JP6713793B2 - 灯具モジュール - Google Patents

Description

本発明は、ケースとカバーで囲まれた灯室に１つの発光素子が配置された灯具モジュールに関する。

従来の灯具として、例えば、鉄道車両の前部に配置される前照灯に適用できるものは、特許文献１に記載の車両用ランプユニットが知られている。この車両用ランプユニットは、１つの基板上に複数のＬＥＤを所定方向に並べて搭載した光源と、光源に組み付けられて各ＬＥＤからの光を前方に向けて照射するレンズカバーとから構成されていた。

前記車両用ランプユニットでは、細長い長方形の基板上に９個等と複数のＬＥＤが一列に搭載された光源をユニットとしている。鉄道車両の前部には、その外壁形状のデザインに応じて車両用ランプを収納するためのランプ収納部が凹設されており、ランプ収納部内に車両用ランプは配置される。

ところで最近は、鉄道車両のデザインの多様化が進むにつれて、前照灯に関してもデザインの自由度が高いものが求められている。しかしながら、従来の車両用ランプでは、１つの基板上に複数のＬＥＤを搭載した構造上、個々のＬＥＤの配置の変更や、基板全体の形状の変更は困難であり、求められるデザインに対応することができない場合が多い。また、個々のＬＥＤごとに、同一平面上ではなく立体的に配置することもできなかった。

かかる問題を解決し得る光源として、特許文献２に記載の光学的エレメントが知られている。この光学的エレメントは、基本的には、カップ型部材と筒状部材で囲まれた灯室に１つのＬＥＤを備えたものであり、個々の光学的エレメントを自由に組み合わせて配置させることができる。

前記光学的エレメントは、カップ型部材の底にＬＥＤの基板が固着され、筒状部材にはレンズが固着されていた。また、筒状部材は、その中空に他に光学的ガイド等も配置された状態でカップ型部材に固着されていた。ここで各部材間の固着は、それぞれ接着によるものであった。

特開２０１５−５０１７３号公報 特開２００３−２６０９７５号公報

しかしながら、前述した特許文献２に記載の従来技術では、光学的エレメントの部品点数が多いだけでなく、各部品をそれぞれ別々に接着しながら組み付けなければならなかった。このように、光学的エレメントの組み立てに関し、工数が嵩むだけでなく接着作業が面倒であり、時間もかかりコスト高を招くという問題があった。

本発明は、以上のような従来の技術の有する問題点に着目してなされたものであり、ユーザーの照明デザインの要望に合わせた自由な灯具の設計が可能となり、しかも、簡易な構成により容易に組み立てることができ、コストを大幅に低減することができる商品価値の高い灯具モジュールを提供することを目的としている。

前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項の発明に存する。
［１］ケース（２０）とカバー（３０）で囲まれた灯室に１つの発光素子（４２）が配置された灯具モジュール（１０）において、
前記ケース（２０）と前記カバー（３０）は、前記ケース（２０）の周壁（２１）に前記カバー（３０）の周壁（３１）が被さるように組み合わされており、互いに組み合わさった状態で、何れか一方に設けられた係合部（３４）が他方に設けられた被係合部（２４）にスナップフィット係合することで固定され、
前記発光素子（４２）は、ＬＥＤ基板（４１）上に実装された１つのＬＥＤ（４２）であり、
前記ケース（２０）の底面部（２３）の内壁側に、前記ＬＥＤ基板（４１）を配置する際に位置決めする手段（２３ｃ）が設けられていることを特徴とする灯具モジュール（１０）。

［２］前記カバー（３０）の周壁（３１）の後端側にある開口部（３２）の端縁に沿って、所定間隔おきに複数の前記係合部（３４）が設けられ、
前記ケース（２０）の周壁（２１）の前端側にある開口部（２２）とは反対側の底面部（２３）の外周側に沿って、前記各係合部（３４）と合致する位置に複数の前記被係合部（２４）が設けられたことを特徴とする前述の［１］に記載の灯具モジュール（１０）。

［３］前記ケース（２０）と前記カバー（３０）は、それぞれ周壁（２１，３１）が多角形断面に形成され、周方向に連なる複数の側面壁のうち互いに対向する側面壁同士を１対として、前記係合部（３４）と前記被係合部（２４）が配置されたことを特徴とする前述の［１］または［２］に記載の灯具モジュール（１０）。

［４］前記ケース（２０）の外周壁（２１）は、後端側となる底面部（２３）から前方の開口部（２２）に向かい漸次外径が縮小するテーパー形状であり、前記カバー（３０）の内周壁（３１）は、前記発光素子（４２）からの光を照射する前面部（３３）から後方の開口部（３２）に向かい漸次内径が拡大するテーパー形状であり、
前記ケース（２０）と前記カバー（３０）は、それぞれの開口部（２２，３２）より同軸方向に近接させることで、前記テーパー形状に誘導されて互いに組み合わされたものであることを特徴とする前述の［１］，［２］または［３］に記載の灯具モジュール（１０）。

［５］前記カバー（３０）に、前記係合部（３４）として係合爪が設けられ、前記ケース（２０）に、前記被係合部（２４）として前記係合爪の先端が嵌入する被係合溝が設けられており、
前記係合爪は、前記ケース（２０）の外周壁（２１）に対して弾発的に摺接しつつ前記被係合溝に嵌入するに至るテーパー形状を備えたことを特徴とする前述の［１］，［２］，［３］または［４］に記載の灯具モジュール（１０）。

［６］前記ケース（２０）の底面部（２３）の内壁と前記ＬＥＤ基板（４１）との間に、絶縁材からなる非導電性シート（６０）が介装され、該非導電性シート（６０）も、前記位置決めする手段（２３ｃ）によって前記ＬＥＤ基板（４１）と共に位置決めされるものであることを特徴とする前述の［１］，［２］，［３］，［４］または［５］に記載の灯具モジュール（１０）。

［７］前記カバー（３０）の前面部（３３）には、前記発光素子（４２）からの光を照射するための照射用開口（３３ａ）が形成されており、
前記発光素子（４２）と前記照射用開口（３３ａ）との間に、前記発光素子（４２）から入射した光を予め設計した範囲ないし方向に配光するレンズ体（５０）が配置されたことを特徴とする前述の［１］，［２］，［３］，［４］，［５］または［６］に記載の灯具モジュール（１０）。

［８］前記レンズ体（５０）の正面部（５２）は、前記照射用開口（３３ａ）に合致してこれを塞ぐものであり、該正面部（５２）の背後には、該正面部（５２）を灯室の所定位置に支えるための脚部（５５）が設けられており、
前記レンズ体（５０）は、その正面部（５２）より前記カバー（３０）の前面部（３３）に押されることにより、前記脚部（５５）を介して前記発光素子（４２）を前記ケース（２０）の底面部（２３）の内壁側に押さえ付けた状態で保持されることを特徴とする前述の［７］に記載の灯具モジュール（１０）。

［９］前記レンズ体（５０）には、前記ケース（２０）内に配置する際に組み付ける向きが予め定められており、
前記レンズ体（５０）ないし前記ケース（２０）には、互いに組み付ける向きを規制する手段（２２ａ，５１ａ）が設けられていることを特徴とする前述の［７］または［８］に記載の灯具モジュール（１０）。

［１０］前記レンズ体（５０）は、前記発光素子（４２）からの光を異なる配光パターンで出射する複数種類が予め用意されており、この中から選択されたものであることを特徴とする前述の［７］，［８］または［９］に記載の灯具モジュール（１０）。

［１１］前記カバー（３０）の前面部（３３）における照射用開口（３３ａ）の内周縁と前記レンズ体（５０）の正面部（５２）との間に、弾性材からなる環状のパッキン（７０）が介装され、該パッキン（７０）を介して互いに密着していることを特徴とする前述の［７］，［８］，［９］または［１０］に記載の灯具モジュール（１０）。

次に、前述した解決手段に基づく作用を説明する。
前記［１］に記載の灯具モジュール（１０）は、ケース（２０）とカバー（３０）で囲まれた灯室に１つの発光素子（４２）が配置されたものであり、灯具の最小限のユニットをなす。この灯具モジュール（１０）を所望のデザインに応じた形状に複数並べて灯具を構成する。よって、デザインの多様化に容易に対応することができ、灯具の形状のバリエーションを増やすことができる。

このような灯具モジュール（１０）では、ケース（２０）の周壁（２１）にカバー（３０）の周壁（３１）が被さるように組み合わされる。ここでケース（２０）とカバー（３０）は、互いに組み合わさった状態で、何れか一方に設けられた係合部（３４）が他方に設けられた被係合部（２４）にスナップフィット係合することで固定される。よって、接着剤やネジ等の固着手段を用いる必要がなく、ケース（２０）とカバー（３０）の構造だけで容易に組み立てることができる。

スナップフィット係合する係合部（３４）と被係合部（２４）は、前記［２］に記載したように配置すると良い。すなわち、カバー（３０）側の係合部（３４）は、カバー（３０）の周壁（３１）の後端側にある開口部（３２）の端縁に沿って、所定間隔おきに複数設ける。一方、ケース（２０）側の被係合部（２４）は、ケース（２０）の底面部（２３）の外周に沿って、各係合部（３４）と合致する位置に複数設ける。かかる配置によれば、成形が容易であり、他部材と干渉する虞もない。

より具体的には、前記［３］に記載したように、ケース（２０）とカバー（３０）の周壁（２１，３１）が多角形断面である場合、これらの周方向に連なる複数の側面壁のうち互いに対向する側面壁同士を１対として、係合部（３４）と被係合部（２４）を配置すると良い。ここで係合部（３４）と被係合部（２４）は、１対の側面壁同士に限らず２対以上の側面壁同士に複数組み配置しても良い。これにより、十分な固定強度を得ることができる。
また、発光素子（４２）は、ＬＥＤ基板（４１）上に実装された１つのＬＥＤ（４２）であり、ケース（２０）の底面部（２３）の内壁側に、ＬＥＤ基板（４１）を配置する際に位置決めする手段（２３ｃ）を設ける。これにより、灯室内にて光源（４０）を容易に配置することができる。なお、ケース（２０）の底面部（２３）にＬＥＤ基板（４１）を固着させる必要はない。

前記［４］に記載の灯具モジュール（１０）では、ケース（２０）の外周壁（２１）を、その後端側となる底面部（２３）から前方の開口部（２２）に向かい漸次外径が縮小するテーパー形状とする。また、カバー（３０）の内周壁（３１）は、その前面部（３３）から後方の開口部（３２）に向かい漸次内径が拡大するテーパー形状とする。これにより、ケース（２０）とカバー（３０）は、それぞれの開口部（２２，３２）を合わせるように同軸方向に近接させれば、前記テーパー形状に誘導されて容易に組み付けることができる。

ここで、前記［５］に記載したように、カバー（３０）側の係合部（３４）は係合爪とし、ケース（２０）側の被係合部（２４）は前記係合爪の先端が嵌入する被係合溝とした上で、これらの係合にも工夫を加える。すなわち、係合爪に、ケース（２０）の外周壁（２１）に対して弾発的に摺接しつつ被係合溝に嵌入するに至るテーパー形状を設けることで、ケース（２０）とカバー（３０）の開口部（２２，３２）を合わせることに伴い、他に余計な作業を行うことなくスナップフィット係合を完了することができる。

ここで、前記［６］に記載したように、ケース（２０）の底面部（２３）の内壁とＬＥＤ基板（４１）との間に、絶縁材からなる非導電性シート（６０）が介装される場合、この非導電性シート（６０）も、前記位置決めする手段（２３ｃ）によってＬＥＤ基板（４１）と共に位置決めされるものとすれば良い。

前記［７］に記載の灯具モジュール（１０）では、カバー（３０）の前面部（３３）に、発光素子（４２）からの光を照射するための照射用開口（３３ａ）が形成され、この照射用開口（３３ａ）と発光素子（４２）の間に、発光素子（４２）から入射した光を予め設計した範囲ないし方向に配光するレンズ体（５０）を配置する。このレンズ体（５０）によって、灯具モジュール（１０）からの所望の配光を得ることができる。

ここで、前記［１０］に記載したように、レンズ体（５０）は、発光素子（４２）からの光を異なる配光パターンで出射する複数種類を予め用意しておき、この中から適宜選択すると良い。例えば、遠方照射用のレンズ体（５０Ａ）と近傍照射用のレンズ体（５０Ｂ）を用いた２種類の灯具モジュール（１０）を備えれば、これらを自在に組み合わせて所望する配光制御に応じた灯具を容易に構成することができる。

また、前記［８］に記載の灯具モジュール（１０）では、レンズ体（５０）の正面部（５２）は、照射用開口（３３ａ）に合致してこれを塞ぐものであり、照射用開口（３３ａ）を覆う透明な保護カバー等を別途用意する必要はなく、部品点数を減らすことができる。レンズ体（５０）には脚部（５５）も設けられており、この脚部（５５）によって、レンズ体（５０）の正面部（５２）は灯室の所定位置に支えられる。

ここでレンズ体（５０）は、その正面部（５２）より前記カバー（３０）の前面部（３３）に押されることで、脚部（５５）を介して発光素子（４２）をケース（２０）の底面部（２３）の内壁側に押さえ付けた状態に保持する。すなわち、前記スナップフィット係合によりケース（２０）とカバー（３０）が固定されると、これに伴いレンズ体（５０）ないし発光素子（４２）も、それぞれ灯室の所定位置に保持され、敢えて接着剤等によって固定する必要はない。

前記［９］に記載したように、レンズ体（５０）に、ケース（２０）に対して組み付ける向きが予め定められている場合、レンズ体（５０）ないしケース（２０）には、互いに組み付ける向きを規制する手段（２２ａ，５１ａ）を設けると良い。これにより、容易に向きを定めることが可能となり、また間違った向きでの組み付けも未然に防止することができる。

さらに、前記［１１］に記載の灯具モジュール（１０）では、カバー（３０）にある照射用開口（３３ａ）の内周縁とレンズ体（５０）の正面部（５２）との間に、弾性材からなる環状のパッキン（７０）が介装され、このパッキン（７０）を介して互いに密着させる。これにより、灯室内に外部から塵や埃が侵入することを防ぐことができ、かかる防塵用だけでなく、必要に応じて防水性も担保することができる。

本発明に係る灯具モジュールによれば、所望のデザインに応じた形状に複数並べて灯具を構成することができ、ユーザーの照明デザインの要望に合わせた自由な灯具の設計が可能となる。
しかも、ケースとカバーは、スナップフィット係合によって互いに固定されるため、簡易な構成により容易に組み立てることができ、コストを大幅に低減することができる。

本発明の実施の形態に係る灯具モジュールを正面側から分解して示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールを背面側から分解して示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールを正面側から示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールを背面側から示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールを示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールを示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールを示す背面図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールを示す平面図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールのケースを示す正面図である。 図１０のＢ−Ｂ線断面図である。 図１１のＣ部拡大図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールのカバーを示す正面図である。 図１３のＤ−Ｄ線断面図である。 図１４のＥ部拡大図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールの組み立て工程を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールのレンズ体が異なる例を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールの配置例を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールにより構成した前照灯を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールにより構成した前照灯を背面側から示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る灯具モジュールにより構成した前照灯の背面側を示す側面図である。

以下、図面に基づき、本発明を代表する実施の形態を説明する。
図１〜図１７は、本発明の一実施の形態を示している。
本実施の形態に係る灯具モジュール１０は、ケース２０とカバー３０で囲まれた灯室に１つの発光素子であるＬＥＤ４２が配置され、灯具の最小限のユニットとして構成されたものである。

図１、図２に示すように、灯具モジュール１０の基本的な構成は、ケース２０と、カバー３０と、光源４０と、レンズ体５０からなる。これらの各部品は、接着剤やネジ等を用いることなく、ケース２０とカバー３０とのスナップフィット係合に起因して互いに組み合わされる。ケース２０とカバー３０は、ケース２０の周壁２１にカバー３０の周壁３１が被さるように組み合わされ、互いに組み合わさった状態で、何れか一方にある係合部が他方にある被係合部にスナップフィット係合することで固定される。

ケース２０は、例えば、アルミニウム合金等の金属からダイカスト等によって一体的に成形されたものである。ケース２０は、全体的には８角形断面の周壁２１を備えた筒状に形成されている。周壁２１の前端側が開口部２２となっており、開口部２２と反対側の後端側は底面部２３として閉じられている。また、図９に示すように、ケース２０の周壁２１のうち外側（外周壁）は、底面部２３から前方の開口部２２に向かい漸次外径が縮小するテーパー形状に形成されている。

ケース２０における底面部２３の外壁側には、互いに平行に並び後方に延びる複数の放熱フィン２３ａ，２３ｂが立設されており、ケース２０はヒートシンクを兼ねている。複数の放熱フィン２３ａ，２３ｂのうち外側に並ぶ一対の短い放熱フィン２３ａは、ネジ止め用の取付孔を備えている。なお、底面部２３には、外部の電源から給電するための配線を通す挿通孔２３ｄ等が適所に設けられている。

ケース２０には、後述のカバー３０に対してスナップフィット係合するための被係合部２４が設けられている。被係合部２４は、底面部２３の外周側に沿って、所定間隔おきに複数並ぶように配されている。本実施の形態では、ケース２０の周壁２１は８角形断面に形成されており、その周方向に連なる複数の側面壁のうち、互いに対向する側面壁同士を１対として、合計４つの側面壁の後端側に、同じく４つの被係合部２４が配されている。

詳しくは図１１に示すように、被係合部２４は、側面壁の後端側にて、後述するカバー３０側の係合部３４である係合爪の先端がちょうど嵌合する被係合溝として設けられている。かかる被係合溝は、特に図１２に拡大して示すように、側面壁の後端側の角を直角に切り欠いた形状となっている。

次に、カバー３０は、例えば、プラスチック等の合成樹脂から金型により一体的に成形されたものである。カバー３０も、前記ケース２０に対応させて全体的には８角形断面の周壁３１を備えた筒状に形成されている。周壁３１の後端側が開口部３２となっており、開口部３２と反対側の前面部３３には、光源４０からの光を外部へ照射するための円形の照射用開口３３ａが大きく形成されている。

図９に示すように、カバー３０の周壁３１のうち内側（内周壁）は、前面部３３から後方の開口部３２に向かい漸次外径が拡大するテーパー形状に形成されている。カバー３０の内径は、前記ケース２０の外径に密に被さる大きさに設計されているが、カバー３０とケース２０とは、互いの開口部３２，２２を合わせるように同軸方向に近接させることで、前記テーパー形状に誘導されて互いに容易に組み合わされる。このカバー３０とケース２０で囲まれた内部空間が灯室となる。

カバー３０には、前記ケース２０に対してスナップフィット係合するための係合部３４が設けられている。係合部３４は、開口部３２の端縁に沿って、前記被係合部２４に合致する位置に複数並ぶように配されている。本実施の形態では、カバー３０の周壁３１は、前記ケース２０と同様に８角形断面に形成され、その周方向に連なる複数の側面壁のうち、互いに対向する側面壁同士を１対として、合計４つの側面壁の後端側である開口部３２の端縁に、同じく４つの係合部３４が配されている。

詳しくは図１４に示すように、係合部３４は、開口部３２の端縁にて、前記ケース２０側の被係合部２４である被係合溝にちょうど嵌合する係合爪として設けられている。かかる係合爪は、特に図１５に拡大して示すように、開口部３２の端縁より内周側に爪先が突出する形状となっている。ここで爪先の背側は、前記ケース２０の外周壁に対して弾発的に摺接しつつ前記被係合溝に嵌入するに至るテーパー形状となっている。また、図１に示すように、係合部３４の両側には一対のスリットが切り欠かれており、係合部３４を含む側面壁の一部が外側に弾性変形できるように設定されている。

次に、光源４０は、前記ケース２０の底面部２３の内壁側に収まる大きさの矩形のＬＥＤ基板４１上に、１つだけ発光素子であるＬＥＤ４２を実装したものである。ここでＬＥＤ４２は、例えば表面実装型のＬＥＤチップが適している。ＬＥＤチップは、一般的であるので詳細な説明は省略するが、ＬＥＤ基板４１に対して直交する光軸を中心に所定角度の放射範囲で光を出射するタイプのものである。なお、発光色は灯具の用途や種類に応じて任意に選択できるものであり、鉄道車両の前照灯に適した白色に限らず、例えば赤色とすれば、尾灯や自動車のブレーキランプ等にも適用することができる。

光源４０は、灯室内にてケース２０の底面部２３の内壁に接する所定の配置に保持する必要があるが、底面部２３の内壁には、ＬＥＤ基板４１を配置する際に位置決めする手段が設けられている。すなわち、図１に示すように、底面部２３の内壁には、３つの突起２３ｃが設けられており、一方、ＬＥＤ基板４１の周囲には、前記各突起２３ｃが合致して嵌る孔部４３が３つ設けられている。また、ＬＥＤ基板４１の４隅には、後述するレンズ体５０の位置決めとなる孔部４４も設けられている。

また、ケース２０の底面部２３の内壁とＬＥＤ基板４１との間には、非導電性シート６０が介装されている。非導電性シート６０は、例えば、シリコンゴム等のシート状の絶縁材をＬＥＤ基板４１と同形状に加工したものである。非導電性シート６０は、緩衝材としてＬＥＤ基板４１上の回路を保護したり、ケース２０の底面部２３とＬＥＤ基板４１の密着性を高めて放熱性能を上げるための部材である。

非導電性シート６０も、前述した位置決めする手段によってＬＥＤ基板４１と共に位置決めされる。すなわち、図１に示すように、非導電性シート６０の周囲には、前記各突起２３ｃが合致して嵌る孔部６１が設けられている。なお、非導電性シート６０にも、前記ケース２０の底面部２３と同様に、外部の電源から給電するための配線を通す挿通孔６２が適所に設けられている。

また、カバー３０にある照射用開口３３ａと光源４０（ＬＥＤ４２）との間には、ＬＥＤ４２から入射した光を予め設計した範囲ないし方向に配光するレンズ体５０が配置されている。レンズ体５０は、例えば、アクリルやポリカーボネート等の透明材質で一体的に成形されている。図１に示すように、レンズ体５０は、前記カバー３０の前面部３３の内側に合致する８角形の基板５１を備えており、この基板５１の正面側には、照射用開口３３ａに合致して塞ぐ大きさの円板状で基準面より一段高い正面部５２が形成されている。

レンズ体５０における正面部５２の表面が照射光の出射面となっており、その中心には裏面側に向かって凹む孔部５３が設けられている。孔部５３の底面は、配光パターンを定める所定のレンズ形状に形成されている。図９に示すように、正面部５２の裏面側は、孔部５３を囲むように背後に向かって椀状に膨らんでおり、その頂端部５４は、前記孔部５３の底面と対向する所定のレンズ形状に形成されている。

ここで椀状に膨らんだ部位の外周面は、頂端部５４から入射した光を出射面に向けて全反射させる臨界反射面となっており、その湾曲形状や傾斜角度の具体的な設計によって、全反射させた光を所望の方向や配光特性で出射面より照射することができる。かかる設計に基づき、レンズ体５０は、ＬＥＤ４２からの光を異なる配光パターンで出射する複数種類が予め用意されており、この中から選択されたものが用いられる。

本実施の形態では、ＬＥＤ４２の光軸とほぼ平行な前方に光を照射する遠方照射（ハイビーム）用のレンズ体５０Ａと、ＬＥＤ４２の光軸と斜めに交差する下方に光を照射する近傍照射（ロービーム）用のレンズ体５０Ｂの２種類を用意している。図１、図２、図９に示すレンズ体５０はハイビーム用のレンズ体５０Ａであり、図１６に示すレンズ体５０はロービーム用のレンズ体５０Ｂである。

正面部５２の裏面側には、該正面部５２を灯室の所定位置、すなわち前記頂端部５４がＬＥＤ４２と垂直に近接する位置に支えるための脚部５５が設けられている。脚部５５は、正面部５２の裏面側にて４隅より垂直に４本立設されている。レンズ体５０は、その正面部５２より前記カバー３０の前面部３３に押されることで、４本の脚部５５を介してＬＥＤ基板４１をケース２０の底面部２３の内壁側に押さえ付けた状態で保持する。

レンズ体５０は、前述した所定のレンズ形状に起因して、ケース２０内に配置する際に組み付ける向きが予め定められている。そこで、レンズ体５０ないしケース２０には、互いに組み付ける向きを規制するための方向規制手段が設けられている。すなわち、図１に示すように、レンズ体５０の基板５１における外周縁に沿った１箇所には、切欠５１ａが設けられている。

一方、前記ケース２０の開口部２２の周縁にて、前記切欠５１ａが対応すべき向きとなる１箇所には、切欠５１ａに挿通する突起２２ａが設けられている。これにより、切欠５１ａに突起２２ａが合致しない向きでは、突起２２ａが基板５１の外周縁に干渉することにより、互いに組み付けることができないように設定されている。

さらに、カバー３０にある照射用開口３３ａの内周縁とレンズ体５０の正面部５２との間には、環状のパッキン７０が介装され、該パッキン７０を介して互いに密着している。パッキン７０は、例えば、シリコンゴム等の弾性体から一体的に成形されたものである。パッキン７０により、カバー３０とレンズ体５０の隙間から灯室に塵や埃が侵入することを防ぐことができるが、防塵用だけでなく、防水性も備えるように構成しても良い。

次に、本実施の形態に係る灯具モジュール１０の作用について説明する。
灯具モジュール１０を組み立てるには、図１６（ａ）に示すケース２０の底面部２３の内壁側に、先ずは光源４０を配置する。図１６（ｂ）に示すように、光源４０のＬＥＤ基板４１の裏面側に非導電性シート６０（図１参照）を重ね合わせて、これを同図（ｃ）に示すように、前記底面部２３の内壁に配置する。

底面部２３の内壁には、光源４０を配置する際の位置決め手段として３つの突起２３ｃが設けられている。これらの突起２３ｃに対して、ＬＥＤ基板４１の孔部４３および非導電性シート６０の孔部６１が嵌るように合わせれば、光源４０を所定位置に容易に定めることができる。このとき、ＬＥＤ基板４１と非導電性シート６０を互いに接着したり、非導電性シート６０側を底面部２３の内壁に接着する必要はない。

続いて、図１６（ｄ）に示すように、ケース２０の内側にて、レンズ体５０を光源４０の上から重ね合わせるように配置する。図２に示すように、レンズ体５０には脚部５５があり、この脚部５５によって、レンズ体５０の正面部５２は灯室の所定位置に支えられる。ＬＥＤ基板４１には、脚部５５の先端が嵌り位置決めするための孔部４４もあり、これにより、レンズ体５０も灯室における所定位置に容易に定めることができる。ここでレンズ体５０も、他の部材に対して接着する必要はない。

ところで、レンズ体５０には、ケース２０に対して組み付ける向きが予め定められている。そこで、レンズ体５０ないしケース２０には、互いに組み付ける向きを規制する手段が設けられている。すなわち、図１において、レンズ体５０にある切欠５１ａが、ケース２０にある突起２２ａに合致しない向きでは、突起２２ａが基板５１の外周縁に干渉して互いに組み付けることができない。これにより、ケース２０に対するレンズ体５０の適正な向きを容易に確認することができ、間違った向きでの組み付けを防止することができる。

次いで、図１６（ｅ）に示すように、レンズ体５０の正面部５２の外周に沿ってパッキン７０を組み込む。そして最後は、同図（ｆ）に示すように、カバー３０をレンズ体５０の正面部５２の上から被せるようにして、ケース２０に組み合わせる。ここで、カバー３０の内周壁３１がケース２０の外周壁２１に被さるが、それぞれ前述したテーパー形状となっている。よって、互いに開口部２２，３２を合わせるように同軸方向に近接させるだけで、前記テーパー形状に誘導されて容易に組み付けることができる。

このように、ケース２０とカバー３０とが互いに組み合わさると、カバー３０の係合部３４がケース２０の被係合部２４にスナップフィット係合することで固定される。よって、接着剤やネジ等の固着手段を用いる必要がなく、ケース２０とカバー３０の構造自体で容易に組み立てることができる。詳しくは、係合部３４である爪は、その爪先がケース２０の外周壁２１に乗り上がると、外側に弾性変形しつつ外周壁２１上を滑らかに摺接する。そして、最後に爪先が被係合部２４である溝に嵌入することでスナップフィット係合する。

このように、単にケース２０とカバー３０の開口部２２，３２を合わせる動作だけで、係合部３４を別途変形させる等の余計な作業を行うことなく、前記動作に伴って自然とスナップフィット係合も完了することができる。しかも、レンズ体５０は、その正面部５２よりカバー３０の前面部３３に押されることで、脚部５５を介して光源４０をケース２０の底面部２３に押さえ付ける状態で保持される。

すなわち、スナップフィット係合によりケース２０とカバー３０が固定されると、これに伴いレンズ体５０ないし光源４０等も灯室にて所定位置に保持される。従って、各部品の組み立てにおいては、接着剤やネジ等によって固定する必要はない。また、レンズ体５０の正面部５２は、照射用開口３３ａに合致してこれを塞ぐものであり、照射用開口３３ａを覆う透明な保護カバー等を別途用意する必要はなく、部品点数を減らすことができる。このように、灯具モジュール１０は、簡易な構成により容易に組み立てることができ、コストを大幅に低減することができる。

また、本実施の形態では、ケース２０およびカバー３０が全体的に８角形断面に形成されており、それぞれの周壁２１，３１において、周方向に連なる８つの側面壁のうち互いに対向する側面壁同士を１対として、係合部３４と被係合部２４が配置されている。特に、係合部３４と被係合部２４は１対だけでなく２対あり、周方向に所定間隔おきに配置されるため、十分な固定強度を得ることができる。また、係合部３４は、カバー３０の開口部３２の端縁に沿って設けられ、被係合部２４は、ケース２０の底面部２３の外周側に沿って設けられているため、それぞれ位置的には成形が容易であり、また他部材と干渉する虞もない。

以上のような灯具モジュール１０を用いれば、所望のデザインに応じた形状に複数並べて配置することで、様々なデザインの灯具を構成することが可能となる。従って、灯具のデザインの多様化に容易に対応することができ、灯具の形状のバリエーションを増やすことができる。かかる灯具の構成において、個々の灯具モジュール１０における配光パターンが重要となるが、灯具モジュール１０ごとにレンズ体５０によって所望の配光を得ることができる。

すなわち、レンズ体５０は、ＬＥＤ４２からの光を異なる配光パターンで出射する複数種類を予め用意しておき、この中から適宜選択すると良い。例えば前述したように、遠方照射用のレンズ体５０Ａと近傍照射用のレンズ体５０Ｂを２種類用意しておけば、これら複数種類のレンズ体５０を含んだ灯具モジュール１０を自在に組み合わせることで、所望する配光制御に応じた灯具を容易に構成することができる。

図１８は、複数の灯具モジュール１０の様々な配置例を示している。本実施の形態では各灯具モジュール１０が８角形断面であるため、それぞれ平らの側壁面同士を上下、左右、あるいは斜め方向に自在に並ぶように当接させて、互いに等ピッチで密に配置することができる。また、８角形断面の周壁３１に近接する大きさでレンズ体５０の円形の正面部５２が照射面をなすため、離れて見ると円形にも見えるため違和感がない。

図１９〜図２１は、複数の灯具モジュール１０により、鉄道車両の前部に配置される前照灯１００を構成した例を示している。鉄道車両の前部には、その外壁の立体形状に合わせてデザインされた前照灯１００の収納部１００ａが設けられており、この収納部１００ａに複数の灯具モジュール１０が配置される。前照灯１００の場合には、その配光特性として、遠方照射と近傍照射の両方を組み合わせることが必要となる。

よって、前照灯１００の灯具モジュール１０は、遠方照射用のレンズ体５０Ａを備えた灯具モジュール１０Ａと、近傍照射用のレンズ体５０Ｂを備えた灯具モジュール１０Ｂの２種類が組み合わされており、それぞれ別々のユニット（図１９中のＨｉユニットとＬｏユニット）を構成している。かかる構成によれば、ユーザーの希望に合わせて、遠方照射用の灯具モジュール１０Ａと近傍照射用の灯具モジュール１０Ｂの比率や配置の変更が可能となっている。

図示した例では、遠方照射用の灯具モジュール１０Ａは、上端側方に配される１つを除き残りは全て一枚の支持ブラケット１０１の同一平面上で上下に並ぶように配設されている。残り１つの灯具モジュール１０Ａと、全ての近傍照射用の灯具モジュール１０Ｂは、それぞれ個別の支持ブラケット１０２を介して、同一平面上ではなく立体的に前後かつ上下にずれて左右に並ぶように配置されている。

このような立体的な配置も可能である。なお、前記支持ブラケット１０１は、光軸調整ネジ１０３によって取付角度を適宜調整できるようになっている。また、各灯具モジュール１０は、外部の電源から給電され、制御手段によって個々の点灯ないし点滅の他、照度等が制御されるように構成されている。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は前述したような実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、前記実施の形態では、灯具モジュール１０の全体形状を８角形断面としたが、三角形、正方形、六角形等と他の多角形断面に形成しても良い。

また、カバー３０に係合部３４を設け、ケース２０に被係合部２４を設けたが、逆の態様として、カバー３０に被係合部２４を設け、ケース２０に係合部３４を設けても良い。ここで、係合部３４は爪状のものに限られることはなく、また、被係合部２４も前記爪が嵌入する溝状のものに限られることはない。

さらにまた、光源４０の発光素子としてＬＥＤ４２を採用したが、他のランプ等の発光素子を採用しても良い。もちろん、ＬＥＤ４２は、表面実装型のＬＥＤチップに限らず、チップを砲弾型のモールドに埋め込んだＬＥＤランプでも良い。

本発明に係る灯具モジュールの用途は、鉄道車両の前照灯に限られるものではなく、他に例えば、制動灯、補助灯（フォグランプ）、車幅灯（スモールランプ）、方向指示器（ウインカー）等、あるいは乗物用の照明灯具ではなく、家庭用の照明装置や広告等と幅広く適用することができる。

１０…灯具モジュール
２０…ケース
２１…周壁
２２…開口部
２３…底面部
２４…被係合部
３０…カバー
３１…周壁
３２…開口部
３３…前面部
３３ａ…照射用開口
３４…係合部
４０…光源
４１…ＬＥＤ基板
４２…ＬＥＤ
４３…孔部
４４…孔部
５０…レンズ体
５１…基板
５２…正面部
５４…頂端部
５５…脚部
６０…非導電性シート
６１…孔部
７０…パッキン
１００…前照灯
１００ａ…収納部

Claims (11)

1. ケースとカバーで囲まれた灯室に１つの発光素子が配置された灯具モジュールにおいて、
   前記ケースと前記カバーは、前記ケースの周壁に前記カバーの周壁が被さるように組み合わされており、互いに組み合わさった状態で、何れか一方に設けられた係合部が他方に設けられた被係合部にスナップフィット係合することで固定され、
   前記発光素子は、ＬＥＤ基板上に実装された１つのＬＥＤであり、
   前記ケースの底面部の内壁側に、前記ＬＥＤ基板を配置する際に位置決めする手段が設けられていることを特徴とする灯具モジュール。
2. 前記カバーの周壁の後端側にある開口部の端縁に沿って、所定間隔おきに複数の前記係合部が設けられ、
   前記ケースの周壁の前端側にある開口部とは反対側の底面部の外周側に沿って、前記各係合部と合致する位置に複数の前記被係合部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の灯具モジュール。
3. 前記ケースと前記カバーは、それぞれ周壁が多角形断面に形成され、周方向に連なる複数の側面壁のうち互いに対向する側面壁同士を１対として、前記係合部と前記被係合部が配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の灯具モジュール。
4. 前記ケースの外周壁は、後端側となる底面部から前方の開口部に向かい漸次外径が縮小するテーパー形状であり、前記カバーの内周壁は、前記発光素子からの光を照射する前面部から後方の開口部に向かい漸次内径が拡大するテーパー形状であり、
   前記ケースと前記カバーは、それぞれの開口部より同軸方向に近接させることで、前記テーパー形状に誘導されて互いに組み合わされたものであることを特徴とする請求項１，２または３に記載の灯具モジュール。
5. 前記カバーに、前記係合部として係合爪が設けられ、前記ケースに、前記被係合部として前記係合爪の先端が嵌入する被係合溝が設けられており、
   前記係合爪は、前記ケースの外周壁に対して弾発的に摺接しつつ前記被係合溝に嵌入するに至るテーパー形状を備えたことを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の灯具モジュール。
6. 前記ケースの底面部の内壁と前記ＬＥＤ基板との間に、絶縁材からなる非導電性シートが介装され、該非導電性シートも、前記位置決めする手段によって前記ＬＥＤ基板と共に位置決めされるものであることを特徴とする請求項１，２，３，４または５に記載の灯具モジュール。
7. 前記カバーの前面部には、前記発光素子からの光を照射するための照射用開口が形成されており、
   前記発光素子と前記照射用開口との間に、前記発光素子から入射した光を予め設計した範囲ないし方向に配光するレンズ体が配置されたことを特徴とする請求項１，２，３，４，５または６に記載の灯具モジュール。
8. 前記レンズ体の正面部は、前記照射用開口に合致してこれを塞ぐものであり、該正面部の背後には、該正面部を灯室の所定位置に支えるための脚部が設けられており、
   前記レンズ体は、その正面部より前記カバーの前面部に押されることにより、前記脚部を介して前記発光素子を前記ケースの底面部の内壁側に押さえ付けた状態で保持されることを特徴とすることを特徴とする請求項７に記載の灯具モジュール。
9. 前記レンズ体には、前記ケース内に配置する際に組み付ける向きが予め定められており、
   前記レンズ体ないし前記ケースには、互いに組み付ける向きを規制する手段が設けられていることを特徴とする請求項７または８に記載の灯具モジュール。
10. 前記レンズ体は、前記発光素子からの光を異なる配光パターンで出射する複数種類が予め用意されており、この中から選択されたものであることを特徴とする請求項７，８または９に記載の灯具モジュール。
11. 前記カバーの前面部における照射用開口の内周縁と前記レンズ体の正面部との間に、弾性材からなる環状のパッキンが介装され、該パッキンを介して互いに密着していることを特徴とする請求項７，８，９または１０に記載の灯具モジュール。

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