JP2005522831A - 視覚効果を有するランプレンズ又はベーゼル - Google Patents

視覚効果を有するランプレンズ又はベーゼル Download PDF

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Abstract

ランプ用レンズ（１０，２３）又はベーゼル（２７）は、成形ポリカーボネート部材にフォトルミネッセンス材料を配合することによって、レンズ及びベーゼルのエッジに色の輝きという形の魅力的な美的外観を呈する。レンズは、自動車外装レンズ（１０，２３）としての用途に特に適しており、電球との相互作用によって外装レンズを通して放たれる光の質も向上させる。放射ビームは、ＳＡＥ Ｊ５７８規格に規定された適法な色及び光度を有する。眩しさの軽減、輝度の向上又は夜間の路上視認性を向上させるビームを発生させるという方法で、照明性能も向上させることができる。

Description

本願は、レンズ又はベーゼルのエッジに美的な色の輝きという形態の視覚効果を与える、ランプ、特に自動車ヘッドランプに使用し得るレンズ又はベーゼルに関する。
自動車ヘッドランプは、商品化にＳＡＥ性能規格（ＳＡＥ Ｊ１３８３）を満たすことが要求される規制の厳しい製品である。規格に適合するには、電球（つまり光源）／レンズの組合せが「白」色を発し、充分な光出力（通常、全光束「イソカンデラ」及び「最大カンデラ」点光度試験で特徴付けられる。）を一様に提供しなければならない。ＳＡＥ Ｊ５７８規格に示されている通り、仕様は白色ビーム色を中心として規定されている。白色ビーム色は、ＣＩＥ １９３１色度図の色空間のわずかな部分として定義されている。色空間の許容部分はＣＩＥ １９３１のｘｙ色座標から延びる青色、黄色、緑色、紫色、赤色の境界によって定義される。市販ヘッドランプには様々なタイプの電球が使用されているが、通常は「ナチュラル」カラーレンズ又は淡い着色レンズが用いられる。一般に、かかるレンズは透明な外観を有するが、ごくわずかに青味又は黄味を帯びていることもある。市場で最も一般的な電球はハロゲン電球である。この数年、高性能電球が市場に導入されている。ＨＩＤ（「高輝度放電灯」）と呼ばれるこれらの新型電球は実際にはキセノンランプである。キセノン電球のパワースペクトル分布がハロゲン電球と異なることは当業者に周知である。例えば、キセノン電球は、低波長、特に長波長紫外から紫／青−緑までに相当する３００〜５００ｎｍ域の発光エネルギーが高い。その結果、ＨＩＤの放つ光はハロゲン電球に比べると青く、そのためハロゲン電球が黄色く見える。ヘッドランプに装着すると、ＨＩＤ／「ナチュラル」レンズの組合せから放射されるビームは、ハロゲンが比較的青く見えるのに対して、白く見える。ビームの白色性が高いほど、夜間の路上可視性が高まり効率的であることが広く認められている。しかし、ヘッドランプにおけるＨＩＤ電球の使用には二つの大きな短所がある。第一に、こうした高性能電球はハロゲン電球に比べ格段に高価である。そのため、ＨＩＤ電球に基づくヘッドランプは、市場が限られ、車両のオプションとして１２００ドル程度の追加料金がかかることが多い。第二に、こうしたヘッドランプは、対向車線のドライバーの目を眩ませる傾向があり、自動車事故の危険性が高まるおそれがある。
自動車ヘッドランプレンズは通常、ナチュラルカラー又は淡く着色したポリカーボネートを主材料として作られる。ポリカーボネートが用いられる主な理由は、ガラス転移温度が比較的高く、可視光域での透明性／光透過性に優れていることである。Ｌｅｘａｎ（登録商標）ＬＳ−２ポリカーボネートは、ヘッドランプレンズ、ベーゼル、テールランプレンズを始めとする自動車レンズに現在使用されている主要材料の一つである。共重合体を始めとする他の高ガラス転移温度材料も使用されているが、ナチュラルカラー又は光透過率のため発光ヘッドランプビームの質が低下することがある。少量の有機着色剤（つまり染料又は顔料）の添加によって、ナチュラルな又は淡く着色したポリカーボネートレンズが得られることは、自動車レンズ着色技術の当業者には周知である。例えば、色の中和（つまり、ポリカーボネートを無色化もしくは「ナチュラル」にすること）のため、黄色配合着色剤に青色染料が加えられる。着色の主な短所は、ｐｐｍ以下の添加量でポリマーマトリックスに存在していたとしても着色剤の吸収に起因する光透過率の低下である。そのため、ヘッドランプに取り付けられる大半のレンズは「ナチュラル」であるか、ほとんど着色していない。
本発明は、成形ポリカーボネート部材にフォトルミネッセンス材料を配合することによってレンズ又はベーゼルのエッジに色の輝きという形の魅力的な美的外観を付与するランプ用レンズ及びベーゼルを提供する。レンズは、自動車外装レンズとしての用途に特に適しており、電球との相互作用によって外装レンズを通して放たれる光の質も向上させる。放射ビームは、ＳＡＥ Ｊ５７８規格に規定された適法な色及び光度を有する。眩しさの軽減、輝度の向上又は夜間の路上視認性を向上させるビームを発生させるという方法で、照明性能も向上させることができる。本発明は、本発明の外装レンズ及び／又はベーゼルを組み込んだ組立自動車ヘッドランプも提供する。
本願は、ランプ点灯時にレンズ又はベーゼルのエッジに色の輝きという形の美的な視覚効果を付与するためランプと共に使用することができるレンズ及びベーゼルに関する。好ましい用途では、レンズは、ベーゼル付又はベーゼル無しの自動車ヘッドランプの外装レンズとして機能するような構造及び寸法とされる。ヘッドランプは、従来のレンズに視覚効果を与えるベーゼルを備えるように作ることもできる。或いは、レンズ又はベーゼルは、懐中電灯その他のランプに装着するように設計することもできる。
本発明のレンズは、略凹状の外面と平坦又は凸状の内面とエッジ面とを有する成形体からなり、成形体はポリカーボネートとフォトルミネッセント材料を含む組成物から成形される。フォトルミネッセント材料の励起スペクトル域の波長の光を含む光は、部分的に吸収され、部分的に透過する。吸収光は、（ルミネッセンスの量子収率に応じて）少なくとも部分的に高波長側（ストークスシフトの結果）の光として発光し、かなりの程度でレンズのエッジ面へと伝わってレンズのエッジにカラー視覚効果を生じさせる。本願明細書及び特許請求の範囲で用いる「なかりの程度」という用語は、観察可能な視覚効果を生じさせるのに有効な量を意味する。一般に、フォトルミネッセンスによって発光する光の１０％以上、好ましくは３０％以上がレンズ内部を通ってエッジへと伝わる。ポリカーボネートレンズ及びベーゼルでは、高い屈折率のため大量の内部反射が起こるので、このようなことを実現できる。
自動車ヘッドランプ用レンズに関しては、様々な基準を満たさなくてはならない。本発明のレンズを通して自動車ヘッドランプから放たれる光は、ＳＡＥ Ｊ５７８規格に規定された適法な色及び光度を有する。眩しさの軽減、輝度の向上又は夜間の路上視認性を向上させるビームを発生させるという方法で、照明性能も向上させることができる。本発明を用いて製造したヘッドランプは、照明性能に関して高価な高輝度放電（ＨＩＤ）ランプの安価な代替品となり、一方、ＨＩＤランプの眩惑作用がみられないので自車ドライバーだけでなく対向車線の自動車にも一層の快適さを提供する。照明性能に加えて、外装レンズにアクセントを生じさせることによってヘッドランプは異なる美的外観を呈するようになり、製品の差別化を図ることができる。こうした特徴は、外装レンズと電球との相乗効果を生じさせることによって得られる。本発明のレンズは、ポリカーボネートと１種類以上のフォトルミネッセンス材料からなる。本願明細書及び特許請求の範囲で用いる「フォトルミネッセンス材料」という用語は、周囲光（日光、室内照明その他の人工光源）の励起エネルギーに応答してフォトルミネッセンスを示す物質をいい、コンパウンディング作業時にプラスチックポリマーマトリックスに溶解する有機化合物、有機ナノ粒子染料（「ナノ着色剤」としても知られる）、並びにナノ粒子を始めとする無機フォトルミネッセンス材料が挙げられるが、これらに限定されない。フォトルミネッセンスは、物質がある波長の光を吸収して光子（概して異なる長波長のもの）を再度発光する際に起こる。フォトルミネッセンス分子が光を吸収すると、電子が高い「励起」エネルギー状態に励起される。分子は、衝突と内部エネルギー変換によって余分なエネルギーの一部を失い、励起状態の最低振動準位まで落ちる。分子はこの準位から基底状態のいずれかの振動準位に戻り、フォトルミネッセンスの形でエネルギーを放出する。フォトルミネッセンスは、蛍光と燐光の両者を包括する上位概念である。本発明では、フォトルミネッセンス材料は好ましくは有機蛍光染料である。他の種類のフォトルミネッセンスプロセスとは対照的に、蛍光の量子収率が高いからである。有機蛍光染料は、０．７以上、好ましくは０．８以上、最も好ましくは０．９以上の蛍光の量子収率をもつように選択される。一般に、蛍光による発光は概して持続時間１０-4〜１０-9秒の極めて短い現象である。
本発明の製品に使用し得る蛍光染料の非限定的な具体例は、ペリレン誘導体、アントラセン誘導体、インジゴイド及びチオインジゴイド誘導体、イミダゾール誘導体、ナフタルイミド誘導体、キサンテン、チオキサンテン、クマリン、ローダミン又は（２，５−ビス［５−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンズオキサゾリル］チオフェン）及びこれらすべての誘導体である。一般に、本発明に記載の効果を生じさせるのに、非常に低い配合量、例えば１．０％未満の染料を使用する。場合によっては、最終的物品が本発明の効果を有しているが色をほとんど視認できない（例えば「透明」ウォーターボトル）のが望ましいこともある。こうした場合、蛍光染料の配合量は極めて低く、０．０００１％程度のこともある。青／紫色及びおそらくは一部の緑色では、「透明」外観を保持するための蛍光染料の配合量は、通常、０．０００５重量％未満、例えば０．０００１〜０．０００３重量％であり、これで製品のエッジにはっきりとした視覚効果を生じさせるのに充分である。青／紫色では、吸収の大部分が紫外域に位置しているため蛍光染料の配合量は格段に高い。一般に、この場合の蛍光染料配合量は０．００５〜０．５重量％であり、０．０１％〜０．２％が好ましく、０．０３％〜０．１％が最も好ましい。ナノ着色剤は様々な方法で得ることができ、通常は染料と顔料の両方の長所を併せもつ。その光堅牢性は対応染料分子に比べ通常大きく向上している。その粒度は一般に１００ナノメートル未満、好ましくは５０ｎｍ未満、さらに好ましくは１０ｎｍ未満であるので、カラープラスチックに用いられる大半の顔料とは対照的に、光を散乱させない。
ナノ着色剤は様々な方法で得ることができる。例えば、ナノクレイ粒子への吸着（ナノクレイと染料との間に化学結合が生じても生じなくてもよい）又はポリマーマトリックス（通常はアクリルポリマー）中でのナノカプセル封入によって、染料分子をナノ着色剤に変換できる。なお、カプセル封入法には、通常、染料を分散させるポリマーの球状ナノ粒子を形成するための乳化重合を要する。ナノ着色剤の調製に用いる染料分子（又は無機化合物）が蛍光性であれば、ナノ着色剤を蛍光性にすることができる。本発明の製品に用いられるナノ着色剤の調製に使用し得る蛍光染料の非限定的な具体例は、ペリレン誘導体、アントラセン誘導体、インジゴイド及びチオインジゴイド誘導体、イミダゾール誘導体、ナフタルイミド誘導体、キサンテン、チオキサンテン、クマリン、ローダミン、（２，５−ビス［５−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンズオキサゾリル］−チオフェン）及びこれらすべての誘導体である。
無機ナノ粒子も、その吸光係数は通常かなり低いが、ナノ着色剤として用いることができる。蛍光無機ナノ粒子の例としては、ランタニド錯体及びキレート（例えばユウロピウムキレート）が挙げられるが、これらに限定されない。なお、これらの無機ナノ着色剤の一部には、有機蛍光着色剤よりもストークスシフトの大きい、つまり励起波長よりもはるかに長波長の光を発光するものもある。
本発明のレンズの処方に用いられる蛍光染料は、昼光照明下又はランプ点灯時（夜間）にエッジ色の色度を変化させるため、非蛍光染料と組み合わせることができる。非蛍光染料としては、アゾ染料、メチン染料、ピラゾロン染料、キノフタロン、ペリノン、アントラキノン、フタロシアニン及びこれらすべての誘導体から選択されるが、これらに限定されない。染料の選択は、使用する電球とレンズとの相乗効果を最大にすべきである。換言すれば、電球（例えばハロゲン電球）の放出する光は、所望の視覚効果の色が最大光度で得られる一方、ビーム色がＳＡＥ要件（白色カラービーム）に適合するように、レンズで変化させなければならない。電球とレンズの蛍光染料との相乗効果を生じさせることによって、最大カンデラで表されるビーム光度及びヘッドランプの全光束は、「ナチュラル」カラーレンズを備えたヘッドランプの±５％以内に制御できる。さらに、ＳＡＥに規定されたＣＩＥ １９３１色度図の許容設計空間内にビーム色をカスタマイズすることも可能である。例えば、青色レンズ／ハロゲン電球の組合せは、「ナチュラル」レンズに比べてより透明（つまり「白色度の高い」）ビームを生じることができる。肉眼では、この差は優れた照明性能として認識される。この「白色度の高い」照明はキセノンランプ（つまりＨＩＤランプ）の重要な特性であるが、このランプは、対向車線のドライバーに強い眩惑作用をもつことが知られている。青色レンズ／ハロゲン電球の組合せは、非常にはっきりとした青色視覚効果を生じるだけでなく、「白色度の高い」ビームを与え、「ナチュラル」カラーレンズ／ハロゲン電球の組合せに比べて照明性能の改善がみられる。なお、ハロゲン電球の発生する白色度の高いビームは、ＨＩＤランプで観察されるような眩惑効果を生じない。最終的な外装レンズ／ランプの組合せは、ＣＩＥ １９３１色度座標によって定義され、好ましくはＡＳＴＭ規格Ｅ３０８−６６に提示された分光測光法を用いて測定される以下の境界の内側のビーム色を生じるように設計される。
ｘ＝０．３１（青色境界）
ｘ＝０．５０（黄色境界）
ｙ＝０．１５＋０．６４×（緑色境界）
ｙ＝０．０５＋０．７５×（紫色境界）
ｙ＝０．４４（緑色境界）
ｙ＝０．３８（赤色境界）
レンズ組成物に用いられる染料は好適には３００℃を超える熱安定性を有するが、自動車用途には、３２０℃が好ましく、３５０℃がさらに好ましい。レンズと共に用いられるランプの加熱特性によっては、他の用途で必要とされる温度はこれより低くなることもあるし、高くなることもある。顔料、特に無機顔料よりも有機染料を使用することが重要である。その理由は、顔料は光を散乱させる傾向があり、成形レンズのヘイズを増加させるからである。ポリカーボネート組成物に完全に溶解する顔料又は光散乱性の低い粒子中に分散させた顔料であれば、ごく少ない配合量で許容できる。
本発明のレンズのポリカーボネート成分としては、式（Ｉ）の構造単位を有する重合度４以上の組成物がある。
Figure 2005522831
式中、Ｒ1は芳香族有機基である。ポリカーボネートは、例えばジヒドロキシ化合物の界面反応などで合成される。好ましくは、Ｒ1は芳香族有機基であり、さらに好ましくは式（II）の基である。
Figure 2005522831
式中、Ａ1及びＡ2は各々単環式二価アリール基であり、Ｙ1はＡ1とＡ2との間に０、１又は２個の原子が介在する橋かけ基である。一実施形態では、Ａ1とＡ2との間に１個の原子が介在する。この種の基の非限定的な具体的な例としては、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−、−Ｓ（Ｏ2）−、−Ｃ（Ｏ）−、メチレン、シクロヘキシルメチレン、２−エチリデン、イソプロピリデン、ネオペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロペンタデシリデン、シクロドデシリデン、アダマンチリデンなどが挙げられる。別の実施形態では、Ａ1とＡ2との間に介在する原子が存在せず、その具体例は、ビフェノル（つまり、ＯＨ−ベンゼン−ベンゼン−ＯＨ）である。橋かけ基Ｙ1は、炭化水素基、又はメチレン、シクロヘキシリデン、イソプロピリデンなどの飽和炭化水素基とすることができる。
ポリカーボネートは、Ａ1とＡ2との間に原子が１個だけ介在するジヒドロキシ化合物の反応で製造することができる。本明細書で用いる「ジヒドロキシ化合物」という用語には、例えば次の一般式（III）のビスフェノール化合物が包含される。
Figure 2005522831
式中、Ｒa及びＲbは各々独立に水素、ハロゲン原子又は一価炭化水素基を表し、ｐ及びｑは各々独立に０〜４の整数であり、Ｘaは次の式（IV）の基である。
Figure 2005522831
式中、Ｒc及びＲdは各々独立に水素原子又は一価線状もしくは環状炭化水素基であり、Ｒeは二価炭化水素基である。
適当なジヒドロキシ化合物の非限定的な具体例としては、米国特許第４２１７４３８号に化合物名又は式（一般式又は具体的な式）で開示されているような二価フェノール及びジヒドロキシ置換芳香族炭化水素が挙げられる。式（III）で表される種類のビスフェノール化合物の非限定的な具体例としては、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（以下、「ビスフェノールＡ」又は「ＢＰＡ」という。）、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）オクタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ｎ−ブタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−１−メチルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−ｔ−ブチルフェニル）プロパン、ビス（ヒドロキシアリール）アルカン類、例えば２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−ブロモフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロペンタン、４，４″−ビフェノール、ビス（ヒドロキシアリール）シクロアルカン類、例えば１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサンなど、さらにこれらのビスフェノール化合物を１種以上含む組合せが挙げられる。
カ−ボネートホモポリマーよりもコポリマーを使用したい場合には、２種以上の異なる二価フェノール、又は二価フェノールとグリコール、ヒドロキシ末端もしくは酸末端ポリエステル、二塩基酸、ヒドロキシ酸、脂肪族二酸のいずれかとのコポリマーを重合して得られるポリカーボネートを用いることもできる。通常、有用な脂肪族二酸は炭素原子数約２〜４０のものである。好ましい脂肪族二酸はドデカン二酸である。
ポリカーボネート部品は、この種の樹脂組成物に通常配合される種々の添加剤も含んでいてもよい。かかる添加剤には、例えば充填剤又は補強剤、熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、可塑剤、帯電防止剤、離型剤、追加の樹脂、発泡剤など、さらにこれらの添加剤を１種以上含む組合せがある。かかる添加剤は、成分を混合して組成物を形成する際の適当な段階で混合できる。
外装レンズは通常、コンパウンド形のポリカーボネート樹脂組成物の射出成形によって製造される。ポリカーボネート組成物は通常、組成物を適度に混合するため押出機でコンパウンディングされる。単軸押出機の使用も考えられるが、混合を至適化して最終製品中の散乱粒子の発生のおそれを低減し、或いは単にある種のペリレン誘導体（融点約３００℃）のような不溶高融点着色剤によって起こりかねない条痕の問題を避けるため、二軸押出機が一般に好ましい。ポリカーボネート組成物は一般に光安定化され、レンズも紫外線吸収性コーティングでコートされるが、改良された光堅牢性と熱安定性を併せもつ染料を使用することが重要である。光堅牢性が改良され熱安定性が高い蛍光染料のよい例は、ＢＡＳＦ社のＬｕｍｏｇｅｎ Ｏｒａｎｇｅ Ｆ−２４０、Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｒｅｄ Ｆ−３００、Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｆ−０８３などのペリレン誘導体である。
配合物に導入されるごく少量の染料をうまく制御して、レンズの色をうまく制御するため、容積式又は重量式定量フィーダーの使用が強く推奨される。フィーダーで、ポリカーボネート樹脂粉末（好ましくは、粉砕粉末）に少量のコンセントレートを供給（レットダウン）するか、既にコンパウンド済みの（押出成形）カラーマスターバッチをペレット形状で供給すればよい。レットダウン中の着色剤の添加量又はマスターバッチの濃度はフィーダーの能力、特に供給速度に依存する。一般に、粉末レットダウンは、１０：１〜１００００：１の着色剤（染料）／粉末比である。染料混合物をレットダウンの形で使用することができ、単一フィーダーから供給することができるが、最も好ましい方法ではない。色制御がうまく行かないと、結果的にヘッドランプ用途に適さない、つまりビーム色又は光出力がＳＡＥ規格に適合しないレンズが生産される。
本発明を用いれば、ＨＩＤランプと特有の相互作用で眩惑作用を低減しつつカラフルな視覚効果を生じるレンズを製造することができる。これは、例えば眩惑作用の原因となる青色光の一部が肉眼のスペクトル感度の低い高波長側にシフトするように蛍光染料を配合したレンズを用いることによって達成される。例えば、ＢＡＳＦ Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｆ−０８３のような黄色蛍光染料又はＬｕｍｏｇｅｎ Ｒｅｄ Ｆ−３００のような赤色蛍光染料のスペクトル特性は、ビーム色をそれぞれ黄色又は赤色へシフトさせ、ビームの「青味」が薄まってさほど眩しくなくなる。その他、ハロゲンほど普及していないランプと視覚効果レンズとの組合せは、車両にカスタマイズされた美的効果だけでなく、カスタマイズされた照明性能を付与し得る。その一例として、可視域外の波長（例えば３８０ｎｍ未満）を吸収する蛍光染料を含有するレンズを、紫外線に富む光源（例えばＨＩＤランプ）と共に用いて、可視光域で再発光させることが挙げられる。これは、ナチュラルレンズの放射に比べビームの可視光度の増大につながり、所要電圧の低下、ひいてはバッテリー電力の節約を図ることができるであろう。
図１は本発明に係るレンズの実施形態を示す。レンズは、略凸状の湾曲を有する外面１０と、その反対側の平坦又は凹状背面１１とを有する。エッジ１２部におけるレンズの全厚は０．５〜１０ｍｍの範囲、例えば３．０ｍｍである。レンズの中央部分は、構造的健全性が維持されることを条件としてエッジ厚より厚くしても薄くしてもよく（所要の厚さはレンズの他の寸法にある程度依存する）、表面に切り込まれるリブライン１３の形成の結果として可変とすることもできる。レンズのリブ又は「設計上の特徴」は突起でもくぼみでもよい。くぼみについてはＶ字形が通常は好ましい。突起は好ましくは上面が角ばったものであるが、上面が丸みをもつものでもよい。レンズの全体的形状は、図のように丸みのある矩形であるか、円形でも楕円形でも、その他特定のランプでの使用に適した形状でよい。例えば、ある自動車ヘッドランプの用途では、レンズは自動車のフロントコーナの周辺に延在し、車両の前面と側面にまたがる部材である。
本発明は、ヘッドランプレンズ以外の用途、例えばベーゼルや照明装置などにも応用でき、光源と視覚効果外装レンズとの相乗効果によって同等もしくは向上した照明性能を併せもつ新たな美的解決策が得られる。そこで、本発明は、フォトルミネッセンス材料を含有するポリカーボネート樹脂から形成されたベーゼルを提供する。ベーゼルは、中央開口部を有することを除いては、そのベーゼルが用いられるレンズと基本的に同じ外形を有する。そこで、本発明に係るベーゼルは、略凹状の外面と略凸状又は平坦な内面とを有する実質的に環状の構造である。表面は、レンズ及びハウジングとの組立を容易にするための或いは装飾用のリブ又は溝を有する。外側エッジ部におけるベーゼルの全厚は０．５〜１０ｍｍの範囲、例えば３．０ｍｍである。
本発明のレンズ及びベーゼルは、特定の用途での有用性を高めるため、表面コーティング処理を施してもよい。例えば、自動車ヘッドランプ用レンズの場合、本来紫外線に鋭敏なポリカーボネートの寿命を延ばすため、紫外線吸収剤の表面コーティングを施すのが慣例である。かかる紫外線保護皮膜は、紫外線安定剤を含有するアクリル系又はシリコーン系ポリマーから作ることができ、一般に蒸着法又は化学析出法で施工される。コーティングは少なくとも外面及びエッジ部に施工されるが、所望に応じてレンズ又はベーゼルの外部全面に設けてもよい。本発明のレンズ及びベーゼルは他の環境でも使用でき、例えばプール照明で装飾的効果を与えるのに使用し得る。この場合、プール内の化学薬品による劣化からポリカーボネートを保護するため、耐薬品性コーティングが用いられる。或いは、耐薬品性ポリカーボネート組成物を使用してもよい。
図２は、本発明に係るヘッドランプの分解図を示す。ヘッドランプは、リフレクタアセンブリ２５を収容するハウジング２２、光源２６、及び車両の電気系統に取り付けるための電気コネクタ２１を有する。ベーゼル２７及びレンズ２３とは、ハウジングから放たれた光がベーゼル及びレンズを通過するように、ハウジングの外側に配置される。ベーゼル２７とレンズ２３の少なくともいずれか一方は、本発明によってフォトルミネッセンス材料を配合したポリカーボネートから製造することができる。ベーゼル２７及びレンズ２３が共に有機蛍光染料を含む場合、染料は同一であってもよいし、２通りの色効果を与えるように異なるものであってもよい。図２が一つの具体的なヘッドランプデザインを示すもので、実際の形状及び構造には多数の代替が存在することは自明であろう。例えば、ベーゼルはなくてもよく、ハウジングとリフレクタは単一部品であってもよい。
以下に記載するポリカーボネート配合物（Ａ）〜（Ｇ）は、外装レンズに幅広い視覚効果色を生じさせることができることを例示するために、定めたものである。標準的なＬｅｘａｎ（登録商標）ＬＳ−２ポリカーボネート押出条件でのコンパウンディング段階には、二軸押出機を使用した。各配合物についてカラーチップ（５．０８ｃｍ×７．６２ｃｍ×３．２ｍｍ）を成形し、各チップについて、ＭａｃＢｅｔｈ ７０００Ａ分光光度計を光源Ｃ及び観測角度２度を選択して用いて伝達モードで色座標を測定した。
本発明を、以下の非限定的な例についてさらに説明する。
ポリカーボネート樹脂組成物（Ａ）は、以下の成分を混合して調製した。
・６５部の平均分子量（Ｍｗ）２９９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・３５部の平均分子量（Ｍｗ）２１９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・０．０６部のトリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト
・０．２７部のペンタエリトリトールテトラステアレート
・０．２７部の２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノール
・０．０００１５部の黄色ペリレン誘導体（ＢＡＳＦ社、Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｆ−０８３）
・０．０００１部の赤色ペリレン誘導体（ＢＡＳＦ社、Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｒｅｄ Ｆ−３００）
ポリカーボネート樹脂組成物（Ｂ）は、以下の成分を混合して調製した。
・６５部の平均分子量（Ｍｗ）２９９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・３５部の平均分子量（Ｍｗ）２１９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・０．０６部のトリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト
・０．２７部のペンタエリトリトールテトラステアレート
・０．２７部の２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノール
・０．０００１５部の黄色ペリレン誘導体（ＢＡＳＦ社、Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｆ−０８３）
・０．００００７５部のＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ６０（ＢＡＳＦ社、Ｈｅｌｉｏｇｅｎ Ｂｌｕｅ Ｋ６３３０）
ポリカーボネート樹脂組成物（Ｃ）は、以下の成分を混合して調製した。
・６５部の平均分子量（Ｍｗ）２９９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・３５部の平均分子量（Ｍｗ）２１９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・０．０６部のトリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト
・０．２７部のペンタエリトリトールテトラステアレート
・０．２７部の２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル（フェノール）
・０．０１部のナフタルイミド誘導体（ＢＡＳＦ社、Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｖｉｏｌｅｔ Ｆ−５７０）
・０．０００１部のＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ６０（ＢＡＳＦ社、Ｈｅｌｉｏｇｅｎ Ｂｌｕｅ Ｋ６３３０）
・０．００００５部のＣ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ３６（Ｂａｙｅｒ Ｍａｃｒｏｌｅｘ Ｖｉｏｌｅｔ ３Ｒ）
ポリカーボネート樹脂組成物（Ｄ）は、以下の成分を混合して調製した。
・６５部の平均分子量（Ｍｗ）２９９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・３５部の平均分子量（Ｍｗ）２１９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・０．０６部のトリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト
・０．２７部のペンタエリトリトールテトラステアレート
・０．２７部の２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノール
・０．０５部の２，５−ビス（５’−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンズオキサゾリル）チオフェン（Ｃｉｂａ Ｕｖｉｔｅｘ ＯＢ）
・０．０００１部のＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ ６０（ＢＡＳＦ社、Ｈｅｌｉｏｇｅｎ Ｂｌｕｅ Ｋ６３３０）
・０．００００５部のＣ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ３６（Ｂａｙｅｒ Ｍａｃｒｏｌｅｘ Ｖｉｏｌｅｔ ３Ｒ）
ポリカーボネート樹脂組成物（Ｅ）は、以下の成分を混合して調製した。
・６５部の平均分子量（Ｍｗ）２９９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・３５部の平均分子量（Ｍｗ）２１９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・０．０６部のトリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト
・０．２７部のペンタエリトリトールテトラステアレート
・０．２７部の２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェニル
・０．０００１４部の赤色ペリレン誘導体（ＢＡＳＦ社、Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｆ−３００）
ポリカーボネート樹脂組成物（Ｆ）は、以下の成分を混合して調製した。
・６５部の平均分子量（Ｍｗ）２９９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・３５部の平均分子量（Ｍｗ）２１９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・０．０６部のトリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト
・０．２７部のペンタエリトリトールテトラステアレート
・０．２７部の２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノール
・０．０００２部のオレンジ色ペリレン誘導体（ＢＡＳＦ社、Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｏｒａｎｇｅ Ｆ−２４０）
ポリカーボネート樹脂組成物（Ｇ）は、以下の成分を混合して調製した。
・６５部の平均分子量（Ｍｗ）２９９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・３５部の平均分子量（Ｍｗ）２１９００のポリ（ビスフェノール−Ａカーボネート）
・０．０６部のトリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト
・０．２７部のペンタエリトリトールテトラステアレート
・０．２７部の２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノール
・０．０００２６部の黄色ペリレン誘導体（ＢＡＳＦ社、Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｆ−０８３）
・０．０００１４部の赤色ペリレン誘導体（ＢＡＳＦ社、Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｒｅｄ Ｆ−３００）
・０．００００３部のオレンジ色ペリレン誘導体（ＢＡＳＦ社、Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｏｒａｎｇｅ Ｆ−２４０）
・０．００１部の２，５−ビス（５’−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンズオキサゾリル）チオフェン（Ｃｉｂａ Ｕｖｉｔｅｘ ＯＢ）
色座標及びエッジ色を表１にまとめた。この結果は、厚さ３．２ｍｍ（外装レンズの平均的厚さ）で約８７％を上回る全可視光透過率（Ｙ）と共に様々な視覚効果色を創出することができることを明瞭に示している。
ポリカーボネート配合物（Ａ）〜（Ｅ）から自動車外装レンズを成形した。レンズを自動車ヘッドランプに組み込むと、ヘッドランプビームの色は白色であったが、レンズのアクセント構造（リブ、ライン、エッジ）から強く色の輝く視覚効果が観察された。
配合物（Ａ）、（Ｄ）、（Ｅ）から成形したレンズをハロゲンランプと組み合わせ、ヘッドランプ構造のＳＡＥ適合性試験を行った。ＳＡＥ Ｊ１３８３に準拠した照明性能を評価するため、ナチュラルカラーＬｅｘａｎ（登録商標）ＬＳ−２樹脂を対照として用いた。等カンデラ試験（全光束）、最大カンデラ（点光度）及びビーム色度（ｘ，ｙ）の結果を表２にまとめた。最大カンデラ及び等カンデラの結果から、ハロゲンランプと組み合わせた視覚効果レンズが同等の光出力を与え、光度に関しては標準（ナチュラルカラー）の±５％以内であることが確認されたことは注目に値する。さらに、配合物（Ｄ）から製造した青色レンズを備えたヘッドランプでは、ＣＩＥ １９３１ ｘ色度が０．４４２４から０．４０４０にシフトしており、標準に比べ格段に青い（つまり白色度の増した）ビームを呈する。この結果はビーム色の目視評価でも確認される。こうした組合せは、照明の改善とドライバーが認識する白色光出力を呈するので、ヘッドランプでのＨＩＤランプの使用に代わる安価な代替物となる可能性がある。
最後に、試験したすべての外装レンズがＳＡＥ要件を満足していたことにも注目すべきである。
Figure 2005522831
本発明に係るランプレンズを示す。 本発明に係る自動車ヘッドランプの分解図を示す。
符号の説明
１０ レンズ外面
１１ 背面
１２ エッジ
１３ リブライン／カット
２１ 電気コネクタ
２２ ハウジング
２３ 外装レンズ
２５ リフレクタアセンブリ
２６ 光源
２７ ベーゼル

Claims (19)

  1. 光源（２６）を収容するためのハウジング（２２）と外側レンズ（２３）と適宜ベーゼル（２７）とを、ハウジング（２２）内に配置された光源（２６）からの光がレンズ（２３）及び存在する場合にはベーゼル（２７）を通過するように配置してなる自動車ヘッドランプであって、レンズ（２３）及び存在する場合にはベーゼル（２７）がポリカーボネートを含むものであり、当該ヘッドランプが自動車ヘッドランプに関するＳＡＥ規格に適合しており、レンズ（２３）又は存在する場合にはベーゼル（２７）のいずれか又はその両者がフォトルミネッセンス材料を含んでいて、フォトルミネッセンス材料からのフォトルミネッセンスの結果として少なくともレンズのエッジに視覚効果を与える、ヘッドランプ。
  2. フォトルミネッセンス材料が有機蛍光染料である、請求項１記載のヘッドランプ。
  3. 蛍光染料が、ペリレン誘導体、アントラセン誘導体、インジゴイド及びチオインジゴイド誘導体、イミダゾール誘導体、ナフタルイミド誘導体、キサンテン、チオキサンテン、クマリン、ローダミン、（２，５−ビス［５−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンズオキサゾリル］チオフェン）及びこれらの誘導体からなる群から選択される、請求項２記載のヘッドランプ。
  4. 蛍光染料が、ポリカーボネートの１重量％以下の濃度で配合される、請求項２又は３記載のヘッドランプ。
  5. 蛍光染料が青色又は紫色の視覚効果を付与し、蛍光染料が、０．５〜０．００１重量％、好ましくは０．３〜０．１重量％の濃度で配合される、請求項４記載のヘッドランプ。
  6. 蛍光染料が、０．１％〜０．００５重量％の割合で配合される、請求項４記載のヘッドランプ。
  7. 蛍光染料が赤色、オレンジ色、緑色の視覚効果を付与し、蛍光染料が、０．０００５重量％未満、好ましくは０．０００１〜０．０００３重量％の濃度で配合される、請求項４記載のヘッドランプ。
  8. 蛍光染料が０．７以上、好ましくは０．９以上の量子収率を有する、請求項２乃至請求項７のいずれか１項記載のヘッドランプ。
  9. フォトルミネッセンス材料が無機ナノ粒子である、請求項１記載のヘッドランプ。
  10. レンズ（１０，２３）が、外面に成形された１本以上のリブラインを有する、請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載のヘッドランプ。
  11. レンズ（１０，２３）の外面が、紫外線保護コーティングでコートされている、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載のヘッドランプ。
  12. ベーゼル（２７）がフォトルミネッセンス材料を含む、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項記載のヘッドランプ。
  13. レンズ（１０，２３）も、ベーゼル（２７）のフォトルミネッセンス材料と同一のフォトルミネッセンス材料を含む、請求項１２記載のヘッドランプ。
  14. レンズ（１０，２３）もフォトルミネッセンス材料を含み、ベーゼルのフォトルミネッセンス材料が、レンズのフォトルミネッセンスと異なる色の視覚効果を生じる、請求項１２記載のヘッドランプ。
  15. 請求項１乃至請求項１４のいずれか１項記載のヘッドランプに用いるためのフォトルミネッセンス材料を含むレンズ。
  16. 略凹状の外面、略平坦又は凸状の内面、内側エッジ面及び外側エッジ面を有する環状成形体を含むベーゼル（２７）であって、請求項１乃至請求項１４のいずれか１項記載のヘッドランプに用いるためのフォトルミネッセンスを含むことを特徴とするベーゼル（２７）。
  17. ベーゼルが自動車ヘッドランプに関するＳＡＥ規格に適合する、請求項１６記載のベーゼル。
  18. ベーゼルが、外面とエッジ面と適宜内面とに紫外線保護コーティングを有する、請求項１６又は請求項１７記載のベーゼル。
  19. 請求項１乃至請求項１４のいずれか１項記載の自動車ヘッドランプ用のルミネッセンス視覚効果を有するレンズ（１０，２３）又はベーゼル（２７）を製造する方法であって、ポリカーボネートとフォトルミネッセンス材料を含む成形用組成物を準備する段階、成形用組成物からレンズ又はベーゼルを成形する段階、適宜、レンズ（１０，２３）又はベーゼル（２７）の表面にカットもしくは突起又はその両方を形成する段階を含み、カット（１３）又は突起を形成する段階が、成形段階時又は成形段階後に行われ、少なくともレンズ（１０，２３）又はベーゼル（２７）のエッジ及びエッジに形成されたカット（１３）及び突起にルミネッセンス視覚効果を生じる、方法。
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