车辆外部照明系统的制作方法

本发明总体涉及车辆外部照明系统，并且更具体地涉及使用光致发光技术的车辆外部照明系统。

背景技术：

由光致发光结构的使用所产生的照明提供了独特且吸引人的视觉体验。因此，在机动车辆中针对各种照明应用实施这样的结构是期望的。

技术实现要素：

根据本发明的一方面，公开一种车辆外部照明系统并且该系统包括发光总成，发光总成各自连接到车辆的车身部分。用于感测环境光水平的至少一个光感测设备被包括在内。控制器配置为根据感测的环境光水平和/或确定的环境光的方向而以不同的强度选择性地激活每个发光总成。

根据本发明的另一方面，公开一种车辆外部照明系统并且该系统包括发光总成，发光总成连接到车辆的车身部分。光感测设备配置用于感测环境光水平。控制器配置为响应于感测的环境光水平来选择性地激活发光总成。

根据本发明的又一方面，公开一种车辆外部照明控制方法并且该方法包括下列步骤，将发光总成连接到车辆车身部分，利用至少一个光感测设备感测环境光水平以及根据感测的环境光水平和/或确定的环境光的方向以不同的强度选择性地激活每个发光总成。

本领域的技术人员一经研究下列说明书、权利要求以及附图就可以理解和领会本发明的这些以及其它方面、目标以及特性。

附图说明

在图中：

图1是根据一个实施例的配备有车辆外部照明系统的车辆的主视透视图；

图2是图1所示车辆的后视透视图；

图3是图1所示车辆的侧视透视图；

图4是根据一个实施例的沿图1的线IV-IV截取的发光总成的剖视图；

图5是根据一个实施例的用于控制车辆外部照明的方法的流程图；以及

图6和图7示出了针对配备有车辆外部照明系统的车辆的外部照明方案。

具体实施方式

根据需要，在此公开了本发明的详细实施例。然而，应当理解的是，公开的实施例仅仅是本发明的示例，其可以体现为不同的和替代的形式。附图不一定是具体设计，且为了呈现功能概况，一些图可以被夸大或缩小。因此，在此公开的特定的结构和功能细节不应被解释为限制，而是仅仅作为用于教导本领域技术人员多方面使用本发明的典型基础。

如在此所用的，当用于一系列两个或多个项目中时使用的术语“和/或”意味着可以单独使用任何一个所列项目或可以使用两个或多个所列项目的任意组合。例如，如果混合物被描述为包含组分A、B和/或C，混合物可以包含单独的A；单独的B；单独的C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B和C的组合。

参照图1-3，当前这里根据一个实施例描述了用于车辆12的车辆外部照明系统10。系统10包括一个或多个发光总成14，每个发光总成连接到车辆12的车身部分，车身部分包括车身前部16、车身后部18以及车身侧部20。为了示例的目的，发光总成14设置为矩形带以形成覆盖车身前部16、后部18和侧部20主要部分的列和行。然而，应理解的是，发光总成14可以设置为其它形状和尺寸并且如果需要可以覆盖更小的区域。而且，应明白的是，发光总成14也可以被设置用于覆盖车辆12车身上此处未示出的其它部分，例如，发动机罩、车顶内衬等。虽然发光总成14在这里被描述为定位在车辆12的外部上，但可以想到的是，发光总成14可以类似地适于在车辆12内部。如这里更详细地描述的，每个发光总成14可以配置为印刷LED设置。发光总成14可以热成型并且通过本领域已知的任何方式连接到对应车身部分。

仍参照图1-3，系统10进一步包括用于感测环境光水平的至少一个光感测设备。根据一个实施例，系统10包括配置用于感测朝向车辆12前方的环境光水平的传统白天/夜间传感器22。此外，系统10包括设置为朝向车辆12后部并且配置用于拍摄车辆后部场景的摄像机24。由摄像机24获取的图像可以被处理以确定朝向车辆12后部的环境光水平。如这里更详细说明的，可以根据感测的环境光水平和/或确定的环境光的方向以不同的强度选择性地激活每个发光总成14。

参照图4，根据一个实施例示出了发光总成14的剖视图。发光总成14包括近似0.005到0.060英寸厚的基底26，例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料。正极28设置在基底26上方并且包括导电环氧树脂，例如但不限于含银或含铜的环氧树脂。正极28电连接到多个光源，以发光二极管(LED)30示出，光源设置在半导体油墨32中并且应用在正极28上方。负极34也电连接到LED 30并且设置在半导体油墨32上方。负极34包括透明或半透明的导电材料，例如但不限于氧化铟锡。在可选的实施例中，正极28和负极34在发光总成14中可以交换位置，在这种情况下正极28应该包括透明或半透明的导电材料以容许从LED 30发射的光被传输穿过该材料。正极28和负极34各自通过对应汇流条38、40以及对应导线42、44电连接到控制器36。汇流条38、40可以沿正极28和负极34的相对边缘印刷并且汇流条38、40和导线42、44之间的连接点可以位于每个汇流条38、40的对角处以促使沿汇流条38、40均匀的电流分布。

控制器36可以在车辆12中各种定位并且导线42、44可以布线穿过车辆12的对应车身部分。控制器36通信地连接到白天/夜间传感器22和摄像机24。控制器36也电连接到电源46，电源46可以对应于在12到16V直流下操作的车载电源。可以想到的是，图1-3中示出的每个发光总成14可以类似地连接到控制器36，由此使控制器36独立地控制每个发光总成14的激活状态。控制器36可以包括处理器48和存储器50，存储器50具有存储在其上由处理器48执行的指令52。指令52可以使控制器36基于一个或多个输入信号(如信号54和55)选择性地控制每个发光总成14，输入信号可以接收自白天/夜间传感器22、摄像机24或其它车辆设备。

LED源30以随机或受控的方式分散在半导体油墨32中。LED源30可以包括氮化镓元件的微型LED，该微型LED尺寸约5到400微米并且半导体油墨32可以包括多种粘结剂以及电介质材料，粘结剂以及电介质材料包括但不限于镓、铟、碳化硅、磷和/或半透明的聚合物粘结剂中的一种或多种。半导体油墨32可以通过多种印刷工艺向正极28的选定部分应用，包括喷墨和丝网印刷工艺。更具体地，可以设想将LED源30分散在半导体油墨32内，并且将形状和尺寸设置为使大量的LED源在半导体油墨32沉积期间与正极28和负极34对齐。关于印刷LED设置的附加信息在2014年3月12日提交的、由洛文塔尔(Lowenthal)等人发明的、美国专利公开号为2014-0264396A1、名称为“从基底移除的超薄印刷LED层”的专利申请中进行了公开，在此通过引用包含其全部内容。

仍参照图4，光致发光结构56设置在负极34上方。光致发光结构56可以设置为涂层、层、薄膜或其它合适的沉积层。关于当前所述的实施例，光致发光结构56可以设置为多层结构，该多层结构包括能量转换层58、可选的稳定层60以及可选的保护层62。能量转换层58包括至少一个光致发光材料64，光致发光材料64具有利用磷光或荧光特性的能量转换元件。例如，光致发光材料64可以包括有机或无机荧光染料，染料包括萘嵌苯(rylene)、呫吨(xanthene)、卟啉(porphyrin)、酞菁染料(phthalocyanine)。另外或可选地，光致发光材料64可以包括磷光剂，磷光剂来自铈(Ce)掺杂的石榴石的组，例如YAG(钇铝石榴石):Ce。可以通过使用多种方法将光致发光材料64分散在聚合物基体中以形成均匀混合物来制备能量转换层58。这样的方法可以包括从在液体载体介质中的制剂制备能量转换层58且将能量转换层58涂到负极34上。能量转换层58可以通过涂装(painting)、丝网印刷、柔性版印刷、喷涂、狭缝涂覆(slot coating)、浸渍涂覆(dip coating)、滚筒涂覆(roller coating)和棒式涂覆(bar coating)应用到负极34。可选地，可以通过不使用液体载体介质的方法来制备能量转换层58。例如，可以通过将光致发光材料64分散在可以被结合到聚合物基体的固态溶液(在干燥状态的均匀混合物)中而呈现能量转换层58，聚合物基体可以通过挤出、注塑、压缩、压延、热成型等而成型。

为了保护包含在能量转换层58中的光致发光材料64不受光解和热降解，光致发光结构56可以可选地包括稳定层60，稳定层60可以配置为光学耦合和粘附到能量转换层58或以其它方式与之整合的单独的层。每个光致发光结构56也可以可选地包括光学耦合和粘附到稳定层60或其它层的保护层62以保护光致发光结构56不受由环境暴露所产生的物理和化学损伤。可以通过每层的顺序涂覆或印刷、顺序层压或压印、或任何其它合适的方式将稳定层60和/或保护层62与对应能量转换层58结合。在一个实施例中，遮蔽元件66可以设置在光致发光结构56上方以遮蔽发光总成14，以使发光总成14不被注意到，除非它处于激活状态(如输出光致发光的光)。例如，遮蔽元件66可以是与背景混合的空正面(deadfronted)或金属化的层。以这种方式，多个发光总成14可以被设置为在不影响车辆12美观的情况下不显眼地覆盖车辆12的较大区域。

在操作中，光致发光结构56配置为响应于被LED 30发射的光激发而发光。更具体地，由LED 30发射的光经历能量转换过程并且被光致发光材料64转换并且以不同的波长从光致发光材料64重新发射。由LED 30发射的光在这里被称为输入光并且在图4中由实线箭头示出，而由光致发光材料64重新发射的光在这里被称为转换后的光或发射光并且在图4中通过虚线箭头示出。根据一个实施例，光致发光材料64可以制备为将输入光转换为更长波长的光，另外被称为下变频。可选地，光致发光材料64可以被制备为将输入光转换为更短波长的光，另外被称为上变频。按照任何一种方法，通过光致发光材料64转换的光之后从对应光致发光结构56输出或另外被用在能量联级中，在能量联级中被转换的光用作输入光以激发位于能量转换层58中的光致发光材料的另外的制剂，由此后续转换后的光之后从光致发光结构56中输出或用作输入光，并以此类推。关于这里所述的能量转换过程，输入光与转换后的光之间的波长差被称作斯托克斯位移(Stokes shift)且用作对应于光的波长变化的能量转换过程的主要驱动机制。

根据一个实施例，光致发光材料64被制备为具有产生转换后的光的斯托克斯位移，转换后的光具有表现为所需颜色的发射光谱。在一个实施例中，能量转换过程可以通过下变频的方式进行，由此输入光包括位于可见光谱较低端的光，例如蓝色光、紫色光或紫外(UV)光。如此使蓝色、紫色或UV LED用作LED 30，该LED可以提供优于其它颜色的LED或单纯使用所需颜色的LED以及省略光致发光结构56的相对成本优势。

在可选的实施例中，能量转换层58可以包括多于一种不同的光致发光材料，每种光致发光材料配置用于将输入光转换为更长或更短波长的光。在一个实施例中，不同光致发光材料可以分布在能量转换层58中。可选的，如果需要，不同光致发光材料可以彼此分离。例如，不同光致发光材料可以设置为以镶嵌块或其它图案交替。在一个实施例中，每个不同的光致发光材料可以通过LED 30的对应部分唯一地激发，LED 30的对应部分可以是各种配置。在一些实施例中，每个不同的光致发光材料可以制备为具有产生相关转换后的光的斯托克斯位移，转换后的光具有表现为唯一颜色的发射光谱，以使产生的发射光对应于来自每种不同光致发光材料的转换后的光的混合光。通过将从两种或多种不同光致发光材料输出的转换后的光混合，可以表现出更多种颜色，该颜色另外通过单一光致发光材料的激发难以实现。可以想到的颜色包括混合光，混合光包含红色光、绿色光和蓝色光的任何组合，所有这些颜色可以通过选择光致发光材料和LED合适的组合来实现。关于不同光致发光材料和对应LED的设置的附加信息在2015年4月27日提交的、由斯图尔特(Salter)等人发明的、美国专利申请号为14/697,035、名称为“用于车辆的发光总成”的专利中进行公开，在此通过引用包含其全部公开内容。关于光致发光结构的附加信息在2012年7月31日提交的、由金斯利(Kingsley)等人发明的、美国专利号为8,232,533、名称为“用于高效电磁能量转换和持续二次发射的光解稳定和环境稳定的多层结构”的专利中进行了公开，在此通过引用包含其全部公开内容。

参照图5，根据一个实施例示出了外部照明控制方法68的流程图。方法68可以由系统10的控制器36来实施并且进一步参照图1-4所示的车辆12示例性描述，其中发光总成14被连接到车辆12车身的前部16、后部18和侧部20。在步骤70中，控制器36激励白天/夜间传感器22或其它合适的传感器以感测车辆12前部16处的环境光水平。在步骤72中，控制器36激励摄像机24或其它合适的传感器感测朝向车辆12后部18的环境光水平。虽然以线性方式示出和描述了步骤70和72，应该明白的是，它们可以同时实施或以不同的顺序实施。在步骤74中，控制器36确定朝向车辆12侧面20的环境光水平。根据一个实施例，控制器36通过内推感测的朝向车辆12前部16和后部18的环境光的水平来确定朝向车辆12的侧部20的环境光水平。可选地，可以使用专用光传感器来检测朝向车辆12侧部20的环境光水平。在步骤76中，控制器36基于车辆12的前部16、后部18和侧部20的环境光水平来确定与车辆12相关的环境光的方向。在步骤78中，控制器36基于步骤70-74中确定的环境光水平以及步骤76中确定的环境光的方向而以不同的强度选择性地激活发光总成14。如这里所限定的，环境光包括自然光(如日光)以及从外部光源指向车辆12的光，例如来自另一车辆、街道照明装置等的光。因此，通过响应于环境光照射到车辆12上的方式来调节发光总成14的输出，发光总成14可操作为使它们可以被感知的亮度是相等的。也就是，可以使位于充满环境光的车身部分上的发光总成14以更高的亮度照明，而可以使位于其它位置的发光总成14以较低的强度照明。如此，当从前部16、后部18或侧部20查看车辆12时，由发光总成14产生的照明表现更均匀地分布，因此给车辆12更精美的外观。

参照图6-7，根据一个实施例示出了示例性外部照明方案。如所示的，发光总成14可以连接到车辆12的车身后部18并且设置为行和列。在这个示例中，日光以箭头80所设定的方向以一定角度照射到车身后部18。该示例可以对应于典型的暮光情形，其中仅车辆12的部分与日光直接接触。在这样的情形中，如果发光总成14被操作为以相同的强度输出光，当迎面查看车身后部18时，定位为朝向车身后部18左侧的发光总成14可被感知的亮度会比定位为朝向车身后部18右侧的发光总成14的亮度更低。为了补偿该方面，控制器36可以确定关于车辆12的车身后部18的环境光水平和方向并且之后以不同的强度激活发光总成14，以在迎面查看时，可感知的亮度在横跨车身后部18均匀地分布。例如，发光总成14可操作为在横跨车身后部18上展示出梯度强度，如通过图6中示出的阴影所示，其中更深的阴影对应于以高强度输出的光以在更高的环境光水平下增加它的可视性。如果可用，控制器36也可以响应于检测的环境光水平和方向而激活位于车辆12前部16和侧部20上的发光总成14。关于当前示例，由于避开了直接的日光，位于车辆12前部16和右侧20b的发光总成14(例如，在从后方观察时)可以以较低地强度激活，而位于车辆12左侧20a的发光总成14可以以不同的强度激活以补偿直接暴露于不同水平环境光中的左侧部分。

相应地，这里已经有利地描述了车辆外部照明系统10。应明白的是，这里所述的系统10可以适用于各种功能。例如，可以想到的是，发光总成14可以配置用于提供功能或装饰照明。例如，发光总成14可操作用于补偿现有的车辆外部照明，例如前照灯和尾灯。在另外的示例中，发光总成14在车辆12处于倒退操纵或其它操纵中时可操作为警告灯。在又一示例中，发光总成14可操作为辅助行车灯。在再一示例中，一些照明总成14可操作为转向信号或其它指示器。这里仅给出系统10的几个潜在使用场景并且本领域普通技术人员可以明白存在受益于这里所述的系统10的其它照明应用。

为了说明和限定本发明的教导的目的，应该注意的是，这里利用术语“大体上”和“约”来表示可归因于任何定量的比较、数值、测量或其它表示的固有不确定性程度。这里也利用术语“大体上”和“约”表示在不引起所述主题的基本功能的变化的情况下，定量表示可以从所述参照改变的程度。

应当理解的是，在不脱离本发明构思的情况下，可以对上述结构做出变化和修改，并且进一步应当理解的是，这些构思旨在被下述权利要求覆盖，除非这些权利要求通过其文字另有明确表述。