JP5573746B2

JP5573746B2 - ランプユニット

Info

Publication number: JP5573746B2
Application number: JP2011064251A
Authority: JP
Inventors: 弘貴福井; 忠沖市川; 聡稲垣
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2031-03-23
Also published as: US20120243239A1; CN102691901A; JP2012201115A; US9493111B2

Description

本発明はランプユニットに関するものである。

従来より、ＬＥＤなどの発光素子を用いたランプユニットでは、基板に発光素子を実装し、発光素子の光放出側にレンズを配置し、開口部を有するハウジングで基板およびレンズを覆い、開口部からレンズを露出させる構成がとられていた（特許文献１参照）。

特開２００７−３５７８８号公報

前記従来の構成のランプユニットでは、ハウジングの開口部からハウジング内に塵埃などの異物が侵入するおそれがあるため、その異物がレンズの背面側や発光素子に付着して照明精度が低下するという問題や、レンズの背面側や発光素子に付着した異物が外部から視認されることから意匠性が低下するという問題があった。
特に、自動車室内のルーフ部（天井部）に設置したマップランプとして用いられるランプユニットでは、ハウジングの開口部からハウジング内に異物が侵入し易いことから前記問題が顕著に現れる。

本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、異物の侵入による照明精度および意匠性の低下を防止可能なランプユニットを提供することにある。

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。

＜第１の局面＞
第１の局面は、
発光素子が実装される基板と、
前記発光素子が配置される開口部を有するハウジングと、
前記発光素子の光放出側に配置されるレンズと
を備え、前記基板と前記レンズとの間で前記ハウジングを挟持固定するランプユニットであって、
前記レンズにおける前記ハウジングと対向する側から突出し、前記ハウジングの前記開口部を取り囲む第１壁部と、
前記ハウジングにおける前記基板と対向する側から突出し、前記ハウジングの前記開口部を取り囲む第２壁部とを備えるランプユニットである。

第１の局面によれば、従来の構成（開口部を有するハウジングで基板およびレンズを覆い、開口部からレンズを露出させる構成）のようなハウジングが不要である。
そして、第１壁部および第２壁部とレンズおよび基板とによって囲まれた収容空間の内部に、発光素子を収容することになる。
基板とレンズとの間でハウジングを挟持固定することにより、第１壁部とハウジングとが当接されると共に、第２壁部と基板とが当接されるため、これら当接箇所は隙間無く密着される。
そのため、ランプユニットの外部から発光素子の収容空間内へ塵埃などの異物が侵入することを確実に防止できる。
その結果、第１の局面によれば、異物がレンズの背面側や発光素子に付着して照明精度が低下するという問題や、レンズの背面側や発光素子に付着した異物が外部から視認されることから意匠性が低下するという問題を解決できる。

＜第２の局面＞
第２の局面は、第１の局面において、前記レンズの第１壁部は、前記ハウジングの第２壁部よりも外側に配置されているランプユニットである。
発光素子はレンズ側へ放射状に光放出を行うが、第１壁部が第２壁部よりも外側に配置されているため、発光素子の光放出が第１壁部および第２壁部によって阻害されるおそれはなく、光放出の効率性を向上できる。

＜第３の局面＞
第３の局面は、第２の局面において、
前記ハウジングに貫通形成された第１取付孔と、
前記基板に貫通形成された第２取付孔と、
前記レンズにおける前記ハウジングと対向する側から突出した固定部材とを備え、
前記固定部材は、前記ハウジングの第１取付孔から前記基板の第２取付孔に挿入され、
前記固定部材と第１取付孔と第２取付孔とは、前記レンズの第１壁部よりも外側に配置されているランプユニットである。

第３の局面によれば、固定部材は発光素子の収容空間の外側に配置されることになり、固定部材が第１または第２の局面の前記作用・効果を阻害することはない。
そして、ネジなどの別部材を用いることなく、固定部材によって基板とレンズとの間でハウジングを挟持固定可能であるため、固定部材をレンズと一体形成すれば部品コストを削減して低コスト化を実現できる。

＜第４の局面＞
第４の局面は、第３の局面において、前記レンズの第１壁部と前記固定部材とを接続する補強用壁部を備えるランプユニットである。
そのため、補強用壁部によってレンズの剛性が高められて変形を防止可能になり、第１の局面の前記作用・効果が阻害されるのを防止できる。

＜第５の局面＞
第５の局面は、第３または第４の局面において、
前記固定部材の先端部は、前記基板の第２取付孔から突出し、
前記固定部材の先端部の熱カシメによって前記レンズを前記基板に対して固定することにより、前記基板と前記レンズとの間で前記ハウジングを挟持固定するランプユニットである。

レンズの壁部はハウジングの壁部よりも外側に配置され（第１の局面）、固定部材と取付孔はレンズの壁部よりも外側に配置されている（第３の局面）。
そのため、固定部材を熱カシメする際には、固定部材の根本部分を力点、第２壁部を支点、第１壁部を作用点とするテコの原理により、第１壁部をハウジングに押し付ける力が働き、第１壁部とハウジングとの密着性が高められと共に、第２壁部と基板との密着性が高められる。
加えて、固定部材と第１壁部および第２壁部との位置関係により、固定部材をレンズの内側方向（光軸の方向）に押し曲げる力が働き、この力によって前記密着性は更に高められる。
その結果、第５の局面によれば、第１の局面の前記作用・効果がより確実に得られることになる。
そして、レンズには補強用壁部が設けられているため（第４の局面）、固定部材をレンズの内側方向に押し曲げる力が働いても、レンズ全体が過度に変形するのを防止できる。

＜第６の局面＞
第６の局面は、第１〜５の局面において、前記レンズの表面のうち前記発光素子の光が放出される面に光拡散処理が施されるランプユニットである。
そのため、光拡散処理により、レンズの表面から放出される光の色別れを軽減して照明精度を高めることができる。

本発明を具体化した一実施形態のランプユニット１０が設けられたマップランプ兼用スイッチ装置１００を正面側から見た斜視図。ランプユニット１０のハウジング１１と一体形成されたマップランプ兼用スイッチ装置１００のハウジング１０１を正面側から見た斜視図。図３（Ａ）はランプユニット１０のハウジング１１を正面側から見た斜視図。図３（Ｂ）はランプユニット１０のハウジング１１を背面側から見た斜視図。ランプユニット１０の概略縦断面図であり、図１におけるＹ−Ｙ矢線断面図。ランプユニット１０の概略縦断面図であり、図１におけるＸ−Ｘ矢線断面図。図６（Ａ）はランプユニット１０のレンズ１２の上面図。図６（Ｂ）はランプユニット１０のレンズ１２を下面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態のランプユニット１０について、図１〜図６を参照して説明する。
ランプユニット１０は、ハウジング１１（開口部１１ａ、取付孔１１ｂ，１１ｃ、壁部１１ｄ、突起１１ｅ〜１１ｊ）、レンズ１２（レンズ本体１２ａ、フランジ１２ｂ、固定部材１２ｃ，１２ｄ、壁部１２ｅ〜１２ｇ、表面１２ｈ）、基板１３（取付孔１３ａ，１３ｂ）、発光素子１４などから構成されている。

図１および図２に示すように、マップランプ兼用スイッチ装置１００は扁平な横長形状であり、自動車室内のルーフ部（図示略）にて、マップランプ兼用スイッチ装置１００の長手方向が自動車の横方向と合致するように設置される。
図１に示すように、マップランプ兼用スイッチ装置１００において、その両端部にはマップランプを構成するランプユニット１０が設けられ、２個のランプユニット１０の間にはランプユニット１０の操作用を含めた車両各部の操作用の５個のスイッチ１０２が横方向一列に配置されている。

マップランプ兼用スイッチ装置１００の両端部に設けられたランプユニット１０は、マップランプ兼用スイッチ装置１００を長手方向に二分する中心線Ｌに対して線対称な形状である。
そこで、マップランプ兼用スイッチ装置１００の左端部に設けられたランプユニット１０について以下に説明するが、同右端部に設けられたランプユニット１０も同様の構成である。

図１および図２に示すように、マップランプ兼用スイッチ装置１００のハウジング１０１は合成樹脂の射出成形によって一体形成されており、ランプユニット１０のハウジング１１はハウジング１０１と一体形成されている。
図３〜図５に示すように、ハウジング１１の要部（レンズ１２，基板１３の取付部分）は略平板状を成し、開口部１１ａおよび取付孔１１ｂ，１１ｃが貫通形成されている。
円形の取付孔１１ｂ，１１ｃは、開口部１１ａを縦断方向に二分する線上にて開口部１１ａを挟むように配置されている。

図３（Ｂ）〜図５に示すように、ハウジング１１の背面側（裏面側）には、壁部（リブ）１１ｄおよび突起１１ｅ〜１１ｊが突設されている。
円環状の壁部１１ｄは、開口部１１ａを取り囲むように配置されている。
円柱状の突起１１ｅ〜１１ｇは、取付孔１１ｂを囲むように間隔を空けて配置されている。
円柱状の突起１１ｈ〜１１ｊは、取付孔１１ｃを囲むように間隔を空けて配置されている。
壁部１１ｄおよび突起１１ｅ〜１１ｊの縦断面形状は略菱形状に形成されており、壁部１１ｄおよび突起１１ｅ〜１１ｊの上面は同一平面上に位置する。
尚、壁部１１ｄおよび突起１１ｅ〜１１ｊの縦断面形状が略菱形状である理由は、ハウジング１１の射出成形用の金型の抜き方向が斜め方向になっていることによる。

図４〜図６に示すように、レンズ１２は、レンズ本体１２ａ、フランジ１２ｂ、固定部材１２ｃ，１２ｄ、壁部（リブ）１２ｅ〜１２ｇから構成されており、熱可塑性を有する透明な合成樹脂の射出成形によって一体形成されている。
凸レンズであるレンズ本体１２ａは底面が平坦な略半球状を成し、レンズ本体１２ａの底面側外周縁には略平板状のフランジ１２ｂが接続されている。
フランジ１２ｂの背面側（レンズ本体１２ａの突出方向の反対側）において、レンズ本体１２ａを縦断方向に二分する線上にてレンズ本体１２ａの外側には、略円柱状の固定部材１２ｃ，１２ｄが突設されている。

フランジ１２ｂの背面側には、円環状の壁部１２ｅがレンズ本体１２ａを取り囲むように配置されている。
レンス１２の壁部１２ｅの内径寸法は、ハウジング１１の壁部１２ｄの外径寸法よりも大きく形成されている。
壁部１２ｆ，１２ｇは、壁部１２ｅと固定部材１２ｃ，１２ｄをそれぞれ接続している。
壁部１２ｅ〜１２ｇの縦断面形状は略直方体状に形成されており、壁部１２ｅ〜１２ｇの上面は同一平面上に位置する。
レンズ１２の表面（レンズ本体１２ａおよびフランジ１２ｂの表面）１２ｈには、光拡散処理が施されている

図４および図５に示すように、基板（プリント配線回路基板）１３には取付孔１３ａ，１３ｂが貫通形成されている。
基板１３の表面側には発光素子１４が実装されており、発光素子１４は基板１３から上方へ光を放出するため、発光素子１４および基板１３の上方が光放出側となる。
発光素子１４は、例えば、ＬＥＤ素子や有機ＥＬ素子などの光半導体素子から構成されている。

図３〜図６に示すように、ランプユニット１０を組み付けるには、まず、発光素子１４が搭載された基板１３をハウジング１１の背面側に対してネジなどの固定部材（図示略）を用いて取付固定する。
すると、ハウジング１１の開口部１１ａの略中央部に発光素子１４が配置され、ハウジング１１の壁部１１ｂの上面が発光素子１４を取り囲むようにして基板１３の背面側に当接し、ハウジング１１の突起１１ｅ〜１１ｊの上面が基板１３の背面側に当接する。

次に、レンズ１２をハウジング１１の正面側（発光素子１４の側）から取り付け、レンズ１２の固定部材１２ｃ，１２ｄをハウジング１１の取付孔１１ｂ，１１ｃから基板１３の取付孔１３ａ，１３ｂに挿入する。
すると、レンズ１２の壁部１２ｅ〜１２ｇが、ハウジング１１の開口部１１ａを取り囲むように、基板１３の表面側に当接する。
その結果、ハウジング１１の壁部１１ｄおよび突起１１ｅ〜１１ｊと、レンズ１２の壁部１２ｅ〜１２ｇとの間で基板１３が挟み込まれる。
ここで、取付孔１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂの内径寸法は、固定部材１２ｃ，１２ｄの外径寸法よりも僅かに大きく形成されているため、固定部材１２ｃ，１２ｄの挿入をスムーズに行うことができる。

そして、発光素子１４とレンズ１２の光軸（光の照射方向）Ｓが合致した状態で、発光素子１４とレンズ１２の位置決めがなされる。
その結果、発光素子１４から放出された光がレンズ本体１２ａで集光されることにより、指向角の狭いスポット光が生成され、そのスポット光が光軸Ｓに沿って照射されるため、マップランプを構成するランプユニット１０は車室内の比較的狭い範囲を照明することができる。

続いて、基板１３の取付孔１３ａ，１３ｂから突出しているレンズ１２の固定部材１２ｃ，１２ｄの先端部分に熱を加えて軟化させ、固定部材１２ｃ，１２ｄの熱カシメによってレンズ１２を基板１３に対して固定することにより、ハウジング１１とレンズ１２の間で基板１３を挟持させて固定する（図示略）。

［実施形態の作用・効果］
本実施形態のランプユニット１０によれば、以下の作用・効果を得ることができる。

［１］ランプユニット１０は、発光素子１４が実装される基板１３と、発光素子１４が配置される開口部１１ａを有するハウジング１１と、発光素子１４の光放出側に配置されるレンズ１２とを備え、基板１３とレンズ１２との間でハウジング１１を挟持固定している。
そのため、ランプユニット１０では、従来の構成（開口部を有するハウジングで基板およびレンズを覆い、開口部からレンズを露出させる構成）のようなハウジングが不要である。

そして、ランプユニット１０は、レンズ１２におけるハウジング１１と対向する側（背面側）から突出してハウジング１１の開口部１１ａを取り囲む壁部１２ｅと、ハウジング１１における基板１３と対向する側（背面側）から突出してハウジング１１の開口部１１ａを取り囲む壁部１１ｄとを備えている。
そのため、２個の壁部１２ｅ，１１ｄとレンズ１２および基板１３とによって囲まれた収容空間Ｒの内部に、発光素子１４が収容されることになる（図４および図５参照）。

ここで、基板１３とレンズ１２との間でハウジング１１を挟持固定することにより、レンズ１２の壁部１２ｅとハウジング１１とが当接されると共に、ハウジング１１の壁部１１ｄと基板１３とが当接されるため、これら当接箇所は隙間無く密着される。
そのため、ランプユニット１０の外部から発光素子１４の収容空間Ｒ内へ塵埃などの異物が侵入することを確実に防止できる。
その結果、ランプユニット１０によれば、異物がレンズ１２の背面側や発光素子１４に付着して照明精度が低下するという問題や、レンズ１２の背面側や発光素子１４に付着した異物が外部から視認されることから意匠性が低下するという問題を解決できる。

ランプユニット１０は、自動車室内のルーフ部に設置されたマップランプ兼用スイッチ装置１００に備えられる。
本実施形態によれば前記のようにランプユニット１０の内部（収容空間Ｒ）への異物の侵入を確実に防止可能であるため、マップランプに好適なランプユニット１０を提供できる。

［２］発光素子１４はレンズ１２側へ放射状に光放出を行うが、レンズ１２の壁部１２ｅがハウジング１１の壁部１２ｄよりも外側に配置されているため、発光素子１４の光放出が壁部１２ｅ，１２ｄによって阻害されるおそれはなく、光放出の効率性を向上できる。

［３］レンズ１２におけるハウジング１１と対向する側（背面側）から突出した固定部材１２ｃ，１２ｄは、ハウジング１１に貫通形成された取付孔１１ｂ，１１ｃから、基板１３に貫通形成された取付孔１３ａ，１３ｂに挿入されており、固定部材１２ｃ，１２ｄと取付孔１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂはレンズ１２の壁部１２ｅよりも外側に配置されている。

そのため、固定部材１２ｃ，１２ｄは発光素子１４の収容空間Ｒの外側に配置されることになり、固定部材１２ｃ，１２ｄが前記［１］［２］の作用・効果を阻害することはない。
そして、ネジなどの別部材を用いることなく、固定部材１２ｃ，１２ｄによって基板１３とレンズ１２との間でハウジング１１を挟持固定可能であるため、固定部材１２ｃ，１２ｄをレンズ１２と一体形成すれば、部品コストを削減して低コスト化を実現できる。

［４］レンズ１２の壁部１２ｅと固定部材１２ｃ，１２ｄとを接続する壁部１２ｆ，１２ｇが設けられているため、レンズ１２の剛性が高められて変形を防止可能になり、前記［１］の作用・効果が阻害されるのを防止できる。

［５］基板１３の取付孔１３ａ，１３ｂから突出した固定部材１２ｃ，１２ｄの先端部の熱カシメにより、レンズ１２が基板１３に対して固定され、基板１３とレンズ１２との間でハウジング１１が挟持固定される。
ここで、レンズ１２の壁部１２ｅはハウジング１１の壁部１１ｄよりも外側に配置され（前記［１］参照）、固定部材１２ｃ，１２ｄと取付孔１１ｂ，１１ｃ，１３ａ，１３ｂはレンズ１２の壁部１２ｅよりも外側に配置されている（前記［３］参照）。

そのため、固定部材１２ｃ，１２ｄを熱カシメする際には、固定部材１２ｃ，１２ｄの根本部分を力点、ハウジング１１の壁部１１ｄを支点、レンズ１２の壁部１２ｅを作用点とするテコの原理により、壁部１２ｅをハウジング１１に押し付ける力が働き、壁部１２ｅとハウジング１１との密着性が高められと共に、壁部１１ｄと基板１３との密着性が高められる。
加えて、固定部材１２ｃ，１２ｄと壁部１１ｄ，１２ｅの位置関係により、図４の矢印α方向に示すように、固定部材１２ｃ，１２ｄをレンズ１２の内側方向（光軸Ｓの方向）に押し曲げる力が働き、この力によって前記密着性は更に高められる。
その結果、前記［１］の作用・効果がより確実に得られることになる。

そして、レンズ１２には壁部１２ｆ，１２ｇが設けられているため（前記［４］参照）、固定部材１２ｃ，１２ｄをレンズ１２の内側方向に押し曲げる力が働いても、レンズ１２全体が過度に変形するのを防止できる。

［６］レンズ１２の表面１２ｈには光拡散処理が施されているため、レンズ１２の表面１２ｈから放出される光の色別れを軽減して照明精度を高めることができる。
ここで、光拡散処理はレンズ１２の表面１２ｈ全体に施す必要はなく、発光素子１４の光が放出される面だけに施せばよい。

光拡散処理の具体的な方法には、例えば、レンズ１２の表面１２ｈにブラスト処理やシボ加工などを施す方法や、レンズ１２の表面１２ｈに光拡散剤を含ませたシートを配置する方法などがある。
尚、光拡散剤には、例えば、レンズ１２と異なる屈折率を有するガラス粒子や、酸化シリコンや酸化チタンなどの透明もしくは白色の微粒子などがある。

本発明は、前記各局面および前記実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

１０…ランプユニット
１１…ハウジング
１１ａ…ハウジング１１の開口部
１１ｂ，１１ｃ…ハウジング１１の取付孔（第１取付孔）
１１ｄ…ハウジング１１の壁部（第２壁部）
１２…レンズ
１２ｃ，１２ｄ…固定部材
１２ｅ…レンズ１２の壁部（第１壁部）
１２ｆ，１２ｇ…壁部（補強用壁部）
１２ｈ…レンズ１２の表面
１３…基板
１３ａ，１３ｂ…基板１３の取付孔（第２取付孔）
１４…発光素子

Claims

発光素子が実装される基板と、
前記発光素子が配置される開口部を有するハウジングと、
前記発光素子の光放出側に配置されるレンズと
を備え、前記基板と前記レンズとの間で前記ハウジングを挟持固定するランプユニットであって、
前記レンズにおける前記ハウジングと対向する側から突出し、前記ハウジングの前記開口部を取り囲む第１壁部と、
前記ハウジングにおける前記基板と対向する側から突出し、前記ハウジングの前記開口部を取り囲む第２壁部と
を備えるランプユニット。
請求項１に記載のランプユニットにおいて、
前記レンズの第１壁部は、前記ハウジングの第２壁部よりも外側に配置されているランプユニット。
請求項２に記載のランプユニットにおいて、
前記ハウジングに貫通形成された第１取付孔と、
前記基板に貫通形成された第２取付孔と、
前記レンズにおける前記ハウジングと対向する側から突出した固定部材と
を備え、
前記固定部材は、前記ハウジングの第１取付孔から前記基板の第２取付孔に挿入され、
前記固定部材と第１取付孔と第２取付孔とは、前記レンズの第１壁部よりも外側に配置されているランプユニット。
請求項３に記載のランプユニットにおいて、
前記レンズの第１壁部と前記固定部材とを接続する補強用壁部を備えるランプユニット。
請求項３または請求項４に記載のランプユニットにおいて、
前記固定部材の先端部は、前記基板の第２取付孔から突出し、
前記固定部材の先端部の熱カシメによって前記レンズを前記基板に対して固定することにより、前記基板と前記レンズとの間で前記ハウジングを挟持固定するランプユニット。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のランプユニットにおいて、
前記レンズの表面のうち前記発光素子の光が放出される面に光拡散処理が施されるランプユニット。