JP2004291949A

JP2004291949A - 車両計器用照明装置

Info

Publication number: JP2004291949A
Application number: JP2003158376A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Kurokawa; 和雅黒川; Yoshimi Kondo; 芳実近藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】発光ダイオードとプリント基板間の確実な電気接続を維持しつつ、照明効率を高められる車両計器用照明装置を提供する。
【解決手段】ケース５に押しばね部５ａを一体成形により設け、押しばね部５ａを弾性変形させつつ導光板４に当接させ、押しばね部５ａの弾性力により導光板を押圧して導光板４と白色発光ダイオード２を押圧密着させている。これにより、白色発光ダイオード２とプリント基板３との電気接続をはんだ付けとして確実な電気接続を維持しつつ、白色発光ダイオード２と導光板４とを密着させて、白色発光ダイオード２からの光の照明効率を高められる照明ユニット１を実現できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両計器用照明装置に関するものであり、たとえば自動車の計器の照明用に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両計器用照明装置においては、発光ダイオードを、プリント基板上にプリント基板と平行な方向に光を出射するように実装するとともに、発光ダイオードからの光を計器等へ導いて照明するための導光体をプリント基板に発光ダイオードからの光が入射可能に固定していた。発光ダイオードと導光体との間に隙間、すなわち空気層が介在すると発光ダイオードからの光が減衰して照明効率が低下する。したがって、発光ダイオードからの光の照明効率を高めるためには、発光ダイオードと導光体を密着させればよいことになる。
【０００３】
しかしながら、車両の環境温度の変動により導光板が伸縮する場合、特に温度上昇により導光板が膨張すると、発光ダイオードが導光体により押圧されることがある。この場合、発光ダイオードのプリント基板へのはんだ付け面が剥離する、あるいは発光ダイオードが破壊されるという問題が発生する可能性がある。
【０００４】
これを防止するために、従来の車両計器用照明装置においては、高温時、導光体が熱膨張しても発光ダイオードを押圧することがないように、発光ダイオードと導光体との間に予め隙間を設けている。このため、発光ダイオードからの光の照明効率を高めることが出来ない、言い換えると、計器等の発光輝度を確保するために、より高輝度すなわちより高価な発光ダイオードを用いる必要があり、コスト増大を招くという問題がある。
【０００５】
この問題を解決するために、発光ダイオードとプリント基板とを弾性コネクタにより電気的に接続するとともに、発光ダイオードと導光体とは弾性コネクタの弾性力によって圧接される構成の表示用照明装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
これは、導光板、発光ダイオード、弾性コネクタ、プリント基板の順に積層された状態で表示装置に組み付けることで、発光ダイオードと導光板とが弾性コネクタの弾性力で圧接して密着させるものである。この弾性コネクタは、発光ダイオードあるいはプリント基板に異方性導電接着剤を介して固定されている。
【０００７】
また、他の方法として、発光ダイオードと導光体との間に両者に密着させつつ耐熱性のゲル状透明物質を充填することが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００８】
このような構成により、発光ダイオードと導光体との間の隙間の空気層を排除できるので、発光ダイオードが発する光の導光体への入射効率を高めることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２６８５７２号公報。
【００１０】
【特許文献１】
特許第３３２８６６９号公報。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特開２０００−２６８５７２号公報に開示される表示用照明装置においては、従来の表示用照明装置の組付け工程に、新たに、弾性コネクタを発光ダイオードあるいはプリント基板に異方性導電接着剤を介して固定する工程を追加する必要があり、組付け工数が増加するという問題がある。また、弾性コネクタと発光ダイオード間、または弾性コネクタとプリント基板間接続部において、異方性導電接着剤を介さない側の電気接続は、物理的な押圧接触によっている。このため、表示用照明装置の使用過程において、電極の酸化等により接続部の電気抵抗が増大する等の恐れがある。
【００１２】
また、上述の特許第３３２８６６９号公報に開示される表示用照明装置においては、環境温度の変動により、各部材の線膨張係数の差のために、発光ダイオードとゲル状透明物質との境界面あるいは導光体とゲル状透明物質との境界面で剥離が生じる、すなわち隙間が生じて空気層が形成される可能性がある。このため、発光ダイオードが発する光の導光体への入射効率が低下する可能性がある。
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、発光ダイオードとプリント基板間の確実な電気接続を維持しつつ、照明効率を高められる車両計器用照明装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
【００１５】
本発明の請求項１に記載の車両計器用照明装置は、プリント基板上に実装されプリント基板と垂直方向に光を出射する発光ダイオードと、発光ダイオードから出射される光を表示部材へ導く導光体と、プリント基板および導光体を保持するケースとを備え、ケースとプリント基板の発光ダイオード実装面とは反対側の面である背面との間、またはケースと導光部材との間に弾性部材を配置し、弾性部材の弾性力により発光ダイオードと導光体とを圧接させる構成としている。この場合、発光ダイオードとプリント基板との電気接続は一般的なはんだ付けとすることが可能である。さらに弾性部材のばね特性を適宜選定することにより、発光ダイオードに損傷を与えることなく発光ダイオードと導光体とを密着させることができる。したがって、発光ダイオードとプリント基板間の確実な電気接続を維持しつつ、発光ダイオードからの光の利用効率を高められる車両計器用照明装置を実現できる。
【００１６】
請求項２に記載の車両計器用照明装置は、弾性部材はケースと一体的に形成される構成としている。これにより、部品点数を低減するとともに、車両計器用照明装置の組付け工数を低減することができる。
【００１７】
請求項３に記載の車両計器用照明装置は、プリント基板上に実装されプリント基板と垂直方向に光を出射する発光ダイオードと、発光ダイオードから出射される光を表示部材へ導く導光体と、導光体に形成されてプリント基板を保持する保持部とを備え、保持部とプリント基板の発光ダイオード実装面とは反対側の面である背面との間に弾性部材を配置し、弾性部材の弾性力により発光ダイオードと導光体とを圧接させる構成としている。この場合、導光体にプリント基板を直接保持させることで、導光体と発光ダイオードとの位置関係を高精度に維持することができる。
【００１８】
請求項４に記載の車両計器用照明装置は、弾性部材は導光体と一体的に形成される構成としている。これにより、部品点数を低減するとともに、車両計器用照明装置の組付け工数を低減することができる。
【００１９】
請求項５に記載の車両計器用照明装置では、発光ダイオードと導光体との間にゲル状透明物質を密着配置する構成としている。
【００２０】
発光ダイオードが複数個配置される場合、各発光ダイオードの寸法ばらつきによりプリント基板から発光ダイオードの発光面までの寸法がばらつき、複数の発光ダイオードのすべてが導光体に密着せず、或る発光ダイオードにおいては、導光体との間に隙間、すなわち空気層が形成され、発光ダイオードが発する光の導光体への入射効率が低下する可能性がある。
【００２１】
このような場合、発光ダイオードと導光体との間にゲル状透明物質を密着配置すれば、すべての発光ダイオードがゲル状透明物質を介して導光体と確実に密着させることができるので、すべての発光ダイオードからの光の利用効率を高めることができる。
【００２２】
また、環境温度の変動時において、各部材の線膨張係数の差のために、発光ダイオードとゲル状透明物質との境界面あるいは導光体とゲル状透明物質との境界面で剥離が生じることがあっても、弾性部材の弾性力により発光ダイオードと導光体とを密着させることができるので、すべての発光ダイオードからの光の利用効率を良好に維持することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による車両計器用照明装置を、車両計器である自動車のコンビネーションメータに組み込まれる照明ユニットに適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による照明ユニット１の断面図である。
【００２５】
図２は、本発明の第１実施形態による照明ユニット１の平面図であり、図１中のＩＩ矢視図である。
【００２６】
図３は、本発明の第１実施形態による照明ユニット１におけるケース５の外観斜視図である。
【００２７】
図４は、ケース５の部分拡大図である。図４において、実線は導光板４取り付け状態を示し、破線は導光板４未装着状態を示す。
【００２８】
照明ユニット１は、自動車車室内の運転席前方の運転者から視認可能な位置に配設されるコンビネーションメータ内において、図１に示すように、表示部材である液晶パネル６の背面側に配置されて、液晶パネル６の透過照明用光源として用いられている。
【００２９】
照明ユニット１は、導光板４、発光ダイオード２が実装されたプリント基板３をケース５に保持固定して構成されている。
【００３０】
プリント基板３は、たとえばガラス繊維強化エポキシ樹脂板上に導電性金属、たとえば銅により回路パタンを形成したもので、発光ダイオードである白色発光ダイオード２がはんだ付けにより実装されている。白色発光ダイオード２は、プリント基板３と垂直方向へ光を出射するように、すなわち図１中の矢印の方向に光を出射するように実装されている。なお、本発明の第１実施形態による照明ユニット１においては、白色発光ダイオード２は３個実装されている。
【００３１】
白色発光ダイオード２から出射される光を表示部材である液晶パネル６へ導く導光板４は、透光性材質、たとえば無色透明のポリカーボネート樹脂から平板状に形成されている。導光板４の液晶パネル６と反対側の表面４ａには、拡散反射手段としてシボ面が形成されている。これにより、導光板４に入射した白色発光ダイオード２からの光は、図１中の矢印で示すように表面４ａで拡散反射されて、液晶パネル６を透過照明する。
【００３２】
上述した、プリント基板３および導光板４は、ケース５に保持固定されている。ケース５は、金属または樹脂により、図１に示すように、断面が略コ字状に形成され、コ字の対向する二辺間に導光板４およびプリント基板３を白色発光ダイオード２と導光板４を当接させながら重ねて挟持している。すなわち、図１に示すように、コ字の対向する二辺の一方の辺にプリント基板３の白色発光ダイオード２の実装面と反対側の面である背面３ａが当接するとともに、他方の辺に導光板４が当接している。また、ケース５の導光板４側の辺には、弾性部材である押しばね部５ａが設けられている。押しばね部５ａは、図３に示すように、ケース５の一部を導光板４側に突出するように成形することによりケース５と一体に設けられている。
【００３３】
次に、本発明の第１実施形態による照明ユニット１の特徴である、ケース５への導光板４およびプリント基板３の取り付け状態に着いて説明する。
【００３４】
押しばね部５ａは、ケース５に導光板４およびプリント基板３を取り付けると、図４中において破線で示す形状から実線で示す形状に弾性変形する。この弾性変形による弾性力は図１中および図４中の矢印Ａで示す方向に作用する。この弾性力により、導光板４とプリント基板３に実装される白色発光ダイオード２は互いに押圧され密着する。これにより、白色発光ダイオード２から出射される光のほぼ全量を導光板４に入射させられるので、白色発光ダイオード２からの光の照明効率を高めることができる。さらに、白色発光ダイオード２とプリント基板３との電気接続は通常のはんだ付けによるので、白色発光ダイオード２とプリント基板３間の確実な電気接続を維持することができる。
【００３５】
当該自動車の作動中、照明ユニット１の環境温度の変動により導光板４が伸縮する、たとえば膨張すると、ケース５の押しばね部５ａが変形して導光板４の膨張変形を吸収する。すなわち、押しばね部５ａが、図４において左方へ変形する。このため、押しばね部５ａが導光板４に及ぼす弾性力、つまり導光板４が白色発光ダイオード２を押圧する力は増加する。しかし、この押圧力は、従来の車両計器用照明装置、すなわち押しばね部５ａが無く導光板４の熱膨張による力が直接発光ダイオードに作用する場合に比べると非常に小さくなっている。したがって、導光板４の熱膨張により白色発光ダイオード２が破壊される、あるいはプリント基板３から剥がれるという不具合を防止できる。一方、導光板４が収縮した場合は、ケース５の押しばね部５ａが、図４において右方へ変形して導光板４の収縮変形を吸収する。このため、押しばね部５ａが導光板４に及ぼす弾性力、つまり導光板４が白色発光ダイオード２を押圧する力は幾分減少するものの０にはならないので、導光板４と白色発光ダイオード２との押圧密着状態は維持される。
【００３６】
なお、以上説明した、本発明の第１実施形態による照明ユニット１において、ケース５に設けた押しばね部５ａを導光板４に当接させて押圧しているが、導光板４に替えてプリント基板３の背面３ａに当接させて押圧してもよい。
【００３７】
また、以上説明した、本発明の第１実施形態による照明ユニット１において、押しばね部５ａをケース５と一体成形により設けているが、押しばね部５ａをケース５とは別の部品として構成してもよい。たとえば、ケース５を樹脂材料で形成し、一方、押しばね部５ａを金属、たとえば燐青銅により板ばね状に形成して、ケース５と導光板４間、またはケース５とプリント基板３間に装着してもよい。
【００３８】
図５には、本発明の第１実施形態による照明ユニット１の変形例における断面図を示す。
【００３９】
この変形例では、ケース５を２つの独立した部品、すなわちケース（Ａ）５１とケース（Ｂ）５２とから構成している。ケース（Ｂ）には、押しばね部５２ａが一体的に設けられている。ケース（Ａ）５１およびケース（Ｂ）５２は、ケース（Ａ）５１に設けられた係止孔５１ａにケース（Ｂ）５２に設けられた爪部５２ｂを係合させることにより結合される。
【００４０】
（第２実施形態）
図６に、本発明の第２実施形態による照明ユニット１の断面図を示す。
【００４１】
本発明の第２実施形態による照明ユニット１においては、本発明の第１実施形態による照明ユニット１のケース５を省略するとともに、図６に示すように、導光体４に保持部４ｂを設け、ここにプリント基板３を保持固定している。保持部４ｂには、押しばね部４ｃが導光板４と一体成形により設けられている。プリント基板３を導光板４の保持部４ｂに装着すると、押しばね部４ｃが弾性変形してその弾性力によりプリント基板３を導光体４側に押圧する。これにより、白色発光ダイオード２と導光板４が密着する。
【００４２】
本発明の第２実施形態による照明ユニット１においては、プリント基板３を導光板４に直接保持固定しているため、当該自動車の作動時において、照明ユニット１の環境温度の変動により導光板４が膨張あるいは収縮しても、プリント基板３を導光板４に押圧する力はほとんど変化しないので、白色発光ダイオード２と導光板４との密着状態を安定して維持できる。
【００４３】
なお、以上説明した、本発明の第２実施形態による照明ユニット１において、押しばね部４ｃを導光板４と一体成形により設けているが、押しばね部４ｃを導光板４とは別の部品として構成してもよい。たとえば、押しばね部４ｃを金属、たとえば燐青銅により板ばね状に形成して、導光板４の保持部４ｂに装着してもよい。
【００４４】
（第３実施形態）
図７に、本発明の第３実施形態による照明ユニット１の断面図を示す。
【００４５】
本発明の第３実施形態による照明ユニット１においては、本発明の第１実施形態による照明ユニット１に対して、図７に示すように、導光板４と白色発光ダイオード２１、２２、２３との間に、ゲル状透明材質として、ゲル状透明シリコン７を充填したものである。
【００４６】
すなわち、照明ユニット１の組付け工程において、先ず、導光体４にゲル状透明シリコン７を貼着し、続いてゲル状透明シリコン７を白色発光ダイオード２１〜２３に密着させつつ導光板４をフレーム５に取付けている。
【００４７】
このとき、ゲル状透明シリコン７は予めシート状に形成されているので、組付け作業が容易に行えるとともに、組付け作業中において、ゲル状透明シリコン７を白色発光ダイオード２と導光体４の間に確実に維持することができる。
【００４８】
ところで、プリント基板３の実装面３ａから白色発光ダイオード２の発光面２ａまでの距離寸法ｔ、すなわち図７中に示す寸法ｔは、白色発光ダイオード２の厚さ寸法（図７に於ける左右方向寸法）と白色発光ダイオード２をプリント基板３に実装するためのはんだの厚さ寸法の合計となる。
【００４９】
白色発光ダイオード２の厚さ寸法は製品により或る範囲のばらつきを持っているとともに、はんだの厚さ寸法も或る範囲のばらつきを持っている。
【００５０】
したがって、３個の白色発光ダイオード２を図７に示すように配置した場合、各白色発光ダイオード２における寸法ｔがばらついて、発光面２ａから導光板４までの距離が各白色発光ダイオード２により異なる場合がある。
【００５１】
本発明の第３実施形態による照明ユニット１においては、導光板４と白色発光ダイオード２の発光ダイオード面２ａとの間にゲル状透明シリコン７を充填している。このため、ゲル状透明シリコン７により各発光面２ａと導光板４までの距離のばらつきを吸収して、つまり、ゲル状透明シリコン７が導光板４と発光面２ａの両方に密着して、導光板４と発光面２ａの間に空気層が生じることを確実に防止できる。
【００５２】
これにより、白色発光ダイオード２から出射される光のほぼ全量を導光板４に入射させることができるので、白色発光ダイオード２からの光の照明効率を高めることができる。
【００５３】
また、当該自動車の使用過程において、ゲル状透明シリコン７と導光板４の間、あるいは、透明シリコン７と発光面２ａの間で剥離が発生しても、ケース５の押しばね部５ａが導光板４に及ぼす弾性力により導光板４が白色発光ダイオード２へ押付けられているので、押圧する力は幾分減少するものの０にはならないので、導光板４、ゲル状透明シリコン７および白色発光ダイオード２の密着状態は完全に維持されるので、白色発光ダイオード２からの光の照明効率を高めることができる。
【００５４】
なお、以上説明した、本発明の第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態による照明ユニット１において、白色発光ダイオード２の個数および押しばね部５ａ、４ｃの個数は各実施形態に示す個数に限る必要はなく、いくつであってもよい。
【００５５】
また、以上説明した、本発明の第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態による照明ユニット１において、発光ダイオードとして白色発光ダイオード２を用いているが、他の発光色の発光ダイオードを用いてもよい。
【００５６】
また、以上説明した、本発明の第１実施形態による照明ユニット１においては、拡散反射手段として、導光体４にシボ面を設けているが、シボ面３３以外の手段であってもよい。たとえば、白色塗装もしくは網点白色塗装を施す、あるいは明色系の薄いシートを貼着してもよい。また、導光体４内に光を拡散反射させる微粒子、たとえばセラミックス粉末もしくは金属粉末等を均一に分散させてもよい。これは、導光体４を樹脂成形する際に、予め上述の微粒子を樹脂材料中に分散させることで容易に実現できる。
【００５７】
以上説明した、本発明の第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態による照明ユニット１において、表示部材として液晶パネル６を用いているが、液晶パネル６に限る必要は無く、他の表示部材、たとえば一般的な文字盤等であってもよい。
【００５８】
以上説明した、本発明の第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態による照明ユニット１において、プリント基板３の替わりに柔軟性を有するフレキシブル基板を用いるとともに、押しばね部５ａ、または４ｃをフレキシブル基板の白色発光ダイオード２に対応する位置に当接させてフレキシブル基板を押圧してもよい。この場合、複数の白色発光ダイオード２の全てを確実に導光板４に密着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による照明ユニット１の断面図であり、図２中のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による照明ユニット１の平面図であり、図１中のＩＩ矢視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による照明ユニット１におけるケース５の外観斜視図である。
【図４】ケース５の部分拡大図であり、実線は導光板４取り付け状態を示し、破線は導光板４未装着状態を示す。
【図５】本発明の第１実施形態による照明ユニット１の変形例における断面図を示す。
【図６】本発明の第２実施形態による照明ユニット１の断面図を示す。
【図７】本発明の第３実施形態による照明ユニット１の断面図を示す。
【符号の説明】
１照明ユニット（車両計器用照明装置）
２白色発光ダイオード（発光ダイオード）
２ａ発光面
３プリント基板
３ａ実装面
４導光板（導光体）
５ケース
５ａ押しばね部（弾性部材）
５１ケース（Ａ）（ケース）
５１ａ係止孔
５２ケース（Ｂ）（ケース）
５２ａ押しばね部（弾性部材）
５２ｂ爪部
６液晶パネル（表示部材）
７ゲル状透明シリコン（ゲル状透明物質）
ｔ寸法

Claims

プリント基板上に実装され該プリント基板と垂直方向に光を出射する発光ダイオードと、
前記発光ダイオードから出射される光を表示部材へ導く導光体と、
前記プリント基板および前記導光体を保持するケースとを備え、
前記ケースと前記プリント基板の前記発光ダイオード実装面と反対側の面である背面との間、または前記ケースと前記導光体との間に弾性部材を配置し、該弾性部材の弾性力により前記発光ダイオードと前記導光板とを圧接させることを特徴とする車両計器用照明装置。
前記弾性部材は前記ケースと一体的に形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両計器用照明装置。
プリント基板上に実装され該プリント基板と垂直方向に光を出射する発光ダイオードと、
前記発光ダイオードから出射される光を表示部材へ導く導光体と、
前記導光体に形成されて前記プリント基板を保持する保持部とを備え、
前記保持部と前記プリント基板の前記発光ダイオード実装面と反対側の面である背面との間に弾性部材を配置し、該弾性部材の弾性力により前記発光ダイオードと前記導光体とを圧接させることを特徴とする車両計器用照明装置。
前記弾性部材は前記導光体と一体的に形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両計器用照明装置。
前記発光ダイオードと前記導光体との間にゲル状透明物質を密着配置することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車両用照明装置。