JP2004526879A - Integrated helmet lighting system - Google Patents
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Abstract
統合ヘルメット照明システムは、保護ヘルメット１０２、ヘルメットに固定された基板および基板１０４と保護ヘルメットとの間に配置されたエレクトロルミネセント（ＥＬ）ランプ１０６を備える。基板はヘルメットの外部表面に付加される。基板はＥＬランプの照明が表示される光透過性表示領域を有して製造される。基板はヘルメットの外側の骨組み上に入射光を反射する透明な光反射材料から形成され得る。本システムは、光透過性表示領域を有するように基板が形成され、光透過性表示領域を覆う基板の表面にＥＬランプが付加され、光透過性領域を覆う基板の表面にＥＬランプが付加され、基板およびＥＬランプが、吸引成形または形成され、ヘルメットの外側の骨組みに基板を形成し、ヘルメットの外側の骨組みは、保護ヘルメットの外部表面に付加され、ランプは、外側の骨組みおよび保護ヘルメットの間に配置される。
【選択図】図２The integrated helmet lighting system includes a protective helmet 102, a substrate secured to the helmet, and an electroluminescent (EL) lamp 106 disposed between the substrate 104 and the protective helmet. The substrate is applied to the outer surface of the helmet. The substrate is manufactured with a light transmissive display area where the illumination of the EL lamp is displayed. The substrate may be formed from a transparent light-reflective material that reflects incident light on the outer skeleton of the helmet. In this system, a substrate is formed so as to have a light transmissive display area, an EL lamp is added to a surface of the substrate covering the light transmissive display area, and an EL lamp is added to a surface of the substrate covering the light transmissive area. , The substrate and the EL lamp are suction molded or formed to form a substrate on the outer skeleton of the helmet, the outer skeleton of the helmet is added to the outer surface of the protective helmet, and the lamp is attached to the outer skeleton and the protective helmet. Placed between.
[Selection] Figure 2
Description
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２００１年３月２２日に出願され、「ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＨＥＬＭＥＴ ＡＮＤ ＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＴ ＰＡＮＥＬ」と称し、本明細書中で参照として援用する、米国出願シリアルナンバー第６０／２７７，８２８号の非仮出願である。
【背景技術】
【０００２】
（本発明の背景）
（本発明の分野）
本発明は、一般的に、照明ディスプレイを利用するための応用例に関し、より詳細には、統合ヘルメット照明システムに関する。
（問題）
エレクトロルミネセント（ＥＬ）パネルまたはランプは、時計、車両機器パネル、コンピュータモニタ等の多様な対象のための照明を提供する。これらのＥＬパネルは、基本的には一方が透明である２つの電極間に蛍光体等のエレクトロルミネセント材料を配置することによって、典型的には形成される。電流を電極を印加することによって形成される電界により、エレクトロルミネセンス材料の励起、および、透明電極を介して表示される発光がそこから生じる。材料科学における進歩が、種々の形状およびサイズを有する薄く、細長く、かつ、柔軟なストリップ（ｓｔｒｉｐ）状の積層材からＥＬパネルの形成を導いた。
【０００３】
自転車ヘルメット、建設ヘルメット、登山ヘルメット等の安全ヘルメットは、しばしば、他者にこのヘルメットを着用している人の存在に関して警告を与えるためのインディケータを有して提供される。例えば、光反射ストリップは、光源がそのストリップ上に入射する時にヘルメットをより容易に見えやすくするように、ヘルメット上に、しばしば形成される。例えば、自転車ヘルメットは、ヘルメット表面のいたる所に配置された多くの反射ストリップを有し得、その結果、ヘルメットに入射した車両光は、車両ドライバーまで反射して戻り、このドライバーにヘルメットをかぶった自転車に乗った人の存在について警告する。同様に、ハロゲン電球などの光源は、しばしば、安全ヘルメットの外部に備え付けられ、ヘルメットをかぶった人間の存在について他者に警告する。不運なことに、これらのインディケータは、大きな欠点を抱えている。すなわち、光反射ストリップは、光がストリップに入射し、かつ、そこから反射した光は容易に見える場合にのみ効果的であり、多くの光源はかさばり、そのような光源の実装は、安全ヘルメットの完全性を損ない得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（解決法）
本発明は、統合ヘルメット照明システムおよびそれを形成するためのプロセスを提供する。本システムは、保護ヘルメット、ヘルメットに固定された基板、および、基板と保護ヘルメットとの間に位置するエレクトロルミネセントランプを備える。基板は、ヘルメットの外部表面に固定され、ヘルメットの外側の骨組み（ｓｈｅｌｌ）部分を定義する。また、基板は、光透過性表示領域を有して製造され、その領域を介して、エレクトロルミネセントランプの照明が表示される。さらに、基板は、透明な光反射材料から形成され得、これによりヘルメットの外側の骨組み上の入射光を反射する。
【０００５】
統合ヘルメット照明システムは、以下のプロセスに従って形成される。第１に、基板は、光透過性表示領域を有するように形成される。選択的に、ディスプレイの設計および画像が、基板上に形成され得る。そして、エレクトロルミネセントランプは、光透過性領域を覆って基板の表面に固定される。例えば、エレクトロルミネセントランプのコンポーネント層は、基板表示領域上に印刷される。基板と、そこに付加されたエレクトロルミネセントランプとは、その後吸引成形されるか、または、形成される。このステップは、基板をヘルメットの外側の骨組みに形成する。最後に、ヘルメットの外側の骨組み（そこにエレクトロルミネセントランプを有する）は、保護ヘルメットの外部表面に付加され、その結果、ランプは、外側の骨組みおよび保護ヘルメットの間に配置される。
【０００６】
このプロセスによって、耐久性があり、目立たない照明ソリューションが安全ヘルメットのために提供される。選択的に、照明システムは、入射光を反射するように形成され、かつ、光源を提供する。基板外側の骨組みは、衝撃加重および環境条件に曝されることから、エレクトロルミネセントコンポーネントを保護する。様々な画像または設計が、直接基板上に形成され得るので、本発明のヘルメット照明システムは、照明の広告の形式（例えば、ロゴまたはアイコンのように形成されたＥＬランプ照明）およびヘルメットをかぶった人の存在について他者に警告する可視的な防御メカニズムの両方として機能する。
【０００７】
（本発明の詳細な説明）
本発明は、ヘルメット照明システムを形成するために、保護ヘルメットおよびエレクトロルミネセントランプを統合するためのプロセスを提供する。さらに、照明システムのあるコンポーネントは、Ｍｕｒａｓｋｏの米国特許シリアルナンバー第６，２０３，３９１号において一緒に開示され得、その教示は、本明細書中で参照として援用する。‘３９１号特許は、エレクトロルミネセントランプコンポーネントをサイン（ｓｉｇｎ）基板と結合することによって、エレクトロルミネセントサインを形成するためのプロセスを開示する。さらに、ＥＬランプコンポーネントのために利用される材料はまた、２００１年３月２２日に出願された、「Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ」の米国特許出願第０９／８１５，０７８号に開示される材料を含み得る。その教示は、本明細書中で参照として援用される。
【０００８】
本発明のヘルメット照明システム１００は、図１〜３に示される。１つの実施形態によると、システム１００は、保護ヘルメット１０２（例えば、ヘルメット「ビスケット」）、保護ヘルメット１０２に固定された基板１０４、および、基板１０４と保護ヘルメット１０２との間に配置されたエレクトロルミネセントランプ１０６を含む。基板１０４は、ヘルメットの外側の骨組み１０８の少なくとも一部分を規定し、その結果、基板１０４および保護ヘルメット１０２は、ＥＬランプ１０６を内部に包み込む完全なヘルメットの組立品１１０を形成し得る。しかし、ＥＬランプ１０６によって照らされることが望まれるヘルメット１０２の領域を覆うように基板１０４が構成される必要があるのみであり、その結果、照らされる領域を有しない別の基板の部位は、完全なヘルメットの外側の骨組み１０８を形成するように基板１０４に結合され得る。
【０００９】
保護ヘルメット１０２は、自転車ヘルメット、建設ヘルメット、登山ヘルメット、一般的な安全なヘルメット等の任意のタイプのヘルメットであってよく、発泡スチレンおよび他の衝撃吸収材料等の材料から作られ得る。図１〜３に示される例示的な実施形態では、ヘルメットは、自転車ヘルメットである。保護ヘルメット１０２は、一般的にヘルメットをかぶる人の頭上に置かれる内部表面（示されない）、および、基板１０４が固定される外部表面１１２を有する。電池等の電源１１４は、好ましくは、照明用のエレクトロルミネセントランプ１０６に電気的エネルギーを供給するために、ヘルメットの後方部位１１８の保護ヘルメット１０２の窪んだ部位１１６内に、配置される。アクセスドア１２２を有する電池コンパートメント１２０は、電池を格納するために窪んだ部位１１６に配置され得る。さらに、制御スイッチ１２４は、電源１１４からＥＬランプ１０６への電気エネルギー放電を制御するために、電池コンパートメント１２０に実装され得る。スイッチ１２４は、オン／オフスイッチ、および、ＥＬランプ照明を２、３秒毎にオンおよびオフに切り替えるストロボ機能を有するタイマースイッチであり得る。選択的に、マイクロプロセッサおよびメモリ等のコントローラ（示されない）は、電気的に電源１１４に接続され得、例えば、特定の時間間隔でＥＬランプ１０６の特定の領域を照らす（すなわち、ランプ上に形成される文字「Ｂ−Ｉ−Ｋ−Ｅ−Ｒ」を逐次的に照らす）、または、照明の強度を変化させることによって、ＥＬランプ１０６の照明パターンを変化させ、動く光画像を生成するように構成され得る。
【００１０】
基板１０４は、典型的には、薄く、平面の構造であり、かつ、エレクトロルミネセントランプコンポーネント層が形成されるベース層を形成し、さらに、ＥＬランプ１０６を環境条件に曝されることから保護するために、ヘルメットの外側の骨組み１０８の少なくとも一部分として機能する。基板１０４は、外側の表面１２６、および、ヘルメット外部表面１１２に対して面し、かつ、横たわる内側の表面１２８を有する。光透過性材料（すなわち、透明または、半透明の材料）で、好ましくは、熱的に安定であり、さらに、変形可能なポリカーボネートタイプのプラスチックは、ＥＬランプ１０６の照明が表示され得る基板１０４の少なくとも一部分を組成する。基板用に選択される材料によって、基板１０４は、ヘルメットの外部表面１１２に対して横たわるように形成されることを可能にし、かつ、環境条件に対して曝されることからＥＬランプ１０６を保護することについて充分に耐久性がある（すなわち、衝撃および擦り傷抵抗性、化学的安定性等）ことを可能にする。基板１０４の光透過特性により、基板１０４を介したＥＬランプ１０６の照明の表示が可能になる。基板１０４の厚さは、約７ミクロンから約１５ミクロン（１ミクロン＝１×１０−６メートル）の範囲に収まるべきである。基板１０４は、例えばカラー印刷可能なインクによるディスプレイまたはイメージ（ワード、ロゴ、アイコン等）として、基板１０４に形成される背景層を有し得る。背景層は、光透過性表示領域１３０が基板１０４に残っている限り、光透過性または光学的に不透明かのどちらかであり得、その結果として、ＥＬランプ１０６の照明がそこを介して表示され得る。
【００１１】
エレクトロルミネセントランプ１０６のコンポーネント層は、好ましくは、‘３９１特許において教示されるものと同様の態様で、基板の内部表面１２８上に逆方向形成（ｒｅｖｅｒｓｅ ｂｕｉｌｄ）で形成される。この配置では、ＥＬランプ１０６は、基板内部表面１２８上に形成される透明な前部電極、透明な前部電極上に形成される発光層、エレクトロルミネセンス蛍光体が発光層のために利用される場合は、発光層上に形成される誘電体層、発光層上に形成される後部電極を含み、または、選択的に誘電層が提供される場合は、後部電極はそのような誘電体層上に形成される。ＥＬランプ１０６の各コンポーネントは、ステンシリング、フラットコーティング、ブラッシング、ローリング、および、スプレイを含む様々な手段によって、基板１０４上に連続的に付加され得るが、好ましくは、スクリーンまたはインクジェット印刷によって基板上に印刷される。ＥＬランプコンポーネントは、以下の材料から作られ得る。すなわち、透明前部電極は、ポリアニリン、ポリプロール、ポリフェニリンアミノイミン、および、ポリエチレン−ジオキシチオフェン等の有機物、または、インジウム錫オキサイド等の無機物から製造され得る。発光層は、発光ポリマー／有機発光ダイオードなどの有機物、または、例えば、重合体結合剤に分散する銅またはマンガンでドーピングされた亜鉛硫化物等のエレクトロルミネセント粒子の蛍光体層から製造され得る。誘電体層は、バリウムチタネート等の高誘電定数材料で製造され得る。後部電極は、ＮＪ Ｒｉｄｇｅｆｉｅｌｄ ＰａｒｋのＡｇｆａ Ｃｏｒｐの商標名「Ｏｒｇａｃｏｎ」の下で流通しているポリアニリン、ポリプロール、ポリフェリンアミノイミン、および、ポリエチレン−ジオキシチオフェン等の有機物、または、銀、または、重合体インクに分散する炭素粒子等の無機物から製造される。好ましくは、ＥＬランプ１０６に対して適切な照明レベルを維持しながら、電源１１４からの電気的エネルギーの放出を最小化するために、発光層は、動作のために低電圧（典型的には、約１０ボルトかそれより低い）を条件する発光ポリマーから作られる。選択的に、ディスプレイまたはイメージとして形成される背景層は、ＥＬランプ１０６が基板内部表面１２８に形成されるより前に、基板内部表面１２８上に形成され得る。さらに、照らされるイメージは、ＥＬランプ１０６の発光層を、そのようなイメージの形に配置することによって形成され得る。
【００１２】
代替の実施形態において、エレクトロルミネセンスランプ１０６は、ＥＬランプ１０６から発する照明が、表示されるべき基板１０４を介して伝わる必要のないように、基板１０４の外部表面１２６上に形成され得る。従って、基板１０４は、光透過性である必要はないが、予定された領域を有して形成される。予定された領域は、一般的に、イメージが存在しないか、または、ＥＬランプ１０６をそこに配置することによって遮られ得る基板１０４上のディスプレイまたはイメージを表示する必要のない基板１０４上の位置である。これによって、ＥＬランプ１０６は、‘３９１特許において教示されるものと同様の態様で、基板１０４上に順方向形成（ｆｏｒｗａｒｄ ｂｕｉｌｄ）で形成される。ＥＬランプ１０６は、基板の外側の表面１２６上に形成される後部電極、エレクトロルミネセント蛍光体が発光層のために利用される場合は、後部電極上に形成される誘電体層、後部電極上に形成される発光層、または、誘電体層が含まれる場合は、発光層がそのような誘電体層上に形成され、および、発光層上に形成される透過な前部電極層を含む。好ましくは、これらのＥＬランプコンポーネントは、基板１０４上に印刷される。紫外線コーティング等の光透過性の電気的絶縁性の材料は、ＥＬランプ１０６を横たえるように配置され得、ランプの導電性部分に接触することによる感電の危険性を低減し、かつ、環境条件に曝されることによる短絡を防ぐ。
【００１３】
ＥＬランプ１０６の発光層は、エレクトロルミネセント蛍光体であり、かつ、電源１１４が電池等のＤＣ（直流）電源である場合、電源１１４は、ＤＣからＡＣ（交流）電源に変換するインバータに接続されるが、これは、電圧および周波数率を引き上げる。ＡＣ電源は、発光層の照明のためのＥＬランプの前部および後部電極に導かれる。
【００１４】
１つの実施形態によると、透過性光反射層は、Ｍｕｒａｓｋｏの米国特許シリアルナンバー第５，５５２，６７９号において教示されるようなＥＬランプ１０６の基板の外側の表面１２６を覆って形成され、この教示は、本明細書中で参照として援用される。光反射層は、車のヘッドライト等の光源から基板１０４上への入射光を反射する一方、Ｅｌランプ１０６の照明がそこを介して観測者によって観測され得るようにする。光反射層は、熱結合等の様々な方法または透明な接着剤の利用によって、基板の外側の表面１２６に付加され得る。
【００１５】
リード１３２のセットは、照明用のランプに電気的エネルギーを導くように電源１１４をＥＬランプ１０６に電気的に接続するために、基板の内側の表面１２８上に形成される。これらのリード１３２は、ＥＬランプ１０６の前部および後部電極に接続される。好ましくは、リード１３２は、前部の中心から離れた電極リードおよび後部電極リードを含む。前部の中心から離れた電極リードは、ＥＬランプ１０６の透明な前部電極を実質的に囲み、かつ、電気的に接触するように構成され、後部電極リードは、ＥＬランプ１０６の後部電極に電気的に接触するように構成される。また、ヘルメット１０２上の電源１１４の位置まで（例えば、ヘルメット後部の部位１１８の電池コンパートメント１２０まで）伸びるリードテール１３４を形成するために、ヘルメットの外側の骨組み１０８の一部分を形成する基板１０４から伸びるように、リード１３２が配置される。
【００１６】
図４は、本発明のヘルメット照明システム１００を製造するための例示的なステップの順序を示すフローチャートである。ステップ４０１において、選択的なディスプレイまたは画像の背景層は、基板１０４上に形成され得る。例えば、背景層は、所望のパターンで基板１０４上に印刷されるカラーインクを含み得る。そのようなインクは、光透過性であり得るか、または、光透過表示領域１３０が基板１０４上に残っている限りで光学的に不透明であり、その結果、エレクトロルミネセントランプ１０６の照明は、エレクトロルミネセントランプ１０６を介して表示され得る。１つの実施形態によると、表示領域１３０は、背景層ディスプレイまたは画像のない基板１０４の領域である。
【００１７】
ステップ４０２において、エレクトロルミネセントランプ１０６は、基板の内側の表面１２８の表示領域１３０上に形成される。好ましくは、ＥＬランプコンポーネントは、以下の順序で表示領域１３０上に逐次的にスクリーン印刷される。順序は、基板の内側の表面１２８上の透明な前部電極、透明な前部電極上の発光層、エレクトロルミネセント蛍光体が発光層のために利用される場合は、発光層上の誘電体層、および、発光層上の後部電極、もしくは、選択的な誘電体層が提供される場合は、後部電極がそのような誘電体層上に存在する。
【００１８】
ステップ４０３において、リード１３２（すなわち、後部電極リードおよび前部の中心から離れた電極リード）は、ＥＬランプ１０６を有する基板の内側の表面１２８に固定され、基板１０４が後のステップでヘルメット外部表面１１２に形成される際に、リード１３２がリードテール１３４を形成するためにヘルメット１０２の後部のセクション１１８まで延びるように、配置される。
【００１９】
ここまでで、基板１０４および基板上に形成されるＥＬランプ１０６は、ヘルメットの外側の骨組み１０８の少なくとも一部分がヘルメット外部表面１１２に固定されるように形成する準備ができている。ステップ４０４において、ＥＬランプ１０６および基板は、典型的には、ヘルメット外部表面１１２と結合する３次元の形状にモールドされる必要のある、フラットで、シートのような構造である。そして、基板１０４およびＥＬランプ１０６は、吸引形式タイプ機械（ＣＡのＳａｎｔａ Ｆｅ ＳｐｒｉｎｇｓのＱｖａｃ ｍｏｄｅｌ ＰＣ２４３０ＰＤ等）の枠組みに配置される。マンドレルモールド（ｍａｎｄｒｅｌ ｍｏｌｄ）は、ピークと谷で製造され、かつ、約０インチから約２４インチの間の絞り深さを含む。基板１０４は、吸引形式機械に挿入され、その結果、基板の外側の表面１２６（すなわち、ヘルメットの外側の骨組み１０８の総体をヘルメット外部表面１１２で形成する際に表示可能である表面）は、順方向の表示位置にあり、かつ、基板の内部の表面１２８上に形成されるＥＬランプ１０６は、マンドレルテーブルの下またはマンドレルテーブルに向かって面する。ヘルメット１０２のマンドレル形状は、吸引テーブル上に位置し、オーブンの温度は、華氏温度約５００度から６５０度までの範囲に設定され、保持（ｄｗｅｌｌ）吸引時間は、設定される。好ましくは、保持時間は、約７から１５０ミクロンの厚みの基板に対して、約１０から２０秒の範囲の熱保持である。しかし、そのような保持時間は、基板１０４の厚みに基づいて、変化する。
【００２０】
ステップ４０５において、吸引形式機械はオンにされ、かつ、サイクルが実行される。基板１０４を含む枠組みは、ヒーターの上に位置づけられ、プラスチックは、僅かに変形する、または、下方にたわみ、その後に、約１０から２０秒の期間、締め上げられる。一旦、基板１０４が適切な時間の長さの間過熱されると、基板１０４は機械的に、吸引の引張を２つの場所、すなわち、吸引形式面の底と、基板１０４に対する平坦な圧力引っ張りを可能にするマンドレルモールドの開口部とを介して適用するマンドレルモールドまで引き下げられる。基板１０４は、ヘルメットの外側の骨組み１０８の所望の形状（すなわち、マンドレルモールドの形状）に形成される。モールドからヘルメットの外側の骨組み１０８を開放する吸引を生成するために活用される開口部を介して、空気圧力が逆方向に変換される。外側の骨組み１０８は除去され、そして、ヘルメットのための換気孔が整備される。ここまでで、完了した外側の骨組み１０８および統合ＥＬランプ１０６は、リード１３２によって電源１１４に電気的に接続される準備が整っており、組立品は、ヘルメット外部表面１１２上に組み込まれる。
【００２１】
ステップ４０６において、ヘルメットの外側の骨組みの組立品（そこに形成されたＥＬランプ１０６を有する）は、留め具、接着剤、または、同様の手段等の任意の手段によって、保護ヘルメット１０２に付加され得、その結果、ＥＬランプ１０６は、基板１０４およびヘルメット１０２の間に配置される。
【００２２】
従って、本発明のヘルメット照明システム１００は、結果として、より統合され、より低く、かつ、ヘルメットに対してより耐久性のある照明ソリューションとなる。システム１００は、ヘルメットの外側の骨組み１０８上への入射光を反射する一方で、さらに、特定の領域を照らすように構成され得る。照明は、色および設計（言い回し、ロゴ、アイコン）を、ＥＬランプ１０６の発光層および基板１０４上に形成された背景層の設計に応じて変化させるように構成され得る。ヘルメット照明システム１００を製造するためのプロセスは、Ｅｌランプ１０６およびリード１３２がヘルメットの外側の骨組み１０８の下に形成されるので、何の独立した線も必要としないという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施形態に従った統合ヘルメット照明システムの側面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に従った統合ヘルメット照明システムの分解図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に従った統合ヘルメット照明システムの側面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に従った統合ヘルメット照明システムを形成するための例示的なプロセスを示すフローチャートである。【Technical field】
[0001]
(Related application)
This application is a non-provisional application filed on March 22, 2001, entitled "INTEGRATED HELMET AND LUMINESCENT PANEL", and is incorporated herein by reference and is a non-provisional application of US Application Serial No. 60 / 277,828. .
[Background Art]
[0002]
(Background of the present invention)
(Field of the Invention)
The present invention relates generally to applications for utilizing a lighted display, and more particularly to an integrated helmet lighting system.
(problem)
Electroluminescent (EL) panels or lamps provide lighting for a variety of objects such as watches, vehicle equipment panels, computer monitors, and the like. These EL panels are typically formed by placing an electroluminescent material, such as a phosphor, between two electrodes, one of which is basically transparent. The electric field created by applying a current to the electrodes causes excitation of the electroluminescent material and emission therefrom that is displayed through the transparent electrode. Advances in materials science have led to the formation of EL panels from thin, elongated, and flexible strip-like laminates of various shapes and sizes.
[0003]
Safety helmets, such as bicycle helmets, construction helmets, climbing helmets, etc., are often provided with indicators to alert others about the presence of a person wearing this helmet. For example, light-reflective strips are often formed on helmets so that the helmet is more easily visible when a light source is incident on the strip. For example, a bicycle helmet may have a number of reflective strips located throughout the helmet surface, so that vehicle light incident on the helmet reflects back to the vehicle driver and wears the helmet on the driver. Warns about the presence of a cyclist. Similarly, light sources, such as halogen bulbs, are often mounted outside safety helmets to warn others about the presence of a helmeted person. Unfortunately, these indicators have significant drawbacks. That is, light reflecting strips are effective only when light is incident on the strip and the light reflected from it is easily visible, many light sources are bulky, and the implementation of such light sources is Integrity can be compromised.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Means for Solving the Problems]
[0004]
(Solution)
The present invention provides an integrated helmet lighting system and a process for forming the same. The system includes a protective helmet, a substrate secured to the helmet, and an electroluminescent lamp located between the substrate and the protective helmet. The substrate is secured to the outer surface of the helmet and defines an outer shell portion of the helmet. The substrate is also manufactured with a light-transmissive display area through which the illumination of the electroluminescent lamp is displayed. Further, the substrate may be formed from a transparent light-reflective material, thereby reflecting incident light on the outer skeleton of the helmet.
[0005]
The integrated helmet lighting system is formed according to the following process. First, the substrate is formed to have a light transmissive display area. Optionally, a display design and image can be formed on the substrate. Then, the electroluminescent lamp is fixed to the surface of the substrate so as to cover the light transmitting region. For example, a component layer of an electroluminescent lamp is printed on a substrate display area. The substrate and the electroluminescent lamp applied thereto are then suction molded or formed. This step forms the substrate in the outer skeleton of the helmet. Finally, the outer skeleton of the helmet (with the electroluminescent lamps therein) is added to the outer surface of the protective helmet, so that the lamp is positioned between the outer skeleton and the protective helmet.
[0006]
This process provides a durable, unobtrusive lighting solution for safety helmets. Optionally, the illumination system is configured to reflect incident light and provide a light source. The framework outside the substrate protects the electroluminescent components from exposure to impact loading and environmental conditions. Since various images or designs can be formed directly on the substrate, the helmet lighting system of the present invention has a form of lighting advertisement (eg, EL lamp lighting formed like a logo or icon) and a helmet. Serves as both a visible defense mechanism that alerts others about the presence of a person.
[0007]
(Detailed description of the present invention)
The present invention provides a process for integrating a protective helmet and an electroluminescent lamp to form a helmet lighting system. Further, certain components of the lighting system may be disclosed together in Murasko's U.S. Patent No. 6,203,391, the teachings of which are incorporated herein by reference. The '391 patent discloses a process for forming an electroluminescent sign by combining an electroluminescent lamp component with a sign substrate. In addition, materials utilized for EL lamp components also include materials disclosed in US Patent Application No. 09 / 815,078, filed March 22, 2001, entitled "Electroluminescent Multiple Segment Display Device". May be included. That teaching is incorporated herein by reference.
[0008]
The helmet lighting system 100 of the present invention is shown in FIGS. According to one embodiment, the system 100 includes a protective helmet 102 (eg, a helmet "biscuit"), a substrate 104 secured to the protective helmet 102, and an electroluminescent device disposed between the substrate 104 and the protective helmet 102. It includes a cent lamp 106. The substrate 104 defines at least a portion of the helmet's outer skeleton 108 so that the substrate 104 and the protective helmet 102 can form a complete helmet assembly 110 that encloses the EL lamp 106. However, it is only necessary that the substrate 104 be configured to cover the area of the helmet 102 that is desired to be illuminated by the EL lamp 106, so that another portion of the substrate having no illuminated area is completely Can be coupled to the substrate 104 to form the outer skeleton 108 of the helmet.
[0009]
The protective helmet 102 may be any type of helmet, such as a bicycle helmet, a construction helmet, a mountaineering helmet, a general safety helmet, and may be made from materials such as expanded styrene and other shock absorbing materials. In the exemplary embodiment shown in FIGS. 1-3, the helmet is a bicycle helmet. The protective helmet 102 has an inner surface (not shown) that is typically placed over the head of the helmet wearer, and an outer surface 112 to which the substrate 104 is secured. A power source 114, such as a battery, is preferably located in the recessed portion 116 of the protective helmet 102 at the rear portion 118 of the helmet to supply electrical energy to the electroluminescent lamp 106 for lighting. A battery compartment 120 having an access door 122 may be located in the recessed portion 116 for storing batteries. Further, a control switch 124 may be implemented in the battery compartment 120 to control the electrical energy discharge from the power supply 114 to the EL lamp 106. The switch 124 may be an on / off switch and a timer switch having a strobe function to switch the EL lamp illumination on and off every few seconds. Alternatively, a controller (not shown), such as a microprocessor and memory, may be electrically connected to power supply 114, for example, to illuminate a particular area of EL lamp 106 at particular time intervals (ie, form on the lamp). Or sequentially changing the intensity of the illumination to change the illumination pattern of the EL lamp 106 to generate a moving light image. Can be configured.
[0010]
Substrate 104 is typically a thin, planar structure and forms the base layer on which the electroluminescent lamp component layer is formed, and further protects EL lamp 106 from exposure to environmental conditions. To function as at least a portion of the outer skeleton 108 of the helmet. Substrate 104 has an outer surface 126 and an inner surface 128 facing and lying against helmet outer surface 112. A light transmissive material (ie, a transparent or translucent material), preferably thermally stable, and furthermore, a deformable polycarbonate-type plastic is used for the substrate 104 on which the illumination of the EL lamp 106 can be displayed. Composition at least a portion. The material chosen for the substrate allows the substrate 104 to be formed to lie against the outer surface 112 of the helmet and protects the EL lamp 106 from exposure to environmental conditions. To be sufficiently durable (i.e., impact and mar resistance, chemical stability, etc.). The light transmission characteristics of the substrate 104 enable display of illumination of the EL lamp 106 through the substrate 104. The thickness of the substrate 104 should be between about 7 microns and about 15 microns (1 micron = 1 × 10 −6 meters). Substrate 104 may have a background layer formed on substrate 104, for example, as a display or image (word, logo, icon, etc.) with color printable ink. The background layer can be either light transmissive or optically opaque as long as the light transmissive display area 130 remains on the substrate 104, so that the illumination of the EL lamp 106 displays through it. Can be done.
[0011]
The component layers of the electroluminescent lamp 106 are preferably formed in a reverse build on the inner surface 128 of the substrate, in a manner similar to that taught in the '391 patent. In this arrangement, the EL lamp 106 uses a transparent front electrode formed on the substrate interior surface 128, a light emitting layer formed on the transparent front electrode, and an electroluminescent phosphor for the light emitting layer. If a dielectric layer is formed on the light-emitting layer, a rear electrode formed on the light-emitting layer is included, or if a dielectric layer is selectively provided, the rear electrode is formed of such a dielectric layer. Formed on top. Each component of the EL lamp 106 can be sequentially added onto the substrate 104 by various means including stenciling, flat coating, brushing, rolling, and spraying, but is preferably performed on the substrate by screen or inkjet printing. Printed on EL lamp components can be made from the following materials. That is, the transparent front electrode can be manufactured from an organic substance such as polyaniline, polyprol, polyphenyleneaminoimine, and polyethylene-dioxythiophene, or an inorganic substance such as indium tin oxide. The light-emitting layer may be fabricated from a phosphor layer of organic matter, such as a light-emitting polymer / organic light-emitting diode, or electroluminescent particles, such as, for example, zinc sulfide doped with copper or manganese dispersed in a polymer binder. The dielectric layer may be made of a high dielectric constant material such as barium titanate. The rear electrode is made of an organic material such as polyaniline, polyprol, polyferrinaminoimine, and polyethylene-dioxythiophene, which are distributed under the trade name “Orgacon” of Agfa Corp of NJ Ridgefield Park, or silver or heavy metal. It is manufactured from an inorganic substance such as carbon particles dispersed in the combined ink. Preferably, to minimize the emission of electrical energy from the power supply 114, while maintaining an appropriate illumination level for the EL lamp 106, the light emitting layer is operated at a low voltage (typically, (About 10 volts or less). Alternatively, a background layer formed as a display or image may be formed on the substrate interior surface 128 before the EL lamp 106 is formed on the substrate interior surface 128. Further, an illuminated image may be formed by arranging the light-emitting layers of EL lamp 106 in such an image.
[0012]
In an alternative embodiment, the electroluminescent lamp 106 may be formed on an outer surface 126 of the substrate 104 such that the illumination emanating from the EL lamp 106 does not need to travel through the substrate 104 to be displayed. Thus, the substrate 104 need not be light transmissive, but is formed with a predetermined area. The intended area is typically at a location on the substrate 104 where there is no need to display an image or display on the substrate 104 where the image is not present or may be obstructed by placing the EL lamp 106 thereupon. is there. Thus, the EL lamp 106 is formed on the substrate 104 in a forward build in a manner similar to that taught in the '391 patent. The EL lamp 106 includes a rear electrode formed on the outer surface 126 of the substrate, a dielectric layer formed on the rear electrode if an electroluminescent phosphor is utilized for the light emitting layer, and a rear electrode formed on the rear electrode. If a light emitting layer or a dielectric layer is formed on the light emitting layer, the light emitting layer is formed on such a dielectric layer, and includes a transparent front electrode layer formed on the light emitting layer. Preferably, these EL lamp components are printed on the substrate 104. A light transmissive, electrically insulating material, such as an ultraviolet coating, can be placed over the EL lamp 106 to reduce the risk of electric shock from contacting the conductive portion of the lamp and reduce environmental conditions. Prevent short circuits due to exposure.
[0013]
When the light emitting layer of the EL lamp 106 is an electroluminescent phosphor and the power supply 114 is a DC (DC) power supply such as a battery, the power supply 114 is connected to an inverter that converts DC to AC (AC) power. However, this raises the voltage and frequency rate. AC power is directed to the front and rear electrodes of the EL lamp for illumination of the light emitting layer.
[0014]
According to one embodiment, a transmissive light-reflective layer is formed over the outer surface 126 of the substrate of the EL lamp 106 as taught in Murasko US Pat. No. 5,552,679. The teachings are incorporated herein by reference. The light reflecting layer reflects light incident on the substrate 104 from a light source, such as a car headlight, while allowing illumination of the El lamp 106 to be observed by an observer therethrough. The light reflecting layer can be applied to the outer surface 126 of the substrate by various methods such as thermal bonding or by utilizing a transparent adhesive.
[0015]
A set of leads 132 is formed on the inner surface 128 of the substrate to electrically connect the power supply 114 to the EL lamp 106 to conduct electrical energy to the lamp for illumination. These leads 132 are connected to the front and rear electrodes of EL lamp 106. Preferably, leads 132 include an electrode lead remote from the front center and a rear electrode lead. An electrode lead remote from the center of the front substantially surrounds the transparent front electrode of the EL lamp 106 and is configured to make electrical contact, and a rear electrode lead connects to the rear electrode of the EL lamp 106. It is configured to make electrical contact. It also extends from the substrate 104, which forms part of the outer helmet skeleton 108, to form a lead tail 134 that extends to the location of the power supply 114 on the helmet 102 (eg, to the battery compartment 120 at the rear portion 118 of the helmet). Thus, the leads 132 are arranged.
[0016]
FIG. 4 is a flowchart illustrating an exemplary sequence of steps for manufacturing the helmet lighting system 100 of the present invention. In step 401, an optional display or image background layer may be formed on substrate 104. For example, the background layer may include a color ink that is printed on substrate 104 in a desired pattern. Such an ink may be light transmissive or optically opaque as long as the light transmissive display area 130 remains on the substrate 104, so that the illumination of the electroluminescent lamp 106 It can be displayed via an electroluminescent lamp 106. According to one embodiment, display area 130 is an area of substrate 104 without a background layer display or image.
[0017]
In step 402, the electroluminescent lamp 106 is formed on the display area 130 on the surface 128 inside the substrate. Preferably, the EL lamp components are sequentially screen printed on the display area 130 in the following order. The order is as follows: a transparent front electrode on the inner surface 128 of the substrate, a light emitting layer on the transparent front electrode, and a dielectric on the light emitting layer if electroluminescent phosphor is utilized for the light emitting layer. If a layer and a back electrode on the emissive layer or an optional dielectric layer are provided, the back electrode is on such a dielectric layer.
[0018]
In step 403, the leads 132 (ie, the rear electrode lead and the electrode lead remote from the front center) are secured to the inner surface 128 of the substrate with the EL lamp 106, and the substrate 104 is moved to a helmet outer surface in a later step. When formed at 112, the leads 132 are arranged to extend to a section 118 at the rear of the helmet 102 to form a lead tail 134.
[0019]
At this point, the substrate 104 and the EL lamp 106 formed on the substrate are ready to be formed such that at least a portion of the helmet outer skeleton 108 is secured to the helmet outer surface 112. In step 404, the EL lamp 106 and the substrate are typically flat, sheet-like structures that need to be molded into a three-dimensional shape that mates with the helmet outer surface 112. Then, the substrate 104 and the EL lamp 106 are arranged in the framework of a suction type machine (such as a Qvac model PC2430PD of CA Santa Fe Springs). Mandrel molds are manufactured with peaks and valleys and include a draw depth between about 0 inches and about 24 inches. The substrate 104 is inserted into a suction-type machine so that the outer surface 126 of the substrate (i.e., the surface that can be displayed when forming the entire helmet outer skeleton 108 with the helmet outer surface 112) is in turn. The EL lamp 106, which is in the directional display position and formed on the surface 128 inside the substrate, faces below or toward the mandrel table. The mandrel shape of the helmet 102 is located on a suction table, the oven temperature is set in the range of about 500 to 650 degrees Fahrenheit, and the dwell suction time is set. Preferably, the hold time is a heat hold in the range of about 10 to 20 seconds for a substrate about 7 to 150 microns thick. However, such a holding time varies based on the thickness of the substrate 104.
[0020]
In step 405, the suction type machine is turned on and the cycle is performed. The framework, including the substrate 104, is positioned over the heater, and the plastic deforms slightly or flexes downwards, and then is tightened for a period of about 10 to 20 seconds. Once the substrate 104 has been heated for an appropriate amount of time, the substrate 104 mechanically applies a suction pull in two places: the bottom of the suction-type surface and a flat pressure pull on the substrate 104. The mandrel mold to be applied is lowered through the opening of the mandrel mold to be applied. The substrate 104 is formed into the desired shape of the outer helmet skeleton 108 (ie, the shape of a mandrel mold). The air pressure is reversed in the opposite direction through the openings utilized to create suction that releases the outer helmet 108 of the helmet from the mold. The outer skeleton 108 is removed and ventilation holes for the helmet are provided. At this point, the completed outer skeleton 108 and integrated EL lamp 106 are ready to be electrically connected to the power supply 114 by the leads 132, and the assembly is assembled on the helmet outer surface 112.
[0021]
In step 406, the helmet outer skeleton assembly (with the EL lamp 106 formed thereon) is added to the protective helmet 102 by any means, such as fasteners, glue, or similar means. As a result, the EL lamp 106 is disposed between the substrate 104 and the helmet 102.
[0022]
Thus, the helmet lighting system 100 of the present invention results in a more integrated, lower, and more durable lighting solution for the helmet. The system 100 may be configured to reflect light incident on the skeleton 108 outside the helmet, while further illuminating a particular area. The illumination may be configured to change the color and design (phrase, logo, icon) depending on the design of the light emitting layer of the EL lamp 106 and the background layer formed on the substrate 104. The process for manufacturing the helmet lighting system 100 has the advantage that the El lamp 106 and the leads 132 are formed under the skeleton 108 outside the helmet, so that no separate wires are required.
[Brief description of the drawings]
[0023]
FIG. 1 is a side view of an integrated helmet lighting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded view of an integrated helmet lighting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view of an integrated helmet lighting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an exemplary process for forming an integrated helmet lighting system according to an embodiment of the present invention.
Claims (21)
ヘルメットの外側の骨組み部分を規定する該保護ヘルメットの外部表面に固定された基板であって、該基板が光透過性表示領域を有する基板と、
該保護ヘルメットの該外部表面と該基板との間に配置され、かつ、該基板表示領域と位置あわせされたエレクトロルミネセントランプと
を備える、統合ヘルメットおよび照明システム。With a protective helmet,
A substrate fixed to the outer surface of the protective helmet defining an outer skeleton of the helmet, the substrate having a light transmissive display area;
An integrated helmet and lighting system comprising an electroluminescent lamp disposed between the outer surface of the protective helmet and the substrate and aligned with the substrate display area.
該基板表示領域上に形成される透明な前部電極と、
該透明な前部電極上に形成される発光層と、
該発光層の上に形成される後部電極と
を備える、請求項１に記載のシステム。The electroluminescent lamp is formed on the display area of the substrate, and
A transparent front electrode formed on the substrate display area,
A light-emitting layer formed on the transparent front electrode,
The system of claim 1, comprising a back electrode formed over the light emitting layer.
前記透明な前部電極に電気的エネルギーを導くために、該透明な前部電極の周囲を一般的に取り囲む前部の中心から離れた電極リードと、
前記後部電極に電気的エネルギーを導くための後部電極リードと
をさらに備える、請求項５に記載のシステム。The electroluminescent lamp comprises:
An electrode lead remote from the center of the front that generally surrounds the transparent front electrode to conduct electrical energy to the transparent front electrode;
The system of claim 5, further comprising a rear electrode lead for directing electrical energy to the rear electrode.
外側の表面と内側の表面とを有する基板であって、該内側の表面は、ヘルメットの外側の骨組み部分を規定するために該保護ヘルメットの外部表面に固定され、該基板は、予定された領域を有する、基板と、
該予定された領域上の該基板の外部表面に固定されたエレクトロルミネセントランプと
を備える、統合ヘルメットおよび照明システム。With a protective helmet,
A substrate having an outer surface and an inner surface, wherein the inner surface is secured to an outer surface of the protective helmet to define an outer skeleton of the helmet, the substrate comprising a predetermined area Having a substrate,
An integrated helmet and lighting system comprising: an electroluminescent lamp secured to an exterior surface of the substrate over the predetermined area.
前記基板の外側の表面上に形成される後部電極と、
該後部電極上に形成される発光層と、
該発光領域上に形成される透明な前部電極と
を備える、請求項９に記載のシステム。The electroluminescent lamp comprises:
A rear electrode formed on an outer surface of the substrate;
A light emitting layer formed on the rear electrode,
10. The system of claim 9, comprising a transparent front electrode formed on the light emitting area.
前記透明な前部電極の周囲を一般的に取り囲み、かつ、該透明な前部電極に電気的エネルギーを供給するように構成される前部の中心から離れた電極リードと、
前記後部電極に電気的エネルギーを供給するように構成された後部電極リードと
をさらに備える、請求項９に記載のシステム。The electroluminescent lamp comprises:
An electrode lead generally surrounding the perimeter of the transparent front electrode, and spaced from a center of the front configured to provide electrical energy to the transparent front electrode;
The system of claim 9, further comprising a back electrode lead configured to provide electrical energy to the back electrode.
光透過性表示領域を有する基板を形成するステップと、
エレクトロルミネセントランプを、該光透過性領域を覆って該基板の表面に固定するステップと、
ヘルメットの外側の骨組み部分を形成するために、該基板と該基板に固定されたエレクトロルミネセントランプとを吸引成形するステップと、
該エレクトロルミネセントランプが、該ヘルメットの外部表面および該基板の間に配置されるように、該ヘルメットの外側の骨組み部分を保護ヘルメットの外部表面に取り付けるステップと
を包含する、方法。A method for integrating an electroluminescent panel into a helmet,
Forming a substrate having a light transmissive display area;
Securing an electroluminescent lamp to the surface of the substrate over the light transmissive area;
Suction molding the substrate and an electroluminescent lamp secured to the substrate to form an outer skeleton of the helmet;
Attaching the outer skeleton of the helmet to the outer surface of the protective helmet such that the electroluminescent lamp is located between the outer surface of the helmet and the substrate.
前記表示領域上に形成される透明な前部電極と、
該透明な前部電極上に形成される発光層と、
該発光層上に形成される後部電極と
を備える、請求項１４に記載の方法。Applying an electroluminescent lamp to the surface of the substrate includes forming the electroluminescent lamp on the substrate surface, wherein the electroluminescent lamp comprises:
A transparent front electrode formed on the display area,
A light-emitting layer formed on the transparent front electrode,
15. The method of claim 14, comprising a back electrode formed on the light emitting layer.
該第１の電気的リードを前記透明な電極に電気的に接続するステップと、
該第２の電気的リードを前記後部電極に電気的に接続するステップと
をさらに包含し、該第１および第２の電気的リードは、前記エレクトロルミネセントランプを照らすために、該透明な前部電極および該後部電極に電気的エネルギーを供給する、請求項１８に記載の方法。Securing a first electrical lead and a second electrical lead to the substrate;
Electrically connecting the first electrical lead to the transparent electrode;
Electrically connecting the second electrical lead to the back electrode, wherein the first and second electrical leads are adapted to illuminate the electroluminescent lamp. The method according to claim 18, wherein electric energy is supplied to the outer electrode and the rear electrode.
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