JP2020069974A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透光性樹脂パネルに光源部を一体形成した発光装置の、製造作業の簡略化を図り、かつ見栄えの向上を図る。【解決手段】透光性樹脂パネル１（リアウインドＲＷ）と、透光性樹脂パネルにインサート成形された光源部２を備える発光装置（テールランプＴＬ）であり、光源部２は、フィルム光源２１と、フィルム光源２１と透光性樹脂パネル１との界面に配設された透光性断熱部材２２を備える。透光性断熱部材２２は内部に空間を有する樹脂ケースとして構成される。【選択図】 図３

Description

本発明は透光性樹脂パネルにフィルム光源を備える光源部を一体化した発光装置に関するものである。

自動車等の車両では、車体や窓を樹脂で形成することが考えられており、特に窓を透光性樹脂パネルで形成するとともに、この透光性樹脂パネルに光源部を一体化して照明用ランプや標識用ランプ等の発光装置を構成することが考えられている。例えば、特許文献１では、自動車のリアウインドを透光性樹脂パネルで形成し、この透光性樹脂パネルに光源部として発光素子を搭載したプリント配線基板を一体的に組み付けた構成が提案されている。

特許文献１は、リアウインドを構成している透光性樹脂パネルの車室側の表面に所要の凹部を形成し、この凹部にプリント配線基板を収容した構成である。プリント配線基板に搭載されている発光素子は、当該プリント配線基板を介して車載電源から電力が供給されて発光し、発光素子から出射された光は透光性樹脂パネルを透過して車外方向に照射される。これにより、リアウインドの一部をランプとして構成することが可能になる。

特開２０１４−８８７７号公報

特許文献１では、発光素子を搭載したプリント配線基板は透光性樹脂パネルとは別体に形成されており、このプリント配線基板を透光性樹脂パネルに組み付ける構成であるため、組み付け作業が必要である。また、この組み付けに際しては、プリント配線基板を車載電源に接続するための配線作業や、プリント配線基板を封止するための作業も必要である。このように、特許文献１の技術では、ランプを構成するための作業が面倒であるという課題がある。さらに、透光性樹脂パネルの車室側の表面に封止部材等が露呈され、自動車の見栄え、特にリアウインドの見栄えが低下するという課題もある。

本発明の目的は、透光性樹脂パネルに光源部を一体形成した発光装置において、製造作業の簡略化を図り、かつ見栄えの向上を可能とした発光装置を提供するものである。

本発明は、透光性樹脂パネルと、この透光性樹脂パネルにインサート成形された光源部を備える発光装置であり、光源部は、フィルム光源と、このフィルム光源と透光性樹脂パネルとの界面に配設された透光性断熱部材を備える。好ましくは、透光性樹脂パネルは車両のウインドとして構成され、光源部は車両の照明用灯具又は標識用灯具として構成される。

ここで、透光性樹脂パネルの溶融温度はフィルム光源の耐熱温度よりも高く、透光性断熱部材の耐熱温度は前記フィルム光源の耐熱温度よりも高く構成される。また透光性断熱部材は内部に空間を有する樹脂ケースで構成され、フィルム光源はこの空間に内装される。あるいは、透光性断熱部材は内部に気泡を有する樹脂シートで構成され、フィルム光源はこの樹脂シートで被覆される。

本発明によれば、透光性樹脂パネルにフィルム光源を備える光源部をインサート成形することにより、製造が容易であるとともに、光源部が透光性樹脂パネルから露呈されることがない見栄えの良い発光装置が得られる。

本発明の発光装置をテールランプに適用した自動車の背面図。 図１のII−II線に沿った概略の拡大断面図。 テールランプの光源部の拡大断面図。 フィルム光源の概略構造を示す図。 光源部の分解斜視図。 インサート成形の金型の概略断面図。 樹脂ケースの変形例の概略断面図。 配線部材の変形例の分解斜視図。 異なる透光性断熱部材を備える発光装置の概略断面図。 インサート成形の異なる形態を示す断面図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の発光装置をテールランプに適用した自動車の背面図である。なお、明細書における前後は、自動車の前後方向に一致させている。自動車ＣＡＲの車体パネルＢＰの後部開口部にリアウインドＲＷが装着されており、このリアウインドＲＷの左右２箇所にそれぞれテールランプＴＬが配設されている。このリアウインドＲＷは透光性の樹脂をパネル状に成形した透光性樹脂パネル１で構成されており、前記テールランプＴＬはこの透光性樹脂パネル１に埋設されている。また、このテールランプＴＬは自動車の夜間運転時に点灯するとともに、ブレーキ操作時にその光度が増加してストップランプとして点灯する。

図２は図１のII−II線に沿った概略の拡大断面図である。前記リアウインドＲＷを構成している透光性樹脂パネル１に埋設されている右側のテールランプＴＬは光源部２を備えており、この光源部２に電気接続されている配線部材３は当該透光性樹脂パネル１の周縁の一部、ここでは側縁部にまで延長され、その端部は受電端子３１として透光性樹脂パネル１から露呈されている。この受電端子３１には車載電源系のハーネス４に設けられたコネクタ４１が接続され、前記光源部２に対して給電を行うようになっている。

前記自動車ＣＡＲの車体パネルＢＰの開口縁部と前記透光性樹脂パネル１の側縁部との間にはモールＭが配設されて液密シールが行われる。また、これら開口縁部や前記ハーネス４等は車室内側に配設されたトリムＴにより覆われて目隠しされている。また、左側のテールランプＴＬは左右対称である。

図３は前記光源部２の詳細を説明するためのリアウインドＲＷの一部の拡大断面図である。この光源部２はフィルム光源２１と、当該フィルム光源２１を覆う透光性断熱部材２２を備えている。この実施形態では、透光性断熱部材２２は透光性のある樹脂で形成された樹脂ケースとして構成されているので、以降においては樹脂ケース２２と称する。

前記フィルム光源２１は、例えば、図４（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示すように、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線）フィルム２１Ａ、ＦＬＥＤ（フレキシブル発光ダイオード）フィルム２１Ｂ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）フィルム２１Ｃで構成されている。

このフィルム光源２１の概略を説明すると、図４（ａ）のＦＰＣフィルム２１Ａは、可撓性のある透光性フィルム２１１の表面に発光素子として複数個のＬＥＤチップ２１２が搭載されている。また、この透光性フィルムの表面に設けられたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜で構成された回路配線（図示せず）により各ＬＥＤチップ２１２の電気接続が行われている。

図４（ｂ）のＦＬＥＤフィルム２１Ｂは、可撓性のある２枚の透光性フィルム２１３が透光性接着剤によって貼り合わされたラミネート構造をしており、これら透光性フィルム２１３の間に、発光素子として複数のＬＥＤチップ２１４が挟まれた状態で実装されている。また、その貼り合わせ面にはＩＴＯ等の配線（図示せず）が所要のパターンに形成され、各ＬＥＤチップ２１４の電気接続が行われている。この配線には前記と同様な配線部材が接続されている。

図４（ｃ）のＥＬフィルム２１Ｃは既に知られている透光性及び可撓性のあるフィルム状のＥＬ２１５で構成されており、フィルムの全体が発光素子となる。また、ＥＬに設けられている電極に前記配線部材が接続されたものである。

図４（ａ）〜（ｃ）に示した各フィルム光源２１は樹脂フィルムを主体に構成されているが、この樹脂の溶融温度は１００℃程度である。

図５は前記光源部２の分解斜視図である。前記フィルム光源２１はここではＦＬＥＤフィルム２１Ｂで例示されており、所定の厚み寸法をした可撓性のあるフィルム状に形成されるとともに、その平面の複数箇所には支持穴２１ａが厚み方向に貫通されている。

また、フィルム光源２１に接続されている前記配線部材３は所定の長さ、すなわち透光性樹脂パネル１の側縁部に十分に達することができる長さであり、その先端部は前記したようにハーネス４のコネクタ４１が接続可能な受電端子３１として構成されている。この配線部材３としては、例えば、透光性のあるフレキシブルな樹脂リボンの表面にＩＴＯで配線を形成したものが用いられる。あるいは、透光性を有していないＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）が用いられる。なお、フィルム光源が図４（ａ）のＦＰＣフィルムの場合には、配線部材３をフィルム光源２１と一体に形成することも可能である。

本発明の透光性断熱部材、ここでは樹脂ケース２２は、ベース２３とカバー２４が組み合わされた偏平な矩形容器として形成されており、この樹脂ケース２２の空間内に前記フィルム光源２１が封止状態に収容されている。このベース２３とカバー２４はいずれも透光性樹脂で形成されており、ベース２３は一面が開口された矩形の浅皿状に形成され、カバー２４はこの開口を閉じるようにベース２３に溶着あるいは接着されて一体化されることにより、樹脂ケース２２の内部に所要寸法の偏平な空間を構成するようになっている。

前記樹脂ケース２２は、その開口を上方に向けたときに（以下、上下についてはこの状態を基準にしており、上方が車室内側になる）、前記空間の高さ寸法は前記フィルム光源２１の厚み寸法よりも大きく形成されている。その上で、ベース２３の内底面には複数の段付支持ロッド２３１が上方に向けて立設されており、この段付支持ロッド２３１の上端部は前記フィルム光源２１に開口した支持穴２１ａに内挿かつ嵌合される。

一方、カバー２４をベース２３に一体化したときには、カバー２４の内面に下方に向けて立設された支持ロッド２４１が前記段付支持ロッド２３１に当接される。これにより、段付支持ロッド２３１と支持ロッド２４１とで支持部が構成され、フィルム光源２１はカバー２３の内底面との間及びカバー２４の内面との間にそれぞれ所要の間隙を保った状態に挟持される。ここでは、前記フィルム光源２１は、発光したときに光が出射される側の面、すなわち発光面が下側のベース２３に向けた状態に支持される。フィルム光源２１に接続されている配線部材３は、その先端側の部分が樹脂ケース２１から引き出されている。

また、前記樹脂ケース２１の厚み方向の両外面、すなわち、前記ベース２３の下底面と、前記カバー２４の上面には、それぞれ所要の長さ寸法の複数本のスペーサピン２３２，２４２が立設されている。これらのスペーサピン２３２，２４２については後述する。

前記樹脂ケース２１のベース２３とカバー２４は、その溶融温度がフィルム光源２１の耐熱温度、すなわち前記したＦＰＣフィルム２１Ａ、ＦＬＥＤフィルム２１Ｂ、ＥＬフィルム２１Ｃを構成するフィルムの溶融温度よりも高い樹脂が用いられる。好ましくは、前記リアウインドＲＷを構成している透光性樹脂パネル１の溶融温度の２２０℃に近い溶融温度の樹脂が用いられる。

以上の構成の光源部２は、リアウインドとしての透光性樹脂パネル１を樹脂成形する際に、当該透光性樹脂パネル１にインサート成形される。図６は透光性樹脂パネル１を成形するための成形金型の一部の断面図である。第１金型Ｋ１と第２金型Ｋ２で透光性樹脂パネル１の形状に対応した空隙、すなわちキャビティＣを構成する。このキャビティＣ内に光源部２を内挿して配置し、その状態でキャビティＣ内に透光性樹脂を注入し、硬化後に取り出すことにより透光性樹脂パネル１の成形が行われる。

光源部２は、キャビティＣに内挿したときに樹脂ケース２２に設けられているスペーサピン２３２，２４２の各先端がそれぞれ第１金型Ｋ１と第２金型Ｋ２の内面に当接することにより、キャビティＣ内の所定位置に位置決めされる。すなわち、第１金型Ｋ１と第２金型Ｋ２の内面にそれぞれ所要の間隙を有する位置に位置決めされる。これにより、樹脂ケース２２の上面側と下面側、すなわち透光性樹脂パネル１の前面側（車室側）と後面側（車外側）にそれぞれスペーサピン２３２，２４２の長さに相当する厚みの透光性樹脂パネル１が形成され、光源部２は当該透光性樹脂パネル１に埋設される。

このとき、配線部材３を先端の受電端子３１をキャビティＣ外に位置させておくことにより、配線部材３は受電端子３１を除く部分は透光性樹脂パネル１に埋設される。すなわち、受電端子３１のみが透光性樹脂パネル１の側縁部から突出された状態に成形される。この受電端子３１は、図２に示したように、透光性樹脂パネル１を自動車の車体に装着してリアウインドＲＷを構成したときに、ハーネス４に接続されているコネクタ４１に電気接続される。

このように、光源部２はフィルム光源２１を透光性断熱部材としての樹脂ケース２２に収容した状態で透光性樹脂パネル１にインサート成形される。この透光性樹脂パネル１の樹脂の溶融温度は２２０℃程度であり、樹脂ケース２２の溶融温度も同程度であるが、透光性樹脂パネル１の樹脂は金型のキャビティＣ内に注入されたときに若干温度が低下するので、樹脂ケース２２の外面は一部が溶融されても全体が溶融されることはなく、自身の形状は保持される。

樹脂ケース２２の外面が溶融されたときには、樹脂ケース２２は透光性樹脂パネル１に一体化され、その境界は殆ど目立たなくなる。特に、樹脂ケース２２の外面に設けられているスペーサピン２３２，２４２は溶融されて透光性樹脂パネル１に吸収された状態になるので、実際には図３に示したようにスペーサピン２３２，２４２がそのまま残るようなことはなく、見栄えが低下するようなこともない。

このように、インサート成形時に、フィルム光源２１を樹脂ケース２２で覆うことにより、透光性樹脂パネル１の樹脂の溶融熱は樹脂ケース２により断熱ないし熱の伝達が緩和され、フィルム光源２１に対する熱ダメージを防止する。また、透光性樹脂パネル１の樹脂の溶融熱は樹脂ケース２２の内部空間に存在する空気により断熱されるので、溶融温度の熱がそのままフィルム光源２１に伝達されることはない。したがって、フィルム光源２１の樹脂の溶融温度が１００℃程度であっても、フィルム光源２１の樹脂および当該フィルム光源２１に搭載されている発光素子に対する熱ダメージが防止される。このことから、樹脂ケース２２は断熱部材として機能し、フィルム光源２１をインサート成形時の熱から保護することになる。

因みに、樹脂ケース２２を用いることなくフィルム光源２１を直接に透光性樹脂パネル１にインサート成形すると、透光性樹脂パネル１の透光性樹脂の溶融時の熱が直接にフィルム光源２１に伝えられて、フィルム光源２１の樹脂が溶融され、さらには発光素子が熱ダメージを受け、発光特性が低下され、あるいは発光自体が不能になるおそれがある。

この構成のテールランプＴＬは、光源部２、すなわち樹脂ケース２２及びフィルム光源２１は透光性のある樹脂を主体に構成されているので、テールランプＴＬがリアウインドＲＷの一部に配設されていても、テールランプＴＬを通して車室の内外間での視認性が確保される。特に、乗員がリアウインドＲＷを透して自車両の後方を視認する際に、テールランプＴＬが障害になることはない。

テールランプＴＬは、配線部材３を通してフィルム光源２１に電力が供給されると発光素子、すなわちＬＥＤチップやＥＬが赤色光を発光して出射する。出射された赤色光はベース２３側に向けて出射され、当該ベース２３を透過されるとともに透光性樹脂パネル１を透過して自動車の後方に向けて照射されるので、テールランプＴＬとして機能する。ブレーキ操作時にはフィルム光源２１の発光光度が高められ、光源部２からの出射光度が高められるのでストップランプとして機能する。

ここで、フィルム光源２１から出射される光の一部は、直接的に車室方向に向けられることがある。あるいはカバー２４の内面で反射されて車室方向に向けられることがある。このような車室に向けられた光が洩光として透光性樹脂パネル１を透して車室に入射されると運転者等を眩惑するおそれが生じる。

この洩光による眩惑を防止するために、例えば、図７（ａ）に示すように、フィルム光源２１の車室側、すなわち樹脂ケース２２のカバー２４に光反射手段を形成してもよい。ここではカバー２４の内面にアルミニウムを蒸着したハーフミラー２５が形成されている。このハーフミラー２５は光の一部を透過し、一部を反射するので、洩光はハーフミラー２５により車室に入射されることが抑制され、眩惑を軽減する。一方、ハーフミラー２５により乗員における車両後部の視認性は若干低下するものの確保される。このハーフミラーはカバー２４の外面に形成されてもよい。

あるいは、図７（ｂ）に示すように、光反射手段として、カバー２４の内面に再帰反射ステップ２６が形成されてもよい。この再帰反射ステップ２６は例えば、カバー２４の内面に角錘状の突起が配列状態に形成される。洩光は再帰反射ステップ２６により車室に入射されることが防止され、眩惑を防止する。また、再帰反射ステップ２６は、車室側からは光を反射しないので、乗員における後方の視認性は確保される。

前記実施形態では、配線部材３を光源部２に接続してここから延長させた構成であるが、光源部２と配線部材３を別体に構成してもよい。図８はその一例を示す分解斜視図である。この例では、樹脂ケース２２の一部に樹脂ケース２２の内外を連通するように金属製の受電端子３２が設けられる。この受電端子３２は樹脂ケース２２の内部においてリード線３３によりフィルム光源２１に電気接続されている。

すなわち、ベース２３とカバー２４の対向する縁部にそれぞれ円弧溝状の係合凹部２３３，２４３を設け、この係合凹部２３３，２４３により受電端子３２を挟持させている。一方、受電端子３２は長さ方向の２箇所に軸径を大きくしたフランジ３２ａが形成されており、これらフランジ３２ａの間の部分を係合凹部２３３，２４３に内挿し、かつベース２３とカバー２４を一体化すれば、フランジ３２ａにより抜け止めされた状態で受電端子３２をベース２３とカバー２４とで挟持することができる。

一方、配線部材３には前記受電端子３２に電気接続可能なソケット状の給電端子３４が設けられている。そして、光源部２を透光性樹脂パネル１にインサート成形する際に、給電端子３４を受電端子３２に嵌合させて電気接続しておけばよい。インサート成形については前記した通りである。

この構成では、配線部材３の長さに自由度が生じるので、透光性樹脂パネル１に埋設する光源部２の配設位置が相違する場合、例えば図１のようなテールランプＴＬの配設位置を変更する場合に、透光性樹脂パネル１の側縁部からテールランプＴＬまでの長さが変化しても、これに対応した好適な長さの配線部材３を選択することにより、配線部材３に弛みが生じず、見栄えの良いテールランプＴＬが構成できる。

図９は異なる透光性断熱部材を用いた発光装置の概略の断面図である。ここではリアウインドＲＷを構成する透光性樹脂パネル１に光源部２をインサート成形している構成は前記実施形態と同じである。また、光源部２はフィルム光源２１備えていることも同じであるが、透光性断熱部材２２Ａは透光性のある２枚の樹脂シート２７で構成されていることが相違している。この樹脂シート２７は、可撓性を有する透光性樹脂でシート状に形成され、かつ内部に多数の独立した気泡を含んで形成されている。

この樹脂シート２７の溶融温度はフィルム光源２１の耐熱温度よりも高くされている。また、この溶融温度は透光性樹脂パネル１の溶融温度よりも高いことが好ましいが、ここではほぼ同じ溶融温度の樹脂で構成されている。そして、２枚の樹脂シート２７はフィルム光源２１よりも大きいサイズを有しており、フィルム光源２１の前面と後面に沿って配設され、かつこれら樹脂シート２７でフィルム光源２１がサンドイッチ状態に被覆されて光源部２が構成される。なお、図示は省略するが、フィルム光源２１に接続される配線部材は樹脂シート２７の間から延長される。

この透光性樹脂パネル１の成形時には、フィルム光源２１を透光性断熱部材２２Ａ、すなわち樹脂シート２７で挟んだ構成の光源部２を図６に示したと同様に金型内に配設することにより、光源部２は透光性樹脂パネル１にインサート成形される。このとき、樹脂シート２７の溶融温度はフィルム光源２１の耐熱温度よりも高いので、フィルム光源２１に対する熱ダメージは防止される。特に、樹脂シート２７に含まれる気泡により断熱効果が得られるので、この面からもフィルム光源２１に対する熱ダメージが防止される。

また、樹脂シート２７は可撓性を有しているので、同じく可撓性のあるフィルム光源２１とともに形状の変形自由度が高く、例えば湾曲されたリアウインドとして構成される透光性樹脂パネル１への適用が可能となる。

以上の説明では、光源部を透光性樹脂パネルの厚み方向の中央領域にインサート成形した例を示したが図１０（ａ）のように、光源部２の車室側に向けられた前面がリアウインドとしての透光性樹脂パネル１の車室側の内面と面一となるように成形されてもよい。あるいは、図１０（ｂ）のように、光源部２の一部がリアウインドとしての透光性樹脂パネル１の車室側の前面から突出されるようにインサート成形されてもよい。

実施形態では、本発明の発光装置を自動車のテールランプに適用した例を示したが、他の標識ランプとして構成することも可能である。また、照明用ランプとして構成することも可能である。あるいは、本発明の透光性樹脂パネルは自動車のサイドウインドやフロントウインドとして構成されてもよい。いずれの場合でも、車両のウインドのような透光性樹脂パネルに本発明の発光装置を適用することにより、車両用灯具としての構成の簡略化、製造の容易化、見栄えの向上を改善することができる。

ＣＡＲ 自動車（車両）
ＲＷ リアウインド
ＴＬ テールランプ
１ 透光性樹脂パネル
２ 光源部
３ 配線部材
２１ フィルム光源
２２ 樹脂ケース（透光性断熱部材）
２３ ベース
２４ カバー
２５ ハーフミラー
２６ 再帰反射ステップ
２７ 樹脂シート（透光性断熱部材）
３１ 受電端子
３２ 受電端子

Claims (8)

1. 透光性樹脂パネルと、この透光性樹脂パネルにインサート成形された光源部を備える発光装置であって、前記光源部は、フィルム光源と、このフィルム光源と前記透光性樹脂パネルとの界面に配設された透光性断熱部材を備えることを特徴とする発光装置。
2. 前記透光性樹脂パネルの溶融温度は前記フィルム光源の耐熱温度よりも高く、前記透光性断熱部材の耐熱温度は前記フィルム光源の耐熱温度よりも高い請求項１に記載の発光装置。
3. 前記透光性断熱部材は内部に空間を有する樹脂ケースで構成され、前記フィルム光源は当該空間に内装される請求項２に記載の発光装置。
4. 前記樹脂ケースは、前記フィルム光源の両面との間に空隙を形成するための支持部が設けられる請求項３に記載の発光装置。
5. 前記透光性断熱部材は内部に気泡を有する樹脂シートで構成され、前記フィルム光源は当該樹脂シートで被覆される請求項２に記載の発光装置。
6. 前記フィルム光源は電気接続される配線部材を備え、当該配線部材は前記透光性断熱部材から外部に延長される請求項１ないし５のいずれかに記載の発光装置。
7. 前記配線部材は前記透光性断熱部材に支持された受電端子を備える請求項６に記載の発光装置。
8. 前記透光性樹脂パネルは車両のウインドとして構成され、前記光源部が車両の照明用灯具又は標識用灯具として構成される請求項１ないし７のいずれかに記載の発光装置。
   
   

Images