紅燈及車輛照明器材的製作方法

2023-04-28 08:07:16

紅燈及車輛照明器材的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種紅燈及車輛照明器材，包含藍光LED陣列和紅光發射部件。紅光發射部件由具有散布於其內的能夠吸收藍光並發射紅光的螢光體的樹脂製成，該螢光體選自矽酸鹽螢光體、SiAlON螢光體、氮化矽螢光體、硫化物螢光體和石榴石結構的螢光體。該紅燈在前向和橫向方向兩個方向上都提供了高效率、高光強和改進的可見性，並因而適合用於諸如紅色後位燈和紅色制動燈之類的車輛照明器材中。
【專利說明】紅燈及車輛照明器材

【技術領域】
[0001] 本發明涉及安裝於每輛車的尾部用於產生後向紅光以發出制動警示或者提高夜 間的能見度的車輛照明器材，典型為紅色後位燈和紅色制動燈，以及其內所使用的紅燈。

【背景技術】
[0002] 車輛在尾部裝配有照明器材，典型為紅色後位燈和紅色制動燈，用於響應於制動 和照明開關而產生後向紅光，以發出制動警示或者提高夜間的能見度。在大部分現有技術 的後位燈和制動燈中，通常使用白熾燈泡、滷素燈泡和HID燈，並且將它們與染紅色的透光 樹脂的蓋子結合以產生紅光。最近，已知出現了具有布置於其內的多個紅光LED晶片的後 位燈和制動燈。
[0003] 當白熾燈泡、滷素燈泡和HID燈被用作光源時，它們發出含有紅色分量和許多其 他顏色的分量的光。典型地，紅光通過使全部光通過紅色透光材料或樹脂的蓋子以阻擋其 他顏色分量而獲得。這正是以下缺點的原因：雖然光源發射出寬頻譜的光，但是除紅光外的 光分量的能量都被浪費。
[0004] 另一方面，使用紅光LED的後位燈和制動燈具有一些缺點。由於紅光LED的發射 效率一般並沒有那麼高，因而必須使用數量較多的紅光LED，以便確保足夠的能見度。此外， 紅光LED還產生高度定向的發射，這確保了燈的正前方（在燈的光軸上）的高能見度，但會 導致在燈的橫向側（在偏離燈的光軸的方向上）的很低的能見度。嘗試通過將紅光LED與 不同形狀和材料的反射鏡及透鏡結合來彌補這些缺點。但是，仍然很難製造出能夠在燈的 前方和橫向側提供均勻的能見度的使用紅光LED的紅燈。
[0005] 引文列表
[0006]專利文獻1 JP-A 2〇〇9_28〇763
[0007]專利文獻 2JP-A2012-224536(EP2508586,US20120256125)
[0008]專利文獻 3JP-A2009-529154 (W0 2007/103394)


【發明內容】

[0009] -般地，用於車輛的紅色照明器材，典型為後位燈和制動燈，由用於照明的光源、 在光源周圍的蓋子、反射鏡、透鏡、漫射體、裝飾部件等構成。它們通常集成有轉向信號燈。 對於光源，在本【技術領域】中使用常規的燈泡，但是如今越來越多地使用紅光LED。
[0010] 包圍著光源的蓋子典型地由熱塑性樹脂（例如，丙烯酸類樹脂）製成。熱塑性樹 脂可根據特定的用途（例如，光源的保護、光漫射和收集的透鏡功能或者裝飾）而模製成可 廣泛變化的任意形狀。蓋部件，特別是尾燈蓋，包括紅色蓋、無色或白色尾燈蓋，以及只有透 鏡部分帶顏色的透明蓋（稱為Euro尾蓋）。許多反射鏡使用角錐稜鏡。當受到尾隨車輛的 前照燈照射時，反射鏡反射光並且看起來是紅色的。因而，即使在車輛於夜間因停下來或停 泊而沒有點亮燈時，它也具有警示的功能。
[0011] 對於這些車輛照明器材，已經提出了許多提議，並且在實踐中已經使用了各種模 型。後位燈和制動燈的基本功能是警示後方車輛。這些燈響應於前照燈或制動系統而操作， 使得常規的燈泡或紅光LED被點亮以發射出白光或紅光，該白光或紅光經由蓋子、反射鏡、 透鏡、光漫射部件等向車輛的後方照射。
[0012]在這種情況下，來自該燈的照明基本上來自常規燈泡或LED的發射光。常規燈泡 會引起一些問題。典型地，它們的發射光幾乎是白光。因而，在大部分情況下，顏色控制通 過以下方式來實現：使常規燈泡的發光穿過由樹脂製成的紅色濾光部件，以阻擋一部分發 射光，從而獲得紅光。由於未經紅色濾光部件透射出的那部分光沒有射出照明器材，因而該 系統在光能的利用效率方面是低的。
[0013] 接下來，將討論與紅光LED作為光源來使用關聯的問題。由於來自一個紅光LED 的光量相對較小，因而一般不得不犧牲成本來使用多個紅光LED。紅光LED光源產生高度定 向的發射光，這確保了發射光的正前方（車輛的後方）的高能見度，但是會導致在燈的橫向 側的能見度非常低的缺點。因而，要採取幾種措施，例如，通過安裝多個紅光LED使得它們 沿不同的方向發射光，或者置入高度透明的樹脂或玻璃透鏡以散射紅光LED的光。多個紅 光LED的納入是昂貴的。即使紅光LED的布局被小心地設計，也難以獲得在不同方向上具 有均勻能見度的紅光。使用用於散射來自紅光LED的光的高度透明的樹脂或玻璃透鏡的技 術難以確保不同方向上的，特別是橫向方向的高能見度。
[0014] 本發明的一個目的是提供具有包括低成本，高效率以及不僅在燈的前側（在燈的 光軸上）的、而且在燈的橫向側（在偏離燈的光軸的方向上）的高能見度在內的優點的紅 燈；以及包含該紅燈的車輛照明器材，例如，紅色後位燈或紅色制動燈。
[0015] 本發明人已經發現，用於提供車輛照明器材所需的不同方向的改進能見度的紅燈 可通過使用作為光源的能夠發射出藍光的藍光LED陣列，以及能夠吸收藍光並發射出含有 紅色分量的光的螢光體來獲得，由此藍光被轉換成用作照明光的紅光。該螢光體是選自矽 酸鹽螢光體、SiAlON螢光體、氮化矽螢光體、硫化物螢光體和石榴石結構的螢光體中的至少 一種螢光體。在樹脂基質內含有螢光體粒子的紅光發射部件被布置以便接收藍光，尤其是 在藍光LED的發射方向上的前方。來自散布於紅光發射部件內的螢光體粒子的紅光由燈投 射出。該燈提供在燈的前方和燈的橫向側的均勻能見度、高效率及高光強。
[0016]因此，本發明提供一種紅燈，該紅燈包含作為光源的能夠發射出藍光的藍光LED陣列以及適合於接收藍光的紅光發射部件。紅光發射部件包含樹脂以及能夠吸收藍光並發 射出含有紅色分量的光的螢光體。該螢光體是選自矽酸鹽螢光體、SiAlON螢光體、氮化矽 螢光體、硫化物螢光體和石榴石結構的螢光體中的至少一種螢光體。
[0017] 在一種優選的實施例中，該樹脂是熱塑性樹脂。更優選地，該熱塑性樹脂是選自聚 乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS樹脂和丙烯酸類樹脂中的至少一種樹脂。
[0018] 在一種優選的實施例，該樹脂是熱固性樹脂。更特別地，該熱固性樹脂是選自酚醛 樹脂、環氧樹脂、三聚氰胺樹脂和聚氨酯樹脂中的至少一種樹脂。
[0019] 在一種優選的實施例中，矽酸鹽螢光體是（Sr，Ca，Ba)2Si04:Eu，SiAlON螢光體是 Ca-a-SiAlON:Eu，氮化矽螢光體是（Sr，Ca)AlSiN3:Eu，硫化物螢光體是CaGa2S4:Eu，而石榴 石結構的螢光體是（Y，Gd) 3A15012:Ce或Y3A15012:Ce。
[0020] 在一種優選的實施例中，沿著光軸投射紅光的紅燈還包含布置於光路上的濾光部 件，用於抑制來自藍光LED陣列的、在螢光體中沒有被吸收的、由紅光發射部件發射出的那 部分藍光在紅燈的投射方向上向前行進。
[0021] 在一種優選的實施例中，紅燈沿著光軸投射紅光。藍光LED陣列被布置使得藍光 沿著藍光LED陣列的發射光軸的行進方向不同於紅光沿著紅燈的投射光軸的行進方向。紅 光發射部件被布置為在藍光沿著藍光LED陣列的發射光軸的行進方向上至少是向前的。
[0022] 在一種優選的實施例中，紅光發射部件具有至少0. 5_的有效區厚度。
[0023] 在另一方面，本發明提供包含以上所定義的紅燈的一種車輛照明器材。典型地，該 車輛照明器材為紅色後位燈或紅色制動燈。
[0024] 如同本文所使用的，術語"LED陣列"指的是單個LED晶片以及兩個或更多個LED 晶片的陣列。
[0025] 本發明的有利效果
[0026] 本發明的紅燈具有包括高效率、高光強以及在燈的前側和燈的橫向側的改進能見 度在內的優點。該紅燈適合用於車輛照明器材中，例如，紅色後位燈或紅色制動燈。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1示意性地示出了根據本發明的第一實施例的紅燈。
[0028] 圖2示意性地示出了根據本發明的第二實施例的紅燈。
[0029] 圖3示意性地示出了根據本發明的第三實施例的紅燈。
[0030] 圖4示意性地示出了根據本發明的第四實施例的紅燈。
[0031] 圖5示意性地示出了根據本發明的第五實施例的紅燈。
[0032] 圖6示意性地示出了根據本發明的第六實施例的紅燈。
[0033] 圖7示意性地示出了根據本發明的第七實施例的紅燈。
[0034] 圖8示意性地示出了根據本發明的第八實施例的紅燈。
[0035] 圖9是示出實例1的紅燈的發射光譜的圖表。
[0036] 圖10是示出實例2的紅燈的發射光譜的圖表。
[0037] 圖11示意性地示出了在比較例1和2中的紅燈。
[0038] 圖12是示出比較例2的紅燈的發射光譜的圖表。

【具體實施方式】
[0039] 本發明的紅燈包含作為光源的能夠發射出藍光的藍光LED陣列以及被布置用於 接收藍光的紅光發射部件。在此用作光源的藍光LED陣列具有比紅光LED陣列高的功率。
[0040] 用作光源的藍光LED陣列典型為能夠發射出具有420nm?490nm的中心波長的光 的LED陣列。藍光LED陣列的尺寸、功率和數量可以在考慮了紅燈的光量、能見度、警示功 能、裝飾及其他因素的情況下適當地選擇。具有一個發射晶片的藍光LED陣列或者具有多 個發射晶片的藍光LED陣列可以單獨地或者兩個或更多個結合起來使用。這樣的藍光LED 陣列是市場上可購得的。高功率的藍光LED陣列是優選的，特別是在該紅燈將要用於車輛 照明器材（例如，紅色後位燈和紅色制動燈）中時。優選地，藍光LED陣列每個具有至少 0. 5W的功率，尤其是至少1W，並且每個紅燈的總功率為至少1W，尤其是至少2W。儘管功率的 上限不是關鍵性的，但是該功率典型為高達每個藍光LED陣列2W，並且每個紅燈高達10W。 當多個藍光LED陣列結合起來使用時，每個紅燈優選地併入至少2個藍光LED陣列，尤其是 2至8個藍光LED陣列。
[0041] 在本發明的紅燈中，紅光發射部件被布置於用於接收藍光的位置，尤其是藍光LED 陣列的發射方向的正向。紅光發射部件主要含有樹脂以及能夠吸收藍光並發射出含有紅色 分量的光的螢光體。紅燈被構造使得由藍光LED陣列發射出的藍光由紅光發射部件內的熒 光體吸收並被轉換成含有紅色分量的光，尤其是具有600nm?660nm的波長的紅色分量，更 優選地是在600nm?660nm的波長內具有最大強度的紅光。
[0042]用於製成紅光發射部件的樹脂可以是熱塑性的或熱固性的。其中，為了對螢光體 粒子散布的簡便控制以及紅光發射部件的尺寸穩定性，熱塑性樹脂是優選地。同樣，為了便 於後加工成所期望的形狀，熱塑性是優選的。此外，由熱塑性樹脂製成的紅光發射部件不僅 抗由振動和衝擊引起的破裂，即，抗振和抗衝擊，而且耐候（weatherresistant)，表明這些 部件最適合作為車載部件。
[0043] 熱塑性樹脂的實例包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS樹脂和丙 烯酸類樹脂。熱固性樹脂的實例包括酚醛樹脂、環氧樹脂、三聚氰胺樹脂和聚氨酯樹脂。其 中，為了剛度、硬度和可加工性的良好平衡，聚乙烯和丙烯酸類樹脂是優選的。從最大限度 地利用所發射出的紅色分量的方面來看，優選的是使用沒有著色的透明或白色狀態的樹 脂。
[0044] 在紅燈中，能夠吸收藍光並發射出含有紅色分量的光的螢光體被用作待與樹脂混 合的發光成分（紅光發射材料），以構成紅光發射部件。螢光體能夠吸收藍光，尤其是具有 420?490nm的波長的藍光，並且發射出含有具有600?660nm的波長的紅色分量的光，優 選地為紅光，尤其是在660?660nm的波長內具有最大強度的紅光。根據本發明，突光體為 選自矽酸鹽螢光體、SiAlON螢光體、氮化矽螢光體、硫化物螢光體和石榴石結構的螢光體中 的至少一種突光體。
[0045] 合適的矽酸鹽螢光體包括螢光體（Sr，Ca，Ba)2Si04:Eu等；合適的SiAlON螢光體包 括螢光體Ca-a-SiA10N:Eu等；合適的氮化矽螢光體包括螢光體（Sr，Ca)AlSiN3:Eu等；合 適的硫化物螢光體包括螢光體CaGa2S4:Eu等；以及合適的石榴石結構的螢光體包括螢光體 (Y，Gd) 3A15012:Ce和Y3A15012:Ce等。
[0046] 優選的是將對於藍光具有0. 3?1. 0的，尤其是0. 6?0. 9的吸收率的螢光體用 作紅光發射材料。用作紅光發射材料的螢光體的特徵在於對藍光的既不太高也不太低的適 中吸收率。這主要是避免以下麻煩的現象：由作為光源的藍光LED發射出的大部分藍光由 紅光發射部件的表層（在藍光入射側上）內的突光體吸收，而只有很少的藍光達到紅光發 射部件的內部和背層。紅光發射部件容易進行剪裁，使得適量的一部分藍光達到紅光發射 部件的內部和背層。也就是，突光體是很有效率的，因為散布於紅光發射部件內的全部紅光 發射材料的粒子都對光發射有貢獻。
[0047] 螢光體可以通過任何已知的方法來製備。為了將螢光體與樹脂混合併將該樹脂 混合物模製成紅光發射部件，螢光體應當為具有適當粒子尺寸的微粒形式，以防止藍光很 少被吸收而幾乎全都由紅光發射部件透射的麻煩事。特別地，微粒螢光體優選地具有至少 2Um的，更優選地為至少5ym的微粒尺寸，這在粒子尺寸分布中累積達50%的體積時由直 徑D50表示。另外，微粒螢光體優選地具有高達1，000iim的，更優選地為50?500iim的 直徑D90，D90是在粒子尺寸分布中累積達90%的體積時的直徑。如果D50小於2ym，則散 射的比例可以遠大於對來自藍光LED陣列的激發光的吸收/轉換的比例。儘管D50的最大 值不必特別地限制，但是根據其與D90的值的關係，高達300ym的D50的值是優選的。同 樣，如果D90超過1，000ym，則這樣的螢光體粒子會妨礙在混合步驟中於樹脂內的散布。 [0048]應當注意，粒子尺寸優選地通過例如將樣品粒子散布於氣流中並通過雷射衍射散 射法來測量直徑而測得，因為能夠同時估算粒子尺寸分布的值。
[0049]在此所使用的紅光發射部件通過將螢光體或紅光發射材料與樹脂混合併將樹脂 混合物模製成型來製備。可以通過諸如壓縮成型、擠壓成型和注射成型之類的任何已知成 型技術將樹脂混合物模製成任意形狀，例如，微粒、棒、膜或薄板，以及任意期望尺寸，取決 於紅燈的預期應用、形狀及紅光投射模式。
[0050] 優選地，紅光發射部件包含具有至少0. 5mm的且更優選地為高達10mm(尤其是高 達3_)的厚度的有效區。如果有效區的厚度小於0.5_，則作為激發光的藍光的吸收會變 得不充分。如果有效區的厚度超過1〇_，則會由因在紅光發射部件內部對紅色分量的吸收 所致的消散導致發射的下降。有效區指的是對藍光的吸收有貢獻的區域。
[0051]樹脂和螢光體按照根據螢光體內的活化劑（典型為Eu或Ce)的比例，紅光發射部 件的形狀、尺寸和厚度，藍光LED與紅光發射部件的關係等而變化的比例來混合。優選地， 螢光體按照基於樹脂的重量的1?60%的，更優選地為3?40%的量來使用。如果螢光體 的量低於該範圍，則對由藍光LED發射出的藍光的吸收可能是低的，從而導致紅光的短缺， 不過取決於紅光發射部件的尺寸。如果螢光體的量超過該範圍，則紅光發射部件會具有低 強度，因為螢光體相對樹脂是過量的。
[0052] 除了作為發射成分的螢光體外，還可以將不吸收紅色分量的無機化合物，例如，二 氧化矽、氧化鋁或二氧化鈦添加並散布於樹脂內，以便使紅光發射部件在提供更均勻的發 射方面整體上變得有效。同樣，為了增強耐候性，紅光發射部件可以用與所使用的熱塑性樹 脂相比具有更高的耐候性的別的透明材料進行表面覆蓋。
[0053]根據本發明的紅燈的結構將參照附圖來描述。
[0054] 圖1是根據本發明的第一實施例的紅燈的示意圖。紅燈1包含大體為半橢圓形的 基體或反射鏡10以及布置於基體10的內表面上的以及於燈1的背面（與紅光的投射方向 相對）處的藍光LED陣列11。藍光LED陣列11包含能夠朝燈的前方（在紅光的投射方向 上）發射藍光的三個晶片（發射部）111。應注意，每個LED陣列的晶片數沒有特別限制，藍 光LED陣列的數量也沒有，並且對於後面全部實施例都如此。紅燈1還包含布置於燈1的 相對正前側（即，在中間位置適配於基體10內）以便在藍光的發射方向上面向藍光LED陣 列11的平板形式的紅光發射部件12,以及在紅燈1的紅光投射方向上布置於紅光發射部件 12的更前方（即，在基體10的邊緣處適配於基體10內）的平板形式的保護蓋13。
[0055] 藍光LED陣列11發射出直接或在由基體10的內表面反射之後進入紅光發射部件 12的藍光。入射紅光發射部件12上的藍光由紅光發射部件12內的螢光體吸收，並由其轉 換成含有紅色分量的光或者紅光。從紅光發射部件12中出射的含有紅色分量的光或紅光 直接或在由基體10的內表面反射之後朝紅燈1的前方行進。
[0056]在所示出的實施例中，用於製成紅光發射部件的樹脂和螢光體的特徵在於紅色分 量的低吸收率。於是，即使在由紅光發射部件12發射，射向基體或反射鏡10並由基體10 反射的紅色分量再次進入紅光發射部件12時，該紅色分量在紅光發射部件12內很少被吸 收。因此，該實施例具有以下優點：紅色分量由紅光發射部件12有效地透射，並因此紅光被 投射向紅燈的前方。該實施例對於紅色分量的提取是特別有利的。
[0057] 圖2是根據本發明的第二實施例的紅燈的示意圖。紅燈2包含大體為半橢圓形的 基體或反射鏡20以及布置於基體20的內表面上的以及於燈2的背面（與紅光的投射方向 相對）處的藍光LED陣列21。藍光LED陣列21包含能夠朝燈的前方（在紅光的投射方向 上）發射藍光的三個晶片（發射部）211。紅燈2還包含布置於基體20內以便在藍光的發 射方向上面向藍光LED陣列21且延伸以便限制由藍光LED陣列21發出的藍光的圓頂形或 大體為半橢圓形的紅光發射部件22,以及在紅燈2的紅光投射方向上布置於紅光發射部件 22的更前方（即，在基體20的邊緣處適配於基體20內）的平板形式的保護蓋23。
[0058] 藍光LED陣列21發射出進入紅光發射部件22內的藍光，在紅光發射部件22內藍 光由其內的螢光體吸收並由其轉換成含有紅色分量的光或者紅光。從紅光發射部件22中 出射的含有紅色分量的光或紅光直接或在由基體20的內表面反射之後朝紅燈2的前方行 進。
[0059] 在藍光發射體部分與使用常規的白熾燈泡、滷素燈泡、HID燈泡或紅光LED作為光 源的紅燈類似的所示實施例中，一個優點是：在沒有顯著變化的情況下就可應用現有技術 的紅燈的設計。另外，本實施例的燈與使用常規的白熾燈泡、滷素燈泡、HID燈泡或紅光LED 作為光源的紅燈相比可產生更大的效率、更高的色純度（或紅色性）以及更高的強度。與 現有技術相比的另一個優點是節能。
[0060] 圖3是根據本發明的第三實施例的紅燈的示意圖。紅燈3包含大體為半橢圓形的 基體或反射鏡30以及布置於基體30的內表面上的以及於燈3的背面（與紅光的投射方向 相對）處的兩個藍光LED陣列31和31。每個藍光LED陣列31都包含能夠朝燈的前方（在 紅光的投射方向上）發射藍光的三個晶片（發射部）311。紅燈3還包含布置於燈3的正前 側（即，在基體10的邊緣處適配於基體10內）以便在藍光的發射方向上面向藍光LED陣 列31的弓形截面的平板形式的紅光發射部件32,以及在紅燈3的紅光投射方向上布置於紅 光發射部件32的前方且與其相鄰（S卩，在基體30的邊緣處適配於基體30內）的弓形截面 的平板形式的保護蓋33。
[0061] 藍光LED陣列31發射出直接或在由基體30的內表面反射之後進入紅光發射部件 32內的藍光。入射紅光發射部件32上的藍光由紅光發射部件32內的螢光體吸收，並由其 轉換成含有紅色分量的光或者紅光。從紅光發射部件32中出射的含有紅色分量的光或紅 光直接或在由基體30的內表面反射之後朝紅燈3的前方行進。
[0062] 在紅光發射部件32的截面為弓形的所示實施例中，在紅燈3的任意前向方向上均 可獲得良好的能見度。
[0063] 圖4是根據本發明的第四實施例的紅燈的示意圖。紅燈4包含平底圓柱形的基體 或反射鏡40以及布置於基體40的底面上的以及於燈4的背面（與紅光的投射方向相對） 處的藍光LED陣列41。藍光LED陣列41包含能夠朝燈的前方（在紅光的投射方向上）發 射藍光的六個晶片（發射部）411。紅燈4還包含布置於紅燈4的相對前側（即，在中間位 置適配於基體10內）以便在藍光的發射方向上面向藍光LED陣列41的弓形截面的平板形 式的紅光發射部件42,以及弓形截面的平板形式的紅色濾光部件43,該紅色濾光部件43在 紅燈4的紅光投射方向上被布置於紅光發射部件42的前方（即，在基體40的邊緣處適配 於基體40內），使得從紅光發射部件42中出射的紅色分量的光或者紅光以及由紅光發射部 件42透射出的紅色分量可以穿過紅色濾光部件43。
[0064]藍光LED陣列41發射出直接或在由基體40的內表面反射之後進入紅光發射部件 42內的藍光。入射紅光發射部件42上的藍光由紅光發射部件42內的螢光體吸收，並由其 轉換成含有紅色分量的光或者紅光。從紅光發射部件42中出射的含有紅色分量的光或紅 光直接或在由基體40的內表面反射之後朝紅燈4的前方行進。
[0065]在濾光部件被設置於紅光的光路上的所示實施例中，濾光部件阻擋在螢光體中沒 有被吸收的、由紅光發射部件透射出的藍光LED所發射的那部分藍光，使得抑制藍光在紅 燈的光投射方向上的前向投射。濾光部件被布置於除光軸外的位置處，其中藍光沿著該光 軸從藍光LED陣列直接行進到紅光發射部件。
[0066] 雖然由藍光LED陣列發射出的藍光由紅光發射部件轉換成紅色分量，但是一部分 藍光可以由紅光發射部件透射，而沒有轉換。即使在這種情況下，由於紅色濾波部件43透 射紅光發射部件42所發射出的或者透射穿過紅光發射部件42的紅色分量，因而該實施例 對於抑制藍光在紅燈4的前向的透射是有效的。因而，更佳色純度的紅光被獲得。紅光濾 波部件可以被賦以保護蓋的功能。
[0067]圖5是根據本發明的第五實施例的紅燈的示意圖。紅燈5包含大體為半橢圓形的 基體或反射鏡50以及在基體50的前緣附近布置於基體40的內表面上（在紅燈5的紅光 投射方向上）的藍光LED陣列51。藍光LED陣列51包含能夠朝燈的後方（與紅光的投射 方向相反）發射藍光的晶片（發射部）511。紅燈5還包含布置於紅燈5的背面且依照基 體50的內部形成於其內的大體為半橢圓形或帽形的紅光發射部件52,以及弓形截面的平 板形式的保護蓋53,該保護蓋53在紅燈5的紅光投射方向上被布置於藍光LED陣列51的 更前方（即，在基體50的邊緣處適配於基體50內）。
[0068] 藍光LED陣列51發射出直接進入紅光發射部件52內的或者在由紅光發射部件52 透射時由基體50的內表面反射之後再次進入紅光發射部件52內的藍光。入射紅光發射部 件52上的藍光由紅光發射部件52內的螢光體吸收，並由其轉換成含有紅色分量的光或者 紅光。含有紅色分量的光或者紅光直接或在由基體50的內表面反射之後朝紅燈5的前方 行進。在圖5中，箭頭指示某些示例性的射線。
[0069] 在所示的實施例中，藍光LED陣列被布置，使得藍光沿著藍光LED陣列的發射光軸 的行進方向可以不同於紅光沿著紅燈的投射光軸的行進方向。特別是在圖5的紅燈5中， 藍光沿著藍光LED陣列51的發射光軸（由虛線不出）的行進方向朝向後方，並且相對於紅 燈5的投射方向偏斜。紅光發射部件52被布置於藍光沿著藍光LED陣列51的發射光軸的 行進方向的前方。
[0070] 圖6是根據本發明的第六實施例的紅燈的示意圖。紅燈6包含平底圓柱形的基體 或反射鏡60以及布置於基體60的底面上以及於燈6的背面（與紅光的投射方向相對）處 的藍光LED陣列61。藍光LED陣列61包含能夠朝燈的前方（在紅光的投射方向上）發射 藍光的六個晶片（發射部）611。紅燈6還包含適配於基體60內以便在藍光的發射方向上 面向藍光LED陣列61的且具有用於容納那六個晶片611的六個凹部621的塊狀的紅光發 射部件62,以及弓形截面的平板形式的保護蓋63,該保護蓋63在紅燈6的紅光投射方向上 被布置於紅光發射部件62的更前方（即，在基體60的邊緣處適配於基體60內）。
[0071] 藍光LED陣列61發射出大部分直接進入紅光發射部件62內的藍光。入射紅光發 射部件62上的藍光由紅光發射部件62內的螢光體吸收，並由其轉換成含有紅色分量的光 或者紅光。從紅光發射部件62中出射的含有紅色分量的光或者紅光直接或在由基體60的 內表面反射之後朝紅燈6的前方行進。
[0072] 在所示的實施例中，紅光發射部件62是塊狀的，藍光LED陣列61的晶片被布置於 紅光發射部件62的凹部621內，並且紅光發射部件62接收由藍光LED陣列61發射出的藍 光。較少有由藍光LED陣列61發射出的藍光進入除紅光發射部件62外的部分。也就是， 幾乎由藍光LED陣列61發射出的全部藍光都直接進入了紅光發射部件62。塊狀的紅光發 射部件62具有可抗破裂或抗劣化的足夠強度。
[0073] 圖7是根據本發明的第七實施例的紅燈的示意圖。紅燈7包含平板形式的基體或 反射鏡70以及布置於基體70的內表面上以及於燈7的背面（與紅光的投射方向相對）處 的藍光LED陣列71。藍光LED陣列71包含能夠朝燈的前方（在紅光的投射方向上）發射 藍光的三個晶片（發射部）711。紅燈7還包含布置於晶片711之間及晶片77之外的並從 基體70延伸到紅燈7的正面的平板形且與藍光LED陣列71的發射光軸平行的四個紅光發 射部件72,以及具有在紅燈7的紅燈投射方向上布置於紅光發射部件72的更前方的中心區 以及適配於基體70周圍的邊緣的圓頂形的保護蓋73。
[0074] 藍光LED陣列71發射出直接或在由燈的內表面（基體70的內表面）反射之後進 入紅光發射部件72內的藍光。入射紅光發射部件72上的藍光由紅光發射部件72內的熒 光體吸收，並由其轉換成含有紅色分量的光或者紅光。從紅光發射部件72中出射的含有紅 色分量的光或紅光直接或在由燈7的內表面反射之後朝紅燈7的前方行進。
[0075] 在所示的實施例中，模製成平板或條棒狀的多個紅光發射部件平行於藍光LED陣 列的發射光軸而延伸。由藍光LED陣列發射出的藍光的一部分被導向紅燈的前方，而剩餘 部分則進入紅光發射部件，在所述紅光發射部件內該部分藍光被轉換成被從該部件輻射出 的含有紅色分量的光。由一個紅光發射部件反射或透射的藍光的一部分進入另一個紅光 發射部件，在該紅光發射部件內這部分藍光被轉換成被從該部件輻射出的含有紅色分量的 光。當想要藍光和紅光的混合光時，本實施例的紅燈適用。
[0076] 在任意實施例中，為了進一步提高在遠離車輛的後方位置或者在紅光的投射方向 上的前方位置的紅光（向紅燈的前方投射的）能見度，提高照度、美觀的外觀以及內部保護 而提供保護蓋。保護蓋還可以具有透鏡和/或漫射體的功能，並且可以製成紅色的、外色的 或透明的。
[0077] 朝紅燈的正向投射的紅光的強度可以根據晶片（發射部）的數量、藍光LED陣列 的數量、電流值等而適當選定。如果想要根據燈是被用作後位燈還是被用作制動燈來改變 紅光的強度，則光強度可以通過適當地改變要點亮的藍光LED陣列的數量以及電流值來控 制。
[0078] 為了對由藍光LED陣列發射出的光的高效利用，反射鏡或反射板可以布置於紅燈 的背面和/或側面使得面向藍光LED陣列。同樣地，為了效率，反射鏡或反射板可以被布置 為使得從紅光發射部件中出射的紅色分量可以沿紅燈的投射方向行進。
[0079]為了提高紅光發射表面的色純度，本發明的紅燈可以用能夠反射或吸收除紅光外 的光並透射紅光的透光性蓋子覆蓋。這抑制以下可能性：燈發射光的顏色在作為激發光的 一部分藍光於紅光發射部件內沒有被吸收而從紅燈中出射時變得不同於紅光。透光性蓋子 可以是由例如能夠反射或吸收藍光並透射紅光的橙色透明樹脂製成的蓋子。
[0080] 紅燈的結構並不限制於以上所說明的實施例，只要該燈包含藍光LED陣列和紅光 發射部件，使得從紅光發射部件中出射的紅色分量可以朝紅燈的正向高效投射。
[0081] 雖然現有技術的後位燈和制動燈使用白熾燈泡、滷素燈泡HID燈或紅光LED作為 光源，但是這些燈被設計成使得通過改變來自光源的光以及經過光漫射體或透鏡後由反射 鏡反射的光的方向，或者通過將多個燈設定於多個方向上來增強能將度。但是，前一種方法 具有以下缺點：在單獨使用散射體或透鏡時，能見度的均勻性的提高受到限制，從而留下明 視方向和暗視方向。後一種方法具有以下缺點：紅光LED數量增加會導致功耗增大。
[0082] 相比之下，本發明的紅燈產生非定向的光，因為由紅燈產生的光是由已經吸收了 藍光的螢光體粒子發射出的光，這提示了光沿全部方向出射。因此，只要紅光發射部件被模 製成適當的形狀，紅燈在操作時就產生在全部方向上具有高能見度的光。也就是，獲得能見 度均勻的紅燈。該紅燈與現有技術相比具有功耗降低的優點，因為紅光發射部件能夠高效 地將藍光轉換成紅色分量。
[0083] 同樣，由於在紅光發射部件內的螢光體具有適中的而非過高的藍光吸收率，因而 在紅光發射部件的表面附近並沒有吸收全部藍光，而是有一些藍光將會達到紅光發射部件 的內部。這會產生紅光發射部件整體上提供足夠均勻的發射的優點。這個優點使得被模製 成任意期望形狀的紅光發射部件能夠作為單個光源進行整體處理，並且使得紅燈能夠被設 計為使用單個光源的車輛照明器材，例如，紅色後位燈或制動燈。
[0084] 作為車輛照明器材，例如，紅色後位燈或制動燈，能夠設計為使用線性光源、表面 光源或3D光源的各種類型的紅燈，並不限制於如同現有技術那樣使用點光源的設計。對車 輛照明器材，例如，紅色後位燈或制動燈允許較高的設計自由，從而留有採用新的及創新性 的設計的空間。
[0085] 實例
[0086] 本發明的實例在下文作為說明而非作為限制來給出。
[0087]實例1
[0088] 圖8所示的紅燈被製造。圖8是根據本發明的第八實施例的紅燈的示意圖。紅燈 8包含形式為矩形截面的平底圓柱的基體或反射鏡80,布置於基體80的底面之內且向紅燈 8的後方（與紅光的投射方向相反）的藍光LED陣列81，能夠朝紅燈8的前方發射藍光（在 紅光的投射方向上），布置於紅燈8的正面（或適配於基體80內）以便面向藍光LED陣列 81的藍光發射方向的平板形式的紅光發射部件82,以及在紅燈8的紅光投射方向上布置於 更前方且鄰接於紅光發射部件82的正面的平板形式的保護蓋（橙色透明樹脂蓋）83。保護 蓋允許從紅光發射部件82中出射的紅色分量（紅光）以及由紅光發射部件82傳輸穿過其 中的紅色分量穿過。
[0089] 藍光LED陣列81發射出直接地或者在由燈8的內表面（或者基體80的內表面） 反射之後進入紅光發射部件82的藍光。入射紅光發射部件82上的藍光由其內的螢光體吸 收，並由其轉換為紅色分量。從紅光發射部件82中出射的紅色分量直接地或者在由燈8的 內表面反射之後向紅燈8的前方行進。在圖8中，粗箭頭指示一些示例性的射線。
[0090] 裝備有各自具有1W的功率的兩個藍光LED陣列。紅光發射部件通過將聚丙烯與 5wt%的作為紅光發射材料的氮化矽螢光體（Sr，Ca)AlSiN3:Eu(粒子尺寸：體積累積直徑D50 = 15iim，且D90 = 65iim)混合，並將該混合物模製成長寬厚為40mmX60mmX1mm的塊 體而製備。紅光發射部件被布置於距離藍光LED陣列的前表面為20mm處，並垂直於藍光 LED陣列的光軸（在圖8中的虛線）。橙色樹脂的透明濾光器/蓋子被布置於紅光發射部 件之外。燈的基體由白色的聚乙烯製成。
[0091]圖9示出了該紅燈的發射光譜。由該紅燈產生的光針對色度、正向和橫向方向的 亮度以及能見度來觀察。該發射光具有色度值：在C.I.E.色度坐標上，x=0. 65,且y= 0. 33,表明作為紅燈是令人滿意的色調。在正向和橫向方向的亮度同樣被測量。假定紅燈具 有0°投射光軸，則在0°?70°的範圍內測量亮度，數據在表1中被示為相對於0°投射 光軸的亮度的值。在正向和橫向方向之間只發現微小的亮度變化，表明該紅燈在很寬的角 度範圍內具有令人滿意的能見度。紅燈在白天和夜間的能見度於距離燈的300米處確定， 結果示於表2中。正向的能見度在任一時區內都是令人滿意的。在相對於紅燈的投射光軸 的45°斜向上的能見度同樣被觀察，同樣證實了令人滿意的能見度。
[0092]實例 2
[0093] 紅燈如同在實例1中那樣被製造，除了石榴石結構的螢光體Y3Al5012:Ce(粒子尺 寸：體積累積直徑D50 = 12iim，且D90 = 54iim)被用作紅光發射材料外。
[0094] 圖10示出了該紅燈的發射光譜。由該紅燈產生的光針對色度、正向和橫向方向的 亮度以及能見度來觀察。該發射光具有色度值：在C.I.E.色度坐標上，x= 0.66,且y= 〇. 33,表明作為紅燈是令人滿意的色調。在正向和橫向方向的亮度同樣被測量。假定紅燈具 有0°投射光軸，則在0°?70°的範圍內測量亮度，數據在表1中被示為相對於0°投射 光軸的亮度的值。在正向和橫向方向之間只發現微小的亮度變化，表明該紅燈在很寬的角 度範圍內具有令人滿意的能見度。紅燈在白天和夜間的能見度於距離燈的300米處確定， 結果示於表2中。正向的能見度在任一時區內都是令人滿意的。在相對於紅燈的投射光軸 的45°斜向上的能見度同樣被觀察，同樣證實了令人滿意的能見度。
[0095]比較例1
[0096] 圖11所示的紅燈被製造。圖11的燈9在以下方面不同於圖8的燈：白光LED陣 列91被用作光源，紅光發射部件被刪除，並且2mm厚的紅色透明的丙烯酸類樹脂板被用作 濾光器93。示於圖11中的還有基體或反射鏡90。燈內使用了各自具有1W的功率的兩個 白光LED陣列（Cree公司的CR-E)。
[0097] 由該紅燈產生的光針對色度、正向和橫向方向的亮度以及能見度來觀察。該發射 光具有色度值：在C.I.E.色度坐標上，x= 0. 66,且y= 0. 32,表明作為紅燈是令人滿意的 色調。在正向和橫向方向的亮度同樣被測量。假定紅燈具有0°投射光軸，則在0°?70° 的範圍內測量亮度，數據在表1中被示為相對於0°投射光軸的亮度的值。在投射光軸上的 亮度約為實例1的1. 2倍，但是在偏離投射光軸的橫向方向上的，特別是在偏離投射光軸的 50°或更大的斜向上的亮度是低的。發射光在斜向上幾乎看不見。光發射是斑點狀的或者 被限制於LED陣列，可看到強眩光。紅燈在白天和夜間的能見度於距離燈的300米處確定， 結果示於表2中。正向的能見度在多雲的白天和晴朗的夜間都是令人滿意的，但是在陽光 充足的白天和下雨的夜間是差的。在相對於紅燈的投射光軸的45°斜向上的能見度在任何 時區都是差的。
[0098] 比較例2
[0099] 圖11所示的紅燈被製造。燈9在以下方面不同於圖8的燈：紅光LED陣列91被 用作光源，紅光發射部件被刪除，並且2mm厚的無色透明的樹脂板被用作保護蓋93。燈內使 用了各自具有0. 5W的輸出功率的四個紅光LED陣列（Nichia公司的NS6R083T)。
[0100] 圖12示出了該紅燈的發射光譜。由該紅燈產生的光針對色度、正向和橫向方向的 亮度以及能見度來觀察。該發射光具有色度值：在C.I.E.色度坐標上，x= 0.70,且y= 0.30,表明作為紅燈是令人滿意的色調。在正向和橫向方向的亮度同樣被測量。假定紅燈 具有0°投射光軸，則在0°?70°的範圍內測量亮度，數據在表1中被示為相對於0°投 射光軸的亮度的值。在投射光軸上的亮度約為實例1的2. 2倍，但是在偏離投射光軸的橫 向方向上的，特別是在偏離投射光軸的40°或更大的斜向上的亮度是低的。發射光在斜向 上幾乎看不見。光發射是斑點狀的或者被限制於LED陣列，可看到強眩光。紅燈在白天和 夜間的能見度於距離燈的300米處確定，結果示於表2中。正向的能見度在陽光充足的白 天、多雲的白天和晴朗的夜間是令人滿意的，但是在下雨的夜間是差的。在相對於紅燈的投 射光軸的45°斜向上的能見度在任何時區都是差的。
[0101]表 1

【權利要求】
1. 一種紅燈，包括作為光源的能夠發出藍光的藍光LED陣列以及適合於接收所述藍光 的紅光發射部件， 所述紅光發射部件包括樹脂以及能夠吸收藍光並發出含紅光成分的光的螢光體，所述 螢光體為選自矽酸鹽螢光體、SiAlON螢光體、氮化矽螢光體、硫化物螢光體和石榴石結構的 螢光體中的至少一種螢光體。
2. 根據權利要求1所述的紅燈，其中所述樹脂是熱塑性樹脂。
3. 根據權利要求2所述的紅燈，其中所述熱塑性樹脂為選自聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚 苯乙烯、聚碳酸酯、ABS樹脂和丙烯酸類樹脂中的至少一種樹脂。
4. 根據權利要求1所述的紅燈，其中所述樹脂是熱固性樹脂。
5. 根據權利要求4所述的紅燈，其中所述熱固性樹脂為選自酚醛樹脂、環氧樹脂、三聚 氰胺樹脂和聚氨酯樹脂中的至少一種樹脂。
6. 根據權利要求1所述的紅燈，其中所述矽酸鹽螢光體是（Sr，Ca，Ba)2Si04:Eu，所述 SiAlON螢光體是Ca-a-SiAlON:Eu，所述氮化矽螢光體是（Sr，Ca)AlSiN3:Eu，所述硫化物熒 光體是CaGa2S4:Eu，而所述石槽石結構的突光體是（Y,Gd)3Al5012:Ce或Y3Al5012:Ce。
7. 根據權利要求1所述的紅燈，沿著光路投射紅光， 所述紅燈還包括：布置於所述光路上的濾光部件，用於抑制來自所述藍光LED陣列的、 在所述螢光體中沒有被吸收的、由所述紅光發射部件發射出的那部分藍光在所述紅燈的投 射方向上向前行進。
8. 根據權利要求1所述的紅燈,其沿著光軸投射紅光，其中 所述藍光LED陣列被布置為使得藍光沿著所述藍光LED陣列的發射光軸的行進方向不 同於紅光沿著所述紅燈的投射光軸的行進方向，並且 所述紅光發射部件被布置為在藍光沿著所述藍光LED陣列的發射光軸的行進方向上 至少是向前的。
9. 根據權利要求1所述的紅燈，其中所述紅光發射部件具有至少0. 5_的有效區厚度。
10. -種車輛照明器材，包含根據權利要求1所述的紅燈。
11. 根據權利要求10所述的車輛照明器材，其為紅色後位燈或紅色制動燈。
【文檔編號】F21V9/10GK104515069SQ201410499671
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】津森俊宏, 綿谷和浩, 塚谷敏彥, 美濃輪武久 申請人:信越化學工業株式會社