JP6473032B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ素子を光源として用いる車両用灯具に関する。

近年、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子を車両用灯具の光源として使用することが検討されている。有機ＥＬ素子は、同様に光源として使用される発光ダイオード（ＬＥＤ）とは異なり、高温環境下での光束維持率の低下が大きいという特性がある。長寿命化のためには、この問題を解決する必要がある。

特許文献１には、有機ＥＬ素子光源を備える照明装置において、有機ＥＬ素子に熱伝導性フィルムを貼付することで、有機ＥＬ素子の高温化を抑制する方法が記載されている。

特開２０１０−２０５７１４号公報

上記特許文献１のような手法のみでは、有機ＥＬ素子の発熱抑制には限界があり、車両用灯具の光源として適切な光束維持率を確保することが困難である。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光ダイオード等を光源とする発光部と有機ＥＬ素子を光源とする発光部とを備える車両用灯具において、有機ＥＬ素子の光束維持率の低下を抑制する技術を提供することにある。

本発明のある態様は、第１発光部と、有機ＥＬ素子を光源とする第２発光部と、を備える車両用灯具である。テールランプオン時に第２発光部が点灯し、ストップランプオン時に第１発光部および第２発光部がともに点灯するように構成される。車両用灯具は、ストップランプオン時の第２発光部の光度をテールランプオン時よりも小さくする減光部をさらに備えている。

この態様によると、第２発光部の有機ＥＬ素子の光束維持率の低下を抑制することができ、有機ＥＬ素子の長寿命化が実現される。

減光部は、ストップランプオン時の第２発光部の光度を、昼間よりも夜間で小さくしてもよい。これによると、光束維持率をさらに高くすることができる。

ストップランプ点灯時に、第１発光部のみでストップランプに要求される光度を満足し、第１発光部と第２発光部の発光範囲を組み合わせてストップランプに要求される発光面積を満足するように構成されてもよい。これによると、第２発光部をいかように減光しようとも、ストップランプに要求される仕様（光度および発光範囲）を常に満足することができる。

減光部は、有機ＥＬ素子の温度が所定値以上の場合に有機ＥＬ素子に流れる電流を制限してもよい。これによると、有機ＥＬ素子の光束維持率の低下が大きい高温時に、第２発光部の減光を行うことで、光束維持率の低下を抑制することができる。

第２発光部の点灯中に有機ＥＬ素子の順方向電圧を測定し、その値に基づき有機ＥＬ素子の温度を推定する温度推定部をさらに備えてもよい。これによると、有機ＥＬ素子の近傍に温度計を設ける必要がない。

本発明によれば、発光ダイオード等を光源とする発光部と有機ＥＬ素子を光源とする発光部とを備える車両用灯具において、有機ＥＬ素子の光束維持率の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用灯具の概略正面図である。 （ａ）、（ｂ）は、面状発光体をブラケットに固定する方法を示す模式図である。 面状発光体の構造を示す分解斜視図である。 別の面状発光体の構造を示す分解斜視図である。 ストップランプオン時とテールランプオン時の第１発光部と第２発光部の点灯状態を示す図である。 車両用灯具の制御装置の概略回路図である。 第２発光部の光度比率の一例を示す表である。 第２発光部の光度比率の別の例を示す表である。 有機ＥＬ素子の順方向電圧と雰囲気温度の関係を示すグラフである。 有機ＥＬパネルの推定温度と光度比率の対応を示す表である。 有機ＥＬパネルの稼働時間と光束維持率の関係を示すグラフである。

以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用灯具１０の概略正面図である。車両用灯具１０は、自動車の後端部の左側に搭載される灯具であり、右側に搭載される灯具と左右対称である以外は同じ構造である。そのため、以下では、左側の車両用灯具１０について詳述し、左右の車両用灯具については説明を省略する。

車両用灯具１０は、前方に向かって開口した凹部を有するランプボディ１１を備えており、その開口が赤色透明な前面カバー１６によって覆われて灯室が形成されている。灯室内には、第１発光部１２と第２発光部１４とが上下に並んだ状態で収容されている。

第１発光部１２は、一つまたは複数の発光ダイオードを光源とする。第１発光部１２は、リフレクタ、導光体、凸レンズなどの、光源から発せられる光を反射または拡散する光学素子と組み合わされてもよいし、一つまたは複数の発光ダイオードのみで構成されてもよい。図１では、長方形の導光体を有する第１発光部１２が示されているが、第１発光部１２の灯室内での位置および形状に制限はない。また、第１発光部１２は、半導体レーザー、ハロゲンバルブ等の他の光源を使用してもよい。

第２発光部１４は、有機ＥＬパネルを含む平板状の面状発光体５０と、面状発光体５０を灯室内で固定するブラケット５２とで、構成される。図１では、長方形の面状発光体５０が第１発光部１２の下方に配置されているが、面状発光体５０は、第１発光部１２の周囲に配置されていれば、その位置および形状に制限はない。例えば、面状発光体５０が第１発光部１２の上側や左右に配置されてもよいし、第１発光部１２を包囲するような形状であってもよい。

有機ＥＬパネルはその両面がガラス基板で構成されているのに対し、ブラケット５２は通常樹脂製であり、両者の熱膨張率は大きく異なる。そのため、車両用灯具に有機ＥＬパネルを含む面状発光体を取り付ける場合には、熱膨張率差による長さ変化の影響を考慮する必要がある。従来では、パッキンなどの緩衝剤をブラケットと面状発光体との間に挟んだり、両面テープを用いた接着を行っていることが多い。しかしながら、このような固定方法はコストアップの要因となるうえ、組立作業性も悪い。また、パッキンには硫黄成分が含まれることが多く、車両用灯具の電子部品に影響を与えたり、灯具のカバーを曇らせたりするおそれがある。

図２（ａ）は、本実施形態に係る車両用灯具１０の灯室内に設けられる、面状発光体５０を固定するブラケット５２を上方（図１中の矢印Ａの方向）から見た図である。図示するように、ブラケット５２は、左右の端にそれぞれ立設された左側凹形部５２ａ、右側凹形部５２ｂを有している。左側凹形部５２ａ、右側凹形部５２ｂは互いに底面を向かい合わせるように配置されており、底面間の間隔は、面状発光体５０の左右方向の幅よりも若干長くされている。左側凹形部５２ａの内側の一箇所または複数の箇所には、弾性接触部５４が配置されている。弾性接触部５４は、例えばバネ状に形成された金属であるが、ゴムやパッキン等の弾性のある他の素材であってもよい。なお、弾性接触部５４は、右側凹形部５２ｂの内側に配置されていてもよい

図２（ｂ）は、ブラケット５２に面状発光体５０を組み付ける方法を示す図である。まず、面状発光体５０の左側端部をブラケット５２の左側凹形部５２ａの内側に差し込む。このとき、面状発光体５０の左側端部が、左側凹形部５２ａの内側に設けられた弾性接触部５４を押しつぶす。これにより、面状発光体５０の左側端部が左側凹形部５２ａの奧まで押し込まれて、面状発光体５０の右側端部を右側凹形部５２ｂの内側に差し込むことができるようになる。

このように、ブラケット内に設けた弾性接触部を使用することで、パッキンなどの緩衝材や両面テープを使用せずに面状発光体を固定することができる。したがって、コストダウンになるうえ、組み付け作業性も向上する。また、パッキンを使用しないことで硫黄ガスが発生することがない。また、ブラケットと面状発光体の熱膨張率差による長さの変化を、弾性接触部の伸縮で吸収することができる。また、弾性接触部により面状発光体を付勢しつつ保持することで、車両の振動や衝撃の影響を緩和することができる。

有機ＥＬパネルは、発光ダイオードとは異なり高温での光束維持率の低下が大きいだけでなく、有機ＥＬパネルの温度がガラス転移温度を超えると、不灯などの不具合が発生するおそれがある。また、有機ＥＬパネルの温度が均一でないと、輝度ムラが発生するという問題もある。そのため、有機ＥＬパネルの温度を均一化することは、有機ＥＬパネルの長寿命化および高信頼性化にとって重要である。

図３は、面状発光体５０の構造を示す分解斜視図である。面状発光体５０は、有機ＥＬパネル５６と、取付用の裏板６２と、を含む。図３の例では、有機ＥＬパネル５６は片面発光である。有機ＥＬパネル５６の発光側、すなわち車両用灯具のカバー１６側には、高伝熱性の透明フィルム５８が貼付される。また、有機ＥＬパネル５６の裏側と裏板６２とは、高伝熱性の両面テープ６０で貼り付けられる。

一般に、有機ＥＬパネル５６の両面のガラス基板の熱伝導率は０．５５〜０．７５Ｗ／ｍＫである。したがって、高伝熱性の透明フィルム５８は、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、例えばカーボングラファイト、カーボンナノチューブ、グラフェンなどで作成したものであってもよい。また、高伝熱性の両面テープ６０も、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、例えばアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレンなどの樹脂材料に、黒鉛、銅、炭化ケイ素などの高熱伝導率を持つフィラーを含有させたものであってもよい。

図３の例では、有機ＥＬパネル５６は片面発光であるが、有機ＥＬパネルの背面にミラー等を配置し反射光を利用したミラートンネルを見せる場合には、両面発光かつ透明の有機ＥＬパネルを使用する場合もある。

図４は、そのような場合に使用される面状発光体５０’の構造を示す分解斜視図である。面状発光体５０’では、有機ＥＬパネル５６’の両面に、高伝熱性の透明フィルム５８が貼付される。

図３、４に示したように、有機ＥＬパネルの両面に高伝熱性の透明フィルムや両面テープを貼付することによって、有機ＥＬパネルの均熱化を実現することができ、輝度ムラが低減される。また、透明フィルムを介した大気への熱伝導や、両面テープを介した裏板への熱伝導が促進されるため、有機ＥＬパネル自体の放熱性も向上するので、有機ＥＬパネルの長寿命化も実現される。

図１を再び参照して、車両用灯具１０は、ストップランプとテールランプの両方の機能を有している。車両のドライバーがブレーキペダルを踏んだとき、すなわちストップランプオンの信号に応じて、第１発光部１２と第２発光部１４とがともに点灯する（図５（ａ）参照）。車両のドライバーがテールランプスイッチをオンにしたとき、その信号に応じて第２発光部１４のみが点灯する（図５（ｂ）参照）。

第１発光部１２は、点灯時に第１発光部１２のみでストップランプに要求される光度を満足するように構成されている。また、第１発光部１２と第２発光部１４のそれぞれの発光範囲を組み合わせることで、ストップランプに要求される発光面積を満足するように構成されている。第２発光部１４は、単独でテールランプに要求される光度を満足するように構成される。このように構成すると、第２発光部１４の光度によらず、ストップランプに要求される仕様（光度および発光範囲）を常に満足することができる。

上述したように、有機ＥＬパネルは、高温での光束維持率の低下が大きいだけでなく、有機ＥＬパネルの温度がガラス転移温度を超えた場合には不灯に至るという問題がある。したがって、有機ＥＬパネルを用いた第２発光部１４は、できるだけ高温にしないように制御することが望ましい。以下、そのような制御装置１００について説明する。

図６は、車両用灯具１０の制御装置１００の概略回路図である。車両のドライバーがテールランプスイッチをオンにすると、テールランプ入力電圧３０が印加され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して第２発光部１４の有機ＥＬパネルが点灯する。

車両のドライバーがブレーキペダルを踏むと、ストップランプ入力電圧３２が印加され、抵抗回路２８を介して第１発光部１２のＬＥＤが点灯する。同時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して第２発光部１４の有機ＥＬパネルが点灯する。

さらに、ストップランプ入力電圧３２は、減光部２４にも入力される（３４）。テールランプ点灯中にストップランプ入力電圧３２が印加された場合には、ＡＮＤ回路３８を介して減光部２４に入力される（３６）。一般に、テールランプは夜間のみに点灯されるものであるから、入力３４は昼間時ストップランプ入力、入力３６は夜間時ストップランプ入力と考えることができる。

減光部２４は、ストップランプオン時の第２発光部１４の光度を、テールランプオン時よりも小さくするように構成される。上述したように、車両用灯具１０は、第１発光部１２のみでストップランプに要求される光度を満足するように構成されている。第２発光部１４は、ストップランプの発光面積を満たすことができれば（言い換えると、視認することができれば）、光度を低下させても問題はない。そのため、ストップランプオン時には、テールランプオン時よりも第２発光部１４の光度を小さくすることで、第２発光部の有機ＥＬパネルの発熱を抑えて長寿命化を図ることができる。

具体的に第２発光部１４の光度をどの程度まで小さくするかは、実機による検証やシミュレーションを通して決定すればよい。以下、その例を示す。

図７は、テールランプのみを点灯したときの第２発光部の光度を１００％とした場合に、ストップランプ信号オン時に第２発光部をどの程度の光度で点灯させるかを示している。ストップランプ信号オン時には、第１発光部が点灯しているので、テールランプを点灯させない昼間であれば、第２発光部の光度を２０％まで低下させても、第２発光部が点灯していることを視認できることが確認された。テールランプを点灯する夜間時には、ストップランプ信号オン時に、第２発光部の光度を１０％まで低下させても、第２発光部が点灯していることを視認できる。しかしながら、ストップランプ信号オン時に、第１発光部を点灯するとともに第２発光部を大きく減光させると、車両用灯具の観察者からは不自然に感じられる。このような場合、第２発光部の光度を５５％程度にすることで、第１発光部を点灯するとともに第２発光部を減光しても、観察者が第２発光部の減光に気づかないことが確認された。

第２発光部の有機ＥＬパネルが高温になっているときは、図７の例よりも光度を下げることによって有機ＥＬパネルを保護することが望ましい。図８は、有機ＥＬパネルが高温であるときに、ストップランプ信号オン時に第２発光部をどの程度の光度で点灯させるかを示している。高温時には、テールランプを単独で点灯する場合に、第２発光部の光度比率が５０〜１００％の範囲になるように減光する。こうすることで、有機ＥＬパネルがさらに高温化するのを防止できる。

減光部２４は、有機ＥＬパネルの近傍に温度センサを設置して、有機ＥＬパネルが高温であるか否かを判断してもよい。代替的に、有機ＥＬパネルに掛かる電圧に基づき、その温度を推定する温度推定部２６を備えてもよい。

一般に、有機ＥＬ素子は、順方向電圧が雰囲気温度によって変化するという特徴がある。例えば、図９に示すように、有機ＥＬ素子の雰囲気温度が８５℃、２５℃、−３０℃のときで、順方向電圧は大きく変動することが分かる。そこで、温度推定部２６は、第２発光部１４に定格電流を流しているときの有機ＥＬパネルの順方向電圧を測定する。そして、予め記録してあるマップを参照して、有機ＥＬパネルの温度を推定する。

減光部２４は、推定された有機ＥＬパネルの温度に基づき、有機ＥＬパネルに流れる電流を制限して、第２発光部１４の光度を低下させる。図１０は、その一例を示す表である。有機ＥＬパネルの推定温度が５０℃以下の場合は、光度比率は１００％のままにする。推定温度が５０〜６０℃の範囲では、減光部２４は、光度比率８３％になるまで有機ＥＬパネルに流れる電流を制限する。推定温度が６０〜７０℃の範囲では、減光部２４は、光度比率６７％になるまで有機ＥＬパネルに流れる電流を制限する。推定温度が７０℃以上では、減光部２４は、光度比率５０％になるまで有機ＥＬパネルに流れる電流を制限する。

なお、減光部２４は、有機ＥＬパネルの推定温度が所定値以上の場合、一律の光度比率になるように有機ＥＬパネルに流れる電流を制限してもよい。

図１１は、第２発光部１４の有機ＥＬパネルの温度が７０℃であるときに、光度比率１００％を維持した場合と、光度比率を５０％に低下させた場合の光束維持率を比較したグラフである。横軸が有機ＥＬパネルの稼働時間を、縦軸が光束維持率を表している。図から明らかなように、光度比率１００％を維持した場合、光束維持率が元の５０％にまで低下してしまうのに対し、光度比率を５０％に低下させることによって、光束維持率を７０％以上に維持できることが分かる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、発光ダイオード等を光源とする第１発光部と有機ＥＬ素子を光源とする第２発光部とを備える車両用灯具において、ストップランプの一部として第２発光部を使用する場合、テールランプとして点灯するときよりも光度を下げるようにした。これによって、第２発光部の有機ＥＬ素子の光束維持率の低下を抑制することができ、有機ＥＬ素子の長寿命化が実現される。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

上記で説明した第２発光部の光度比率は一例に過ぎず、車両用灯具における第１発光部と第２発光部の各発光素子の輝度、灯数、位置関係、要求寿命、車両用灯具の冷却効率等の種々の条件に応じて、適宜設定されるものである。本発明は、第２発光部の光度比率を、テールランプ時よりもストップランプ時に低下させるように制御される車両用灯具をその範囲内に含む。

１０ 車両用灯具、 １２ 第１発光部、 １４ 第２発光部、 ２４ 減光部、 ２６ 温度推定部。

Claims (5)

1. 第１発光部と、
   有機ＥＬ素子を光源とする第２発光部と、を備え、
   テールランプオン時に前記第２発光部が点灯し、
   ストップランプオン時に前記第１発光部および前記第２発光部がともに点灯するように構成され、
   ストップランプオン時の前記第２発光部の光度をテールランプオン時よりも小さくする減光部をさらに備えることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記減光部は、ストップランプオン時の前記第２発光部の光度を、昼間よりも夜間で小さくすることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. ストップランプ点灯時に、前記第１発光部のみでストップランプに要求される光度を満足し、前記第１発光部と前記第２発光部の発光範囲を組み合わせてストップランプに要求される発光面積を満足するように構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
4. 前記減光部は、有機ＥＬ素子の温度が所定値以上の場合に有機ＥＬ素子に流れる電流を制限することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用灯具。
5. 前記第２発光部の点灯中に有機ＥＬ素子の順方向電圧を測定し、その値に基づき有機ＥＬ素子の温度を推定する温度推定部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具。

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