CN111810865A

CN111810865A - 用于减少可见蓝光的包括防眩板和扩散板的侧光阅读灯

Info

Publication number: CN111810865A
Application number: CN202010195069.XA
Authority: CN
Inventors: 陈后立; 田雪; 沈立
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2020-10-23
Also published as: US20200324694A1; DE102020106122A1

Abstract

本发明公开了一种用于汽车的侧光阅读灯。该侧光阅读灯包括具有开口端部和一个或多个侧壁的壳体以及沿着壳体的一个或多个侧壁设置的多个发光二极管(LED)。该多个LED配置用于发出可见光，其中可见光包括蓝色可见光。该侧光阅读灯还包括由多个LED包围的导光板和定位成接收由多个LED发出的可见光的扩散板。侧光阅读灯还包括防眩板，该防眩板具有沿着防眩板的表面设置的多个光散射微结构，该多个光散射微结构定向成背离由多个LED产生的可见光。

Description

用于减少可见蓝光的包括防眩板和扩散板的侧光阅读灯

技术领域

本公开涉及用于汽车的侧光阅读灯。特别地，本公开涉及一种用于减少可见蓝光的包括防眩板和扩散板的侧光阅读灯。

背景技术

阅读灯用在各种地方。例如，汽车可包括内部阅读灯。内部阅读灯有时称为地图灯。地图灯提供聚焦光束以照亮特定对象，诸如地图。相反，内部顶灯照亮车辆的整个内部车厢。

存在各种因素有助于为个人创造一个舒适阅读环境。例如，过多的蓝光可能导致数码视觉疲劳。蓝光是可见光谱中具有最短波长和最高能量的部分。因此，可见蓝光比其他可见光更容易散射。因而，发射大量蓝光的阅读灯可能导致数码视觉疲劳。除了由蓝光引起的问题外，提供过多光线或炫光的阅读灯还可能导致眼睛疲劳。此外，一些人还有可能发现一些阅读灯会产生低质量的光。

因此，尽管在现有的阅读灯达到了其预期目的，但是仍需要一种能提供高质量光的新型改进的阅读灯。

发明内容

根据若干方面，公开了一种用于汽车的侧光阅读灯。该侧光阅读灯包括具有开口端部和一个或多个侧壁的壳体以及沿着壳体的一个或多个侧壁设置的多个发光二极管(LED)。该多个LED配置用于发射可见光，其中可见光包括蓝色可见光。该侧光阅读灯还包括由多个LED包围的导光板和定位成接收由多个LED发射的可见光的扩散板。该扩散板包括光扩散颗粒，该光扩散颗粒配置用于从由多个LED发射的可见光中吸收至少足够的可见蓝光以产生可见光谱，该可见光谱包括等于或小于可见光谱中其余色频的可见蓝光量。该侧光阅读灯还包括防眩板，该防眩板具有沿着防眩板的表面设置的多个光散射微结构，该多个光散射微结构定向成背离由多个LED产生的可见光。

在本公开的一方面，防眩板配置用于将从阅读灯发出的由多个LED产生的可见光的统一眩光值(UGR)降低到满意水平。

在本公开的另一方面，该满意水平是19。

在本公开的又一方面，多个光散射微结构为纳米级。

在本公开的一方面，多个光散射微结构各自包括大致圆形的轮廓。

在本公开的另一方面，防眩板位于壳体的开口端部内。

在本公开的又一方面，多个LED是白色LED。

在本公开的一方面，该侧光阅读灯还包括沿着壳体的内底表面设置的反光膜。

在本公开的另一方面，反光膜的厚度约为0.3毫米。

在本公开的又一方面，导光板的厚度约为2毫米。

在本公开的一方面，当与可见光谱中的其余色频相比较时，扩散板吸收足够的可见蓝光，使得该侧光阅读灯发射更少的可见蓝光。

在本公开的另一方面，扩散板的厚度约为0.3毫米。

在本公开的又一方面，防眩板的厚度约为0.8毫米。

在本公开的一方面，壳体的高度约为4毫米。

在本公开的另一方面，光扩散颗粒由以下至少一种构成：二氧化钛(TiO₂)、二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、中空SiO₂、氧化锌(ZrO₂)以及氧化铈(CeO₂)，其中光扩散颗粒的粒径约为5纳米至200纳米。

在本公开的一方面，公开了一种侧光阅读灯。该侧光阅读灯包括具有开口端部和一个或多个侧壁的壳体，其中壳体的高度约为4毫米。该侧光阅读灯还包括沿壳体的一个或多个侧壁设置的多个白色LED。多个白色LED配置用于发射可见光，并且可见光包括蓝色可见光。该侧光阅读灯还包括由多个白色LED包围的导光板和定位成接收由多个白色LED发射的可见光的扩散板。该扩散板包括光扩散颗粒，该光扩散颗粒配置用于从由多个白色LED发射的可见光中吸收至少足够的可见蓝光以产生可见光谱，该可见光谱包括等于或小于可见光谱中其余色频的可见蓝光量。该侧光阅读灯还包括防眩板，该防眩板具有沿着防眩板的表面设置的多个光散射微结构，该多个光散射微结构定向成背离由多个LED产生的可见光。

在本公开的另一方面，该满意水平是19。

在本公开的又一方面，多个光散射微结构为纳米级。

在本公开的另一方面，光扩散颗粒由以下至少一种构成：二氧化钛(TiO₂)、二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、中空SiO₂、氧化锌(ZrO₂)以及氧化铈(CeO₂)，其中光扩散颗粒的粒径范围约为5纳米至200纳米。

根据本文提供的描述，其它适用领域将变得显而易见。应当理解的是，该描述和具体示例仅旨在用于说明目的，并非旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明目的，并非旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据示例性实施例的用于所公开的侧光阅读灯的壳体的横截面示意图；

图2是根据示例性实施例的包括图1所示的壳体以及电路板的阅读灯的俯视图；

图3A示出了根据示例性实施例的由传统阅读灯产生的可见光谱；

图3B示出了根据示例性实施例的由所公开的阅读灯产生的可见光谱；

图4是示出根据示例性实施例的用于阅读灯的倾斜角模拟的曲线图；

图5A是根据示例性实施例的当阅读灯根据图4所示的倾斜角模拟倾斜约三十度时的极性强度图；以及

图5B是根据示例性实施例的当阅读灯倾斜约四十五度时的极性强度图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并非旨在限制本公开、应用或用途。

参考图1，示出了用于阅读灯18的壳体10的横截面示意图(图2中示出了阅读灯18)。壳体10容纳了多个发光二极管(LED)20(图1中仅可见一个LED 20)、反光膜22、导光板24、扩散板26和防眩板28。壳体10包括封闭端部30和开口端部32。多个侧壁34连接到壳体10的封闭端部30。LED 20沿着壳体10的侧壁34的内表面36设置。因此，阅读灯18基于沿着壳体10的侧壁34定位的光源来照明。因此，阅读灯18被称为侧光阅读灯18。

在一个实施例中，LED 20可以是白色LED。然而，应理解的是，阅读灯18不限于特定类型的LED，并且在可选实施例中，可以使用红光、蓝光和绿光(RGB)LED作为替代。白光LED往往发出大量的可见蓝光，其包括范围从约450纳米到约495纳米的波长。然而，如下所述，扩散板26用于减少由白光LED 20发出的可见蓝光量。因此，即使采用白光LED，阅读灯18仍然发出相对低水平的可见蓝光。

图2是阅读灯18的俯视图。壳体10放置在阅读灯18的主壳体40内。图2示出了围绕壳体10的侧壁34的内表面36设置的多个LED 20。在所示的非限制性实施例中，多个LED 20彼此近乎等距放置。阅读灯18的主壳体40还包括向LED 20提供电力的电路板42。在一个非限制性实施例中，电路板42可以是印刷电路板。

阅读灯18提供聚焦可见光束，并且可用于各种应用。一些应用示例包括但不限于汽车、飞机、家用电器以及制造环境中。在一个特定应用中，阅读灯18可以是用于诸如运动型多用途车、货车或轿车等汽车的地图灯。

当与某些其它类型的传统阅读灯相比时，阅读灯18的壳体10相对紧凑，并且所需的包装空间明显更小。参照图1，在一个实施例中，壳体10的高度H可以是约4毫米。然而，应当理解的是，壳体10可包括高度H的其他尺寸作为替代。

继续参照图1，反光膜22沿着壳体10的内底表面50设置。反光膜22相对于防眩板28大致平行设置。反光膜22可以是配置用于反射由LED 20产生的入射光的白色膜或者可选地是镜面反射膜。通过在薄膜上沉积金属来形成镜面反射膜。在一个非限制性示例中，该反光膜的厚度约为0.3毫米。

导光板24直接设置在反光膜22的上方，并且完全位于壳体10内。导光板24相对于扩散板26大致平行设置，并由多个LED 20包围。因此，由LED 20发出的可见光传输到导光板24。然后，导光板24将由LED 20产生的可见光引导至朝向扩散板26的方向。在一个非限制性实施例中，导光板24由聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)构成，并且厚度约为2毫米。

参照图1，扩散板26位于导光板24和防眩板28之间。扩散板26是基本上透明的棱柱形照明板，其可由像诸如丙烯酸和聚碳酸酯的材料构成。具体而言，扩散板26包括多个光扩散，其配置用于从由多个LED 20发出的可见光中吸收至少足够的可见蓝光，以产生可见光谱，该可见光谱包括等于或小于可见光谱中其余色频的可见蓝光量。光扩散颗粒由以下至少一种构成：二氧化钛(TiO₂)、二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、中空SiO₂、氧化锌(ZrO₂)以及氧化铈(CeO₂)，其中光扩散颗粒的粒径范围约为5纳米至200纳米。在一个非限制性实施例中，扩散板26的厚度约为0.3毫米，但是应当理解的是，也可以采用其它厚度。

扩散板26配置用于减少由多个LED 20产生的可见光中的可见蓝光量。应当理解的是，可见蓝光可能导致数码视觉疲劳。除了减少可见蓝光量之外，扩散板26还增加了以其它色频发射的可见光的量。现在参照图3A和3B，示出了两个不同的可见光谱图70、72。图3A中的曲线图70表示由传统阅读灯产生的示例性可见光谱，而图3B中的曲线图72表示由所公开的阅读灯18产生的示例性可见光谱。曲线图70、72的x轴表示以纳米为单位的波长(λ)，并且y轴表示以吸收单位(AU)测量的吸收。如图3A所示，当与可见光谱中的其余色频相比时，传统阅读灯产生的蓝光几乎多出40％，该蓝光包括范围从约495纳米到约540纳米的频率。该其余色频包括绿光(范围从约495纳米到约570纳米)、黄光(范围从约570纳米到约590纳米)、橙光(范围从约590纳米到约620纳米)以及红光(范围从约620纳米到约750纳米)。

现在参考图3B，当与传统阅读灯相比时，所公开的阅读灯18产生的可见蓝光少得多。具体而言，扩散板26配置用于从由LED 20发出的可见光中吸收至少足够的可见蓝光，以产生可见光谱，该可见光谱包括等于或小于可见光谱中其余色频的可见蓝光量。在如图3B所示的实施例中，扩散板26吸收足够的可见蓝光以导致阅读灯18发出与可见光谱中的其余色频相比更少的可见蓝光。

以下再现的表一比较了由传统阅读灯和示例性阅读灯18产生的可见光的各种特性，示例性阅读灯18包括具有图3B所示的光谱特性的扩散板26以及防眩板28。应当理解的是，表一中列出的特性仅表示阅读灯18的一个示例。因此，阅读灯18不限于表一中所示的特定值。

表1中列出的特性包括相关色温(CCT)、以百分比表示的发光效率(lm)、显色指数(CRI)、色品质度(CQS)和R值R9。灯的CCT值表示色貌。具体而言，CCT值表示光源是否产生具有暖或冷色貌的可见光。CCT值低于3200K的光源通常被分类为暖色貌，而CCT值高于4000K的光源在外观上通常被分类为冷色貌。CRI定义了当与色温相当的参考光源相比较时光源再现被照明对象颜色的准确度。CRI是无单位量，其中较高的CRI值对应于更好的显色性，其中最大值为100。CQS是CRI的可选项。然而，CQS不是仅评估八种不饱和或柔和的颜色，而是评估更准确地覆盖对象颜色范围的十五种颜色。CQS还考虑了辨色能力和人的偏好。与CRI相似，CQS的最大值也是100。

现在说明R值R9。CRI包括范围从R1到R15的15种颜色。然而，CRI分数是通过仅对前八种颜色(R1-R8)的分数求平均值来计算的，前八种颜色是各种不饱和的柔和颜色。颜色R9-R15未计入CRI分数，但可以分别考虑。R9与深红色相关。作为其余颜色R9-R15的示例，颜色R10对应于深黄色，而颜色R8对应于浅红紫色。

特性	传统阅读灯	阅读灯18
			相关色温(CCT)	5895	3778
发光效率(lm)	100％	68％
			显色指数(CRI)	70	82
色品质度(CQS)	69	78
			R9	-22	24

表一

如表一所示，两种阅读灯的CCT都高于3200K，因此不会产生包括暖色貌的可见光。然而，传统阅读灯包括高于4000K的CCT，因此会发出暖色貌的光。此外，阅读灯18的CRI和CQS分数得到了改善。而且，R值表示，当与传统阅读灯相比时，所公开的阅读灯18还发出明显更多的红光。

再次参考图1，防眩板28位于壳体10的开口端部32内。与朗伯光源相比，防眩板28配置用于增加中心(同轴)坎德拉强度。朗伯光源表示具有在表面上均匀的辐射并且从该表面在所有方向上均匀发光的光源。在一个实施例中，防眩板28使中心坎德拉强度增加约百分之二十五。以下示出的表二总结了三个示例性防眩板和朗伯光源的改进眩光值。参照表二，防眩板1的厚度约为1.5毫米，防眩板2的厚度约为1.2毫米，并且防眩板3的厚度约为0.8毫米。随着防眩板28的厚度减小，所产生的眩光得到改善(即，较低的百分比更好)。此外，随着防眩板28的厚度减小，增益增加，并且光束角减小。如表二所示，防眩板28可以使中心坎德拉强度增加多达25％。具体而言，125％的增益(防眩板3所示)会使中央坎德拉强度增加约25％。中央坎德拉强度的增加可提高聚焦能力，并提高照明效率。

表二

防眩板28配置用于将从阅读灯发出的由LED 20产生的可见光的统一眩光值(UGR)降低到满意水平。具体而言，阅读灯18产生UGR为19或更小的可见光。UGR是一种计算来自灯具、透过窗户的光线和明亮的光源的眩光的方法。UGR为19或更小则表示灯具不会对用户产生不舒适的眩光，并提供令人满意的眩光水平。应当理解的是，目前使用的一些传统阅读灯可具有相对较高UGR(26或更高)。UGR为26会给用户带来不舒服的眩光。因此，在某些情况下，防眩板28能将UGR从不舒服的水平降低到满意水平。

防眩板28包括暴露于环境的上表面52和与扩散板26相对的下表面54。多个光散射微结构56沿防眩板28的上表面52设置。具体而言，多个光散射微结构56沿着防眩板28的表面(即，上表面52)设置，并且定向成背离由多个LED 20产生的可见光。

多个光散射微结构56为纳米级。多个光散射微结构56各自包括大致圆形或半圆形的轮廓。尽管在图1中示出了圆形轮廓，但是应当理解的是，光散射微结构56可以包括其他轮廓。在一个实施例中，防眩板28由聚碳酸酯构成，然而，应当理解的是，防眩板28也可以由其他基本上透明的材料构成。此外，在一个示例中，防眩板28的厚度约为0.8毫米，然而，应当理解的是，也可以采用其它厚度尺寸。

图4示出了用于阅读灯18的示例性倾斜角模拟设置，并且图5A和5B示出了基于倾斜角模拟生成的示例性极性强度图。具体而言，图5A表示倾斜约三十度的结果，并且图5B表示倾斜约四十五度的结果。现在参考图4，实线表示相对于垂直平面约四十五度定位的阅读灯18，而虚线表示相对于垂直平面约三十度定位的阅读灯18。阅读灯18定位在垂直距离V处，垂直距离V是从地面80到阅读灯18的端部82测量的。应当理解的是，当位于第一角(即三十度角)以及第二角(即，四十五度角)时，阅读灯18配置用于照亮沿着地面80设置的同一区域A。具体而言，当阅读灯18被倾斜成两个或更多个不同角度位置时，纳米级的微结构56(图1)配置用于将LED 20产生的可见光沿着地面80引导至固定区域(即，区域A)。因此，如果将阅读灯18用于汽车中，则可以将阅读灯18放置在汽车的内部车厢中的不同位置，而无需相对于乘客或驾驶员的侧座改变照明区域。

图5A和5B均示出了0-180°平面中的第一通量强度90和90-270°平面中的第二通量强度92的发光强度分布，单位为坎德拉。即使阅读灯18从约三十度倾斜到四十五度，第一通量强度90和第二通量强度92也保持基本相同。

总体上参考附图，所公开的侧光阅读灯提供了各种技术效果和益处。具体而言，在一个实施例中，容纳侧光阅读灯LED的壳体的整个高度大约为4毫米。相比之下，一些传统的阅读灯的高度约为14毫米。因此，所公开的阅读灯所需的空间要少很多，并且更容易包装。此外，当与传统的阅读灯相比时，所公开的阅读灯还提供了具有令人满意的UGR值(19或更小)和更少的蓝光量的高质量可见光。一些传统的阅读灯可能不会产生具有令人满意的UGR值的可见光。此外，由传统的阅读灯产生的可见光还可包括大量的可见蓝光，其可能引起数码视觉疲劳。

本公开的描述本质上仅是示例性的，并且不脱离本公开的主旨的变型旨在落入本公开的范围内。这些变型不应被视为背离本公开的精神和范围。

Claims

1.一种用于汽车的侧光阅读灯，包括：

壳体，具有开口端部和一个或多个侧壁；

多个发光二极管(LED)，沿着所述壳体的一个或多个侧壁设置，其中所述多个LED配置用于发射可见光，并且其中所述可见光包括蓝色可见光；

导光板，由所述多个LED包围；

扩散板，定位成接收由所述多个LED发射的可见光，其中所述扩散板包括光扩散颗粒，所述光扩散颗粒配置用于从由所述多个LED发射的可见光中吸收至少足够的可见蓝光以产生可见光谱，所述可见光谱包括等于或小于所述可见光谱中其余色频的可见蓝光量；以及

防眩板，具有沿着所述防眩板的表面设置的多个光散射微结构，所述多个光散射微结构定向成背离由所述多个LED产生的可见光。

2.根据权利要求1所述的侧光阅读灯，其中所述防眩板配置用于将从所述阅读灯发出的由所述多个LED产生的可见光的统一眩光值(UGR)降低到满意水平。

3.根据权利要求2所述的侧光阅读灯，其中所述满意水平是19。

4.根据权利要求1所述的侧光阅读灯，其中所述多个光散射微结构为纳米级。

5.根据权利要求1所述的侧光阅读灯，其中所述多个光散射微结构各自包括大致圆形的轮廓。

6.根据权利要求1所述的侧光阅读灯，其中所述防眩板位于所述壳体的开口端部内。

7.根据权利要求1所述的侧光阅读灯，其中所述多个LED是白色LED。

8.根据权利要求1所述的侧光阅读灯，还包括沿着所述壳体的内底表面设置的反光膜。

9.根据权利要求8所述的侧光阅读灯，其中所述反光膜的厚度约为0.3毫米。

10.根据权利要求1所述的侧光阅读灯，其中所述导光板的厚度约为2毫米。