JP4474649B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車の前部に設けられた前照灯，補助前照灯等として使用される車両用灯具に関し、特に無機ＬＥＤ等の赤外光を含まない光を出射する光源を使用した車両用灯具に関するものである。

従来、このような車両用灯具は、例えば図３に示すように、構成されている。 即ち、図３において、車両用灯具１は、例えば自動車の前照灯であって、光源２と、光源２からの光を前方に向かって反射させる反射面３と、反射面３の前方に配置されている前面レンズ４と、から構成されている。

上記光源２は、少なくとも一つの無機ＬＥＤから構成されており、各無機ＬＥＤに給電することにより、各無機ＬＥＤが駆動され、発光するようになっている。
上記反射面３は、光源２から後方または側方に向かって出射した光を前方に向かって反射させるように、例えば前方に向かって凹状の放物反射面として形成されている。

上記前面レンズ４は、透光性材料から構成されており、光源２または反射面３からの光を前方に向かって透過させると共に、光源２及び反射面３を保護するようになっている。
ここで、上記透光性材料は、例えばガラスや、ポリカーボネイト等のプラスチック材料が使用される。

このような構成の車両用灯具１によれば、光源２から出射した光が、直接にまたは反射面３で反射されて、前面レンズ４を介して前方に向かって照射され、例えば所謂すれ違いビームの配光パターンの範囲を照明するようになっている。

このような車両用灯具１においては、光源２として使用されているが無機ＬＥＤから構成されている。このような無機ＬＥＤは、赤外光を含まない光を出射することが知られており、上記前面レンズ４は、光源２からの光によって加熱されることがない。

ところで、光源としてハロゲン電球や所謂ＨＩＤを使用した車両用灯具の場合には、光源から赤外光を含む光が出射しているため、前面レンズが光源からの光によって加熱され、前面レンズの温度が比較的高くなっている。
従って、例えば降雪時等に、前面レンズの外面に雪が付着すると、前面レンズの熱によって溶けることになり、前面レンズに雪が堆積してしまうようなことはない。

ところで、上述した車両用灯具１においては、光源２として無機ＬＥＤが使用されていることから、前面レンズ４が光源２からの光によって加熱されることがないので、前面レンズ４の温度は比較的低い。
従って、例えば降雪時等に、前面レンズ４の外面に雪が付着したとき、前面レンズ４の熱によって溶けることがなく、前面レンズ４の外面に雪が堆積してしまうことになる。このため、光源２または反射面３から前方に向かって照射される光が、前面レンズ４の外面に積もった雪により遮られてしまうことになり、前方視界に関して十分な照度を得ることができなくなってしまう。

また、例えば前面レンズの外面に堆積した雪を排除するためのワイパー等を備えた車両用灯具も知られているが、車両用灯具の機械的構成が複雑になると共に、点灯中の車両用灯具の外観が損なわれてしまい、さらに気温や降雪の状態によっては前面レンズの外面に付着した雪を十分に除去することができず、照度が低下してしまう。

これに対して、特許文献１においては、内部に炭素系発熱体を備えた車両用ランプが開示されている。
この構成によれば、炭素系発熱体が給電により発熱し、前面レンズを加熱することになる。従って、前面レンズの温度が比較的高くなるので、例えば降雪時等に、前面レンズの外面に雪が付着すると、前面レンズの熱によって溶けることになり、前面レンズに雪が堆積してしまうようなことはない。

また、特許文献２においては、光源に隣接して赤外光用半導体発光素子を備えた車両用前照灯が開示されている。
この車両用前照灯によれば、赤外光用半導体発光素子により前方に向かって赤外光を照射して、赤外線カメラによる所謂暗視を行なって、例えば夜間等に車両の前方を確実に観察することができるようになっている。
特開２００４−１２７５７４号 特開２００４−２４１１３８号

ところで、特許文献１による車両用ランプにおいては、内部に備えられた炭素系発熱体により、前面レンズを加熱して、前面レンズの外面に付着した雪等を溶かすことができるが、内部に炭素系発熱体を備えると共に、この炭素系発熱体に対する給電ラインを設ける必要があり、構造が複雑になってしまう。
また、特許文献２による車両用前照灯においては、暗視用の赤外光を発生させるための赤外光用半導体発光素子により、前方に向かって暗視用の赤外光を照射するようになっているが、この赤外光用半導体発光素子は、前面レンズを加熱するためのものではなく、また前面レンズを加熱するも可能ではあるが、同様に内部に赤外光用発光素子を備えると共に、赤外光用半導体発光素子に対する給電ラインを設ける必要があり、構造が複雑になってしまう。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、低コストで、前面レンズに付着する雪を確実に排除することができるようにした車両用灯具を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明の構成によれば、赤外光を含まない可視光を出射し、前方にほぼ水平に延びる光軸を有する光源、好ましくは無機ＬＥＤと、上記光源からの可視光を前方に向かって反射させる凹状の反射面と、上記光源の前方に配置され、上記光源または反射面から前方に進む可視光の出射面を覆うように透光性材料から成る前面レンズと、を含んでいる、車両用灯具において、上記前面レンズが、可視光を吸収して赤外光を発生させる希土類元素、好ましくはＮｄ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｅｕ，Ｃｒ，Ｌａの何れかまたはそのイオンを含む透光性材料から構成されていることを特徴とする、車両用灯具により、達成される。

本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記前面レンズを構成する透光性材料が、光源からの可視光に関してエネルギー移動を発生させて、希土類元素またはそのイオンにより赤外光を発生させることができる波長の光に変換する金属、好ましくはＥｕ，Ｔｂ，Ｓｍ，Ｙｂの何れか、またはそのイオンを含んでいる。

上記構成によれば、光源から出射した赤外光を含まない可視光が、直接にまたは反射面で反射されて、前面レンズを介して前方に向かって照射され、例えばすれ違いビームの配光パターンの範囲を照明する。
その際、光源から直接に出射した光、そして反射面で反射された光の一部が、前面レンズを構成する透光性材料中に含まれる希土類元素またはそのイオンに入射すると、これらの希土類元素またはそのイオンが、入射光を吸収して、赤外光を発生させる。

従って、これらの希土類元素またはそのイオンから発生される赤外光が上記前面レンズに入射することにより、この前面レンズを加熱するので、前面レンズの温度が比較的高くなる。
これにより、例えば降雪時等に、前面レンズの外面に雪が付着したとしても、付着した雪は、前面レンズの熱により溶けることになり、前面レンズの外面に雪が堆積してしまうようなことはなく、十分な照度の光が前方に向かって照射され、視界が確保され得ることになる。

上記前面レンズを構成する透光性材料が、光源からの可視光に関してエネルギー移動を発生させて、希土類元素またはそのイオンにより赤外光を発生させることができる波長の光に変換する金属、好ましくはＥｕ，Ｔｂ，Ｓｍ，Ｙｂの何れかが良い。またはそのイオンを含んでいる場合には、光源からの可視光の発光波長が、上記希土類元素またはそのイオンが赤外光を発生させるための吸収する光の波長に対してずれていて、赤外光の光量が僅かまたは殆どないとき、上述した金属を混入することにより、光源からの可視光が上記金属によりエネルギー移動されて、上記希土類元素またはそのイオンの可視光吸収に最適な波長の可視光に変換する。
これにより、光源からの可視光は、上記金属によりエネルギー変化され、上記希土類元素またはそのイオンに吸収されることより、赤外光を発生させる。従って、この赤外光により前面レンズが加熱され、この前面レンズの温度が比較的高くなる。

このようにして、本発明による車両用灯具によれば、赤外光を含まない可視光を出射する光源を使用する場合であっても、前面レンズを構成する透光性材料に対して、希土類元素またはそのイオンを混入しておくことによって、光源からの可視光が前面レンズに入射したとき、この可視光の一部が上述した希土類元素またはそのイオンに吸収されて、赤外光が発生することになる。
従って、従来のように内部に発熱体や赤外発光素子を設けることなく、簡単な構成によって、赤外光を発生させて、前面レンズを加熱することにより、降雪時等に、前面レンズの外面に付着した雪を確実に溶かして排除することが可能である。これにより、前面レンズの外面に雪が堆積してしまうようなことはなく、十分な照度の光が前方に向かって照射され、視界が確保され得ることになる。

以下、この発明の好適な実施形態を図１から図２を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。［実施例１］

図１は、本発明を適用した車両用灯具の第一の実施形態の構成を示している。 図１において、車両用灯具１０は、自動車の前照灯であって、光源１１と、光源１１からの光を前方に向かって反射させる反射面１２と、反射面１２の前方に配置された前面レンズ１３と、から構成されている。

上記光源１１は、自動車の前照灯または補助前照灯として使用される光源であって、赤外光を含まない可視光を出射する無機ＬＥＤ等の光源が使用され、図示しない手段により固定保持されると共に、給電されるようになっている。

上記反射面１２は、光源１１から後方または側方に向かって出射した光を前方に向かって反射させるように、例えば前方に向かって凹状の放物反射面として形成されている。

上記前面レンズ１３は、透光材料、例えばガラスやポリカーボネイト等のプラスチックから構成されており、光源１１または反射面１２からの光を前方に向かって透過させると共に、車両用灯具１０の光出射面全体を覆って上記光源１１及び反射面１２を保護するように配置されている。

上記前面レンズ１３を構成する透光性材料は、希土類元素またはそのイオン、例えばＮｄまたはＮｄイオン１３ａを含んでいる。
尚、この透光性材料は、好ましくは表面のツヤや光沢を得るために、酸化亜鉛や酸化アルミニウム等を含んでいてもよい。

尚、上記透光性材料は、ＮｄまたはＮｄイオンを含むことによって、光源１１からの可視光を吸収して、赤外光を発生することが、文献「Ｉｎｆｒａｒｅｄ
ａｎｄ Ｖｉｓｉｂｌｅ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｌｕｏｕｅｓｃｅｎｃｅ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｌａｓｅｒ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｗ Ｎｄ3+：ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｇｌａｓｓｅｓ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＮＯＮ−ＣＲＹＳＴＡＬＬＩＮＥ ＳＯＬＩＤＳ
２５９号（１９９９年刊） ２３〜３０頁）」から知られている。
その際、Ｎｄイオンの含有量により、発生する赤外線の発光スペクトルが異なることが知られているが、母材となるガラス，ポリカーボネイト等のプラスチックの強度を損なわない程度の含有量とすることができる。

ここで、上記前面レンズ１３の具体的な製造方法について説明する。
まず、上記文献によるＮｄ化合物をポリカーボネイト樹脂の原料と所定割合で混合して、例えば５ｍｍφ×８ｍｍ程度の大きさのペレットを作製する。
続いて、上述したペレットを、通常の射出成形機の原料投入口から投入する。 最後に、射出成形機により、上記前面レンズ１３を成形する。
このようにして、上記前面レンズ１３が製造されることになる。

本発明実施形態による車両用灯具１０は、以上のように構成されており、光源１１に給電することにより、光源１１から赤外光を含まない可視光が出射し、直接にまたは反射面１２で反射されて、前面レンズ１３を介して前方に向かって照射され、例えば所謂すれ違いビームの配光パターンの範囲を照明するようになっている。

その際、光源１１から直接に出射した光、そして反射面１２で反射された光が前面レンズ１３を透過する際に、その一部が、前面レンズ１３に含まれるＮｄまたはＮｄイオン１３ａに入射し、ＮｄまたはＮｄイオン１３ａは、入射した光を吸収して、赤外光を発生させる。
そして、この赤外光が前面レンズ１３に入射することにより、この前面レンズ１３を加熱する。これにより、上記前面レンズ１３は、温度が比較的高くなる。

従って、例えば降雪時等に、前面レンズ１３の外面に雪が付着した場合、付着した雪は、前面レンズ１３の熱により溶けることになる。これにより、前面レンズ１３の外面に雪が堆積してしまうようなことはなく、十分な照度の光が前方に向かって照射され、視界が確保され得ることになる。

この場合、前面レンズ１３を構成する透光性材料に、ＮｄまたはＮｄイオン１３ａを混入するだけの簡単な構成であるので、複雑な機械的構成は不要であり、低コストで容易に製造され得ることになる。

このようにして、本発明実施形態による車両用灯具１０によれば、赤外線を含まない可視光を出射する光源１１を使用した場合であっても、前面レンズ１３を構成する透光性材料に、希土類元素またはそのイオンを混入しておくことによって、光源１１からの可視光が前面レンズ１３に入射したとき、この可視光の一部が上述した希土類元素またはそのイオンに吸収されて、赤外光が発生することになる。従って、簡単な構成により、赤外光を発生させて、前面レンズ１３を加熱することができるので、例えば降雪時等に前面レンズ１３に雪が付着したとしても、比較的高い温度の前面レンズ１３の熱によって雪が溶けることになり、前面レンズ１３の外面に雪が堆積して、前方に向かって照射される光を妨げることがなく、良好な視界が確保され得ることになる。
［実施例２］

図２は、本発明を適用した車両用灯具の第二の実施形態の構成を示している。 図２において、車両用灯具２０は、図１に示した車両用灯具１０とほぼ同様の構成であって、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両用灯具２０は、図１に示した車両用灯具１０とは、前面レンズ１３を構成する透光性材料が、さらに金属またはそのイオン１３ｂを含んでいる点でのみ異なる構成になっている。

ここで、上記金属またはそのイオン１３ｂは、光源１１からの可視光をエネルギー移動させ、上記ＮｄまたはＮｄイオン１３ａが赤外光を発生させ、吸収するために最適な波長域の可視光に変換するように、構成されている。
上記金属またはそのイオン１３ｂは、例えばＥｕ，Ｔｂ，Ｓｍ，Ｙｂまたはそのイオンである。

これにより、光源１１からの可視光の発光波長が、上記ＮｄまたはＮｄイオン１３ａが赤外光を発生させ、吸収するために最適な波長域から多少あるいは完全にずれていて、上記ＮｄまたはＮｄイオン１３ａが光源１１からの可視光を吸収して発生させる赤外光の光量が僅かまたはゼロであるような場合に、光源１１からの可視光を上記金属またはそのイオン１３ｂによりエネルギー移動させることにより、上記ＮｄまたはＮｄイオン１３ａが赤外光を発生させ、吸収するために最適な波長域の光に変換することができる。

このようなエネルギー移動は、例えば文献「Ｃｒ3+→Ｎｄ3+ ｅｎｅｒｇｙ
ｔｒａｎｓｆｅｒ ｉｎ ｆｌｕｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｇｌａｓｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ｔｉｍｅ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｌａｓｅｒ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｐｙ（ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ ＶＯＬＵＭＥ ４８，ＮＵＭＢＥＲ ５（１９９３年８月１日刊） ２９４１〜２９４７頁）」から知られている。

さらに、上述したエネルギー移動を引き起こす金属であるＥｕ，Ｔｂ，Ｓｍ，Ｙｂのスペクトル特性は、文献「Ｇｌａｓｓ ｃｅｒａｍｉｃ − ａ ｎｅｗ ｌａｓｅｒ ｈｏｓｔ ｍａｔｅｒｉａｌ（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．５，１９７３年刊）」に示されている。

このような構成の車両用灯具２０によれば、光源１１に給電することにより、光源１１から赤外光を含まない可視光が出射し、直接にまたは反射面１２で反射されて、前面レンズ１３を介して前方に向かって照射され、例えば所謂すれ違いビームの配光パターンの範囲を照明するようになっている。

その際、光源１１から直接に出射した光、そして反射面１２で反射された光が前面レンズ１３を透過する際に、その一部が、金属または金属イオン１３ｂに入射し、金属または金属イオン１３ｂは、入射光を吸収して、可視光を発生させる。
この可視光は、上記ＮｄまたはＮｄイオン１３ａが赤外光を発生させ、吸収するために最適な波長域の可視光である。

そして、この可視光が、前面レンズ１３に含まれるＮｄまたはＮｄイオン１３ａに入射し、ＮｄまたはＮｄイオン１３ａは、入射した光を吸収して、赤外光を発生させる。
従って、この赤外光が前面レンズ１３に入射することにより、この前面レンズ１３を加熱する。これにより、上記前面レンズ１３は、温度が比較的高くなる。

従って、例えば降雪時等に、前面レンズ１３の外面に雪が付着した場合、付着した雪は、前面レンズ１３の熱により溶けることになる。これにより、前面レンズ１３の外面に雪が堆積してしまうようなことはなく、十分な照度の光が前方に向かって照射され、視界が確保され得ることになる。

この場合、前面レンズ１３を構成する透光性材料に、ＮｄまたはＮｄイオン１３ａ及び金属またはそのイオン１３ｂを混入するだけの簡単な構成であるので、複雑な機械的構成は不要であり、低コストで容易に製造され得ることになる。

上述した実施形態においては、上記前面レンズ１３を構成する透光性材料に、希土類元素またはそのイオンとして、ＮｄまたはＮｄイオンが含まれる場合について説明したが、これに限らず、他の希土類元素、例えばＥｒ，Ｙｂ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｅｕ，Ｃｒ，Ｌａまたはこれらのイオンが含まれるようにしてもよいことは明らかである。
また、上述した実施形態においては、車両用灯具１０，２０は、自動車の前照灯として構成されているが、これに限らず、例えば自動車の霧灯等の補助前照灯や自動二輪車の前照灯等の車両用灯具に本発明を適用することも可能である。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、低コストで、前面レンズに付着する雪を確実に排除することができるようにした、極めて優れた車両用灯具が提供され得る。

本発明を適用した車両用灯具の第一の実施形態の構成を示す概略側面図である。 本発明を適用した車両用灯具の第二の実施形態の構成を示す概略側面図である。 従来の車両用灯具の一例の構成を示す概略側面図である。

符号の説明

１０ 車両用灯具
１１ 光源
１２ 反射面
１３ 前面レンズ
１３ａ Ｎｄまたはそのイオン
１３ｂ 金属またはそのイオン

Claims (5)

1. 赤外光を含まない可視光を出射し、前方にほぼ水平に延びる光軸を有する光源と、
   上記光源からの可視光を前方に向かって反射させる凹状の反射面と、
   上記光源の前方に配置され、上記光源または反射面から前方に進む可視光の出射面を覆うように透光性材料から成る前面レンズと、を含んでいる、車両用灯具において、
   上記前面レンズが、可視光を吸収して赤外光を発生させる希土類元素またはそのイオンを含む透光性材料から構成されている
   ことを特徴とする、車両用灯具。
2. 上記光源が、無機ＬＥＤから構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の車両用灯具。
3. 上記希土類元素がＮｄ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｅｕ，Ｃｒ，Ｌａの何れかであることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両用灯具。
4. 上記前面レンズを構成する透光性材料が、さらに光源からの可視光に関してエネルギー移動を発生させて、上記希土類元素またはそのイオンにより赤外光を発生させることができる波長の光に変換する金属またはそのイオンを含んでいることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の車両用灯具。
5. 上記金属が、Ｅｕ，Ｔｂ，Ｓｍ，Ｙｂの何れかであることを特徴とする、請求項４に記載の車両用灯具。

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