сиденья, опору для спины, подголовник и спинку сиденья соответственно. В качестве неограничивающего примера фотолюминесцентная структура может быть использована в каждом компоненте 12a-12g, как будет подробно описано ниже, в выбранной области 14a-14f каждого компонента 12a-12g. Что касается системы освещения транспортного средства, описанной ниже, следует понимать, что выбранная область 12a-12f не ограничена какой-либо конкретной формой или размером и может включать в себя части компонента, имеющие плоскую и (или) неплоскую форму. Хотя в качестве примера представлены конкретные компоненты 12a-12g, следует понимать, что с системой освещения транспортного средства, описанной ниже, могут быть использованы другие компоненты. Компоненты могут представлять собой приборные панели и их составные элементы, механизмы воздействия (например, нажимные кнопки, переключатели, ручки и т.д.), устройства индикации (например, спидометр, тахометр и т.д.), поверхности с печатными изображениями, а также внешние компоненты, включая, но не ограничиваясь этим, кнопки бесключевого доступа, идентификационные знаки, габаритные фонари, лампы номерного знака, лампы освещения в багажнике, передние и задние фары.
На фиг. 3-5 представлена фотолюминесцентная структура 16, выполненная в виде покрытия (например, пленки), которое может быть нанесено на компонент транспортного средства, дискретной частицы, которая может быть установлена в компонент транспортного средства, и нескольких дискретных частиц, встроенных в отдельную конструкцию, которая может быть прикреплена к компоненту транспортного средства соответственно. На базовом уровне фото люминесцентная структура 16 включает в себя слой 18 преобразования энергии, который может быть выполнен в виде отдельного слоя и многослойной структуры, как показано с помощью пунктирных линий на фиг. 3 и 4. Слой 18 преобразования энергии может включать в себя один или несколько фотолюминесцентных материалов, имеющих элементы для преобразования энергии, которые представляют собой фосфоресцирующие или флуоресцентные материалы и предназначены для преобразования входного электромагнитного излучения в выходное электромагнитное излучение, как правило, имеющее большую длину волны и другой цвет по сравнению с входным электромагнитным излучением. Разница в длине волны выходного электромагнитного излучения и выходного электромагнитного излучения называют стоксовым сдвигом, которое является основным движущим механизмом для вышеупомянутого способа преобразования энергии, часто называемого преобразованием с понижением частоты.
Слой 18 преобразования энергии может быть получен путем рассеивания фотолюминесцентного материала в полимерной матрице для получения однородной смеси с помощью различных способов. Данные способы могут включать в себя получение слоя 18 преобразования энергии из состава в жидком носителе и покрытие компонента транспортного средства слоем 18 преобразования энергии до получения требуемой плоской и (или) неплоской подложки. Слой 18 преобразования энергии может быть нанесен на выбранный компонент транспортного средства путем покраски, трафаретной печати, распыления, нанесения через щелевую головку, погружения, а также с помощью валика или с удалением излишков с помощью планки. В качестве альтернативы слой 18 преобразования энергии может быть выполнен с помощью способов, в которых не используют жидкий носитель. Например, твердый раствор (однородная смесь в сухом состоянии) одного или нескольких фотолюминесцентных материалов в полимерной матрице может быть преобразован в слой 18 преобразования энергии путем экструзии, литья под давлением, прессования, каландрирования и горячего формования. В примерах осуществления изобретения, в которых один или несколько слоев 18 преобразования энергии выполнены в виде частиц, слои 18 преобразования энергии, состоящие из одного или нескольких слоев, могут быть встроены в выбранный компонент транспортного средства, а не нанесены на него в виде покрытия. Если слой 18 преобразования энергии представляет собой многослойный состав, то каждый слой может быть нанесен последовательно, либо слои могут быть приготовлены отдельно и позже объединены в один путем ламинирования или тиснения. В качестве альтернативы слои могут быть совместно экструдированы для создания цельной многослойной структуры для преобразования энергии.
На фиг. 3 и 4 фотолюминесцентная структура 16 может дополнительно включать в себя по крайней мере один стабилизирующий слой 20 для защиты фотолюминесцентного материала в слое 18 преобразования энергии от фотолитической и термической деструкции для создания непрерывного выходного электромагнитного излучения. Стабилизирующий слой 20 может быть выполнен в виде отдельного слоя, оптически связанного и прилегающего плотно к слою 18 преобразования энергии или объединенного со слоем 18 преобразования энергии иным образом при условии выбора подходящей полимерной матрицы. Фотолюминесцентная структура 16 также может дополнительно включать в себя защитный слой 22, оптически связанный со стабилизирующим слоем 20 и плотно прилегающий к нему, либо другой слой для защиты фотолюминесцентной структуры 16 от физического и химического повреждения вследствие воздействия окружающей среды.
Слой 20 стабилизации и (или) защитный слой 22 могут быть объединены со слоем 18 преобразования энергии для создания цельной фотолюминесцентной структуры 16 посредством последовательного нанесения или печати каждого слоя, или последовательного ламинирования или тиснения. В качестве альтернативы можно объединить несколько слоев путем последовательного нанесения, ламинирования или тиснения для образования подструктуры, после чего желаемые подструктуры могут быть объединены в единую фотолюминесцентную структуру 16 путем ламинирования или тиснения. Далее фотолюминесцентная структура 16 может быть нанесена на выбранный компонент транспортного средства. В качестве альтернативы фотолюминесцентная структура 16 может быть встроена в выбранный компонент транспортного средства в виде одной или нескольких отдельных многослойных частиц. В качестве еще одной альтернативы фотолюминесцентная структура 16 может быть представлена в виде одной или нескольких отдельных многослойных частиц, диспергированных в полимерном составе, который далее может быть нанесен на выбранный компонент транспортного средства в качестве непрерывной структуры. Дополнительная информация о строении фотолюминесцентных структур содержится в патенте США №8,232,533, 31.07.2012 под заголовком «МНОГОСЛОЙНАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ И ПОЛУЧЕНИЯ СТАБИЛЬНЫХ ВТОРИЧНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ, УСТОЙЧИВАЯ К ФОТОЛИТИЧЕСКОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ И ВОЗДЕЙСТВИЮ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ», содержание которого полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.
На фиг. 6 и 7 показана система 24 освещения транспортного средства в конфигурации с передним освещением (фиг. 6) и конфигурации с задним освещением (фиг. 7). В обоих вариантах конфигурации система 24 освещения транспортного средства включает в себя фотолюминесцентную структуру 16 в виде покрытия, нанесенного на подложку 40 компонента 42 транспортного средства. Как было сказано выше, фотолюминесцентная структура 16 включает в себя слой 18 преобразования энергии и дополнительно имеет стабилизирующий слой 20 и (или) защитный слой 22. Слой 18 преобразования энергии включает в себя фото люминесцентный материал X1 красного свечения, фотолюминесцентный материал Х2 зеленого свечения и фотолюминесцентный материал Х3 голубого свечения, диспергированные в полимерной матрице 44. Фото люминесцентные материалы X1, Х2 и Х3 красного, зеленого и голубого свечений были выбраны в связи с тем, что различные сочетания красного, зеленого и голубого цветов позволяют создать разные цвета. Как описано более подробно далее, источник 26 возбуждения возбуждает фотолюминесцентные материалы X1, Х2 и Х3 красного, зеленого и голубого свечений в различных сочетаниях для создания света различных цветов на выходе фотолюминесцентной структуры 16, обеспечивая общее или рабочее освещение.
Показана внешняя установка источника 26 возбуждения относительно фотолюминесцентной структуры 16, при этом источник 26 возбуждения испускает первичное излучение, которое включает в себя свет, сформированный с помощью первого входного электромагнитного излучения, представленного в виде стрелки 28, второго входного электромагнитного излучения, представленного в виде стрелки 30, и (или) третьего входного электромагнитного излучения, представленного в виде стрелки 32. Вклад каждого входного электромагнитного излучения 28, 30, 32 в первичное излучение зависит от состояния включения соответствующего светоизлучающего диода (светодиода, LED), выполненного с возможностью испускания света при уникальной пиковой длине волны. В обоих вариантах конфигурации светодиод 34 голубого свечения испускает первое входное электромагнитное излучение 28 при пиковой длине λ1 волны, выбранной из голубого диапазона спектра, который определен в данном описании как диапазон длин волн, выраженный, как правило, в виде голубого света (~450 495 нанометров). Светодиод 36 голубого свечения испускает второе входное электромагнитное излучение 30 при пиковой длине λ2 волны, также выбранной из голубого диапазона спектра, а светодиод 38 голубого свечения испускает третье входное электромагнитное излучение 32 при пиковой длине λ3 волны, также выбранной из голубого диапазона спектра.
Поскольку пиковые длины λ1, λ2 и λ3 волн отличны друг от друга, каждый из светодиодов 34, 36 и 38 голубого свечения может играть первичную роль в возбуждении одного из фотолюминесцентных материалов Х1, Х2, Х3 красного, зеленого и голубого свечений. В частности, светодиод 34 голубого свечения играет первичную роль в возбуждении фотолюминесцентного материала X1 красного свечения, светодиод 36 голубого свечения играет первичную роль в возбуждении фотолюминесцентного материала Х2 зеленого свечения, а светодиод 38 голубого свечения играет первичную роль в возбуждении фотолюминесцентного материала Х3 голубого свечения. С целью более эффективного преобразования энергии фотолюминесцентный материал X1 красного свечения может иметь пиковую длину волны поглощения, соответствующую пиковой длине λ1 волны первого входного электромагнитного излучения 28. При возбуждении фотолюминесцентный материал Х1 красного свечения преобразует первое входное электромагнитное излучение 28 в первое выходное электромагнитное излучение, представленное в виде стрелки 46 и имеющее пиковую длину E1 волны излучения, которая представляет собой красный диапазон спектра, определенный в данном описании как диапазон длин волн, выражаемый, как правило, в виде красного света (~620-750 нанометров). Аналогичным образом фотолюминесцентный материал Х2 зеленого свечения может иметь пиковую длину волны поглощения, соответствующую пиковой длине λ2 волны второго входного электромагнитного излучения 30. При возбуждении фотолюминесцентный материал Х2 зеленого свечения преобразует второе электромагнитное излучение 30 во второе выходное электромагнитное излучение, представленное в виде стрелки 48 и имеющее пиковую длину Е2 волны излучения, которая представляет собой длину волны зеленого диапазона спектра, определенного в данном описании как диапазон длин волн, выражаемый, как правило, в виде зеленого света (~526-606 нанометров). Наконец, фотолюминесцентный материал Х3 голубого свечения может иметь пиковую длину волны поглощения, соответствующую пиковой длине волны λ3 третьего входного электромагнитного излучения 32. При возбуждении фотолюминесцентный материал Х3 голубого свечения преобразует третье входное электромагнитное излучение 32 в третье выходное электромагнитное излучение, представленное в виде стрелки 50 и имеющее пиковую длину Е3 волны излучения, которая представляет собой наибольшую длину волны голубого диапазона спектра.
Принимая во внимание относительно узкую полосу голубого диапазона спектра, следует отметить, что в отношении спектров поглощения фотолюминесцентных материалов Х1, Х2, Х3 красного, зеленого и голубого свечений может иметь место определенное наложение спектров. Это может привести к произвольному возбуждению двух или более фотолюминесцентных материалов из фотолюминесцентных материалов Х1, Х2, Х3 красного, зеленого или голубого свечения, несмотря на то, что включен только один из светодиодов 34, 36, 38 голубого свечения, тем самым создавая неожидаемые сочетания цветов. Таким образом, при необходимости большего цветоделения следует выбрать фотолюминесцентные материалы Х1, Х2, Х3 красного, зеленого и голубого свечений, которые имеют узкополосные спектры поглощения, для сведения к минимуму наложения спектров, при этом пиковые длины λ1, λ2 и λ3 волн должны находиться на расстоянии друг от друга для обеспечения достаточного разделения между пиковыми длинами волн поглощения фотолюминесцентных материалов Х1, Х2, Х3 красного, зеленого и голубого свечений. Следовательно, в зависимости от того, какие из фотолюминесцентных материалов Х1, Х2, Х3 красного, зеленого и голубого свечений возбуждены, может быть создано вторичное излучение, имеющее более предсказуемый состав света. Вторичное излучение может представлять собой различные цвета, имеющиеся в стандартном цветовом пространстве RGB, включая цвета, являющиеся преимущественно красными, зелеными, голубыми или сочетанием вышеуказанных цветов. Например, при одновременном включении светодиодов 34, 36 и 38 голубого свечения вторичное излучение может содержать дополнительное сочетание из красного, зеленого и голубого света, воспринимаемое, как правило, как белый свет. Другие варианты цветового восприятия, имеющиеся в цветовом пространстве RGB, могут быть получены путем включения светодиодов 34, 36 и 38 голубого свечения в различных сочетаниях и (или) изменения выходной интенсивности, связанной с светодиодами 34, 36, 38 голубого свечения, посредством регулирования тока при помощи широтно-импульсной модуляции (ШИМ) или другими способами.
Что касается системы 24 освещения транспортного средства, раскрытой в данном описании, светодиоды 34, 36 и 38 голубого свечения выбраны в качестве источника 26 возбуждения в связи с их относительной экономической эффективностью в случае их использования для освещения транспортного средства. Другим преимуществом применения светодиодов 34, 36 и 38 голубого свечения является относительно слабая видимость голубого света, который может в меньшей степени отвлекать водителя и пассажиров транспортного средства в случаях, когда первичное излучение должно быть передано в открытом пространстве до того, как оно достигнет фотолюминесцентной структуры 16. Тем не менее, следует понимать, что в системе 24 освещения транспортного средства могут быть использованы другие осветительные приборы, а также солнечный и (или) окружающий свет. Кроме того, с учетом разнообразия компонентов транспортного средства, на которые может быть нанесена фотолюминесцентная структура 16, следует понимать, что место расположения источника 26 возбуждения может быть изменено в зависимости от конструкции конкретного компонента транспортного средства и может быть внешним или внутренним относительно фотолюминесцентной структуры 16 и (или) компонента транспортного средства. Следует также понимать, что источник 26 возбуждения может испускать первичное излучение, попадающее прямо или опосредованно на фотолюминесцентную структуру 16. Другими словами, источник 26 возбуждения может быть расположен таким образом, чтобы первичное излучение проходило к фотолюминесцентной структуре 16, или может быть расположен таким образом, чтобы распространение первичного излучения на фотолюминесцентную структуру 16 происходило через световод, оптическое устройство и т.д.
Преобразование энергии, осуществляемое фотолюминесцентными материалами Х1, Х2, Х3 красного, зеленого и голубого свечений, описанными выше, может быть реализовано различными способами с учетом разнообразия доступных элементов для преобразования энергии. В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения процесс преобразования энергии происходит посредством одного цикла поглощения/излучения, начатого одним элементом для преобразования энергии. Например, фотолюминесцентный материал X1 красного свечения может включать в себя фосфор с большим стоксовым сдвигом частоты для поглощения первого входного электромагнитного излучения 28 и последующего испускания первого выходного электромагнитного излучения 46. Аналогичным образом фотолюминесцентный материал Х2 зеленого свечения может включать в себя фосфор с большим стоксовым сдвигом частоты для поглощения второго входного электромагнитного излучения 48 и последующего испускания второго выходного электромагнитного излучения. Одним из преимуществ применения фосфора или другого элемента для преобразования энергии с большим стоксовым сдвигом частоты является то, что за счет уменьшения наложения соответствующих спектров поглощения и излучения между входным и выходным электромагнитными излучениями может быть достигнуто большее цветоделение. Аналогичным образом за счет одиночного стоксова сдвига частоты снижается вероятность наложения спектров поглощения и (или) излучения для указанного фотолюминесцентного материала и спектров поглощения и (или) излучения другого фотолюминесцентного материла, что позволяет достичь большего цветоделения между выбранными фотолюминесцентными материалами.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения процесс преобразования энергии происходит посредством энергетического каскада для поглощения/излучения энергии, начатых несколькими элементами преобразования энергии с относительно меньшими стоксовыми сдвигами частоты. Например, фотолюминесцентный материал X1 красного свечения может содержать флуоресцентные красители, тем самым, первое входное электромагнитное излучение 28 частично или полностью поглощено для испускания первого промежуточного электромагнитного излучения, имеющего большую длину волны и цвет, не характерный для первого входного электромагнитного излучения 28. Первое промежуточное электромагнитное излучение далее поглощается во второй раз для испускания второго промежуточного электромагнитного излучения, имеющего все еще большую длину волны и цвет, не характерный для первого промежуточного электромагнитного излучения. Второе промежуточное электромагнитное излучение может быть далее преобразовано дополнительными элементами преобразования энергии с соответствующими стоксовыми сдвигами частоты до получения требуемой пиковой длины Е1 волны излучения первого выходного электромагнитного излучения 46. Аналогичный процесс преобразования может быть также выполнен для фотолюминесцентного материала Х2 зеленого свечения. Несмотря на то, что процессы преобразования энергии, использующие энергетические каскады, могут создавать широкие спектры цвета, увеличение числа стоксовых сдвигов может привести к менее эффективному преобразованию с понижением частоты в связи с большей вероятностью наложения соответствующих спектров поглощения и излучения. Кроме того, при необходимости большего цветоделения необходимо дополнительно учесть то, что наложение спектров поглощения и (или) излучения одного фотолюминесцентного материала и спектров поглощения и (или) излучения другого фотолюминесцентного материала, также реализующего энергетический каскад или какой-либо другой процесс преобразования энергии, минимально.
Что касается фотолюминесцентного материала Х3 голубого свечения, маловероятно, чтобы последовательные преобразования третьего электромагнитного излучения 32 посредством энергетического каскада были необходимы, поскольку входное электромагнитное излучение 32 и выходное электромагнитное излучение 50 зачастую имеют относительно близкие пиковые длины волн в голубом диапазоне спектра. Таким образом, фотолюминесцентный материал Х3 голубого свечения может включать в себя элемент преобразования энергии с малым стоксовым сдвигом частоты. При необходимости большего цветоделения должен быть выбран фотолюминесцентный материал Х3 голубого свечения со спектром излучения, имеющим минимальное наложение со спектрами поглощения фотолюминесцентных материалов Х1, Х2 красного и зеленого свечения. В качестве альтернативы ультрафиолетовый светодиод может заменить светодиод 38 голубого свечения с целью применения элемента преобразования энергии с большим стоксовым сдвигом частоты, который обеспечит большие возможности для спектра излучения фотолюминесцентного материала Х3 голубого свечения в пределах голубого диапазона. Для конфигураций с освещением спереди фотолюминесцентная структура 16 может в качестве альтернативы включать в себя узкополосный отражающий материал, предназначенный для отражения третьего входного электромагнитного излучения 32, испускаемого светодиодом 38 голубого свечения вместо выполнения преобразования энергии для получения голубого света, что устраняет необходимость в применении фотолюминесцентного материала Х3 голубого свечения. В качестве альтернативы вышеуказанный отражающий материал может быть предназначен для отражения выбранного количества первого и второго входных электромагнитных излучений 28, 30 для получения голубого света, тем самым устраняя необходимость в применении фотолюминесцентного материала Х3 голубого свечения и светодиода 38 голубого свечения. Для конфигураций с освещением сзади голубого свечения свет может быть в качестве альтернативы получен благодаря третьему входному электромагнитному излучению 32, проходящему через фотолюминесцентную структуру 16, при этом фотолюминесцентный материал Х3 голубого свечения не используется.
Поскольку многие элементы преобразования энергии являются ламбертовскими излучателями, то получаемые вторичные излучения могут распространяться во всех направлениях, включая распространение от целевой выходной поверхности 52 фотолюминесцентной структуры 16. В результате некоторые или все вторичные излучения могут быть уловлены (полное внутреннее отражение) или поглощены соответствующими структурами (например, компонентом 42 транспортного средства), в результате чего происходит снижение световой эффективности фото люминесцентной структуры 16. Для сведения вышеупомянутого явления к минимуму фотолюминесцентная структура 16 может дополнительно включать в себя по крайней мере один слой 54 с избирательной длиной волны, предназначенный для перенаправления (например, отражения) вторичных излучений, чьи пути распространения изменчивы, в сторону выходной поверхности 52, которая также выступает в качестве входной поверхности 56 для варианта конфигурации для освещения спереди, показанной на фиг. 4. В примерах, использующих разные входную поверхность 56 и выходную поверхность 52, что показано для варианта конфигурации с задней освещением на фиг. 5, слой 54 с избирательной длиной волны должен полностью передавать любые первичные излучения и перенаправлять любые вторичные излучения, чьи пути распространения изменчивы, в сторону выходной поверхности 52.
В обоих вариантах конфигурации слой 54 с избирательной длиной волны расположен между подложкой 40 и слоем 18 преобразования энергии таким образом, что, по крайней мере, некоторые вторичные излучения, распространяемые в сторону подложки 40, перенаправляются в сторону выходной поверхности 52 для того, чтобы максимально увеличить количество вторичного излучения, исходящего от фотолюминесцентной структуры 16. С этой целью слой 54 с избирательной длиной волны должен быть, по меньшей мере, выполнен из материалов, которые рассеивают, но не поглощают пиковые длины Е1, Е2, Е3 волн излучения, связанные с первым, вторым и третьим выходными электромагнитными излучениями 46, 48, 50 соответственно. Слой 54 с избирательной длиной волны может быть выполнен в виде покрытия и быть оптически связанным со слоем 18 преобразования энергии и плотно прилегать как к слою 18 преобразования энергии, так и к подложке 40 посредством некоторых вышеописанных способов или других подходящих способов.
На фиг. 8 показан источник 26 возбуждения, который может быть электрически соединен с процессором 60, обеспечивающим подачу энергии для источника 26 возбуждения посредством источника 62 питания (например, бортового источника питания транспортного средства) и управляющим рабочим состоянием источника возбуждения и (или) уровнями интенсивности первичного излучения источника 26 возбуждения. Команды управления могут быть выполнены в процессоре 60 автоматически, используя программу, сохраненную на запоминающем устройстве. В качестве альтернативы или дополнения команды управления могут быть получены от устройства или системы транспортного средства посредством по крайней мере одного входного сигнала 64. Также в качестве альтернативы или дополнения команды управления могут быть переданы в процессор 60 посредством механизма 66 ввода сигнала пользователем, известного из уровня техники, включая, но не ограничиваясь этим, нажимную кнопку, переключатель, сенсорный экран и т.д. Хотя на фиг. 8 показано, что процессор 60 электрически соединен с одним источником 26 возбуждения, следует понимать, что процессор 60 также может управлять дополнительными источниками возбуждения с помощью какого-либо способа, описанного выше.
На фиг. 9 и 10 представлен узел 67 освещения сзади, который в предпочтительном варианте используется в системе 24 освещения в конфигурации освещения сзади для транспортного средства, описанной ранее со ссылкой на фиг. 5, однако может быть использована любая альтернативная конфигурация. Как показано на фиг. 9, изображенный узел 67 освещения сзади имеет центральную консоль с опорным элементом 68 (например, панелью облицовки), поддерживающим один или несколько интерактивных элементов с освещением сзади, обозначенных ссылочными позициями 70а, 70b и 70с. Для наглядности интерактивные элементы 70а, 70b, 70с, подсвечиваемые сзади, представлены в виде нажимной кнопки, поворотной ручки и рычажного переключателя соответственно, при этом каждый из них позволяет пользователю взаимодействовать с одной или несколькими системами транспортного средства, в т.ч. с аудиосистемой, системой климат-контроля, навигационной системой и т.д.
На фиг. 11 представлен поперечный разрез интерактивного элемента 70а с подсветкой сзади, соответствующего одному варианту осуществления. Что касается представленного варианта осуществления интерактивный элемент 70а с подсветкой сзади, по крайней мере, частично проходит через отверстие в опорном элементе 68 и может быть установлен в узле 67 освещения сзади стандартным способом. Интерактивный элемент 70а, подсвечиваемый сзади, может включать в себя светопроводящий корпус, имеющий переднюю сторону 78 и по крайней мере одну боковую стенку 80, и может быть сформирован путем литья под давлением или другим подходящим способом. Хотя на фиг. 10 интерактивный элемент 70а, подсвечиваемый сзади, представлен в виде нажимной кнопки, следует понимать, что также возможно использование других вариантов осуществления, в т.ч. поворотной ручки, рычажного переключателя и т.д.
В соответствии с настоящим изобретением источник 26 возбуждения расположен таким образом, чтобы обеспечивать первичное излучение в виде освещения сзади, как показано с помощью стрелки 84, направленной к интерактивному элементу 70а, подсвечиваемому сзади. Первичное излучение 84 может исходить непосредственно от источника 26 возбуждения или опосредованно через световод, оптическое устройство и т.д., и может включать в себя одно или несколько входных электромагнитных излучений, каждое из которых имеет уникальную пиковую длину волны и каждое из которых испускается соответствующим светодиодом.
Первичное излучение 84 попадает на переднюю сторону 78 интерактивного элемента 70а с подсветкой сзади, после чего проходит через него. Затем первичное излучение 84 попадает на фотолюминесцентную структуру 16, которая может практически полностью преобразовывать первичное излучение во вторичное излучение, состоящее из одного или нескольких выходных электромагнитных излучений, каждое из которых имеет уникальную пиковую длину волны излучения. В качестве альтернативы фотолюминесцентная структура 16 может преобразовывать первичное излучение во вторичное излучение лишь частично и передавать оставшуюся часть в виде непреобразованного выходного электромагнитного излучения. В любом случае одно или несколько выходных электромагнитных излучений, представленных в общем виде с помощью стрелки 86, выходят через выходную поверхность 52 фотолюминесцентной структуры 16 и обеспечивают цветовое восприятие, имеющееся в цветовом пространстве RGB.
Для снижения световой эффективности фотолюминесцентной структуры 16 на ней может быть предусмотрен слой 54 с избирательной длиной волны, позволяющий перенаправлять отраженные вторичные излучения 86 в сторону выходной поверхности 52. В качестве дополнения непрозрачный слой 88 может быть присоединен, по крайней мере, к фотолюминесцентной структуре 16, данный слой может иметь отверстие 90 в форме определенной эмблемы, через которое будет передаваться вторичное излучение 86, подсвечивая эмблему.
На фиг. 11 представлено схематическое изображение варианта использования системы 92 освещения транспортного средства с помощью плафонов в транспортном средстве 93. Система 92 освещения транспортного средства с помощью плафонов встроена в систему 24 освещения транспортного средства в конфигурации освещения спереди, что было сказано выше со ссылкой на фиг. 6, однако может быть использована любая другая конфигурация. Как показано на фиг. 11, фотолюминесцентная структура 16 образует единую конструкцию с потолком 94 транспортного средства, при этом несколько источников 26a-26g возбуждения расположены таким образом, чтобы создавать первичное излучение, направленное в соответствующую область 96a-96g фотолюминесцентной структуры 16. Первичное излучение, исходящее от каждого источника 26a-26g возбуждения, может включать в себя одно или несколько входных электромагнитных излучений, каждое из которых имеет уникальную пиковую длину волны и каждое из которых излучается соответствующим светодиодом. Как было сказано выше, фотолюминесцентная структура 16 может практически полностью преобразовывать первичное излучение во вторичное излучение, содержащее одно или несколько выходных электромагнитных излучений, каждое из которых имеет уникальную пиковую длину волны излучения. В качестве альтернативы фотолюминесцентная структура 16 может частично отражать первичное излучение, а затем преобразовывать и отражать остальную часть вторичного излучения. В любой конфигурации фотолюминесцентная структура 16 может также включать в себя дополнительный слой 54 с избирательной длиной волны, обеспечивающий перенаправление отраженных вторичных излучений для ослабления световой эффективности фотолюминесцентной структуры 16.
В представленном варианте осуществления источники 26a-26d возбуждения функционально соединены с соответствующими подголовниками 98a-98d и создают освещенную область в форме круга в соответствующей угловой области 96a-96d фотолюминесцентной структуры 16. Источники 26е и 26f возбуждения оптически соединены с соответствующими центральными стойками 100е, 100f и создают освещенную область в форме полукруга в соответствующей боковой области 96е, 96f фотолюминесцентной структуры 16. Наконец, источник 26g возбуждения функционально соединен с потолком 94 транспортного средства и создает освещенную область в форме круга в соответствующей центральной области 96g. Как показано на фиг. 11, подобное расположение может привести к наложению соответствующих соседних областей 96a-96g, что позволяет задействовать практически всю область фотолюминесцентной структуры 16. Таким образом, система 92 освещения транспортного средства с помощью плафонов может управляться (например, с помощью процессора 60) для обеспечения общего или изолированного освещения за счет активации всех или отдельных источников 26a-26g возбуждения. В качестве альтернативы или дополнения использование нескольких источников 26a-26g возбуждения позволяет любой соответствующей области 96a-96g фотолюминесцентной структуры 16 обеспечить цветовое восприятие (создаваемое с помощью выходного электромагнитного излучения и (или) отраженного входного электромагнитного излучения), имеющегося в цветовом пространстве RGB, которое будет аналогично или отличаться от цветового восприятия, создаваемого любой другой областью 96a-96g. Данного результата можно достичь за счет изменения состава света в первичном излучении, испускаемом любым активным источником 26а-26g возбуждения.
Соответственно, выше в настоящем документе была раскрыта система 24 освещения транспортного средства. В предпочтительном варианте в системе 24 освещения транспортного средства применяют фотолюминесцентную структуру 16, которая может преобразовывать первичное излучение во вторичное излучение для создания различных вариантов цветового восприятия, тем самым улучшая впечатления от вождения и (или) общий внешний вид компонента транспортного средства.
Следует понимать, что в описанную выше конструкцию могут быть внесены различные вариации и модификации без отступления от сущности настоящего изобретения и что подобные концепции определены следующей формулой изобретения, если явно не указано иное.
1. Узел подсветки сзади, содержащий:
панель облицовки транспортного средства,
интерактивный элемент, функционально соединенный с панелью облицовки и включающий в себя светопроводящий корпус, имеющий переднюю сторону, открытую через панель облицовки;
источник возбуждения, выполненный с возможностью испускания первичного излучения для подсветки сзади интерактивного элемента;
фотолюминесцентную структуру, расположенную поверх передней стороны и выполненную с возможностью преобразования первичного излучения во вторичное излучение, и
непрозрачный слой, частично закрывающий фотолюминисцентную структуру.
2. Узел по п.1, в котором интерактивный элемент выполнен в виде нажимной кнопки, поворотной ручки или рычажного переключателя.
3. Узел по п.1, в котором источник возбуждения включает в себя первый голубой светоизлучающий диод, второй голубой светоизлучающий диод и третий голубой светоизлучающий диод, каждый из которых выполнен с возможностью испускать голубой свет с уникальной пиковой длиной волны.
4. Узел по п.3, в котором первичное излучение включает в себя первое входное электромагнитное излучение, испускаемое первым голубым светоизлучающим диодом, и/или второе входное электромагнитное излучение, испускаемое вторым голубым светоизлучающим диодом, и/или третье входное электромагнитное излучение, испускаемое третьим голубым светоизлучающим диодом.
5. Узел по п.4, в котором фотолюминесцентная структура включает в себя слой преобразования энергии, содержащий фотолюминесцентный материал красного свечения, который главным образом возбуждается первым входным электромагнитным излучением, фотолюминесцентный материал зеленого свечения, который главным образом возбуждается вторым входным электромагнитным излучением, и фотолюминесцентный материал голубого свечения, который главным образом возбуждается третьим входным электромагнитным излучением.
6. Узел по п.5, в котором вторичное излучение включает в себя первое выходное электромагнитное излучение, и/или второе выходное электромагнитное излучение, и/или третье выходное электромагнитное излучение, каждое из которых имеет уникальную пиковую длину волны излучения.
7. Узел по п.6, в котором фотолюминесцентный материал красного свечения преобразует первое входное электромагнитное излучение в первое выходное электромагнитное излучение, фотолюминесцентный материал зеленого свечения преобразует второе входное электромагнитное излучение во второе выходное электромагнитное излучение, а фотолюминесцентный материал голубого свечения преобразует третье входное электромагнитное излучение в третье выходное электромагнитное излучение.
8. Узел подсветки сзади для транспортного средства, содержащий:
панель облицовки транспортного средства,
интерактивный элемент, выполненный в виде нажимной кнопки, поворотной ручки или рычажного переключателя, причем интерактивный элемент функционально соединен с панелью облицовки и включает в себя светопроводящий корпус, имеющий переднюю сторону, открытую через панель облицовки;
источник возбуждения, выполненный с возможностью испускания первичного излучения для подсветки сзади интерактивного элемента;
фотолюминесцентную структуру, расположенную поверх передней стороны и выполненную с возможностью преобразования первичного излучения во вторичное излучение, и
непрозрачный слой, частично закрывающий фотолюминисцентную структуру.
9. Узел по п.8, в котором источник возбуждения включает в себя первый голубой светоизлучающий диод, второй голубой светоизлучающий диод и третий голубой светоизлучающий диод, каждый из которых выполнен с возможностью испускать голубой свет с уникальной пиковой длиной волны.
10. Узел по п.9, в котором первичное излучение включает в себя первое входное электромагнитное излучение, испускаемое первым голубым светоизлучающим диодом, и/или второе входное электромагнитное излучение, испускаемое вторым голубым светоизлучающим диодом, и/или третье входное электромагнитное излучение, испускаемое третьим голубым светоизлучающим диодом.
11. Узел по п.10, в котором фотолюминесцентная структура включает в себя слой преобразования энергии, содержащий фотолюминесцентный материал красного свечения, который главным образом возбуждается первым входным электромагнитным излучением, фотолюминесцентный материал зеленого свечения, который главным образом возбуждается вторым входным электромагнитным излучением, и фотолюминесцентный материал голубого свечения, который главным образом возбуждается третьим входным электромагнитным излучением.
12. Узел по п.11, в котором вторичное излучение включает в себя первое выходное электромагнитное излучение, и/или второе выходное электромагнитное излучение, и/или третье выходное электромагнитное излучение, каждое из которых имеет уникальную пиковую длину волны излучения.
13. Узел по п.12, в котором фотолюминесцентный материал красного свечения преобразует первое входное электромагнитное излучение в первое выходное электромагнитное излучение, фотолюминесцентный материал зеленого свечения преобразует второе входное электромагнитное излучение во второе выходное электромагнитное излучение, а фотолюминесцентный материал голубого свечения преобразует третье входное электромагнитное излучение в третье выходное электромагнитное излучение.
14. Узел подсветки сзади для транспортного средства, содержащий:
панель облицовки транспортного средства,
интерактивный элемент, функционально соединенный с панелью облицовки и включающий в себя светопроводящий корпус, имеющий переднюю сторону, открытую через панель облицовки;
источник возбуждения для подсветки сзади интерактивного элемента, выполненный с возможностью выборочного испускания первого, второго и третьго входного электромагнитного излучения;
фотолюминесцентную структуру, расположенную поверх передней стороны и содержащую:
- фотолюминесцентный материал красного свечения, который главным образом возбуждается первым входным электромагнитным излучением,
- фотолюминесцентный материал зеленого свечения, который главным образом возбуждается вторым входным электромагнитным излучением, и
- фотолюминесцентный материал голубого свечения, который главным образом возбуждается третьим входным электромагнитным излучением; и
непрозрачный слой, частично закрывающий фотолюминисцентную структуру.
15. Узел по п.14, в котором интерактивный элемент выполнен в виде нажимной кнопки, поворотной ручки или рычажного переключателя.
16. Узел по п.14, в котором источник возбуждения включает в себя первый голубой светоизлучающий диод, второй голубой светоизлучающий диод и третий голубой светоизлучающий диод, каждый из которых выполнен с возможностью испускать голубой свет с уникальной пиковой длиной волны.
17. Узел по п.16, в котором первое входное электромагнитное излучение испускается первым голубым светоизлучающим диодом, второе входное электромагнитное излучение испускается вторым голубым светоизлучающим диодом и третье входное электромагнитное излучение испускается третьим голубым светоизлучающим диодом.
