量子点材料增强型LED照明的制作方法

量子点材料增强型led照明
技术领域
1.本公开涉及使用通过量子点材料增强的发光二极管（led）的照明系统。


背景技术：

2.照明或照射是为了达到实际或美学效果而对光的故意使用。照明包括人造光源（比如灯和照明灯具）以及通过捕获日光的天然照射两者的使用。可采用照明来增强任务性能、改善区域外观或对乘员具有积极的心理影响。
3.机动车辆通常配备有外部照明系统来提供外部照射，以使操作员在弱光条件（诸如，夜间驾驶）下有效地操作车辆并增加车辆的醒目性。此类照明系统还显示关于车辆的存在、位置、大小、行进方向的信息，以及提供发信号通知功能以指示操作员对车辆的预期操纵（例如，向其他正在接近的车辆的操作员）。
4.车辆照明系统通常包括安装或集成到车辆的前部、侧部、顶部和后部的灯组件的阵列。灯组件的此类阵列通常包括：前照灯，其布置成照射车辆前面的道路；转向灯，其布置成发信号通知车辆的预期操纵和行进方向；车顶和侧标志灯，其预期使车辆的位置可见；以及尾灯，其通常限定制动灯以用于向车辆的后方发信号通知车辆正在减速或停止。此类灯组件可采用发光二极管（led）作为光源技术。


技术实现要素：

5.一种被配置成生成变化的、广泛的彩色光的发光组件包括：组件壳体；外透镜，其固定到组件壳体；以及印刷电路板（pcb），其布置在外透镜和组件壳体之间。发光组件还包括第一蓝色发光二极管（led）和第二蓝色led，每个蓝色led布置在pcb上。发光组件附加地包括布置在第一蓝色led和外透镜之间的第一量子点材料元件，由此促进红色光穿过外透镜的发射。发光组件进一步包括布置在第二蓝色led和外透镜之间的第二量子点材料元件，由此促进绿色光穿过外透镜的发射。
6.发光组件还可包括布置在外透镜和组件壳体之间的第三蓝色led，由此促进彩色光的红绿蓝（rgb）范围/光谱穿过外透镜的发射。
7.发光组件可以是机动车辆的前照灯组件，其被配置成限定发射琥珀色光的转向灯功能。
8.发光组件可被配置成限定机动车辆的中央高位刹车灯（chmsl）。
9.发光组件可被配置为机动车辆的尾灯。
10.发光组件可被配置成生成机动车辆的辅助照明。
11.第一量子点材料元件可以是红色量子点材料元件，并且第二量子点材料元件是绿色量子点材料元件。
12.第一量子点材料元件可以是第一白色量子点元件，并且第二量子点材料元件可以是第二白色量子点元件。在此类实施例中，发光组件可附加地包括布置在第一白色量子点元件和外透镜之间的红色滤色器、以及布置在第二白色量子点元件和外透镜之间的绿色滤
色器。
13.红色滤色器和绿色滤色器中的每一者可被配置为施加到相应的第一蓝色led和第二蓝色led的涂层和膜中的一者。替代地，红色滤色器和绿色滤色器中的每一者可被配置为结合到相应的第一蓝色led和第二蓝色led的透镜。
14.发光组件可附加地包括散热器元件，该散热器元件布置在pcb和组件壳体之间并被配置成从pcb去除热能。
15.还公开了一种采用此类发光组件的机动车辆。
16.本发明还包括如下方案：方案1. 一种被配置成生成变化的彩色光的发光组件，所述发光组件包括：组件壳体；外透镜，其固定到所述组件壳体；印刷电路板（pcb），其布置在所述外透镜和所述组件壳体之间；第一蓝色发光二极管（led）和第二蓝色led，每个蓝色led布置在所述pcb上；布置在所述第一蓝色led和所述外透镜之间的第一量子点材料元件，由此促进红色光穿过所述外透镜的发射；以及布置在所述第二蓝色led和所述外透镜之间的第二量子点材料元件，由此促进绿色光穿过所述外透镜的发射。
17.方案2. 根据方案1所述的发光组件，其进一步包括：布置在所述外透镜和所述组件壳体之间的第三蓝色led，由此促进彩色光的红绿蓝（rgb）光谱穿过所述外透镜的发射。
18.方案3. 根据方案2所述的发光组件，其中，所述发光组件是机动车辆的前照灯组件，其被配置成限定发射琥珀色光的转向灯功能。
19.方案4. 根据方案2所述的发光组件，其中，所述发光组件被配置成限定机动车辆的中央高位刹车灯（chmsl）。
20.方案5. 根据方案2所述的发光组件，其中，所述发光组件是机动车辆的尾灯。
21.方案6. 根据方案2所述的发光组件，其中，所述发光组件被配置成生成机动车辆的辅助照明。
22.方案7. 根据方案1所述的发光组件，其中，所述第一量子点材料元件是红色量子点元件，并且所述第二量子点元件是绿色量子点材料元件。
23.方案8. 根据方案1所述的发光组件，其中，所述第一量子点材料元件是第一白色量子点元件，并且所述第二量子点材料元件是第二白色量子点元件，所述发光组件进一步包括布置在所述第一白色量子点元件和所述外透镜之间的红色滤色器、以及布置在所述第二白色量子点元件和所述外透镜之间的绿色滤色器。
24.方案9. 根据方案8所述的发光组件，其中，所述红色滤色器和所述绿色滤色器中的每一者被配置为施加到相应的第一蓝色led和第二蓝色led的涂层和膜中的一者，或者配置为结合到所述相应的第一蓝色led和第二蓝色led的透镜。
25.方案10. 根据方案1所述的发光组件，其进一步包括散热器元件，所述散热器元件布置在所述pcb和所述组件壳体之间并被配置成从所述pcb去除热能。
26.方案11. 一种机动车辆，其包括：
车辆车身，其沿着纵向轴线布置并且具有以下各者：第一车辆车身端，其被配置成当所述车辆相对于路面处于运动中时面向迎面而来的环境气流；以及第二车辆车身端，其与所述第一车辆车身端相对；以及安装到所述车辆车身的发光组件，所述发光组件被配置成生成变化的彩色光并且具有：外透镜，其固定到所述组件壳体；印刷电路板（pcb），其布置在所述外透镜和所述组件壳体之间；第一蓝色发光二极管（led）和第二蓝色led，每个蓝色led布置在所述pcb上；布置在所述第一蓝色led和所述外透镜之间的第一量子点材料元件，由此促进红色光穿过所述外透镜的发射；以及布置在所述第二蓝色led和所述外透镜之间的第二量子点材料元件，由此促进绿色光穿过所述外透镜的发射。
27.方案12. 根据方案11所述的机动车辆，其进一步包括：布置在所述外透镜和所述组件壳体之间的第三蓝色led，由此促进彩色光的红绿蓝（rgb）光谱穿过所述外透镜的发射。
28.方案13. 根据方案12所述的机动车辆，其中，所述发光组件是前照灯组件，其被配置成限定发射琥珀色光的转向灯功能。
29.方案14. 根据方案12所述的机动车辆，其中，所述发光组件相对于所述纵向轴线居中并被配置成限定中央高位刹车灯（chmsl）。
30.方案15. 根据方案12所述的机动车辆，其中，所述发光组件是尾灯。
31.方案16. 根据方案12所述的机动车辆，其中，所述发光组件被配置成生成辅助照明。
32.方案17. 根据方案11所述的机动车辆，其中，所述第一量子点材料元件是红色量子点材料元件，并且所述第二量子点材料元件是绿色量子点材料元件。
33.方案18. 根据方案11所述的机动车辆，其中，所述第一量子点材料元件是第一白色量子点元件，并且所述第二量子点材料元件是第二白色量子点元件，所述机动车辆进一步包括布置在所述第一白色量子点元件和所述外透镜之间的红色滤色器、以及布置在所述第二白色量子点元件和所述外透镜之间的绿色滤色器。
34.方案19. 根据方案18所述的机动车辆，其中，所述红色滤色器和所述绿色滤色器中的每一者被配置为施加到相应的第一蓝色led和第二蓝色led的涂层和膜中的一者，或者被配置为结合到所述相应的第一蓝色led和第二蓝色led的透镜。
35.方案20. 根据方案11所述的机动车辆，其进一步包括散热器元件，所述散热器元件布置在所述pcb和所述组件壳体之间并被配置成从所述pcb去除热能。
36.当结合附图和所附权利要求书理解时，从对用于实施所描述的公开的（一个或多个）实施例和（一个或多个）最佳模式的以下详细描述中，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点将容易显而易见。
附图说明
37.图1是根据本公开的机动车辆的透视图示，该机动车辆具有车辆车身和安装到车
辆车身的多个发光组件。
38.图2是根据本公开的图1中示出的通用发光组件的透视图，该发光组件包括在外透镜下面以虚线示出的转向灯特征。
39.图3是根据本公开的图2中所指示的发光组件的特定区段的截面侧视图，并且其示出了发光二极管（led）簇，这些led配备有量子点（qd）材料元件以用于生成彩色光的红绿蓝（rgb）光谱。
40.图4是色度图，其包括与由典型的红绿蓝（rgb）led簇发射的彩色光的可见光谱的一部分相比由图2和图3中示出的发光组件发射的彩色光的可见光谱的一部分的图形表示。
41.图5是根据本公开的实施例的发光组件的蓝色led簇的示意性截面侧视图，这些蓝色led配备有红色qd材料元件和绿色qd材料元件。
42.图6是根据本公开的另一实施例的发光组件的蓝色led簇的示意性截面侧视图，这些蓝色led配备有白色qd材料元件以及相应的红色滤色器和绿色滤色器。
具体实施方式
43.参考附图，其中，相似的附图标记指代相似的部件，图1示出了相对于路面12定位的机动车辆10的示意图。车辆10包括车辆车身14，该车辆车身沿着虚拟纵向轴线x布置并且基本上平行于路面12。车辆车身14限定六个车身侧。六个车身侧包括第一车身端或前端16、相对的第二车身端或后端18、第一侧向车身侧或左侧20和第二侧向车身侧或右侧22、顶部车身部分24（该顶部车身部分可包括车辆车顶）、以及车身下部部分（未示出）。
44.左侧20和右侧22通常彼此平行且相对于纵向轴线x设置，并且横跨前端16和后端18之间的距离。车辆车身14被限定为包括纵向轴线x。车辆10的乘客舱（未示出）通常由车身14的前端16和后端18以及左侧20和右侧22界定。前端16被配置成当车辆10相对于路面12处于运动中时面向迎面而来的环境气流28。当车辆10处于运动中时，迎面而来的环境气流28基本上平行于车身14并沿着纵向轴线x移动。如图所示，车辆10还可包括动力装置30，诸如内燃发动机、混合动力电动动力系统（未示出）或其他替代类型的推进系统。
45.如图1中示出的，车辆10还包括电气系统32，该电气系统具有被配置成接受电荷的能量存储装置34，诸如一个或多个电池。电气系统32被配置成供应电流以操作车辆系统，诸如包括多个发光组件（在图2中通常由数字36指示）的外部照明，所述多个发光组件被配置成生成相应的光束38（在图1中示出）。可经由电气系统32操作的其他车辆系统可包括供热/通风/空调（hvac）、车辆信息娱乐以及各种车载装置（诸如，蜂窝电话充电器等），以上各者未示出。
46.如图1中示出的，为机动车辆10提供外部照射的特定的发光组件可限定车辆前照灯36a、尾灯36b、刹车灯36c、中央高位刹车灯（chmsl）36d、转向灯36e、各种辅助照明36f以及前侧、顶部和后侧标志灯（未示出）。此类发光组件36可指示主车辆的存在（例如，位置、大小和行进方向），以及提供发信号通知功能以指示操作员对车辆的预期操纵（例如，向其他正在接近的车辆的操作员）。尽管本公开集中于如被采用用于机动车辆的外部照明的发光组件36，但是并不排除在其他汽车或非汽车应用中采用具有下文所描述的构造的发光组件。
47.通常，车辆10采用前照灯36a以用投射的和特定地瞄准的光束38来照射车辆前面
的路面12。尾灯36b通常被配置成向车辆后方发信号通知主车辆的存在。尾灯36b被要求产生红色光，并且被接线成使得每当前照灯36a打开时这些尾灯便被点亮。当车辆操作员应用目标车辆（subject vehicle）的制动时，与尾灯组件的其余部分相比，经常并入到尾灯组件36b中的制动灯或刹车灯36c以增加的强度被激活。通常，刹车灯36c被配置为稳燃灯，其被激活以向跟随主车辆的驾驶员提供减速警告。
48.chmsl 36d安装成高于车辆的刹车灯36c，并被预期向车辆10后面的驾驶员提供警告，这些驾驶员对车辆的刹车灯的视野被介入车辆（interceding vehicle）阻挡。在刹车灯36c发生故障的情况下，chmsl 36d还提供冗余的刹车灯信号。转向灯36e通常被配置成经由重复光束发信号通知车辆的行进方向和车辆的预期操纵。转向灯36e通常被要求发射琥珀色光以用于此类色调的区别特性。如图1中示出的，转向灯36e可以是布置在车辆车身14上任何地方的独立单元，或者被并入到包括前照灯36a和/或尾灯36b的照明组件中以用于向主车辆的相应的前方和后方发信号通知车辆的行进方向。辅助照明36f可以是组件36a、36b、36c、36d和36e中的至少一者的一部分，或者是安装在车辆车身14上的独立组件。例如，如图1中示出的，辅助照明36f可被并入到机动车辆10的格栅中，并且用于发信号通知预定功能或车辆操作就绪，诸如电动车辆中的充电状态。
49.每个发光组件36（诸如，组件36a、36b、36c、36d、36e和36f）被配置成生成变化的或广泛的彩色光，如下文将详细描述的。如图2中示出的，示例性发光组件36包括组件壳体40和固定到组件壳体的外透镜42，由此限定目标组件的内部空间46。外透镜42可经由各种方法固定到组件壳体40，所述各种方法诸如为集成式卡扣锁或独立式紧固件（未示出）、或通过用结构性粘合剂或密封剂永久地熔接到该组件壳体、或通过焊接过程永久地熔接到该组件壳体。发光组件36通常安装到车辆车身14，诸如经由延伸穿过形成在组件壳体40中的专用特征的紧固件（未示出）。
50.如在图3中可看到的，在图2中所指示的截面平面3
‑
3中，印刷电路板（pcb）48在内部空间46中布置在外透镜42和组件壳体40之间，并且包括（一个或多个）光元件，其将在下文被详细描述。通常，pcb使用导电轨、焊盘和从铜的一个或多个片材层（所述片材层被层压到非导电衬底的片材层之上和/或之间）蚀刻的其他特征来机械地支撑并电气地连接各种电气或电子部件。各个电路部件通常被焊接到pcb上，以将这些电路部件既电气连接又机械地紧固到pcb。pcb 48可由组件壳体40支撑并连接到电气系统32以接收用于经由（一个或多个）光元件产生光的电流。
51.如图3中示出的，pcb 48包括蓝色发光二极管（led）簇。pcb 48具体地包括第一蓝色发光二极管（led）50和第二蓝色led 52。发光组件36还可包括第三蓝色led54。第一蓝色led 50、第二蓝色led 52和第三蓝色led 54中的每一者在pcb 48上布置在组件壳体40和外透镜42之间，并且作为组件36的各个光元件操作。第一蓝色led 50、第二蓝色led 52和第三蓝色led 54可以是表面安装装置（smd），即直接安装到pcb 48的表面上。发光组件36还包括布置在第一蓝色led 50和外透镜42之间的第一量子点材料元件56，由此促进红色光56a穿过外透镜的发射（在图5和图6中示出）。发光组件36附加地包括布置在第二蓝色led 52和外透镜42之间的第二量子点材料元件58，由此促进绿色光58a穿过外透镜的发射（在图5和图6中示出）。如图5和图6中还示出的，剩余的第三蓝色led 54将保持对蓝色光54a的发射。发光组件36可进一步包括光导55（在图3中示出），该光导被配置成收集第一蓝色led 50、第二蓝
色led 52和第三蓝色led 54的组合光并引导所得的全色光束38a穿过外透镜42。
52.总体而言，结合第一量子点材料元件56和第二量子点材料元件58的第一蓝色led 50、第二蓝色led 52和第三蓝色led 54预期促进彩色光的红绿蓝（rgb）范围/光谱（即，所得的全色光束38a）穿过外透镜42的发射，并且将发射的光聚焦在特定的波长带中。在图4中所描绘的色度图中通常示出了彩色光的可见光谱59。由典型的红色、绿色和蓝色led发射的可见彩色光谱（visible color spectrum）59的光部分60被限制在彩色光谱的精确区域中，该精确区域限定转向灯36e所需的真正琥珀色光62。然而，由于由量子点材料元件56、58发射的更纯彩色光所致，由发光组件36发射的可见彩色光谱59的光部分64将准许转向灯36e发射所需的真正琥珀色光62，如图4中所指示的。
53.通常，量子点（qd）是大小为几纳米的微小半导体粒子，即“纳米级”晶体，由于量子力学，所述微小半导体粒子具有不同于较大粒子的光学和电子性质。当由紫外线光照射量子点时，量子点中的电子可被激发到更高能量状态。在半导电量子点的情况下，该过程对应于电子从价带到导带的跃迁。激发的电子可回落到价带中，从而通过光的发射（即，光致发光）来释放其能量。发射的光的颜色取决于导带和价带之间的能量差。qd的光电子、电光或光电性质根据大小和形状两者而改变。5
–
6 nm直径的较大qd发射更长的波长，具有诸如为橙色或红色的颜色。较小的qd（2
–
3 nm）发射较短的波长，从而产生比如蓝色和绿色的颜色。然而，特定的颜色根据qd的确切组成而变化。
54.如在图5中示意性地示出的，第一量子点材料元件56可以是红色qd元件，并且第二量子点材料元件是绿色qd元件。替代地，如在图6中示意性地示出的，第一量子点材料元件56可以是第一白色qd元件，而第二量子点材料元件58可以是第二白色qd元件。在此类实施例中，发光组件36还可包括布置在第一白色qd元件和外透镜42之间的红色滤色器66。附加地，发光组件36可包括布置在第二白色qd元件和外透镜42之间的绿色滤色器68。红色滤色器66和绿色滤色器68中的每一者可被配置为施加到相应的第一蓝色led 50和第二蓝色led 52的涂层。涂层可具体地被配置为着色的树脂。
55.替代地，红色滤色器66和绿色滤色器68中的每一者可被配置为施加到相应的第一蓝色led 50和第二蓝色led 52的具体地着色的膜。在又一实施例中，红色滤色器66和绿色滤色器68中的每一者可被配置为结合到相应的第一蓝色led 50和第二蓝色led 52的表面的透镜。发光组件36可附加地包括在内部空间46中布置在pcb 48和组件壳体40之间的散热器元件70。散热器元件70被配置成从pcb 48去除热能并由此影响发光组件36的热补偿。散热器元件70可由铝或另一导热材料构造而成。
56.详细描述和附图或图对于本公开是支持性和描述性的，但是本公开的范围仅由权利要求书限定。虽然已详细描述了用于实施要求保护的公开的最佳模式和其他实施例中的一些，但是存在用于实践所附权利要求书中限定的本公开的各种替代性设计和实施例。此外，在附图中示出的实施例或本说明书中提到的各种实施例的特性不必理解为彼此独立的实施例。相反，可能的是，在实施例的一个示例中描述的特性中的每一者可与来自其他实施例的一个或多个期望的特性组合，从而导致不以文字或通过参考附图描述的其他实施例。因此，此类其他实施例落入所附权利要求书的范围的框架内。