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【発明の名称】 車両ランプ
【発明者】 【氏名】三沢 明弘
【住所又は居所】愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑1番地 豊田合成株式会社内

【氏名】伊藤 浩史
【住所又は居所】愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑1番地 豊田合成株式会社内

【氏名】山中 修
【住所又は居所】愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑1番地 豊田合成株式会社内

【要約】 【課題】意匠性に優れた車両ランプを提供する。

【解決手段】短波長LEDと、この短波長LEDの光を受けて蛍光を発する蛍光材料を含むレンズにより車両ランプを構成し、短波長LEDの光を蛍光材料に照射し、蛍光材料からの蛍光によりランプ表示を行う。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 短波長LEDと、前記短波長LEDの光を受けて蛍光を発する蛍光材料を含むレンズと、を備える車両ランプ。
【請求項2】 前記短波長LEDの主発光ピーク波長が450nm以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項1に記載の車両ランプ。
【請求項3】 前記蛍光材料を含む層が前記レンズ表面に形成されている、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両ランプ。
【請求項4】 バルブをさらに備える、請求項1〜3に記載の車両ランプ。
【請求項5】 前記車両ランプは、リアコンビネーションランプである、請求項1〜4に記載の車両ランプ。
【請求項6】 短波長の光を受けて蛍光を発する蛍光材料を含んでなる車両ランプ用レンズ。
【発明の詳細な説明】【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車両ランプに関する。詳しくは、短波長の光を発光するLEDと、蛍光材料とを組み合わせた車両ランプに関する。特に、車両のリアコンビネーションランプに好適に用いることができる。
【0002】
【従来の技術】車両リア部に配置されるリアコンビネーションランプにおいては、一般的に、バルブが光源として用いられている。リアコンビネーションランプは、テール・ストップ・ランプ部、ターンランプ部、バックランプ部を備え、バルブから放出された光を、各部の表示色に加色されたレンズを介して外部放射する。バルブを光源として用いた場合、消費電力が大きいこと、寿命が短く球切れすること、テール・ストップ・ランプ部などの表示部ごとに、カラーフィルタ(加色レンズ)が必要なことなどが問題とされる。そこで、バルブの代わりに、LEDを光源として用いたリアコンビネーションランプが提案されている。LEDを用いることにより、上記のバルブ特有の問題点が解消される。LED光源を用いる場合、現状では一つのLEDでバルブに相当するほどの輝度が得られないことから、複数個のLEDがレンズ面全体をカバーするように、例えばマトリックス状に配置される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、LEDを上記のように用いた場合、レンズ表面からは点状の光が並んで観察され、しかもLED間の輝度差により全ての光の輝度が均一でないことから、意匠性に乏しいこととなる。本発明は、以上の課題に鑑みなされたものであり、レンズ表面全体に渡ってより均一な光を発光し、意匠性が高い車両ランプを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達成すべくなされたものであり、その構成は次の通りである。即ち、短波長LEDと前記短波長LEDの光を受けて蛍光を発する蛍光材料を含むレンズと、を備える車両ランプである。
【0005】かかる構成によれば、短波長LEDから放出された光により蛍光材料が励起し、蛍光を発する。即ち、レンズにおいて蛍光が生じ、レンズ表面からはかかる蛍光が面状光として放射される。これは、蛍光材料からは全方向に光が放出され、かつその光が蛍光材料により拡散されるためである。また、短波長LEDの光自体は、殆ど視認されないから、LEDの光が点状に観察されることもない。このように、簡易な構成により意匠性の高い車両ランプが提供される。
【0006】
【発明の実施の形態】短波長LEDの種類は特に限定されず、砲弾型、SMDタイプ等、公知の構成のものを採用できる。ここで、短波長LEDとは、短波長の光(ピーク波長が380nm〜450nmの範囲にある光、以下、「短波長光」ともいう)を発光可能なLEDのことをいう。例えば、主発光ピーク波長が360nm〜450nmの範囲にあるLED、360nm〜410nmの範囲にあるLEDなどを用いることができる。さらに好ましくは、主発光ピーク波長が360nm〜400nmの範囲にあるLEDを採用することができる。短波長LEDを用いることにより、後述の蛍光材料を高効率で励起、発光させることが可能である。上記波長領域とは異なる波長領域に一又は二以上の発光ピーク波長を併せ持つLEDを採用することもできる。さらには、上記波長領域内に複数の発光ピークを有するLEDを採用してもよい。短波長LEDの選択においては、後述の蛍光材料(無機系及び有機系)の励起ピークを考慮することが好ましい。換言すれば、蛍光材料の励起ピーク付近に主発光ピーク波長を有する短波長LEDを選択すれば、高輝度で蛍光材料を励起、発光させることができ、表示部を効果的に照明することが可能となる。
【0007】短波長LEDの形成材料は特に限定されるものではない。III族窒化物系化合物半導体層を備える発光素子からなるLEDを用いることができる。ここで、III族窒化物系化合物半導体は、一般式としてAlGaIn1−X−YN(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦X+Y≦1)で表され、AlN、GaN及びInNのいわゆる2元系、AlGa1−xN、AlIn1−xN及びGaIn−xN(以上において0<x<1)のいわゆる3元系を包含する。III族元素の少なくとも一部をボロン(B)、タリウム(Tl)等で置換しても良く、また、窒素(N)の少なくとも一部もリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)等で置換できる。発光素子の素子機能部分は上記2元系若しくは3元系のIII族窒化物系化合物半導体より構成することが好ましい。
【0008】III族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。n型不純物として、Si、Ge、Se、Te、C等を用いることができる。p型不純物として、Mg、Zn、Be、Ca、Sr、Ba等を用いることができる。なお、p型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことができるが、必須ではない。III族窒化物系化合物半導体は、有機金属気相成長法(MOCVD法)のほか、周知の分子線結晶成長法(MBE法)、ハライド系気相成長法(HVPE法)、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によっても形成することができる。
【0009】レンズは、短波長LEDが照射する位置に配置され、該レンズには短波長LEDの光を受けて蛍光を発する蛍光材料が含有される。
【0010】蛍光材料は短波長の光により励起され、蛍光を発するものが用いられる。蛍光材料は、表示部(例えば、リアコンビネーションランプのテール・ストップ・ランプ部、ターンランプ部)に応じた色の蛍光を発するものが適宜選択される。例えば、テール・ストップ・ランプ部用としては赤色系の蛍光色を有する蛍光材料を好適に採用でき、ターンランプ部としては黄色系の蛍光色を有する蛍光材料を好適に採用できる。また、二種以上の蛍光材料(蛍光色が同じ又は同系のもの、蛍光色が異なるものを含む)を用いて所望の発光色を得ることもできる。
【0011】蛍光材料としては、公知の蛍光体を用いることができる。蛍光体は無機系、有機系を問わず採用でき、無機系蛍光体としては、以下のものを採用することができる。例えば、赤色系の発光色を有する6MgO・As:Mn4+、Y(PV)O:Eu、CaLa0.1Eu0.9Ga、BaY0.9Sm.1Ga、Ca(Y0.5Eu0.5)(Ga0.5In0.5、Y:Eu、YVO:Eu、Y:Eu、3.5MgO・0.5MgFGeO:Mn4+、及び(Y・Cd)BO:Eu等、青色系の発光色を有する(Ba,Ca,Mg)(POCl:Eu2+、(Ba,Mg)Al1627:Eu2+、BaMgSi:Eu2+、BaMgAl1627:Eu2+、(Sr,Ca)10(POCl:Eu2+、(Sr,Ca)10(POCl・nB:Eu2+、Sr10(POCl:Eu2+、(Sr,Ba,Ca)(POCl:Eu、Sr:Eu、Sr(POCl:Eu、(Sr,Ba,Ca)(POCl:Eu、SrO・P・B:Eu、(BaCa)(POCl:Eu、SrLa0.95Tm0.05Ga、ZnS:Ag、GaWO、YSiO:Ce、ZnS:Ag,Ga,Cl、CaOCl:Eu2+BaMgAl:Eu2+、及び一般式(M1,Eu)10(POCl(M1は、Mg,Ca,Sr,及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素)で表される蛍光体等、緑色系の発光色を有するYSiO:Ce3+,Tb3+,SrSi・2SrCl:Eu、BaMgAl1627:Eu2+,Mn2+、ZnSiO:Mn、ZnSiO:Mn、LaPO:Tb、SrAl:Eu、SrLa0.2Tb0.8Ga、Ca0.9YPr0.1Ga、ZnGd0.8Ho0.2Ga、SrLa0.6Tb0.4Al、ZnS:Cu,Al、(Zn,Cd)S:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al、ZnSiO:Mn、ZnSiO:Mn、ZnS:Ag,Cu、(Zn・Cd)S:Cu、ZnS:Cu、GdOS:Tb、LaOS:Tb、YSiO:Ce・Tb、ZnGeO:Mn、GeMgAlO:Tb、SrGaS:Eu2+、ZnS:Cu・Co、MgO・nB:Ge,Tb,LaOBr:Tb,Tm、及びLaS:Tb等を用いることができる。また、白色系の発光色を有するYVO:Dy、黄色系の発光色を有するCaLu0.5Dy0.5Gaを用いることもできる。
【0012】有機系蛍光体としては、以下のものを採用することができる。例えば、1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン(Bis−MSB)、トランス−4,4’−ジフェニルスチルベン(DPS)等のスチルベン系色素、及び7−ヒドロキシ−4−メチルクマリン(クマリン4)等のクマリン系色素、BOQP、PBBO、BOT、POPOP等を用いることができる。これらの蛍光体は青色系の発光色を有する。また、DPOT、ブリリアントサルフォフラビンFF(brilliantsulfoflavine FF)、ベーシックイエローHG(basic yellow HG)、SINLOIHICOLOR FZ-5005(シンロイヒ社製)などを用いることもできる。これらの蛍光体は黄色系〜緑色系の蛍光色を有する。また、黄色系〜赤色系の蛍光体である、エオシン(eosine)、ローダミン6G(rhodamine 6G)、ローダミンB(rhodamine B)、NKP-8303(日本蛍光化学社製)などを用いることもできる。また、TB(EDTA)SSA、EuTTAなどを例えばメチルメタクリレートに溶解、重合固化しポリメチルメタクリレート(PMMA)としたものを用いることもできる。
【0013】レンズにおける蛍光材料の含有態様は特に限定されない。例えば、レンズの表面に蛍光材料を含む層を形成することができる。LEDに対向するレンズ面、又はレンズ意匠面に蛍光材料を塗布、印刷などして、レンズ表面に蛍光材料を含む層を形成することができる。また、蛍光材料を含むシートをレンズ表面に貼着してもよい。レンズ表面全体に蛍光材料を含む層を形成することが好ましいが、一部の表面のみに、蛍光材料を含む層を形成してもよい。蛍光材料を含む層は、LEDに対向するレンズ面側に形成されることが好ましい。LEDからの光を効率的に蛍光材料に照射できるからである。また、レンズ意匠面側に形成すれば雨や埃などにさらされ、磨耗等が問題となるが、LEDに対向するレンズ面側に形成すればこのような磨耗等を防止できるからである。レンズ内に蛍光材料が分散した構成としてもよい。例えば、光透過性樹脂材料に蛍光材料を混ぜ合わせ、これをレンズ形状に成型加工することにより、蛍光材料が分散したレンズを製造することができる。
【0014】前記の短波長LEDに加えて、可視光LED、及び/又はバルブを光源として併用してもよい。このようにすれば、可視光LED、及び/又はバルブからの光と、短波長LEDの光を受けることにより発せられる蛍光材料からの光をもって、ランプ表示が行われる。この場合、高輝度の発光が要求されるときに両者を点灯させ、低輝度の発光が要求されるときに短波長LEDのみを点灯するような制御を行うことができる。リアコンビネーションランプのテール・ストップ・ランプ部を例に採れば、通常走行時(テールランプ表示状態)に短波長LEDを点灯させ、これにより蛍光材料からの蛍光をもって低輝度の表示をし、減速時(ストップランプ表示状態)に可視光LED等、及び短波長LEDを同時点灯させ、可視光LED等からの光及び蛍光材料からの蛍光をもって高輝度の表示を行うことができる。
【0015】また、レンズの中央部に対向するようにバルブを配置し、レンズの周縁部に対向するように短波長LEDを配置し、かつ少なくとも周縁部に蛍光材料を含有させれば、バルブからの光が照射しない(又は照射量が少ない)レンズ周縁部において、蛍光材料からの蛍光を外部放射光として利用することができ、もってレンズ全体に渡って外部放射光の輝度の均一化を図ることもできる。
【0016】本発明の車両ランプは、例えばリアコンビネーションランプ、単独のストップランプ、バックランプ、ターンランプ、ハイマウントストップランプに適用できる。中でも、リアコンビネーションランプに好適に適用できる。可視光LEDを用いてリアコンビネーションランプを構成した場合には、表示部ごとに異なる色のLEDを準備し、これらを個別に点灯制御する必要があったが、本発明をリアコンビネーションランプに適用した場合には、全ての表示部の光源として短波長LEDを用いることができるので、部品種類数が減少する他、組立てが容易になり、また点灯状態の制御が容易となるなどの利点がある。
【実施例】
【0017】以下、実施例を用いて本発明の構成をより詳細に説明する。図1は、本発明の一の実施例であるリアコンビネーションランプ1を示す図である。リアコンビネーションランプ1は、自動車後部パネルへの取り付け部を有するハウジング10、テールランプ表示及びストップランプ表示を行うテール・ストップ・ランプ部20、ターンランプ表示を行うターンランプ部30、及びバックランプ表示を行うバックランプ部40から構成される。図2は、図1におけるA−A線断面図である。図2に示されるように、テール・ストップ・ランプ部20を被覆するレンズ24の裏面(即ち、LED11に対向する面)には赤色系の蛍光体を含むフィルム52が貼着されている。同様に、ターンランプ部30を被覆するレンズ34の裏面には黄色系の蛍光体を含むフィルムが、バックランプ部40を被覆するレンズ44の裏面には赤色系、緑色系、青色系の3種類の蛍光体を含むフィルムがそれぞれ貼着されている。また、短波長LED11は、各表示部を構成するハウジングの各区画にそれぞれ設置された基板上に、マトリックス状に配置される。図3に、リアコンビネーションランプ1の使用例を示す。リアコンビネーションランプ1は、自動車の後部パネルにハウジング10の取り付け部を介して固定される。
【0018】次に、以上の構成のリアコンビネーションランプ1における発光態様を、ストップランプ表示を行う場合を例に採り説明する。まず、運転者のブレーキ操作に連動してテール・ストップ・ランプ部の短波長LED11が点灯する。そして、短波長LED11から放出された短波長光がレンズ24裏面のフィルム52に照射し、フィルム内の蛍光体を励起させる。これにより蛍光が生じ、かかる蛍光がフィルム52、及びレンズ24を介して外部放射する。これにより、レンズ24の意匠面24aからは赤色系の光が観察される。ここで、蛍光体から発せられる蛍光は指向性が低く、かつ蛍光体自体が光拡散剤として機能するため、フィルム52及びレンズ24を介して放出される光はレンズ24の意匠面24a全体に渡って輝度が均一化された面状光となる。即ち、レンズ24の意匠面24aからは、全体に渡ってムラの少ない面状の光が観察され、意匠性の高いストップランプ表示が行われる。
【0019】図4は、本発明の他の実施例であるリアコンビネーションランプ2を示す図である。図1のリアコンビネーションランプ1と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。テール・ストップ・ランプ部21のレンズ25、及びターンランプ部31のレンズ35は、それぞれ、テール・ストップ・ランプ表示、ターンランプ表示に適した色(赤色、黄色)に着色されている。また、バックランプ部41のレンズ45には、カッティング処理が施されている。図5は、図4におけるB−B線断面図である。バルブ29、39、49は、各表示部のレンズ25、35、45のほぼ中央部に対向するように配置される。他方、短波長LED11は、バルブ29、39、49の周囲にマトリックス状に配置される。図5に示されるように、テール・ストップ・ランプ部21のレンズ25の裏面には赤色系の蛍光体を含むフィルム53が貼着されている。同様に、レンズ35の裏面には黄色系の蛍光体を含むフィルムが、レンズ45の裏面には赤色系、緑色系、青色系の3種類の蛍光体を含むフィルムがそれぞれ貼着されている。
【0020】以上の構成のリアコンビネーションランプ2における発光態様を、ストップランプ表示を行う場合を例に採り説明する。まず、運転者のブレーキ操作に連動してテール・ストップ・ランプ部のバルブ29、及び短波長LED11が点灯する。バルブ29の光はレンズ25を通る際にレンズの色(赤色)に着色される。一方、短波長LED11から放出された短波長光はフィルム53に照射し、フィルム内の蛍光体を励起させる。これにより蛍光が生じ、かかる蛍光がフィルム53及びレンズ25を介して外部放射する。従って、レンズ25の意匠面25aからはバルブ29に起因する赤色の光、及び蛍光体に起因する赤色の光が観察される。ここで、バルブ29からの光は、主にレンズ意匠面25aの中心部から放出される。即ち、レンズ意匠面25aの周縁部ではバルブ由来の光が不足する。ところが、レンズ周縁部からは蛍光体由来の光が放出されるため、この周縁部における光の不足が補われる。このように、レンズ25の中央部からは専らバルブ由来の光が放射し、他方レンズ25の周縁部からは蛍光体由来の光が照射することにより、レンズ意匠面25aにおける発光ムラが軽減される。もって、意匠性に優れたストップランプ表示が行われる。
【0021】図6は、本発明の他の実施例であるリアコンビネーションランプ3を示す図である。図1のリアコンビネーションランプ1と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図7は、図6におけるC−C線断面図である。図7に示されるように、テール・ストップ・ランプ部22のレンズ26の裏面には、赤色系の蛍光体を含むフィルム54が貼着されている。同様に、ターンランプ部32のレンズ36の裏面には黄色系の蛍光体を含むフィルムが、バックランプ部42のレンズ46の裏面には赤色系、緑色系、青色系の3種類の蛍光体を含むフィルムがそれぞれ貼着されている。テール・ストップ・ランプ部22内に設置される基板上には、短波長LED11と赤色系LED12が交互に配置されている。同様に、ターンランプ部32内に設置される基板上には、短波長LED11と黄色系LED13が、バックランプ部42内に設置される基板上には、短波長LED11と白色系LED14がそれぞれ交互に配置されている。以上の構成のリアコンビネーションランプ3における発光態様を、テールランプ表示、及びストップランプ表示を行う場合を例に採り説明する。まず、車幅灯の点灯に同期してテール・ストップ・ランプ部22内の短波長LED11が点灯する。短波長LED11から放出された短波長光はレンズ26裏面のフィルム54に照射し、フィルム内の蛍光体を励起させる。これにより蛍光が生じ、かかる蛍光がフィルム54及びレンズ26を介して外部放射する。従って、レンズ26の意匠面26aからは赤色の光が観察され、これによりテールランプ表示が行われる。
【0022】ストップランプ表示を行う際には、テール・ストップ・ランプ部22内の短波長LED11及び赤色系LED12が同時に点灯する。これにより、レンズ26の意匠面26aからは短波長LED11の短波長光に起因する蛍光、及び赤色系LED12の光が放射される。従って、レンズ26の意匠面26aから放出される光は、上記のテールランプ表示の場合に比較して高輝度のものとなり、効果的なストップランプ表示が行われる。
【0023】以上の実施例では短波長LEDをレンズに対向して配置し、短波長LEDからの光が直接レンズ側に放出する構成としているが、図8に示すように、リフレクタを用いることもできる。図8は、図2と同様に、リアコンビネーションランプのテール・ストップ・ランプ部の断面図である。図2における要素と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図8の構成では、レンズ74の裏面74b側に対向するようにリフレクタ61が設置されている。また、ハウジング100の側部100aに基板110が設置され、該基板110上に短波長LED11が配置されている。レンズ74の裏面74bには、赤色系の蛍光体を含むフィルム122が貼着されている。
【0024】以上の構成では、短波長LED11から放出された短波長光はリフレクタ61上で反射され、レンズ74側に向かう光となる。そして、当該光により、フィルム122内の蛍光体が励起され、その結果、レンズ74意匠面74aからは赤色系の光が放射される。尚、短波長LED11から放出された光の一部は、フィルム122に直接照射する。
【0025】ここで、図9の例のように、蛍光体を含むフィルム123をリフレクタ61の表面(レンズに対向する面)に貼着してもよい。このような構成では、短波長LED11から放射され、リフレクタ61に向かう光の一部は、フィルム123を通過する際、蛍光体を励起させる。これにより生じた蛍光は、リフレクタ61に反射されることにより、レンズ75に向かう光となり、最終的にレンズ意匠面75aから放射される。一方、短波長LED11から放出された光の一部は、リフレクタに反射された後、フィルム内の蛍光体を励起させる。
【0026】以上のような構成では、リフレクタにより、短波長LEDから放出された光が反射、分散されるので、光の照射範囲が広くなる。従って、より少ない短波長LEDで広い面積の発光が可能となる。
【0027】この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【出願人】 【識別番号】000241463
【氏名又は名称】豊田合成株式会社
【住所又は居所】愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑1番地
【出願日】 平成13年7月16日(2001.7.16)
【代理人】 【識別番号】100095577
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 富雅 (外2名)
【公開番号】 特開2003−31008(P2003−31008A)
【公開日】 平成15年1月31日(2003.1.31)
【出願番号】 特願2001−215277(P2001−215277)