CN104515069A - 红灯及车辆照明器材 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种红灯及车辆照明器材，包含蓝光LED阵列和红光发射部件。红光发射部件由具有散布于其内的能够吸收蓝光并发射红光的荧光体的树脂制成，该荧光体选自硅酸盐荧光体、SiAlON荧光体、氮化硅荧光体、硫化物荧光体和石榴石结构的荧光体。该红灯在前向和横向方向两个方向上都提供了高效率、高光强和改进的可见性，并因而适合用于诸如红色后位灯和红色制动灯之类的车辆照明器材中。

Description

红灯及车辆照明器材
技术领域
本发明涉及安装于每辆车的尾部用于产生后向红光以发出制动警示或者提高夜间的能见度的车辆照明器材，典型为红色后位灯和红色制动灯，以及其内所使用的红灯。
背景技术
车辆在尾部装配有照明器材，典型为红色后位灯和红色制动灯，用于响应于制动和照明开关而产生后向红光，以发出制动警示或者提高夜间的能见度。在大部分现有技术的后位灯和制动灯中，通常使用白炽灯泡、卤素灯泡和HID灯，并且将它们与染红色的透光树脂的盖子结合以产生红光。最近，已知出现了具有布置于其内的多个红光LED芯片的后位灯和制动灯。
当白炽灯泡、卤素灯泡和HID灯被用作光源时，它们发出含有红色分量和许多其他颜色的分量的光。典型地，红光通过使全部光通过红色透光材料或树脂的盖子以阻挡其他颜色分量而获得。这正是以下缺点的原因：虽然光源发射出宽频谱的光，但是除红光外的光分量的能量都被浪费。
另一方面，使用红光LED的后位灯和制动灯具有一些缺点。由于红光LED的发射效率一般并没有那么高，因而必须使用数量较多的红光LED，以便确保足够的能见度。此外，红光LED还产生高度定向的发射，这确保了灯的正前方(在灯的光轴上)的高能见度，但会导致在灯的横向侧(在偏离灯的光轴的方向上)的很低的能见度。尝试通过将红光LED与不同形状和材料的反射镜及透镜结合来弥补这些缺点。但是，仍然很难制造出能够在灯的前方和横向侧提供均匀的能见度的使用红光LED的红灯。
引文列表
专利文献1：JP-A 2009-280763
专利文献2：JP-A 2012-224536(EP 2508586，US 20120256125)
专利文献3：JP-A 2009-529154(WO 2007/103394)
发明内容
一般地，用于车辆的红色照明器材，典型为后位灯和制动灯，由用于照明的光源、在光源周围的盖子、反射镜、透镜、漫射体、装饰部件等构成。它们通常集成有转向信号灯。对于光源，在本技术领域中使用常规的灯泡，但是如今越来越多地使用红光LED。
包围着光源的盖子典型地由热塑性树脂(例如，丙烯酸类树脂)制成。热塑性树脂可根据特定的用途(例如，光源的保护、光漫射和收集的透镜功能或者装饰)而模制成可广泛变化的任意形状。盖部件，特别是尾灯盖，包括红色盖、无色或白色尾灯盖，以及只有透镜部分带颜色的透明盖(称为Euro尾盖)。许多反射镜使用角锥棱镜。当受到尾随车辆的前照灯照射时，反射镜反射光并且看起来是红色的。因而，即使在车辆于夜间因停下来或停泊而没有点亮灯时，它也具有警示的功能。
对于这些车辆照明器材，已经提出了许多提议，并且在实践中已经使用了各种模型。后位灯和制动灯的基本功能是警示后方车辆。这些灯响应于前照灯或制动系统而操作，使得常规的灯泡或红光LED被点亮以发射出白光或红光，该白光或红光经由盖子、反射镜、透镜、光漫射部件等向车辆的后方照射。
在这种情况下，来自该灯的照明基本上来自常规灯泡或LED的发射光。常规灯泡会引起一些问题。典型地，它们的发射光几乎是白光。因而，在大部分情况下，颜色控制通过以下方式来实现：使常规灯泡的发光穿过由树脂制成的红色滤光部件，以阻挡一部分发射光，从而获得红光。由于未经红色滤光部件透射出的那部分光没有射出照明器材，因而该系统在光能的利用效率方面是低的。
接下来，将讨论与红光LED作为光源来使用关联的问题。由于来自一个红光LED的光量相对较小，因而一般不得不牺牲成本来使用多个红光LED。红光LED光源产生高度定向的发射光，这确保了发射光的正前方(车辆的后方)的高能见度，但是会导致在灯的横向侧的能见度非常低的缺点。因而，要采取几种措施，例如，通过安装多个红光LED使得它们沿不同的方向发射光，或者置入高度透明的树脂或玻璃透镜以散射红光LED的光。多个红光LED的纳入是昂贵的。即使红光LED的布局被小心地设计，也难以获得在不同方向上具有均匀能见度的红光。使用用于散射来自红光LED的光的高度透明的树脂或玻璃透镜的技术难以确保不同方向上的，特别是横向方向的高能见度。
本发明的一个目的是提供具有包括低成本，高效率以及不仅在灯的前侧(在灯的光轴上)的、而且在灯的横向侧(在偏离灯的光轴的方向上)的高能见度在内的优点的红灯；以及包含该红灯的车辆照明器材，例如，红色后位灯或红色制动灯。
本发明人已经发现，用于提供车辆照明器材所需的不同方向的改进能见度的红灯可通过使用作为光源的能够发射出蓝光的蓝光LED阵列，以及能够吸收蓝光并发射出含有红色分量的光的荧光体来获得，由此蓝光被转换成用作照明光的红光。该荧光体是选自硅酸盐荧光体、SiAlON荧光体、氮化硅荧光体、硫化物荧光体和石榴石结构的荧光体中的至少一种荧光体。在树脂基质内含有荧光体粒子的红光发射部件被布置以便接收蓝光，尤其是在蓝光LED的发射方向上的前方。来自散布于红光发射部件内的荧光体粒子的红光由灯投射出。该灯提供在灯的前方和灯的横向侧的均匀能见度、高效率及高光强。
因此，本发明提供一种红灯，该红灯包含作为光源的能够发射出蓝光的蓝光LED阵列以及适合于接收蓝光的红光发射部件。红光发射部件包含树脂以及能够吸收蓝光并发射出含有红色分量的光的荧光体。该荧光体是选自硅酸盐荧光体、SiAlON荧光体、氮化硅荧光体、硫化物荧光体和石榴石结构的荧光体中的至少一种荧光体。
在一种优选的实施例中，该树脂是热塑性树脂。更优选地，该热塑性树脂是选自聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS树脂和丙烯酸类树脂中的至少一种树脂。
在一种优选的实施例，该树脂是热固性树脂。更特别地，该热固性树脂是选自酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂和聚氨酯树脂中的至少一种树脂。
在一种优选的实施例中，硅酸盐荧光体是(Sr,Ca,Ba)2SiO4:Eu，SiAlON荧光体是Ca-α-SiAlON:Eu，氮化硅荧光体是(Sr,Ca)AlSiN3:Eu，硫化物荧光体是CaGa2S4:Eu，而石榴石结构的荧光体是(Y,Gd)3Al5O12:Ce或Y3Al5O12:Ce。
在一种优选的实施例中，沿着光轴投射红光的红灯还包含布置于光路上的滤光部件，用于抑制来自蓝光LED阵列的、在荧光体中没有被吸收的、由红光发射部件发射出的那部分蓝光在红灯的投射方向上向前行进。
在一种优选的实施例中，红灯沿着光轴投射红光。蓝光LED阵列被布置使得蓝光沿着蓝光LED阵列的发射光轴的行进方向不同于红光沿着红灯的投射光轴的行进方向。红光发射部件被布置为在蓝光沿着蓝光LED阵列的发射光轴的行进方向上至少是向前的。
在一种优选的实施例中，红光发射部件具有至少0.5mm的有效区厚度。
在另一方面，本发明提供包含以上所定义的红灯的一种车辆照明器材。典型地，该车辆照明器材为红色后位灯或红色制动灯。
如同本文所使用的，术语“LED阵列”指的是单个LED芯片以及两个或更多个LED芯片的阵列。
本发明的有利效果
本发明的红灯具有包括高效率、高光强以及在灯的前侧和灯的横向侧的改进能见度在内的优点。该红灯适合用于车辆照明器材中，例如，红色后位灯或红色制动灯。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的第一实施例的红灯。
图2示意性地示出了根据本发明的第二实施例的红灯。
图3示意性地示出了根据本发明的第三实施例的红灯。
图4示意性地示出了根据本发明的第四实施例的红灯。
图5示意性地示出了根据本发明的第五实施例的红灯。
图6示意性地示出了根据本发明的第六实施例的红灯。
图7示意性地示出了根据本发明的第七实施例的红灯。
图8示意性地示出了根据本发明的第八实施例的红灯。
图9是示出实例1的红灯的发射光谱的图表。
图10是示出实例2的红灯的发射光谱的图表。
图11示意性地示出了在比较例1和2中的红灯。
图12是示出比较例2的红灯的发射光谱的图表。
具体实施方式
本发明的红灯包含作为光源的能够发射出蓝光的蓝光LED阵列以及被布置用于接收蓝光的红光发射部件。在此用作光源的蓝光LED阵列具有比红光LED阵列高的功率。
用作光源的蓝光LED阵列典型为能够发射出具有420nm～490nm的中心波长的光的LED阵列。蓝光LED阵列的尺寸、功率和数量可以在考虑了红灯的光量、能见度、警示功能、装饰及其他因素的情况下适当地选择。具有一个发射芯片的蓝光LED阵列或者具有多个发射芯片的蓝光LED阵列可以单独地或者两个或更多个结合起来使用。这样的蓝光LED阵列是市场上可购得的。高功率的蓝光LED阵列是优选的，特别是在该红灯将要用于车辆照明器材(例如，红色后位灯和红色制动灯)中时。优选地，蓝光LED阵列每个具有至少0.5W的功率，尤其是至少1W，并且每个红灯的总功率为至少1W，尤其是至少2W。尽管功率的上限不是关键性的，但是该功率典型为高达每个蓝光LED阵列2W，并且每个红灯高达10W。当多个蓝光LED阵列结合起来使用时，每个红灯优选地并入至少2个蓝光LED阵列，尤其是2至8个蓝光LED阵列。
在本发明的红灯中，红光发射部件被布置于用于接收蓝光的位置，尤其是蓝光LED阵列的发射方向的正向。红光发射部件主要含有树脂以及能够吸收蓝光并发射出含有红色分量的光的荧光体。红灯被构造使得由蓝光LED阵列发射出的蓝光由红光发射部件内的荧光体吸收并被转换成含有红色分量的光，尤其是具有600nm～660nm的波长的红色分量，更优选地是在600nm～660nm的波长内具有最大强度的红光。
用于制成红光发射部件的树脂可以是热塑性的或热固性的。其中，为了对荧光体粒子散布的简便控制以及红光发射部件的尺寸稳定性，热塑性树脂是优选地。同样，为了便于后加工成所期望的形状，热塑性是优选的。此外，由热塑性树脂制成的红光发射部件不仅抗由振动和冲击引起的破裂，即，抗振和抗冲击，而且耐候(weather resistant)，表明这些部件最适合作为车载部件。
热塑性树脂的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS树脂和丙烯酸类树脂。热固性树脂的实例包括酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂和聚氨酯树脂。其中，为了刚度、硬度和可加工性的良好平衡，聚乙烯和丙烯酸类树脂是优选的。从最大限度地利用所发射出的红色分量的方面来看，优选的是使用没有着色的透明或白色状态的树脂。
在红灯中，能够吸收蓝光并发射出含有红色分量的光的荧光体被用作待与树脂混合的发光成分(红光发射材料)，以构成红光发射部件。荧光体能够吸收蓝光，尤其是具有420～490nm的波长的蓝光，并且发射出含有具有600～660nm的波长的红色分量的光，优选地为红光，尤其是在660～660nm的波长内具有最大强度的红光。根据本发明，荧光体为选自硅酸盐荧光体、SiAlON荧光体、氮化硅荧光体、硫化物荧光体和石榴石结构的荧光体中的至少一种荧光体。
合适的硅酸盐荧光体包括荧光体(Sr,Ca,Ba)2SiO4:Eu等；合适的SiAlON荧光体包括荧光体Ca-α-SiAlON:Eu等；合适的氮化硅荧光体包括荧光体(Sr,Ca)AlSiN3:Eu等；合适的硫化物荧光体包括荧光体CaGa2S4:Eu等；以及合适的石榴石结构的荧光体包括荧光体(Y,Gd)3Al5O12:Ce和Y3Al5O12:Ce等。
优选的是将对于蓝光具有0.3～1.0的，尤其是0.6～0.9的吸收率的荧光体用作红光发射材料。用作红光发射材料的荧光体的特征在于对蓝光的既不太高也不太低的适中吸收率。这主要是避免以下麻烦的现象：由作为光源的蓝光LED发射出的大部分蓝光由红光发射部件的表层(在蓝光入射侧上)内的荧光体吸收，而只有很少的蓝光达到红光发射部件的内部和背层。红光发射部件容易进行剪裁，使得适量的一部分蓝光达到红光发射部件的内部和背层。也就是，荧光体是很有效率的，因为散布于红光发射部件内的全部红光发射材料的粒子都对光发射有贡献。
荧光体可以通过任何已知的方法来制备。为了将荧光体与树脂混合并将该树脂混合物模制成红光发射部件，荧光体应当为具有适当粒子尺寸的微粒形式，以防止蓝光很少被吸收而几乎全都由红光发射部件透射的麻烦事。特别地，微粒荧光体优选地具有至少2μm的，更优选地为至少5μm的微粒尺寸，这在粒子尺寸分布中累积达50％的体积时由直径D50表示。另外，微粒荧光体优选地具有高达1,000μm的，更优选地为50～500μm的直径D90，D90是在粒子尺寸分布中累积达90％的体积时的直径。如果D50小于2μm，则散射的比例可以远大于对来自蓝光LED阵列的激发光的吸收/转换的比例。尽管D50的最大值不必特别地限制，但是根据其与D90的值的关系，高达300μm的D50的值是优选的。同样，如果D90超过1,000μm，则这样的荧光体粒子会妨碍在混合步骤中于树脂内的散布。
应当注意，粒子尺寸优选地通过例如将样品粒子散布于气流中并通过激光衍射散射法来测量直径而测得，因为能够同时估算粒子尺寸分布的值。
在此所使用的红光发射部件通过将荧光体或红光发射材料与树脂混合并将树脂混合物模制成型来制备。可以通过诸如压缩成型、挤压成型和注射成型之类的任何已知成型技术将树脂混合物模制成任意形状，例如，微粒、棒、膜或薄板，以及任意期望尺寸，取决于红灯的预期应用、形状及红光投射模式。
优选地，红光发射部件包含具有至少0.5mm的且更优选地为高达10mm(尤其是高达3mm)的厚度的有效区。如果有效区的厚度小于0.5mm，则作为激发光的蓝光的吸收会变得不充分。如果有效区的厚度超过10mm，则会由因在红光发射部件内部对红色分量的吸收所致的消散导致发射的下降。有效区指的是对蓝光的吸收有贡献的区域。
树脂和荧光体按照根据荧光体内的活化剂(典型为Eu或Ce)的比例，红光发射部件的形状、尺寸和厚度，蓝光LED与红光发射部件的关系等而变化的比例来混合。优选地，荧光体按照基于树脂的重量的1～60％的，更优选地为3～40％的量来使用。如果荧光体的量低于该范围，则对由蓝光LED发射出的蓝光的吸收可能是低的，从而导致红光的短缺，不过取决于红光发射部件的尺寸。如果荧光体的量超过该范围，则红光发射部件会具有低强度，因为荧光体相对树脂是过量的。
除了作为发射成分的荧光体外，还可以将不吸收红色分量的无机化合物，例如，二氧化硅、氧化铝或二氧化钛添加并散布于树脂内，以便使红光发射部件在提供更均匀的发射方面整体上变得有效。同样，为了增强耐候性，红光发射部件可以用与所使用的热塑性树脂相比具有更高的耐候性的别的透明材料进行表面覆盖。
根据本发明的红灯的结构将参照附图来描述。
图1是根据本发明的第一实施例的红灯的示意图。红灯1包含大体为半椭圆形的基体或反射镜10以及布置于基体10的内表面上的以及于灯1的背面(与红光的投射方向相对)处的蓝光LED阵列11。蓝光LED阵列11包含能够朝灯的前方(在红光的投射方向上)发射蓝光的三个芯片(发射部)111。应注意，每个LED阵列的芯片数没有特别限制，蓝光LED阵列的数量也没有，并且对于后面全部实施例都如此。红灯1还包含布置于灯1的相对正前侧(即，在中间位置适配于基体10内)以便在蓝光的发射方向上面向蓝光LED阵列11的平板形式的红光发射部件12，以及在红灯1的红光投射方向上布置于红光发射部件12的更前方(即，在基体10的边缘处适配于基体10内)的平板形式的保护盖13。
蓝光LED阵列11发射出直接或在由基体10的内表面反射之后进入红光发射部件12的蓝光。入射红光发射部件12上的蓝光由红光发射部件12内的荧光体吸收，并由其转换成含有红色分量的光或者红光。从红光发射部件12中出射的含有红色分量的光或红光直接或在由基体10的内表面反射之后朝红灯1的前方行进。
在所示出的实施例中，用于制成红光发射部件的树脂和荧光体的特征在于红色分量的低吸收率。于是，即使在由红光发射部件12发射，射向基体或反射镜10并由基体10反射的红色分量再次进入红光发射部件12时，该红色分量在红光发射部件12内很少被吸收。因此，该实施例具有以下优点：红色分量由红光发射部件12有效地透射，并因此红光被投射向红灯的前方。该实施例对于红色分量的提取是特别有利的。
图2是根据本发明的第二实施例的红灯的示意图。红灯2包含大体为半椭圆形的基体或反射镜20以及布置于基体20的内表面上的以及于灯2的背面(与红光的投射方向相对)处的蓝光LED阵列21。蓝光LED阵列21包含能够朝灯的前方(在红光的投射方向上)发射蓝光的三个芯片(发射部)211。红灯2还包含布置于基体20内以便在蓝光的发射方向上面向蓝光LED阵列21且延伸以便限制由蓝光LED阵列21发出的蓝光的圆顶形或大体为半椭圆形的红光发射部件22，以及在红灯2的红光投射方向上布置于红光发射部件22的更前方(即，在基体20的边缘处适配于基体20内)的平板形式的保护盖23。
蓝光LED阵列21发射出进入红光发射部件22内的蓝光，在红光发射部件22内蓝光由其内的荧光体吸收并由其转换成含有红色分量的光或者红光。从红光发射部件22中出射的含有红色分量的光或红光直接或在由基体20的内表面反射之后朝红灯2的前方行进。
在蓝光发射体部分与使用常规的白炽灯泡、卤素灯泡、HID灯泡或红光LED作为光源的红灯类似的所示实施例中，一个优点是：在没有显著变化的情况下就可应用现有技术的红灯的设计。另外，本实施例的灯与使用常规的白炽灯泡、卤素灯泡、HID灯泡或红光LED作为光源的红灯相比可产生更大的效率、更高的色纯度(或红色性)以及更高的强度。与现有技术相比的另一个优点是节能。
图3是根据本发明的第三实施例的红灯的示意图。红灯3包含大体为半椭圆形的基体或反射镜30以及布置于基体30的内表面上的以及于灯3的背面(与红光的投射方向相对)处的两个蓝光LED阵列31和31。每个蓝光LED阵列31都包含能够朝灯的前方(在红光的投射方向上)发射蓝光的三个芯片(发射部)311。红灯3还包含布置于灯3的正前侧(即，在基体10的边缘处适配于基体10内)以便在蓝光的发射方向上面向蓝光LED阵列31的弓形截面的平板形式的红光发射部件32，以及在红灯3的红光投射方向上布置于红光发射部件32的前方且与其相邻(即，在基体30的边缘处适配于基体30内)的弓形截面的平板形式的保护盖33。
蓝光LED阵列31发射出直接或在由基体30的内表面反射之后进入红光发射部件32内的蓝光。入射红光发射部件32上的蓝光由红光发射部件32内的荧光体吸收，并由其转换成含有红色分量的光或者红光。从红光发射部件32中出射的含有红色分量的光或红光直接或在由基体30的内表面反射之后朝红灯3的前方行进。
在红光发射部件32的截面为弓形的所示实施例中，在红灯3的任意前向方向上均可获得良好的能见度。
图4是根据本发明的第四实施例的红灯的示意图。红灯4包含平底圆柱形的基体或反射镜40以及布置于基体40的底面上的以及于灯4的背面(与红光的投射方向相对)处的蓝光LED阵列41。蓝光LED阵列41包含能够朝灯的前方(在红光的投射方向上)发射蓝光的六个芯片(发射部)411。红灯4还包含布置于红灯4的相对前侧(即，在中间位置适配于基体10内)以便在蓝光的发射方向上面向蓝光LED阵列41的弓形截面的平板形式的红光发射部件42，以及弓形截面的平板形式的红色滤光部件43，该红色滤光部件43在红灯4的红光投射方向上被布置于红光发射部件42的前方(即，在基体40的边缘处适配于基体40内)，使得从红光发射部件42中出射的红色分量的光或者红光以及由红光发射部件42透射出的红色分量可以穿过红色滤光部件43。
蓝光LED阵列41发射出直接或在由基体40的内表面反射之后进入红光发射部件42内的蓝光。入射红光发射部件42上的蓝光由红光发射部件42内的荧光体吸收，并由其转换成含有红色分量的光或者红光。从红光发射部件42中出射的含有红色分量的光或红光直接或在由基体40的内表面反射之后朝红灯4的前方行进。
在滤光部件被设置于红光的光路上的所示实施例中，滤光部件阻挡在荧光体中没有被吸收的、由红光发射部件透射出的蓝光LED所发射的那部分蓝光，使得抑制蓝光在红灯的光投射方向上的前向投射。滤光部件被布置于除光轴外的位置处，其中蓝光沿着该光轴从蓝光LED阵列直接行进到红光发射部件。
虽然由蓝光LED阵列发射出的蓝光由红光发射部件转换成红色分量，但是一部分蓝光可以由红光发射部件透射，而没有转换。即使在这种情况下，由于红色滤波部件43透射红光发射部件42所发射出的或者透射穿过红光发射部件42的红色分量，因而该实施例对于抑制蓝光在红灯4的前向的透射是有效的。因而，更佳色纯度的红光被获得。红光滤波部件可以被赋以保护盖的功能。
图5是根据本发明的第五实施例的红灯的示意图。红灯5包含大体为半椭圆形的基体或反射镜50以及在基体50的前缘附近布置于基体40的内表面上(在红灯5的红光投射方向上)的蓝光LED阵列51。蓝光LED阵列51包含能够朝灯的后方(与红光的投射方向相反)发射蓝光的芯片(发射部)511。红灯5还包含布置于红灯5的背面且依照基体50的内部形成于其内的大体为半椭圆形或帽形的红光发射部件52，以及弓形截面的平板形式的保护盖53，该保护盖53在红灯5的红光投射方向上被布置于蓝光LED阵列51的更前方(即，在基体50的边缘处适配于基体50内)。
蓝光LED阵列51发射出直接进入红光发射部件52内的或者在由红光发射部件52透射时由基体50的内表面反射之后再次进入红光发射部件52内的蓝光。入射红光发射部件52上的蓝光由红光发射部件52内的荧光体吸收，并由其转换成含有红色分量的光或者红光。含有红色分量的光或者红光直接或在由基体50的内表面反射之后朝红灯5的前方行进。在图5中，箭头指示某些示例性的射线。
在所示的实施例中，蓝光LED阵列被布置，使得蓝光沿着蓝光LED阵列的发射光轴的行进方向可以不同于红光沿着红灯的投射光轴的行进方向。特别是在图5的红灯5中，蓝光沿着蓝光LED阵列51的发射光轴(由虚线示出)的行进方向朝向后方，并且相对于红灯5的投射方向偏斜。红光发射部件52被布置于蓝光沿着蓝光LED阵列51的发射光轴的行进方向的前方。
图6是根据本发明的第六实施例的红灯的示意图。红灯6包含平底圆柱形的基体或反射镜60以及布置于基体60的底面上以及于灯6的背面(与红光的投射方向相对)处的蓝光LED阵列61。蓝光LED阵列61包含能够朝灯的前方(在红光的投射方向上)发射蓝光的六个芯片(发射部)611。红灯6还包含适配于基体60内以便在蓝光的发射方向上面向蓝光LED阵列61的且具有用于容纳那六个芯片611的六个凹部621的块状的红光发射部件62，以及弓形截面的平板形式的保护盖63，该保护盖63在红灯6的红光投射方向上被布置于红光发射部件62的更前方(即，在基体60的边缘处适配于基体60内)。
蓝光LED阵列61发射出大部分直接进入红光发射部件62内的蓝光。入射红光发射部件62上的蓝光由红光发射部件62内的荧光体吸收，并由其转换成含有红色分量的光或者红光。从红光发射部件62中出射的含有红色分量的光或者红光直接或在由基体60的内表面反射之后朝红灯6的前方行进。
在所示的实施例中，红光发射部件62是块状的，蓝光LED阵列61的芯片被布置于红光发射部件62的凹部621内，并且红光发射部件62接收由蓝光LED阵列61发射出的蓝光。较少有由蓝光LED阵列61发射出的蓝光进入除红光发射部件62外的部分。也就是，几乎由蓝光LED阵列61发射出的全部蓝光都直接进入了红光发射部件62。块状的红光发射部件62具有可抗破裂或抗劣化的足够强度。
图7是根据本发明的第七实施例的红灯的示意图。红灯7包含平板形式的基体或反射镜70以及布置于基体70的内表面上以及于灯7的背面(与红光的投射方向相对)处的蓝光LED阵列71。蓝光LED阵列71包含能够朝灯的前方(在红光的投射方向上)发射蓝光的三个芯片(发射部)711。红灯7还包含布置于芯片711之间及芯片77之外的并从基体70延伸到红灯7的正面的平板形且与蓝光LED阵列71的发射光轴平行的四个红光发射部件72，以及具有在红灯7的红灯投射方向上布置于红光发射部件72的更前方的中心区以及适配于基体70周围的边缘的圆顶形的保护盖73。
蓝光LED阵列71发射出直接或在由灯的内表面(基体70的内表面)反射之后进入红光发射部件72内的蓝光。入射红光发射部件72上的蓝光由红光发射部件72内的荧光体吸收，并由其转换成含有红色分量的光或者红光。从红光发射部件72中出射的含有红色分量的光或红光直接或在由灯7的内表面反射之后朝红灯7的前方行进。
在所示的实施例中，模制成平板或条棒状的多个红光发射部件平行于蓝光LED阵列的发射光轴而延伸。由蓝光LED阵列发射出的蓝光的一部分被导向红灯的前方，而剩余部分则进入红光发射部件，在所述红光发射部件内该部分蓝光被转换成被从该部件辐射出的含有红色分量的光。由一个红光发射部件反射或透射的蓝光的一部分进入另一个红光发射部件，在该红光发射部件内这部分蓝光被转换成被从该部件辐射出的含有红色分量的光。当想要蓝光和红光的混合光时，本实施例的红灯适用。
在任意实施例中，为了进一步提高在远离车辆的后方位置或者在红光的投射方向上的前方位置的红光(向红灯的前方投射的)能见度，提高照度、美观的外观以及内部保护而提供保护盖。保护盖还可以具有透镜和/或漫射体的功能，并且可以制成红色的、外色的或透明的。
朝红灯的正向投射的红光的强度可以根据芯片(发射部)的数量、蓝光LED阵列的数量、电流值等而适当选定。如果想要根据灯是被用作后位灯还是被用作制动灯来改变红光的强度，则光强度可以通过适当地改变要点亮的蓝光LED阵列的数量以及电流值来控制。
为了对由蓝光LED阵列发射出的光的高效利用，反射镜或反射板可以布置于红灯的背面和/或侧面使得面向蓝光LED阵列。同样地，为了效率，反射镜或反射板可以被布置为使得从红光发射部件中出射的红色分量可以沿红灯的投射方向行进。
为了提高红光发射表面的色纯度，本发明的红灯可以用能够反射或吸收除红光外的光并透射红光的透光性盖子覆盖。这抑制以下可能性：灯发射光的颜色在作为激发光的一部分蓝光于红光发射部件内没有被吸收而从红灯中出射时变得不同于红光。透光性盖子可以是由例如能够反射或吸收蓝光并透射红光的橙色透明树脂制成的盖子。
红灯的结构并不限制于以上所说明的实施例，只要该灯包含蓝光LED阵列和红光发射部件，使得从红光发射部件中出射的红色分量可以朝红灯的正向高效投射。
虽然现有技术的后位灯和制动灯使用白炽灯泡、卤素灯泡HID灯或红光LED作为光源，但是这些灯被设计成使得通过改变来自光源的光以及经过光漫射体或透镜后由反射镜反射的光的方向，或者通过将多个灯设定于多个方向上来增强能将度。但是，前一种方法具有以下缺点：在单独使用散射体或透镜时，能见度的均匀性的提高受到限制，从而留下明视方向和暗视方向。后一种方法具有以下缺点：红光LED数量增加会导致功耗增大。
相比之下，本发明的红灯产生非定向的光，因为由红灯产生的光是由已经吸收了蓝光的荧光体粒子发射出的光，这提示了光沿全部方向出射。因此，只要红光发射部件被模制成适当的形状，红灯在操作时就产生在全部方向上具有高能见度的光。也就是，获得能见度均匀的红灯。该红灯与现有技术相比具有功耗降低的优点，因为红光发射部件能够高效地将蓝光转换成红色分量。
同样，由于在红光发射部件内的荧光体具有适中的而非过高的蓝光吸收率，因而在红光发射部件的表面附近并没有吸收全部蓝光，而是有一些蓝光将会达到红光发射部件的内部。这会产生红光发射部件整体上提供足够均匀的发射的优点。这个优点使得被模制成任意期望形状的红光发射部件能够作为单个光源进行整体处理，并且使得红灯能够被设计为使用单个光源的车辆照明器材，例如，红色后位灯或制动灯。
作为车辆照明器材，例如，红色后位灯或制动灯，能够设计为使用线性光源、表面光源或3D光源的各种类型的红灯，并不限制于如同现有技术那样使用点光源的设计。对车辆照明器材，例如，红色后位灯或制动灯允许较高的设计自由，从而留有采用新的及创新性的设计的空间。
实例
本发明的实例在下文作为说明而非作为限制来给出。
实例1
图8所示的红灯被制造。图8是根据本发明的第八实施例的红灯的示意图。红灯8包含形式为矩形截面的平底圆柱的基体或反射镜80，布置于基体80的底面之内且向红灯8的后方(与红光的投射方向相反)的蓝光LED阵列81，能够朝红灯8的前方发射蓝光(在红光的投射方向上)，布置于红灯8的正面(或适配于基体80内)以便面向蓝光LED阵列81的蓝光发射方向的平板形式的红光发射部件82，以及在红灯8的红光投射方向上布置于更前方且邻接于红光发射部件82的正面的平板形式的保护盖(橙色透明树脂盖)83。保护盖允许从红光发射部件82中出射的红色分量(红光)以及由红光发射部件82传输穿过其中的红色分量穿过。
蓝光LED阵列81发射出直接地或者在由灯8的内表面(或者基体80的内表面)反射之后进入红光发射部件82的蓝光。入射红光发射部件82上的蓝光由其内的荧光体吸收，并由其转换为红色分量。从红光发射部件82中出射的红色分量直接地或者在由灯8的内表面反射之后向红灯8的前方行进。在图8中，粗箭头指示一些示例性的射线。
装备有各自具有1W的功率的两个蓝光LED阵列。红光发射部件通过将聚丙烯与5wt％的作为红光发射材料的氮化硅荧光体(Sr,Ca)AlSiN3:Eu(粒子尺寸：体积累积直径D50＝15μm，且D90＝65μm)混合，并将该混合物模制成长宽厚为40mm×60mm×1mm的块体而制备。红光发射部件被布置于距离蓝光LED阵列的前表面为20mm处，并垂直于蓝光LED阵列的光轴(在图8中的虚线)。橙色树脂的透明滤光器/盖子被布置于红光发射部件之外。灯的基体由白色的聚乙烯制成。
图9示出了该红灯的发射光谱。由该红灯产生的光针对色度、正向和横向方向的亮度以及能见度来观察。该发射光具有色度值：在C.I.E.色度坐标上，x＝0.65，且y＝0.33，表明作为红灯是令人满意的色调。在正向和横向方向的亮度同样被测量。假定红灯具有0°投射光轴，则在0°～70°的范围内测量亮度，数据在表1中被示为相对于0°投射光轴的亮度的值。在正向和横向方向之间只发现微小的亮度变化，表明该红灯在很宽的角度范围内具有令人满意的能见度。红灯在白天和夜间的能见度于距离灯的300米处确定，结果示于表2中。正向的能见度在任一时区内都是令人满意的。在相对于红灯的投射光轴的45°斜向上的能见度同样被观察，同样证实了令人满意的能见度。
实例2
红灯如同在实例1中那样被制造，除了石榴石结构的荧光体Y3Al5O12:Ce(粒子尺寸：体积累积直径D50＝12μm，且D90＝54μm)被用作红光发射材料外。
图10示出了该红灯的发射光谱。由该红灯产生的光针对色度、正向和横向方向的亮度以及能见度来观察。该发射光具有色度值：在C.I.E.色度坐标上，x＝0.66，且y＝0.33，表明作为红灯是令人满意的色调。在正向和横向方向的亮度同样被测量。假定红灯具有0°投射光轴，则在0°～70°的范围内测量亮度，数据在表1中被示为相对于0°投射光轴的亮度的值。在正向和横向方向之间只发现微小的亮度变化，表明该红灯在很宽的角度范围内具有令人满意的能见度。红灯在白天和夜间的能见度于距离灯的300米处确定，结果示于表2中。正向的能见度在任一时区内都是令人满意的。在相对于红灯的投射光轴的45°斜向上的能见度同样被观察，同样证实了令人满意的能见度。
比较例1
图11所示的红灯被制造。图11的灯9在以下方面不同于图8的灯：白光LED阵列91被用作光源，红光发射部件被删除，并且2mm厚的红色透明的丙烯酸类树脂板被用作滤光器93。示于图11中的还有基体或反射镜90。灯内使用了各自具有1W的功率的两个白光LED阵列(Cree公司的CR-E)。
由该红灯产生的光针对色度、正向和横向方向的亮度以及能见度来观察。该发射光具有色度值：在C.I.E.色度坐标上，x＝0.66，且y＝0.32，表明作为红灯是令人满意的色调。在正向和横向方向的亮度同样被测量。假定红灯具有0°投射光轴，则在0°～70°的范围内测量亮度，数据在表1中被示为相对于0°投射光轴的亮度的值。在投射光轴上的亮度约为实例1的1.2倍，但是在偏离投射光轴的横向方向上的，特别是在偏离投射光轴的50°或更大的斜向上的亮度是低的。发射光在斜向上几乎看不见。光发射是斑点状的或者被限制于LED阵列，可看到强眩光。红灯在白天和夜间的能见度于距离灯的300米处确定，结果示于表2中。正向的能见度在多云的白天和晴朗的夜间都是令人满意的，但是在阳光充足的白天和下雨的夜间是差的。在相对于红灯的投射光轴的45°斜向上的能见度在任何时区都是差的。
比较例2
图11所示的红灯被制造。灯9在以下方面不同于图8的灯：红光LED阵列91被用作光源，红光发射部件被删除，并且2mm厚的无色透明的树脂板被用作保护盖93。灯内使用了各自具有0.5W的输出功率的四个红光LED阵列(Nichia公司的NS6R083T)。
图12示出了该红灯的发射光谱。由该红灯产生的光针对色度、正向和横向方向的亮度以及能见度来观察。该发射光具有色度值：在C.I.E.色度坐标上，x＝0.70，且y＝0.30，表明作为红灯是令人满意的色调。在正向和横向方向的亮度同样被测量。假定红灯具有0°投射光轴，则在0°～70°的范围内测量亮度，数据在表1中被示为相对于0°投射光轴的亮度的值。在投射光轴上的亮度约为实例1的2.2倍，但是在偏离投射光轴的横向方向上的，特别是在偏离投射光轴的40°或更大的斜向上的亮度是低的。发射光在斜向上几乎看不见。光发射是斑点状的或者被限制于LED阵列，可看到强眩光。红灯在白天和夜间的能见度于距离灯的300米处确定，结果示于表2中。正向的能见度在阳光充足的白天、多云的白天和晴朗的夜间是令人满意的，但是在下雨的夜间是差的。在相对于红灯的投射光轴的45°斜向上的能见度在任何时区都是差的。
表1
角度(°) 0 10 20 30 40 50 60 70
实例1 1 0.975 0.976 0.936 0.841 0.709 0.537 0.338
实例2 1 0.977 0.938 0.884 0.831 0.746 0.605 0.382
比较例1 1 0.013 0.051 0.029 0.021 0.001 0.002 0.002
比较例2 1 0.009 0.037 0.030 0.007 0.005 0.002 0.000
表2

Claims (11)

1.一种红灯，包括作为光源的能够发出蓝光的蓝光LED阵列以及适合于接收所述蓝光的红光发射部件，
所述红光发射部件包括树脂以及能够吸收蓝光并发出含红光成分的光的荧光体，所述荧光体为选自硅酸盐荧光体、SiAlON荧光体、氮化硅荧光体、硫化物荧光体和石榴石结构的荧光体中的至少一种荧光体。
2.根据权利要求1所述的红灯，其中所述树脂是热塑性树脂。
3.根据权利要求2所述的红灯，其中所述热塑性树脂为选自聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS树脂和丙烯酸类树脂中的至少一种树脂。
4.根据权利要求1所述的红灯，其中所述树脂是热固性树脂。
5.根据权利要求4所述的红灯，其中所述热固性树脂为选自酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂和聚氨酯树脂中的至少一种树脂。
6.根据权利要求1所述的红灯，其中所述硅酸盐荧光体是(Sr,Ca,Ba)2SiO4:Eu，所述SiAlON荧光体是Ca-α-SiAlON:Eu，所述氮化硅荧光体是(Sr,Ca)AlSiN3:Eu，所述硫化物荧光体是CaGa2S4:Eu，而所述石榴石结构的荧光体是(Y,Gd)3Al5O12:Ce或Y3Al5O12:Ce。
7.根据权利要求1所述的红灯，沿着光路投射红光，
所述红灯还包括：布置于所述光路上的滤光部件，用于抑制来自所述蓝光LED阵列的、在所述荧光体中没有被吸收的、由所述红光发射部件发射出的那部分蓝光在所述红灯的投射方向上向前行进。
8.根据权利要求1所述的红灯，其沿着光轴投射红光，其中
所述蓝光LED阵列被布置为使得蓝光沿着所述蓝光LED阵列的发射光轴的行进方向不同于红光沿着所述红灯的投射光轴的行进方向，并且
所述红光发射部件被布置为在蓝光沿着所述蓝光LED阵列的发射光轴的行进方向上至少是向前的。
9.根据权利要求1所述的红灯，其中所述红光发射部件具有至少0.5mm的有效区厚度。
10.一种车辆照明器材，包含根据权利要求1所述的红灯。
11.根据权利要求10所述的车辆照明器材，其为红色后位灯或红色制动灯。
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