CN102691901A

CN102691901A - 灯单元

Info

Publication number: CN102691901A
Application number: CN2012100730236A
Authority: CN
Inventors: 福井弘贵; 市川忠冲; 稻垣聪
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2012-09-26
Also published as: US9493111B2; US20120243239A1; JP2012201115A; JP5573746B2

Abstract

本发明提供一种灯单元，其包括：基板，该基板上安装有发光元件；壳体，该壳体具有开口，发光元件设置在该开口中；和透镜，该透镜设置在发光元件的光发射侧，其中，壳体被夹持并且固定在基板和透镜之间；并且其中，透镜设置有第一壁部，该第一壁部从透镜面对壳体的一侧伸出并且围绕壳体的开口，而且壳体设置有第二壁部，该第二壁部从壳体面对基板的一侧伸出并且围绕壳体的开口。

Description

灯单元

技术领域

本发明涉及一种灯单元。

背景技术

采用诸如LED之类的发光元件的相关灯单元已经构造为：将发光元件安装在基板上，将透镜设置在发光元件的光发射侧，并且借助于壳体覆盖所述透镜和基板，而使所述透镜从开口露出(见专利文献1)。

专利文献1：JP-A-2007-35788

在相关灯单元中，由于存在对诸如灰尘之类的外来物质通过开口侵入壳体的担心，故而存在如下问题：外来物质附连至透镜或者照明元件的后面侧由此降低照明度的问题；或者从外侧观察到附连至透镜或者发光元件的后面侧的外来物质由此降低其外观品质的问题。

具体地，因为外来物质通过壳体的开口容易地侵入壳体，故而在用作安装在车辆车顶部(天花板部)上的地图灯的当单元中，这种问题频繁地出现。

发明内容

已经为了努力解决上述问题而做出本发明，而本发明的目的是提供一种灯单元，该灯单元能够防止由外来物质的侵入而降低光照的精确度和外观品质。

作为重复地检查上述问题以解决所述问题的结果，本发明的每个方面均已经如下地提供：

<第一方面>

本发明的第一方面提供了一种灯单元，其包括：基板，该基板上安装有发光元件；壳体，该壳体具有开口，发光元件设置在该开口中；和透镜，该透镜设置在发光元件的光发射侧，其中，壳体被夹持并且固定在基板和透镜之间；并且其中，透镜设置有第一壁部，该第一壁部从透镜面对壳体的一侧伸出并且围绕壳体的开口，而且壳体设置有第二壁部，该第二壁部从壳体面对基板的一侧伸出并且围绕壳体的开口。

根据第一方面，诸如上文描述的常规结构(在该结构中，基板和透镜由具有开口的壳体覆盖而透镜从开口露出)之类的壳体是不必要的。发光元件容纳在由第一壁部、第二壁部、透镜和基板围绕的容纳空间内。壳体被夹在基板和透镜之间而固定，由此使第一壁部和壳体相互接触，同时，第二壁部和基板相互接触，从而使其接触部相互粘附，接触部之间没有任何间隙。为此，可以精确地防止外来物质从灯单元的外侧侵入发光元件的容纳空间内。结果，根据第一方面，可以解决外来物质附连至发光元件或者透镜的后侧由此降低光照精确度的问题，或者从外侧观察到附连至发光元件或者透镜的后面侧的外来物质由此降低其外观品质的问题。

<第二方面>

在根据第一方面的第二方面的灯单元中，与壳体的第二壁部相比，透镜的第一壁部设置为更靠外。

尽管发光元件以放射状形状朝向透镜侧发射光，但是由于与第二壁部相比，第一壁部设置为更靠外，故而无需担心发光元件的光发射受到第一和第二壁部妨碍，由此增强光发射效率。

<第三方面>

在根据第二方面的第三方面的灯单元中，灯包括：第一附连孔，该第一附连孔贯穿形成在壳体上；第二附连孔，该第二附连孔贯穿形成在基板上；和固定构件，固定构件从透镜面对壳体的一侧伸出，其中，固定构件被从壳体的第一附连孔插入第二附连孔，而且与透镜的第一壁部相比，固定构件、第一附连孔和第二附连孔设置为更靠外。

根据第三方面，固定构件设置在发光元件的容纳空间外，由此使根据第一方面的作用和效果不受固定构件妨碍。

由于壳体能够在不使用诸如螺钉之类的单独构件的情况下借助于固定构件被夹在并且固定在基板和透镜之间而固定，故而如果固定构件和透镜形成为一个本体，可以减少零件的成本，由此实现其低成本。

<第四方面>

在根据第三方面的第四方面的灯单元中，设置有连接第一壁部和固定构件的用于增强的壁部。

为此，透镜的强度由用于增强的壁部增强，由此防止透镜中的任何改变，由此防止根据第一方面的作用和效果被妨碍。

<第五方面>

在根据第三方面的第五方面的灯单元中，其中，固定构件的前端部从基板的第二附连孔伸出，通过在固定构件的前端部上实施热焦化，透镜相对于基板固定，使得壳体被夹在并且固定在基板和透镜之间。

与壳体的壁部相比，透镜的壁部设置为更靠外(第一方面)，并且与透镜的壁部相比，固定构件和附连孔设置为更靠外(第三方面)。

为此，当向固定构件供给热以进行焦化时，借助于杠杆原理，其中使固定构件的基部作为动态点，使第二壁部作为支承点，而第一壁部作为作用点，朝向壳体挤压第一壁部的力作用为增强第一壁部和壳体之间的紧密粘附，同时增强第二壁部和基板之间的紧密粘附。

此外，借助于固定构件、第一壁部和第二壁部之间的位置关系，导致固定构件沿透镜的内侧方向(光轴S的方向)弯曲的力作用为：由此进一步增强两者之间的紧密粘附。

由于透镜设置有用于增强的壁部(第四方面)，所以即使导致固定构件向透镜内弯曲的力作用，也可以防止整个透镜中的过度变形。

<第六方面>

在根据第一方面的第六方面的灯单元中，透镜的表面的发射光的一部分进行光漫射加工。

结果，根据第五方面，可以精确地获得根据第一方面的作用和效果。为此，光学漫射加工用于减少从透镜的表面发射的光的颜色的不均匀度，由此增强光照的精确度。

附图说明

图1是示出了设置有根据本发明优选实施方式的灯单元10的地图灯组合开关设备100的前侧立体图；

图2是示出了与灯单元10的壳体11形成为一体的地图灯组合开关设备100的壳体101的前侧立体图；

图3(A)是示出了灯单元10的壳体11的前侧立体图，图3(B)是示出了灯单元10的壳体11的后侧立体图；

图4是示出了沿图1中示出的Y-Y线截取的灯单元10的示意性竖直剖视图；

图5是示出了沿图1中示出的X-X线截取的灯单元10的示意性竖直剖视图；并且

图6(A)是示出了灯单元10的透镜12的俯视图，而图6(B)是示出了灯单元10的透镜12的仰视图。

具体实施方式

下面，将参照图1至图6说明根据本发明的优选实施方式的灯单元10。

灯单元10包括壳体11(开口11a、附连孔11b、11c、壁部11d、伸出部11e至11j)、透镜12(透镜体12a、凸缘12b、固定构件12c、12d、壁部12e至12g、表面12h)、基板13(附连孔13a、13b)、发光元件14等。

如图1和图2中示出的，地图灯组合开关设备100形成为扁平横长形状，并且安装在车辆的内部车顶上，从而使地图灯组合开关设备100的纵向方向可以与车辆的横向方向相一致。

如图1中示出的，地图灯组合开关设备100在其两端部均设置有形成地图灯的灯单元10，而在两个灯单元10之间沿横向方向线设置有用于控制诸如灯单元10的车辆的每一部分的五个开关102。

相对于沿纵向方向将地图灯组合开关设备100分为两部分的中心线L，安装在地图灯组合开关设备100的两端的灯单元10形成为线对称形状。

尽管下文将描述安装在地图灯组合开关设备100的左端的灯单元10，但安装在地图灯组合开关设备100的右端的灯单元10也具有与安装在地图灯组合开关设备100的左端的灯单元10相同的结构。

如图1和图2中示出的，地图灯组合开关设备100的壳体101通过合成树脂的注射模制成型形成为本体，而灯单元10的壳体11形成为与壳体101在一起的本体。

如图3至图5中示出的，壳体11的主体部(透镜12和基板13的附连部)形成为近似平面形，而且其上形成有贯穿开口11a和附连孔11b、11c。

在开口11a居于附连孔11b、11c之间的情况下，圆形附连孔11b、11c设置在沿竖直方向分割开口11a的线上。

如图3(B)至图5中示出的，壳体11在其后面侧(另一侧)形成有壁部(肋)11d和从后面侧伸出的伸出部11e至11j。

环形壁部11d设置为围绕开口11a。

圆柱形伸出部11e至11g相隔一定距离设置为围绕附连孔11b。

圆柱形伸出部11h至11j相隔一定距离设置为围绕附连孔11c。

当从纵向截面侧观察时，壁部11d和伸出部11e至11j呈近似菱形。壁部11d和伸出部11e至11j的上面被设定在相同的平面上。

附加地，壁部11d和伸出部11e至11j在其纵向截面侧成近似菱形的原因在于，用于壳体11的注射模制成型的模具沿倾斜方向分开。

如图4至图6中示出的，透镜12由透镜体12a、凸缘12b、固定构件12c、12d和壁部12e至12g形成，并且通过具有热塑特性的透明合成树脂的注射模制成型形成一体。

凸透镜的透镜体12a形成为底面变平的近似半球形状，而近似变平的凸缘12b与透镜体12a的底部侧的周向边缘连接。

在凸缘12b的后侧(在透镜体12a的伸出方向的相反侧)，当在沿纵向方向将透镜体12a分割为两部分的线上观察时，近似圆柱形固定构件12c、12d形成为朝向透镜体12a的外侧伸出的形状。

在凸缘12b的后侧，环形壁部12e被设置为围绕透镜体12a。

透镜12的壁部12e的内径大于壳体11的壁部12d的外径。

壁部12e至12g用于将壁部12e分别连接至固定构件12c、12d。

壁部12e至12g的横截面形状形成为近似矩形形状，而所述壁部12e至12g的上面被定位在相同的平面内。

在透镜12的表面(透镜体12a和凸缘12b的表面)12h上进行光漫射加工。

如图4和图5中示出的，基板(印刷电路板)13中形成有贯穿基板(印刷电路板)13的附连孔13a、13b。

基板13上安装有发光元件14。由于发光元件14从基板13沿向上的方向发射光，故而发光元件14和基板13的向上的方向变为光发射侧。

发光元件14由例如LED装置或者有机电致发光装置之类的光学半导体装置形成。

如图3至图6中示出的，为了组装灯单元10，首先，使用诸如螺钉之类的固定构件(未示出)将安装有发光元件14的基板13附连并固定至壳体11的后侧。

随后，将发光元件14设置在壳体11的开口11a的近似中心处，发光元件14由壳体11的壁部11b的上表面围绕，由此与基板13的后面接触，而壳体11的伸出部11e至11j的上面与基板13的后面接触。

接下来，将透镜12附连至壳体11的前侧(发光元件14的一侧)，并且将透镜12的固定构件12c、12d从壳体11的附连孔11b、11c插入附连孔13a、13b。

随后，使透镜12的壁部12e至12g与基板13的表面接触以围绕壳体11的开口11a。

结果，基板13被夹在壳体11的伸出部11e至11j和壁部11d与透镜12的壁部12e至12g之间。

此处，附连孔11b、11c、13a、13b的内径形成为尺寸稍大于固定构件12c、12d的外径，由此可以使固定构件12c、12d顺利地插入附连孔11b、11c、13a、13b中。

并且，在已经调整发光元件14和透镜12的光轴(光束照射方向)S的状态下，进行发光元件14和透镜12的定位。

结果，由于从发光元件14发射的光借助于透镜体12聚焦，由此产生具有窄波束分散角的聚光灯和沿光轴S发光的聚光灯，形成地图灯的灯单元10可以照亮车辆内部的相对小的区域。

接下来，向从基板13的附连孔13a、13b伸出的透镜12的固定构件12c、12d的前端部施加热，由此使透镜12的所述前端部变软，透镜12借助于固定构件12c、12d的热焦化(heat-coking)而相对于基板13固定，由此使基板13夹在壳体11和透镜12之间而固定(未示出)。

根据本发明优选实施方式的灯单元10，可以获得如下作用和效果。

(1)灯单元10设置有基板13，基板13上安装有照明元件14、壳体11以及透镜12，壳体11上设置有开口11a，照明元件14设置在开口11a中，透镜12设置在照明元件14的发光方向侧，而壳体11夹在基板13和透镜12之间由此而固定。

为此，根据本发明的灯单元10无需常规结构的壳体(在所述结构中，基板和透镜由具有开口的壳体覆盖而透镜从开口露出)。

灯单元10设置有：从透镜12面对壳体11的一侧(后面侧)伸出由此围绕壳体11的开口11a的壁部122；从壳体11面对基板13的一侧(后面侧)伸出由此围绕壳体11的开口11a的壁部11d。

为此，照明元件14容纳在容纳空间R内，该容纳空间R由两个壁部12e、11d、透镜12和基板13围绕(见图4和图5)。

此处，壳体11夹在基板13和透镜12之间由此固定，由此使透镜12的壁部12e和壳体11相互接触，而壳体11的壁部11d和基板13相互接触，从而使这些接触部无任何间隙地紧密地相互粘附。

为此，灯单元10可以用于精确地防止诸如灰尘之类的外来物质从其外部侵入用于照明元件14的容纳空间R。

结果，灯单元10可以用于解决：外来物质附连至透镜12或者照明元件14的后面侧由此降低光照精度的问题；或者观察到附连至透镜12或者发光元件14的后面侧的外来物质由此降低其视觉外观的问题。

灯单元10设置在安装在车辆内部的车顶部上的地图灯组合开关设备100中。

根据本发明优选实施方式，由于可以如上文描述的精确地防止外来物质侵入灯单元10的内部(容纳空间R)，故而可以设置适于地图灯的灯单元10。

(2)尽管发光元件14朝向透镜12侧沿径向方向辐射光，但由于与壳体11的壁部12d相比，透镜12的壁部12e被设置在更靠外处，故而不用担心发光元件14的光发射受到壁部12e、12d妨碍，由此增强光发射的效率。

(3)从透镜11面对壳体11的一侧(后面侧)伸出的固定构件12c、12d被从形成为穿过壳体的附连孔11b、11c插入贯穿基板13的附连孔13a、13b内，并且与透镜12的壁部12e相比，固定构件12c、12d和附连孔11b、11c、13a、13b设置在更靠外处。

为此，固定构件12c、12d设置在发光元件14的容纳空间R外，由此固定构件12c、12d不妨碍上文(1)和(2)中的作用和影响。

由于壳体11能够在不使用诸如螺钉之类的单独构件而固定壳体11的情况下借助于固定构件12c、12d夹在基板13和透镜12之间，故而固定构件12c、12d与透镜12形成一体，由此减少零件成本，实现低成本。

(4)由于设定为壁部12f、12g将透镜12的壁部12e连接至固定构件12c、12d，故而增强了透镜12的强度，由此能够防止透镜12变形变为可能，从而防止妨碍上文(1)的作用和影响。

(5)借助于从基板13的附连孔13a、13b伸出的固定构件12c、12d的前端部的热焦化，透镜12相对于基板13固定，壳体11夹在基板13和透镜12之间由此固定。

此处，与壳体11的壁部11d相比，透镜12的壁部12e设置为更靠外(见上文(1))，并且与透镜12的壁部12e相比，固定构件12c、12d和附连孔11b、11c、13a、13b设置为更靠外。

为此，当对固定构件12c、12d进行热焦化时，借助于杠杆原理，其中使固定构件12c、12d中每一个的基部作为动态点，使壳体11的壁部11d作为支承点，而透镜12的壁部12e作为作用点，朝向壳体11挤压壁部12e的力作用为增强壁部12e和壳体11之间的紧密粘附，同时增强壁部11d和基板13之间的紧密粘附。

此外，借助于固定构件12c、12d、壁部11d、12e的位置关系，如由图4中示出的箭头α所指示的，导致固定构件2c、12d沿透镜12的内侧方向(光轴S的方向)弯曲的力作用为由此进一步增强两者之间的紧密粘附。结果，可以精确地获得根据上述(1)的作用和效果。

由于透镜12设置有壁部12f、12g(见上文(4))，故而即使力导致固定构件12c、12d向透镜12内侧弯曲，也可以防止整个透镜12的过度变形。

(6)由于已经相对于透镜12的表面12h进行了光漫射加工，故而可以减少从透镜12的表面12h发射的光的颜色的不均匀度，由此增强了光的精确度。

此处，无需相对于透镜12的整个表面12h进行光漫射加工，但是优选地，仅相对于辐射发光元件14的光的表面进行光学漫射加工。

光漫射加工的详细方法可以包括例如：在透镜12的表面12h上进行喷砂处理或者颗粒化处理之类的方法；或者将包含光漫射剂的薄板设置在透镜12的表面12h上之类的方法。

附加地，光漫射剂包括：具有与透镜12的折射率不同的折射率的玻璃颗粒；或者氧化硅；或者钛氧化物；或者透明或白色颗粒。

本发明不局限于上述方面和实施方式。本领域普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以在这些实施方式中进行各种修改方面，本发明的范围在所附权利要求及其等同替代方式中限定。本发明的说明书中已经描述的这些内容、公告、专利等的整体内容通过参引结合在此。

Claims

1.一种灯单元，色括：

基板，所述基板上安装有发光元件；

壳体，所述壳体具有开口，所述发光元件设置在所述开口中；和

透镜，所述透镜设置在所述发光元件的光发射侧；

其中，所述壳体被夹持并且固定在所述基板和所述透镜之间；并且

其中，所述透镜设置有第一壁部，所述第一壁部从透镜面对壳体的一侧伸出并且围绕所述壳体的所述开口，且所述壳体设置有第二壁部，所述第二壁部从所述壳体面对所述基板的一侧伸出并且围绕所述壳体的所述开口。

2.如权利要求1所述的灯单元，其中，与所述壳体的所述第二壁部相比，所述透镜的所述第一壁部设置为更靠外。

3.如权利要求2所述的灯单元，包括：

第一附连孔，所述第一附连孔贯穿形成在所述壳体中；

第二附连孔，所述第二附连孔贯穿形成在所述基板中；和

固定构件，所述固定构件从所述透镜面对所述壳体的一侧伸出；

其中，所述固定构件被从所述壳体的所述第一附连孔插入所述第二附连孔内，且与所述透镜的所述第一壁部相比，所述固定构件、所述第一附连孔和所述第二附连孔设置为更靠外。

4.如权利要求3所述的灯单元，其中，设置有连接所述第一壁部和所述固定构件的用于增强的壁部。

5.如权利要求3所述的灯单元，其中，所述固定构件的前端部从所述基板的所述第二附连孔伸出，通过在所述固定构件的所述前端部上实施热焦化，所述透镜相对于所述基板固定，使得所述壳体被夹持并且固定在所述基板和所述透镜之间。

6.如权利要求1所述的灯单元，其中，所述透镜的表面的发射光的部分被进行光漫射加工。