JP7299704B2 - 照明装置、及び乗り物用ガラス利用方法 - Google Patents
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Description
従来、例えば、特許文献1には、カーオーディオの基板に車内照明用の光源が設けられ、その光源から出射された光が、車内に導かれて車内灯の代わりに使用され、また、補助灯として使用されることが提案されている。
すなわち、本発明は、以下の[1]~[14]を提供する。
[1]励起光を照射する光源と、前記励起光の入射によって可視光を放射する乗り物用ガラスとを備え、前記乗り物ガラスが、前記励起光の照射により、30%以上の面積で同時に発光する照明装置。
[2]前記乗り物用ガラスが、窓ガラスである上記[1]に記載の照明装置。
[3]前記窓ガラスが、ルーフ用窓ガラスである上記[2]に記載の照明装置。
[4]前記乗り物用ガラスが、自動車用ガラスである上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の照明装置。
[5]前記乗り物用ガラスが、リアガラス、サイドガラス、及びルーフ用窓ガラスのいずれかである上記[4]に記載の照明装置。
[6]前記乗り物用ガラスが、透明板を含む上記[1]~[5]のいずれか1項に記載の照明装置。
[7]前記乗り物用ガラスが、少なくとも1枚の透明板と樹脂膜が積層されてなる多層構造を有し、
前記樹脂膜が、樹脂と、励起光の入射によって可視光を放射する蛍光材料とを含む上記[6]に記載の照明装置。
[8]励起光を照射する光源と、前記励起光の入射によって可視光を放射する乗り物用ガラスとを用い、前記乗り物窓ガラスを、前記励起光の照射により、30%以上の面積で同時に発光させることで、照明として利用する、乗り物用ガラス利用方法。
[9]前記乗り物用ガラスが、窓ガラスである上記[8]に記載の乗り物用ガラス利用方法。
[10]前記窓ガラスが、ルーフ用窓ガラスである上記[9]に記載の乗り物用ガラス利用方法。
[11]前記乗り物用ガラスが、自動車用ガラスである上記[8]~[10]のいずれか1項に記載の乗り物用ガラス利用方法。
[12]前記乗り物用ガラスが、リアガラス、サイドガラス、及びルーフ用窓ガラスのいずれかである上記[11]に記載の乗り物用ガラス利用方法。
[13]前記乗り物用ガラスが、透明板を含む上記[8]~[12]のいずれか1項に記載の乗り物用ガラス利用方法。
[14]前記乗り物用ガラスが、少なくとも1枚の透明板と樹脂膜が積層されてなる多層構造を有し、
前記樹脂膜が、樹脂と、励起光の入射によって可視光を放射する蛍光材料とを含む上記[13]に記載の乗り物用ガラス利用方法。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る照明装置10を示す。本実施形態では、乗り物用ガラスを照明として利用するものであり、照明装置10は、励起光を照射する光源11と、乗り物用ガラス12を備える。本実施形態において、乗り物用ガラス12は、窓ガラスであって、より具体的には、自動車のルーフ13に設けられたルーフ用窓ガラスである。
光源11が照射する光の最大発光波長は、特に限定されないが、420nm以下が好ましく、410nm以下がより好ましく、408nm以下がさらに好ましい。また、300nm以上が好ましく、350nm以上がより好ましく、380nm以上がさらに好ましい。
光源11が照射する光の最大発光波長を上記下限値以上及び上限値以下とすることで、乗り物用ガラス12が、光源11からの励起光により効率よく可視光を発光することが可能である。
光源11は、図2に示すように、その出射端11Aが乗り物用ガラス12の外周面12Xに対向するように設けられるとよい。また、光源11の出射端11Aは、乗り物用ガラス12における発光効率を高めるために、乗り物用ガラス12の発光層(図2では、中間膜12C)に対向し、又は接触するように配置されることが好ましい。
また、乗り物用ガラス12から発光される可視光は、内部に進むに従って光量が減衰するため、乗り物用ガラス12の中央側に進入しない程度に光量を調整することで、図1に示すように、乗り物用ガラス12の外側部分12Eだけ光らせることが可能になる。
このように、本実施形態では、例えば、外側部分12E全体、又は乗り物用ガラス12全体を発光させることで、自動車内部の全体にわたって高い照度で照明することが可能になる。
したがって、後述するように走査光を乗り物用ガラス12に照射する場合、互いに別のタイミングで励起光が照射される乗り物用ガラス12の各部分からの発光も、同時に発光しているとみなすことができる。
ただし、本実施形態において、乗り物用ガラス12は、照明装置として利用されるためには、上記のように30%以上の面積が同時に発光する必要がある。したがって、乗り物用ガラス12は、発光面積が調整可能である場合には、その調整範囲の少なくとも一部において、30%以上の面積(好ましくは50~100%、より好ましくは70~100%の面積)が発光する必要がある。
一方で、ドアが開けられた状態から、自動車の全てのドアが閉められたと検出された場合などには、光源11からの励起光の出射を停止して、照明装置10による照明を停止するとよい。
また、本実施形態では、自動車内部には、照明装置10とは別に車内灯が設けられ、照明装置10は補助灯として使用されてもよいし、自動車内部には照明装置10とは別の車内灯が設けられなくてもよい。
ライドガイド15の側面15Xから放射した励起光は、乗り物用ガラス12の外周面12X側から乗り物用ガラス12内部に入射される。乗り物用ガラス12は、励起光が入射されることにより、可視光を発光する。
なお、本実施形態でも、乗り物用ガラス12は、光源11からの励起光の照射により、同時に発光する面積がガラス全面の30%以上となるものであり、好ましくは50~100%、より好ましくは70~100%となるものである。
なお、ライトガイド15の側面15Xにおいて、乗り物用ガラス12に対向していない部分は、励起光を放射する必要がないので、励起光を吸収又は反射する皮膜が形成されていてもよい。具体的には、紫外線吸収剤を含有する皮膜などが形成されていてもよい。
また、第2の実施形態では、ライトガイド15には、一方の端部15Aのみに、光源11からの励起光が入射されるが、両方の端部15A,15Bそれぞれに光源11からの励起光が入射されてもよい。
本実施形態では、MEMSミラー17を使用する場合、MEMSミラー17を適宜制御することにより、乗り物用ガラス12の所望の部分を発光させることができる。
また、光源ユニットとしては、励起光を乗り物用ガラスにビーム光として照射することが可能な光源ユニットであってもよい。ビーム光は、乗り物用ガラスの発光される部分の全てを同じタイミングで照射するものであり、走査光を使用する場合のように走査ずれなどが生じることがない。
なお、MEMSミラーを有する光源ユニット以外のものとしては、DLP(Digital Light Processing)を用いたDMD(Digital Micromirror Device)方式やLCOS(Liquid crystal on silicon)などを利用した光源ユニットが挙げられる。
さらに、光源ユニットとしては、拡散レンズ、拡散ミラーなどが設けられ、光源から出射された励起光を拡散させたうえで、表面12Yに照射させるものでもよい。このような光源ユニットを使用することで乗り物用ガラス12の表面12Yの広い範囲に光源からの励起光を照射することができる。
さらに、本実施形態では、各窓ガラスから発光される可視光は、外部からも視認可能である。したがって、各窓ガラスを上記した照明装置として発光することで、その乗り物自身の幅や、高さなどを車外に示す照明としても利用可能である。例えば、自動車において、左右両側のサイドガラスを照明装置として利用する場合、その自動車の幅を示す車幅灯としても利用することも可能である。
次に、本発明に使用される乗り物用ガラスについて詳細に説明する。本発明で使用する乗り物用ガラスは、1層単体からなってもよいし、2以上の層を有する多層構造であってもよい。また、乗り物用ガラスは、少なくとも1層が透明板であることが好ましい。透明板は、無機ガラス、及び有機ガラスのいずれかからなるものである。有機ガラスは、いわゆる樹脂ガラスともいわれるものである。多層構造の乗り物用ガラスにおいては、透明板は1枚でもよいし、2枚以上であってもよい。また、乗り物用ガラスは、透明板が、蛍光材料を含有し、励起光が入射されることで発光する発光層となってよいが、透明板以外の層が蛍光材料を含有して発光層となってもよい。
また、乗り物用ガラスにおいては、少なくとも1枚の透明板と樹脂膜が積層されてなる多層構造を有することが好ましく、この多層構造においては、樹脂膜が、樹脂と、蛍光材料とを含有し、発光層となることがより好ましい。
また、発光層は、上記した樹脂膜や、透明板に限定されず、蛍光材料を真空蒸着、スパッタリングなどすることで形成される蛍光材料皮膜であってもよい。蛍光材料皮膜は、例えば、透明板の少なくとも一方の表面上に形成されるとよい。
蛍光材料は、励起光の入射によって可視光を放射するものであり、より具体的には上記光源から出射される励起光を吸収して、励起光より長波長である可視光を発光するものである。また、蛍光材料は、励起光が照射されることでいわゆるリン光を発する材料であってもよい。
上記蛍光材料としては、具体的には例えば、高い発光性を発揮できることから、ハロゲン原子を含む配位子を有するランタノイド錯体が挙げられる。ランタノイド錯体のなかでも、ハロゲン原子を含む配位子を有するランタノイド錯体は光線を照射することにより高い発光強度で発光する。上記ハロゲン原子を含む配位子を有するランタノイド錯体としては、ハロゲン原子を含む単座配位子を有するランタノイド錯体や、ハロゲン原子を含む二座配位子を有するランタノイド錯体、ハロゲン原子を含む三座配位子を有するランタノイド錯体、ハロゲン原子を含む四座配位子を有するランタノイド錯体、ハロゲン原子を含む五座配位子を有するランタノイド錯体、ハロゲン原子を含む六座配位子を有するランタノイド錯体等のハロゲン原子を含む多座配位子を有するランタノイド錯体が挙げられる。
しかも、上記ハロゲン原子を含む二座配位子を有するランタノイド錯体又はハロゲン原子を含む三座配位子を有するランタノイド錯体は、耐熱性にも優れる。乗り物用ガラスは太陽光の赤外線が照射されることにより、高温環境下で使用されることが多いため、上記ハロゲン原子を含む二座配位子を有するランタノイド錯体又はハロゲン原子を含む三座配位子を有するランタノイド錯体を用いることにより、蛍光材料の劣化が防止できる。
上記R2は、炭素数1以上のアルキレン基であることが好ましく、炭素数1~5のアルキレン基であることがより好ましく、炭素数1のメチレン基であることが最も好ましい。上記炭素数1以上のアルキレン基は水素原子の一部が、水素原子以外の原子及び官能基と置換されていても良い。
なお、上記式(2)において、2つのNはビピリジン骨格のどこにあってもよい。例えば、ビピリジン骨格の2,2’位、3,3’位、4,4’位、2,3’位、2,4’位、3,4’位に2つのNがあることが挙げられる。なかでも、2,2’位に2つのNがあることが好ましい。
上記ハロゲン原子を含むアセチルアセトン骨格を有する二座配位子を有するランタノイド錯体は、例えば、Eu(TFA)3phen、Eu(TFA)3dpphen、Eu(HFA)3phen、[Eu(FPD)3]bpy、[Eu(TFA)3]tmphen、[Eu(FPD)3]phen等が挙げられる。これらのハロゲン原子を含むアセチルアセトン骨格を有する二座配位子を有するランタノイド錯体の構造を示す。
上記ハロゲン原子を含む配位子を有するランタノイド錯体が粒子状である場合、ランタノイド錯体の平均粒子径の好ましい下限は0.01μm、好ましい上限は10μmであり、より好ましい下限は0.03μm、より好ましい上限は1μmである。
上記テレフタル酸エステル構造を有する蛍光材料は、例えば、下記一般式(9)で表される構造を有する化合物や下記一般式(10)で表される構造を有する化合物が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
乗り物用ガラスの可視光線透過率がより一層高くなることから、xは1又は2であることが好ましく、ベンゼン環の2位又は5位に水酸基を有することがより好ましく、ベンゼン環の2位及び5位に水酸基を有することが更に好ましい。
上記R6の有機基は炭化水素基であることが好ましく、炭素数が1~10の炭化水素基であることがより好ましく、炭素数が1~5の炭化水素基であることが更に好ましく、炭素数が1~3の炭化水素基であることが特に好ましい。上記炭化水素基の炭素数が10以下であると、上記テレフタル酸エステル構造を有する蛍光材料を発光層に容易に分散させることができる。上記炭化水素基はアルキル基であることが好ましい。
上記R7の有機基は炭化水素基であることが好ましく、炭素数が1~10の炭化水素基であることがより好ましく、炭素数が1~5の炭化水素基であることが更に好ましく、炭素数が1~3の炭化水素基であることが特に好ましい。上記炭化水素基の炭素数が上記上限以下であると、上記テレフタル酸エステル構造を有する蛍光材料を発光層中に容易に分散させることができる。上記炭化水素基はアルキル基であることが好ましい。
上記一般式(10)中、NR8R9はアミノ基である。R8及びR9は、水素原子であることが好ましい。上記一般式(10)で表される構造を有する化合物のベンゼン環の水素原子のうち、一つの水素原子が上記アミノ基であってもよく、二つの水素原子が上記アミノ基であってもよく、三つの水素原子が上記アミノ基であってもよく、四つの水素原子が上記アミノ基であってもよい。
上記一般式(10)で表される構造を有する化合物として、ジエチル-2,5-ジアミノテレフタレート(例えば、Aldrich社製)が好ましい。
乗り物用ガラスにおいては、上記したように、発光層となる樹脂膜が設けられることが好ましい。また、乗り物用ガラスは、2枚の透明板の間に、中間膜が設けられ、その中間膜を介して2枚の透明板が接着された合わせガラス構造を有することが好ましい。
合わせガラス構造において、中間膜は、1層の樹脂膜からなり、その樹脂膜が発光層となることが好ましい。また、中間膜には、2層以上の樹脂膜が設けられ、複数の樹脂膜のうち、少なくとも1層の樹脂膜が発光層となってもよい。
合わせガラス構造の上記反対側の面や、単層の透明板のいずれか一方の面に、発光層となる樹脂膜が設けられる場合、発光層(樹脂膜)を有するシート状部材が、接着剤、粘着剤などを介して単層ガラスや合わせガラス構造の表面に接着されてもよい。これにより、既存の乗り物用ガラスにいわゆる後貼りによりシート状部材を貼り合せることで、乗り物用ガラスに発光層を設けることができる。
樹脂膜に蛍光材料を含有させる場合、蛍光材料の含有量は、樹脂100質量部に対して、0.001質量部以上が好ましく、0.05質量部以上がより好ましく、0.1質量部以上がさらに好ましい。蛍光材料の含有量をこれら下限値以上とすることで、乗り物用ガラスが十分に発光することが可能になる。また、上記蛍光材料の含有量は、10質量部以下が好ましく、3質量部以下がより好ましく、1.5質量部以下がさらに好ましい。これら上限値以下とすることで、乗り物用ガラスの透明性を確保しやすくなる。
また、中間膜の厚さは、特に限定されないが、例えば、0.1~3mm、好ましくは0.2~2mmである。
樹脂膜において熱可塑性樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、これらの中では、樹脂膜に可塑剤を含有させた場合に、無機ガラスに対して優れた接着性を発揮する点から、ポリビニルアセタール樹脂が特に好適である。
可塑剤としては、例えば、一塩基性有機酸エステル及び多塩基性有機酸エステル等の有機エステル可塑剤、並びに有機リン酸可塑剤及び有機亜リン酸可塑剤などのリン酸可塑剤等が挙げられる。なかでも、有機エステル可塑剤が好ましく、特にトリエチレングリコール-ジ-2-エチルヘキサノエート(3GO)が好適である。
可塑剤の含有量は、特に限定されないが、熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましい下限は30質量部であり、好ましい上限は70質量部である。可塑剤の含有量を30質量部以上とすると、乗り物用ガラスが適度に柔軟になり、取り扱い性等が良好になる。また、可塑剤の含有量を70質量部以下とすると、樹脂膜から可塑剤が分離することが防止される。可塑剤の含有量のより好ましい下限は35質量部、より好ましい上限は63質量部である。
また、本発明の樹脂膜は、熱可塑性樹脂を含有する場合、熱可塑性樹脂、又は熱可塑性樹脂及び可塑剤が主成分となるものであり、熱可塑性樹脂及び可塑剤の合計量が、樹脂膜全量基準で、通常70質量%以上、好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上である。
透明板としては、乗り物用ガラスに使用できるものであれば特に限定なく使用でき、無機ガラス、有機ガラスが使用できる。無機ガラスとしては、特に限定されないが、クリアガラス、フロート板ガラス、磨き板ガラス、型板ガラス、網入り板ガラス、線入り板ガラス、グリーンガラス等が挙げられる。
また、有機ガラスとしては、一般的に樹脂ガラスと呼ばれるものが使用され、特に限定されないが、ポリカーボネート、アクリル樹脂、アクリル共重合体樹脂、ポリエステルなどの樹脂から構成される透明有機ガラスが挙げられる。
また、各透明板の厚さは、特に限定されないが、例えば、0.1~15mm程度、好ましくは0.5~5mmである。乗り物用ガラスが複数の透明板を有する場合、各透明板の厚さは、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
透明板が、蛍光材料を含有し発光層となる場合、乗り物用ガラスは、上記したような合わせガラス構造を有していてもよいし、透明板が単層からなるものであってもよい。合わせガラス構造を有する場合には、少なくとも1枚の透明板が発光層となるとよい。
乗り物用ガラスが例えば自動車のフロントサイドガラスやフロントガラスに使用される場合には、可視光線透過率は、乗り物用ガラスの透明性を高める観点、及び自動車の安全性を確保する観点から、70%以上が好ましく、75%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましい。また、可視光線透過率は、その上限は特に限定されず、高ければ高いほどよいが、実用的には99%以下が好ましく、95%以下がより好ましい。なお、可視光線透過率とは、400~780nmにおける可視光線透過率の平均値を意味し、例えばJISR3212に準拠した、紫外可視赤外分光光度計(日立ハイテク社製、 UH4150)により測定可能である。
11 光源
11A 出射端
12 乗り物用ガラス
12A、12B 透明板
12C 中間膜
12E 外側部分
12X 外周面
12Y 表面
13 ルーフ
14 開口
15 ライトガイド
15A、15B 端部
15X 側面
16 光源ユニット
17 MEMSミラー
Claims (10)
- 励起光を照射する光源と、前記励起光の入射によって可視光を放射する乗り物用ガラスとを備え、前記乗り物用ガラスが、前記励起光の照射により、30%以上の面積で同時に発光し、
前記乗り物用ガラスが、2枚の透明板と、前記2枚の透明板の間に設けられた中間膜とを備え、前記中間膜を介して2枚の透明板が接着された合わせガラス構造を有し、
前記中間膜が、樹脂と、励起光の入射によって可視光を放射する蛍光材料とを含む樹脂膜を含み、
前記光源が、前記乗り物用ガラスの乗り物内側の表面に前記励起光を照射する車内照明用照明装置。 - 前記乗り物用ガラスが、窓ガラスである請求項1に記載の車内照明用照明装置。
- 前記窓ガラスが、ルーフ用窓ガラスである請求項2に記載の車内照明用照明装置。
- 前記乗り物用ガラスが、自動車用ガラスである請求項1~3のいずれか1項に記載の車内照明用照明装置。
- 前記乗り物用ガラスが、リアガラス、サイドガラス、及びルーフ用窓ガラスのいずれかである請求項4に記載の車内照明用照明装置。
- 励起光を照射する光源と、前記励起光の入射によって可視光を放射する乗り物用ガラスとを用い、前記乗り物用ガラスを、前記励起光の照射により、30%以上の面積で同時に発光させることで、車内照明として利用し、
前記乗り物用ガラスが、2枚の透明板と、前記2枚の透明板の間に設けられた中間膜とを備え、前記中間膜を介して2枚の透明板が接着された合わせガラス構造を有し、
前記中間膜が、樹脂と、励起光の入射によって可視光を放射する蛍光材料とを含む樹脂膜を含み、
前記光源が、前記乗り物用ガラスの乗り物内側の表面に前記励起光を照射する、乗り物用ガラス利用方法。 - 前記乗り物用ガラスが、窓ガラスである請求項6に記載の乗り物用ガラス利用方法。
- 前記窓ガラスが、ルーフ用窓ガラスである請求項7に記載の乗り物用ガラス利用方法。
- 前記乗り物用ガラスが、自動車用ガラスである請求項6~8のいずれか1項に記載の乗り物用ガラス利用方法。
- 前記乗り物用ガラスが、リアガラス、サイドガラス、及びルーフ用窓ガラスのいずれかである請求項9に記載の乗り物用ガラス利用方法。
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