(57)【要約】【課題】  本発明は、多色発光バルブの制御方法及び制御装置に関し、多色の光をそれぞれ最小限の入力エネルギで効率的に放出させることを目的とする。【解決手段】  多色発光バルブ１０は、電子ガン１６から放出される電子による励起により発光する複数色に対応した蛍光体３２〜３６を備える。蛍光体３２〜３６はそれぞれ、発光色ごとに領域分割された電極２６，２８，３０に塗布される。電極２６〜３０と電子ガン１６の陰極２０との間に印加する加速電圧を、電極２６〜３０ごとに互いに異ならせて、蛍光体３２〜３６の発光色に応じて変更する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子源と、前記電子源から放出される電子による励起により発光する複数色に対応した蛍光体と、を備える多色発光バルブの制御方法であって、
発光色に応じて前記電子源と前記蛍光体との間に印加する電圧を変更する印加電圧制御ステップを備えることを特徴とする多色発光バルブの制御方法。
【請求項２】
前記印加電圧制御ステップは、前記蛍光体に青色を発光させる際には、赤色を発光させる際に比して印加電圧を大きくすることを特徴とする請求項１記載の多色発光バルブの制御方法。
【請求項３】
前記印加電圧制御ステップは、発光色ごとに領域が分割された複数の電極にそれぞれ印加する電圧を互いに異ならせることを特徴とする請求項１又は２記載の多色発光バルブの制御方法。
【請求項４】
電子源と、前記電子源から放出される電子による励起により発光する複数色に対応した蛍光体と、を備える多色発光バルブの制御装置であって、
発光色に応じて前記電子源と前記蛍光体との間に印加する電圧を変更する印加電圧制御手段を備えることを特徴とする多色発光バルブの制御装置。
【請求項５】
前記印加電圧制御手段は、前記蛍光体に青色を発光させる際には、赤色を発光させる際に比して印加電圧を大きくすることを特徴とする請求項４記載の多色発光バルブの制御装置。
【請求項６】
前記印加電圧制御手段は、発光色ごとに領域が分割された複数の電極にそれぞれ印加する電圧を互いに異ならせることを特徴とする請求項４又は５記載の多色発光バルブの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多色発光バルブの制御方法及び制御装置に係り、特に、電子源から放出される電子による励起により多数の色を発光させるうえで好適な多色発光バルブの制御方法及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子源から放出される電子による励起より複数の色を発光し得る多色発光バルブが知られている（例えば、特許文献１参照）。この多色発光バルブは、多色に発光する蛍光体と、通電される電極と、を有している。この多色発光バルブにおいては、電極が各色に対応して区画された複数の発光室それぞれに配設され、そして、発光を行うべき電極が選択されて通電されることにより所望の色の光が蛍光体から外部へ放出される。
【特許文献１】特開平２−２７６１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、各色に対応した蛍光体を励起してその色を発光させるために必要なエネルギは、発光色ごとに異なる。例えば青色（短波長）を発光させるためのエネルギは、赤色（長波長）を発光させるためのエネルギよりも大きい。このため、電極通電時における印加電圧が、どの色の発光も実現されるように発光色に関係なくエネルギバンドギャップの大きな蛍光体に合わせて一律に設定されていると、多色発光バルブの制御を間便に行うことは可能となる一方で、エネルギバンドギャップの小さい例えば赤色の蛍光体においては、発光に利用されなかった入力エネルギの一部が熱や２次電子の励起等に消費されることとなり、エネルギ効率が低下してしまう。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、多色の光をそれぞれ最小限の入力エネルギで効率的に放出させることが可能な多色発光バルブの制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、電子源と、前記電子源から放出される電子による励起により発光する複数色に対応した蛍光体と、を備える多色発光バルブの制御方法であって、発光色に応じて前記電子源と前記蛍光体との間に印加する電圧を変更する印加電圧制御ステップを備える多色発光バルブの制御方法により達成される。
【０００６】
また、上記の目的は、請求項４に記載する如く、電子源と、前記電子源から放出される電子による励起により発光する複数色に対応した蛍光体と、を備える多色発光バルブの制御装置であって、発光色に応じて前記電子源と前記蛍光体との間に印加する電圧を変更する印加電圧制御手段を備える多色発光バルブの制御装置により達成される。
【０００７】
請求項１及び４記載の発明において、電子源と蛍光体との間に印加する電圧は、発光色に応じて変更される。上述の如く、各色に対応した蛍光体を励起してその色を発光させるために必要なエネルギは、発光色ごとに異なる。この点、発光色に合わせて適切な電圧が印加されれば、発光色に関わらず入力エネルギが無駄なく光エネルギに変換されるので、従って、本発明によれば、多色の光をそれぞれ最小限の入力エネルギで効率的に放出させることができる。
【０００８】
この場合、請求項２に記載する如く、請求項１記載の多色発光バルブの制御方法において、前記印加電圧制御ステップは、前記蛍光体に青色を発光させる際には、赤色を発光させる際に比して印加電圧を大きくすることとすればよく、また、
請求項５に記載する如く、請求項４記載の多色発光バルブの制御方法において、前記印加電圧制御手段は、前記蛍光体に青色を発光させる際には、赤色を発光させる際に比して印加電圧を大きくすることとすればよい。
【０００９】
更に、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載の多色発光バルブの制御装置において、前記印加電圧制御ステップは、発光色ごとに領域が分割された複数の電極にそれぞれ印加する電圧を互いに異ならせることとしてもよく、また、
請求項６に記載する如く、請求項４又は５記載の多色発光バルブの制御装置において、前記印加電圧制御手段は、発光色ごとに領域が分割された複数の電極にそれぞれ印加する電圧を互いに異ならせることとしてもよい。
【００１０】
尚、上記の発明において、「蛍光体」とは、青色や赤色等の基本的な色に発光する蛍光体のみならず、それらの基本的な蛍光体を混ぜて構成される白色等に発光するものを含む概念である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至６記載の発明によれば、多色の光をそれぞれ最小限の入力エネルギで効率的に放出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例である多色発光バルブ１０の構成図を示す。図２は、図１に示す多色発光バルブ１０を矢視IIIから見た際の図を示す。また、図３は、本実施例の多色発光バルブ１０が備える電子ガンの詳細構成図を示す。本実施例において、多色発光バルブ１０は、自動車にブレーキランプとしての赤色、方向指示ランプとしてのアンバー（橙）色、及び後退指示ランプとしての白色にそれぞれ発光するリヤコンビランプとして搭載される光源バルブである。
【００１３】
図１に示す如く、多色発光バルブ１０は、円筒状の真空管１２と球状の集光レンズ１４とにより構成されたガラスバルブである。真空管１２内の一端には、電子を放出する電子ガン１６が配設されている。電子ガン１６は、カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴと称す）１８を用いた電界放出（Field Emission）形の電子放出素子である。ＣＮＴ１８は、負電圧が印加される陰極２０上に配置されており、ナノメートルオーダー（例えば１０〜２０ｎｍ）の径を持つ半球状の先端を有している。電子ガン１６は、また、陰極２０から所定距離（数１００μｍ〜数ｍｍレベル程度）離れた位置に設けられたグリッド電極２２を有している。陰極２０とグリッド電極２２との間には、ＣＮＴ１８の先端から電子が放出されるように、数１０Ｖ〜数１００Ｖ程度（例えば数１００Ｖ）の引き出し電圧が印加される。
【００１４】
また、真空管１２内の、電子ガン１６に対向する他端には、陽極２４が配設されている。陽極２４は、発光すべき色ごとに、具体的には赤色とアンバー色と白色とにそれぞれ対応して領域分割されている。以下、赤色に対応する領域の陽極２４を電極２６と、アンバー色に対応する領域の陽極２４を電極２８と、白色に対応する領域の陽極２４を電極３０と、それぞれ称す。尚、各電極２６〜３０間には、真空管１２内に電子ガン１６側へ所定長さだけ延在する仕切り板を設けることが、上記した色を２つ以上同時に発光させるべく２つ以上の電極２６〜３０に同時に後述の加速電圧を印加した際に、電子ガン１６から放出された電子が一の電極２６〜３０に偏るのを防止して、確実に複数色を同時に発光させるうえで好適である。
【００１５】
電極２６には赤色に発光する蛍光体（以下、赤色蛍光体と称す）３２が、電極２８にはアンバー色に発光する蛍光体（以下、橙色蛍光体と称す）３４が、また、電極３０には白色に発光する蛍光体（以下、白色蛍光体と称す）３６が、それぞれ塗布されている。各蛍光体３２〜３６はそれぞれ、アルミニウム膜（メタルバック）によりコーティングされて光を発する蛍光面を形成している。
【００１６】
赤色蛍光体３２は、例えば結晶母体をＹ2Ｏ2Ｓとしかつ発光中心をＥｕ3+とした蛍光体である。また、橙色蛍光体３４は、例えば結晶母体をＺｎＳとしかつ発光中心をＭｎ2+とした蛍光体である。更に、白色蛍光体３６は、例えば、結晶母体をＺｎＳとしかつ発光中心をＡｇやＣｌとした青色に発光する蛍光体と、結晶母体をＺｎＳとしかつ発光中心をＣｕやＡｌとした緑色に発光する蛍光体と、結晶母体をＹ2Ｏ2Ｓとしかつ発光中心をＥｕ3+とした赤色に発光する蛍光体と、をほぼ均等に混ぜ合わせることにより構成される蛍光体である。尚、蛍光体３２〜３６ひいては電極２６〜３０は、実際には図１に示す矢視IIIに従って多色発光バルブ１０を見ると図２に示す如く扇状の領域に分かれることとなるが、図１においては互いに均等に描かれている。
【００１７】
電極２６〜３０には、互いに異なる電線３８，４０，４２を介して電圧発生回路４４が接続されている。電圧発生回路４４は、電源４６と電圧制御回路４８とを有し、各電極２６〜３０と陰極２０との間にそれぞれ、電子ガン１６から放出された電子を加速すべく適当な加速電圧を印加する。電圧制御回路４８には、車載制御装置から蛍光体３２〜３６による発光を指示する信号が供給される。電圧制御回路４８は、供給された発光指示に従って、電圧印加すべき電極２６〜３０すなわち発光すべき蛍光体３２〜３６を選択し、かかる電極２６〜３０に対して加速電圧を印加する。この際には、後に詳述する如く、３つの電極２６〜３０についてそれぞれ異なる加速電圧が印加されるように、すなわち、発光色に応じて加速電圧が変更されるように、電源電圧を降圧或いは昇圧して又は電圧駆動デューティを変更して、各電極２６〜３０に印加する加速電圧が制御される。
【００１８】
次に、本実施例の多色発光バルブ１０の動作について説明する。本実施例において、リヤコンビランプの少なくとも何れかの色の発光が指示されると、まず、陰極２０とグリッド電極２２との間に引き出し電圧が印加される。かかる引き出し電圧が印加されると、その間に電界が作用し、ＣＮＴ１８の微細な先端に負の電界が集中することによって、その先端から真空管１２中へ向けて電子が電界放出される。尚、かかる手法によれば、ＣＮＴ１８の先端への電界集中は電圧印加によって容易に得ることができるため、電子の電界放出を上記した電極間への比較的低電圧の印加により実現することができる。
【００１９】
また、リヤコンビランプの発光が指示されると、電圧制御回路４８において発光指示がなされた色に対応する電極２６〜３０が選択され、その電極２６〜３０と陰極２０との間に適当な加速電圧が印加される。かかる加速電圧が印加されると、その間に電界が作用することにより、ＣＮＴ１８の先端から放出された電子が対極の蛍光体３２〜３６側へ向けて加速される。
【００２０】
電子ガン１６から放出され加速された電子は、真空管１２内を通過して、電圧印加された電極２６〜３０へ引き込まれ、その電極２６〜３０に塗布された蛍光体３２〜３６に衝突する。加速された電子が蛍光体３２〜３６に衝突すると、その衝突による外部刺激によってその蛍光体３２〜３６は高いエネルギ状態に励起される。そして、蛍光体３２〜３６の有する電子の励起されたエネルギが所定のエネルギに達すると、その電子が再び安定なエネルギ状態に戻る際に、余分なエネルギが光として放出される。従って、本実施例の多色発光バルブ１０においては、発光指示された色の光が集光レンズ１４から外部へ放出される。尚、複数の色の発光が指示された場合は、その指示された色の光がそれぞれ外部へ放出される。
【００２１】
図４は、発光色ごとの蛍光体の構成及びバンドギャップエネルギＥgをそれぞれ表した図を示す。本実施例においては、蛍光体３２〜３６から赤色、アンバー色、及び白色の三色が発光するが、この発光に際しては、領域分割された電極２６〜３０にそれぞれ電圧印加が施される。ところで、各色に対応した蛍光体を励起してその色を発光させるために必要なエネルギは、発光色ごとに異なる。例えば、図４に示す如く、結晶母体をＺｎＳとしかつ発光中心をＡｇやＣｌとした青色に発光する蛍光体においては、青色を発光させるのに電子一個当たり２．７４ｅＶのバンドギャップエネルギＥｇを必要とするのに対し、結晶母体をＺｎＳとしかつ発光中心をＣｕやＡｌとした緑色に発光する蛍光体においては、緑色を発光させるのに電子一個当たり２．３３ｅＶのバンドギャップエネルギＥｇしか必要はなく、また、結晶母体をＹ2Ｏ2Ｓとしかつ発光中心をＥｕ3+とした赤色に発光する蛍光体においては、赤色を発光させるのに電子一個当たり１．９７ｅＶのバンドギャップエネルギＥｇしか必要としない。尚、各色を確実に発光させるためには、経験上、電子一個当たり上記したバンドギャップエネルギＥｇの３倍程度のエネルギが必要である。
【００２２】
このため、本実施例の如く構成の異なる各蛍光体３２〜３６に対応した電極２６〜３０へ印加する加速電圧がすべて、どの色の発光も実現されるように発光色に関係なくエネルギハンドギャップの大きな蛍光体に合わせて一律に設定されていると、エネルギバンドギャップの小さな例えば赤色の蛍光体においては、発光に利用されなかった入力エネルギの一部が熱や２次電子の励起等に消費され易くなり、エネルギ効率が悪化する事態が生じてしまう。
【００２３】
そこで、本実施例のシステムにおいては、各電極２６〜３０への加速電圧を各色ごとに最適に制御することにより、多色の光をそれぞれ発光させるうえでのエネルギ効率の改善を図ることとしている。すなわち、本実施例においては、３つの電極２６〜３０に印加される加速電圧がそれぞれ異なる。具体的には、赤色の発光が要求される際には、赤色蛍光体３２に対応する電極２６に、電子一個に“１．９７ｅＶ×３”程度のエネルギが入力されるように加速電圧が印加され、アンバー色の発光が要求される際には、橙色蛍光体３４に対応する電極２８に、電子一個に“２．１１ｅＶ×３”程度のエネルギが入力されるように加速電圧が印加され、また、白色の発光が要求される際には、白色蛍光体３６に対応する電極３０に、電子一個に“２．７４ｅＶ×３”程度のエネルギが入力されるように加速電圧が印加される。
【００２４】
かかる構成においては、赤色蛍光体３２が加速電子の衝突による励起により赤色に、橙色蛍光体３４が加速電子の衝突による励起によりアンバー色に、それぞれ発光し、また、白色蛍光体３６が加速電子の衝突による励起により青色の光と緑色の光と赤色の光とをそれぞれ放出してそれらの混合により白色に発光すると共に、更に、その際に発光に利用されない入力エネルギが極力少なくなり、熱や２次電子の励起等が生じ難くなる。
【００２５】
すなわち、本実施例においては、電子ガン１６の陰極２０と電極２６〜３０との間に発光色に合わせて適当な電圧が印加されるように、発光色に応じて加速電圧が変更されることで、蛍光体３２〜３６による発光を適切に実現しつつ、すべての発光色について入力エネルギを無駄なく光エネルギに変換することが可能である。従って、本実施例のシステムによれば、多色発光バルブ１０から多色の光をそれぞれ最小限の入力エネルギで効率的に放出することが可能となる。
【００２６】
図５は、上記の機能を実現すべく、本実施例において電圧制御回路４８が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図５に示すルーチンは、その処理が終了するごとに繰り返し起動される。図５に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００２７】
ステップ１００では、車載制御装置から供給される信号に基づいて、蛍光体３２〜３６の少なくとも何れか一つによる発光が指示されたか否か、すなわち、リヤコンビランプのブレーキランプ、方向指示ランプ、及び後退指示ランプの少なくとも何れかの点灯が発令されたか否かが判別される。その結果、否定判定がなされた場合は、以後何ら処理が進められることなく、今回のルーチンは終了される。一方、肯定判定がなされた場合は、次にステップ１０２の処理が実行される。
【００２８】
ステップ１０２では、電子ガン１６の陰極２０とグリッド電極２２との間に引き出し電圧が印加されると共に、上記ステップ１００で発光の指示された色に従って電圧印加すべき電極２６〜３０が選択され、かかる選択された電極２６〜３０と陰極２０との間にその発光色に合わせた大きさの加速電圧が印加される。本ステップ１０２の処理が実行されると、以後、電子ガン１６から放出された電子が、発光指示された蛍光体３２〜３６に光を発生させるのに必要なエネルギを与える程度にまで加速され、その蛍光体３２〜３６が必要最小限のエネルギで電子の衝突による励起によって発光することとなる。尚、上記ステップ１００において複数の色の発光が指示された場合は、それぞれの発光色に合わせて各電極２６〜３０にそれぞれ異なる加速電圧が印加され、各色の発光が実現されることとなる。本ステップ１０２の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００２９】
上記図５に示すルーチンによれば、発光指示があった場合、その色の発光を行う蛍光体３２〜３６のエネルギバンドギャップに合わせた加速電圧を印加することができる。この場合には、各蛍光体３２〜３６に対応する電極２６〜３０と陰極２０との間に印加される加速電圧が、蛍光体３０〜３６ごとにすなわち発光色ごとに異なり、その発光色に応じて変更されることとなる。
【００３０】
このため、本実施例によれば、蛍光体３２〜３６による発光をそれぞれ適切に行いつつ、発光に寄与しない入力エネルギを極力少なくすることができる。従って、本実施例のシステムによれば、多色発光バルブ１０から多色の光をそれぞれ最小限の入力エネルギで効率的に放出することができ、これにより、電極２６〜３０へ印加する加速電圧がすべて一律に定められる構成に比べて、光を放出するうえでのエネルギ効率の向上を図ることが可能となっている。
【００３１】
また、このように光を得るうえでのエネルギ効率が向上すれば、入力エネルギの熱などへの無駄な変換が行われなくなる。このため、本実施例のシステムによれば、熱を放出するための放熱部品を削減することができ、これにより、システムの低コスト化及び小型化を図ることが可能となる。
【００３２】
尚、上記の実施例においては、電子ガン１６が特許請求の範囲に記載した「電子源」に、陽極２４及び電極２６〜３０が特許請求の範囲に記載した「電極」に、それぞれ相当していると共に、電圧制御回路４８が、発光色に応じて印加する加速電圧を変更することにより特許請求の範囲に記載した「印加電圧制御ステップ」及び「印加電圧制御手段」が実現されている。
【００３３】
ところで、上記の実施例においては、電子を放出する電子放出素子として電界放出形の電子ガン１６を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、トンネル効果を利用して電子を放出するトンネル注入形（ＭＩＭ型或いはＭＩＳ型）、又は、基板上に形成された薄膜の面内方向に電流を流すことにより微細な亀裂部分から電子を放出する表面伝導形（ＳＣＥ型）などのものを用いることとしてもよく、また、高温に加熱されるタングステン等の材料に高電圧を印加することにより電子を放出する熱電子放出形のものを用いることとしてもよい。
【００３４】
また、上記の実施例においては、各蛍光体３２〜３６及び各電極２６〜３０の領域をそれぞれ図２に示す如く扇状とすることとしているが、これらの領域はリヤコンビランプの意匠等を考慮して適当な形状に分割されることとすればよい。
【００３５】
また、上記の実施例は、多色発光バルブ１０を車両のリヤコンビランプに適用したが、リヤコンビランプ以外の車両に搭載される蛍光ランプや車両以外の蛍光ランプに適用することも可能である。また、同様に、赤色とアンバー色と白色との三色に発光する多色発光バルブ１０を用いたが、かかる色以外の緑色や青色等に発光する多色発光バルブに適用することも可能である。尚、青色と赤色との二色を発光させる多色発光バルブにおいては、比較的波長の短い青色を発光させるのに必要なエネルギが比較的波長の長い赤色を発光させるのに必要なエネルギよりも大きいことから、青色に発光する蛍光体に対応する電極へ印加する加速電圧は、赤色に発光する蛍光体に対応する電極への加速電圧に比して大きくされる。
【００３６】
また、上記の実施例においては、青色や緑色，赤色，橙色に発光する蛍光体をそれぞれ図４に示す組成で構成することとしているが、これらの蛍光体を図４に示す組成以外の組成を用いて構成することとしてもよい。この場合には、その組成により定まるバンドギャップエネルギに応じた加速電圧を電極間に印加することとすればよい。
【００３７】
更に、上記の実施例においては、各蛍光体３２〜３６に対応する電極２６〜３０を発光色ごとに領域分割して複数設け、各電極２６〜３０へ印加する加速電圧を発光色ごとに異ならせることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば白色と赤色との二色を発光させる多色発光バルブにおいては、青色に発光する蛍光体と緑色に発光する蛍光体と赤色に発光する蛍光体とを混ぜ合わせた蛍光体を一つ設けると共に、その蛍光体に対応した一の電極を設け、その電極へ印加する加速電圧を発光色ごとに異ならせることとしてもよい。
【００３８】
すなわち、かかる構成においては、電圧制御回路によって、白色の発光が要求される際には、比較的波長の短い青色を発光させるのに必要なエネルギが蛍光体に入力されるように加速電圧が印加され、また、赤色の発光が要求される際には、比較的波長の長い赤色を発光させるのに必要なエネルギが蛍光体に入力されるように加速電圧が印加される。かかる構成によれば、一の蛍光体が、白色発光要求時には青色の光と緑色の光と赤色の光とがそれぞれ放出されることで白色に発光し、一方、赤色発光要求時には赤色に発光することとなるので、この場合においても、多色発光バルブから多色の光をそれぞれ最小限の入力エネルギで効率的に放出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例である多色発光バルブの構成図である。
【図２】図１に示す多色発光バルブを矢視IIIから見た際の図である。
【図３】本実施例の多色発光バルブが備える電子ガンの詳細構成図である。
【図４】発光色ごとの蛍光体の構成及びバンドギャップエネルギＥgをそれぞれ表した図である。
【図５】本実施例の電圧制御回路において実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１０  多色発光バルブ
１６  電子ガン
２０  陰極
２４  陽極
２６〜３０  電極
３２〜３６  蛍光体
４８  電圧制御回路
【図１】
2005141982.tif 000003
【図２】
2005141982.tif 000004
【図３】
2005141982.tif 000005
【図４】
2005141982.tif 000006
【図５】
2005141982.tif 000007