(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）機器の制御状態に対応して発光する発光素子と、
（ｂ）この発光素子より発せられた光を透過する表示窓、および前記発光素子を収容する筒状の枠状部を有するケースと、
（ｃ）このケースの枠状部内に嵌め合わされると共に、
前記発光素子と対向して配されて前記発光素子の光を受光する凸形状の受光部、およびこの受光部に対して逆側に突出され、前記表示窓に挿入されて前記発光素子の光を出光する出光部を有するレンズと、
（ｄ）前記発光素子を前記表示窓に対応した所定の位置に保持した状態で、前記ケースの枠状部内に嵌め合わされると共に、前記ケースとの間に前記レンズを挟み込んだホルダと
を備えたインジケータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインジケータ装置において、
前記レンズは、前記ケースの枠状部の内側面に嵌め合わされ、前記ホルダ側に延長された腕状の第１延長部、この第１延長部の内側面に設けられたテーパ状の第１嵌合部、前記第１延長部の先端に設けられた第１当接部、およびこの第１当接部の表面に設けられた第１係合部を有し、
前記ホルダは、前記第１延長部に対して逆方向に延長された腕状の第２延長部、この第２延長部の外側面に設けられ、前記第１嵌合部に嵌め合わされるテーパ状の第２嵌合部、前記第２延長部の側方に突出して設けられ、前記第１当接部に当接する第２当接部、およびこの第２当接部の表面に設けられ、前記第１係合部に係合される第２係合部を有することを特徴とするインジケータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オーディオやエアコン等の電気機器の制御に対応して発光表示作用を行うインジケータ装置に関するもので、特にカーエアコンのエアコンパネルとして必要な輝度が得られるカーエアコン用インジケータ装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インジケータ装置は、図３に示したように、ＬＥＤ１０１と、このＬＥＤ１０１を保持するＬＥＤホルダ１０２と、ＬＥＤ１０１に対向して配置されるＬＥＤレンズ１０３と、このＬＥＤレンズ１０３を位置決めするフロントケース１０４とから構成されている。そして、図示しないスイッチの投入に伴ってＬＥＤ１０１より発せられた光は、ＬＥＤレンズ１０３で集光および偏光され、フロントケース１０４の表示窓１０５に挿入されたＬＥＤレンズ１０３の出光部１０６より発光表示される。
【０００３】
なお、ＬＥＤレンズ１０３には、図３に示したように、ＬＥＤ１０１と対向して配されてＬＥＤ１０１の光を受光する半円形状の凸部（受光部）１０７が一体成形されている。そして、ＬＥＤレンズ１０３はフロントケース１０４に圧入または爪固定され、ＬＥＤ１０１はＬＥＤホルダ１０２にて倒れ防止されている（第１従来例）。また、１０８はＬＥＤ１０１の通電制御を行う通電制御回路（図示せず）を配したプリント基板である。
また、実開昭６１−６５７６５号公報においては、ＬＥＤホルダの脚部をプリント基板に圧入、嵌合またはかしめ等により固定するようにしたインジケータ装置が提案されている（第２従来例）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１従来例のインジケータ装置は、図３に示したように、ＬＥＤレンズ１０３をフロントケース１０４に圧入または爪固定し、ＬＥＤホルダ１０２にてＬＥＤ１０１の倒れ防止を図っているが、ＬＥＤホルダ１０２の位置決めが確実になされていないので、ＬＥＤホルダ１０２がプリント基板１０８の面方向に対して直交する方向からずれる。それによって、ＬＥＤ１０１とＬＥＤレンズ１０３との光軸がずれることにより、目標輝度が得られないという問題が生じている。
【０００５】
また、第１従来例のインジケータ装置は、図４に示したように、ＬＥＤ１０１をＬＥＤホルダ１０２を介してプリント基板１０８に半田付けする際、ＬＥＤホルダ１０２からのＬＥＤ１０１の突出量、つまりＡ寸法が０ｍｍの場合、ＬＥＤ１０１のリード線１１０とＬＥＤホルダ１０２との線膨張率の違いにより半田部１０９に応力が加わり、半田クラックを引き起こし、リード線１１０がプリント基板１０８の通電制御回路と導通しなくなり、ＬＥＤ１０１が不灯に至る。
【０００６】
また、上記のように、Ａ寸法にするため、ＬＥＤホルダ１０２がＬＥＤ１０１を保持する位置精度が悪く、ＬＥＤホルダ１０２とプリント基板１０８との位置決め精度が悪い。
さらに、例えばＬＥＤ１０１、ＬＥＤホルダ１０２、プリント基板１０８よりなる基板アッシーを外注する部品構成とする場合、輸送および作業中にてＬＥＤホルダ１０２がプリント基板１０８の面方向に対して傾いたり（図５参照）、ＬＥＤ１０１がリード線１１０より曲がったり（図６参照）する。
したがって、第１従来例のインジケータ装置においては、ＬＥＤ１０１とＬＥＤレンズ１０３との光軸を一致させることはかなり困難であるという問題が生じている。
【０００７】
第２従来例のインジケータ装置においては、ＬＥＤホルダと一体成形されたＬＥＤレンズでＬＥＤを位置決めする構造であるため、ＬＥＤレンズの受光部を凸形状のＬＥＤのＲに合わせて凹形状にしている。ところが、この凹形状の受光部はＬＥＤの凸形状と同一のＲ形状にする必要があり、形状の設計自由度がないという問題が生じている。また、ＬＥＤレンズの受光部が凹形状になっていることにより、ＬＥＤレンズ内で光が拡散し、反射することにより減衰するため、輝度が不足するという問題が生じている。また、受光部を凹形状にすることにより車両毎に異なるアイポイント方向に偏光しずらくなるという問題も生じている。
【０００８】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、発光素子とレンズとの光軸ずれが発生しないようにして目標輝度を達成し得るインジケータ装置の提供を目的とする。また、レンズの受光部の設計自由度を向上し得るインジケータ装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、表示窓に出光部を挿入した状態でレンズをケースの枠状部内に嵌め合わせ、さらにケースとホルダとの間にレンズを挟み込むようにホルダをケースの枠状部内に嵌め合わせることにより、ホルダの位置決めが確実になされる。それによって、ホルダに保持される発光素子が表示窓に対応した所定の位置に配されるので、発光素子とレンズの受光部および出光部との光軸ずれを防止できるので、インジケータ装置として必要な目標輝度を達成できるという効果が得られる。
【００１０】
そして、レンズの受光部が凸形状となるように形成することにより、発光素子の形状と同一のＲ形状にする必要はなく、レンズの受光部の形状の設計自由度が向上するという効果が得られる。また、レンズの受光部が凸形状となるように形成することにより、レンズ内で光があまり拡散せず、光の減衰量が減るため、インジケータ装置として必要な輝度を達成できるという効果が得られる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、レンズをケース内に挿入することで、出光部をケースの表示窓内に挿入して、ケースの枠状部の内側面にレンズの腕状の第１延長部を嵌め込む。そして、レンズの第１当接部に設けた第１係合部にホルダの第２当接部に設けた第２係合部が係合するまで、第１延長部の内側面に設けたテーパ状の第１嵌合部にホルダの第２延長部の外側面に設けたテーパ状の第２嵌合部を嵌め合わせる。
【００１２】
これにより、レンズの第１嵌合部にホルダの第２嵌合部が嵌め合わされ、レンズの第１当接部にホルダの第２当接部が当接し、レンズの第１係合部にホルダの第２係合部が係合することによって、レンズに対するホルダの位置決めが確実になされる。それによって、ホルダに保持される発光素子とレンズの凸形状の受光部および出光部との光軸ずれを確実に防止できるので、インジケータ装置として必要な目標輝度を達成できるという効果が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔実施例の構成〕
図１および図２はこの発明の一実施例を示したもので、図１および図２はＬＥＤレンズ固定装置の全体構造を示した図である。
【００１４】
ＬＥＤレンズ固定装置１は、例えばカーエアコンの操作パネルとして必要な輝度を得るカーエアコン用インジケータ装置であって、エアコンパネル（図示せず）に組み込まれるフロントケース２、このフロントケース２内に嵌め込まれるＬＥＤレンズ３、ＬＥＤ４を保持するＬＥＤホルダ５、およびＬＥＤ４の通電制御を行う通電制御回路（図示せず）が配されたプリント基板６等から構成されている。
【００１５】
フロントケース２は、遮光性を有する樹脂部材よりなり、ＬＥＤ４より発せられた光を透過する長方形状の表示窓７を開口した前壁部８、および表示窓７の近傍より裏側に向かって突出するように形成された角筒状のガイド部９等を有している。このガイド部９は、本発明の枠状部であって、内部にＬＥＤレンズ３、ＬＥＤ４およびＬＥＤホルダ５を嵌め込むための長方形状の内部空間１０を有している。
【００１６】
ＬＥＤレンズ３は、平板形状で光を透過可能な透明樹脂よりなり、一文字形状の基体部１１、この基体部１１の前面側に設けられた出光部１２、基体部１１の後面側に設けられた受光部１３、および基体部１１の幅方向の両端よりＬＥＤホルダ５側（後方側）に向かって所定の長さだけ延長された２本の腕状部１４等を有している。
【００１７】
基体部１１は、幅方向の両端面がフロントケース２のガイド部８の短辺部分にＬＥＤレンズ３を挿入可能な隙間を隔てて対向して配置される。また、基体部１１の前端面は、フロントケース２の前壁部８の後端面に当接する。出光部１２は、先端面が鋸歯形状に形成され、ＬＥＤ４の光を車室内に出光する部分であり、基体部１１より前方側に突出した略矩形型の凸形状とされている。受光部１３は、ＬＥＤ４の光を受光する部分であり、基体部１１より後方側に突出した半円型の凸形状とされている。
【００１８】
２本の腕状部１４は、本発明の第１延長部であって、断面形状が長方形状となるように形成され、フロントケース２のガイド部９の短辺部分の内側面に沿うように基体部１１の両端部から後方側にそれぞれ延長されている。これらの腕状部１４の先端内側面には、ＬＥＤホルダ５の外側面に嵌め合わされることによりＬＥＤホルダ５の左右方向の位置決めを行うテーパ形状の嵌合面（第１嵌合部）１５が形成されている。したがって、２本の腕状部１４の先端側は、後方側に向かう程、つまり先端に向かう程、断面積が漸減するようになっている。
【００１９】
また、腕状部１４の先端面には、ＬＥＤホルダ５が当接することによりＬＥＤホルダ５の光軸方向の位置決めを行う長方形状の当接面（第１当接部）１６が形成されている。この当接面１６の表面には、光軸方向に直交する左右方向に延びるように設けられ、ＬＥＤホルダ５の上下方向の位置決めを行う断面形状がＶ字形状の係合溝（第１係合部）１７が形成されている。
【００２０】
ＬＥＤ４は、本発明の発光素子であって、電気エネルギーを自発的でコヒーレントでない可視および近赤外線の電磁放射に効果的に変換する発光ダイオードである。このＬＥＤ４の２本のリード線１８は、ＬＥＤホルダ５に保持されており、先端部がプリント基板６を貫通している。なお、ＬＥＤ４は、通電制御回路により通電（オン）されると発光し、通電が停止（オフ）されると消灯する。
【００２１】
ＬＥＤホルダ５は、電気絶縁性の樹脂よりなり、ＬＥＤレンズ３の板厚とほぼ同一の板厚の平板形状をしている。このＬＥＤホルダ５は、ＬＥＤ４の２本のリード線１８を保持し、プリント基板６の前面に組み付けられる長方形状のＬＥＤ保持部２１、およびこのＬＥＤ保持部２１の幅方向の両端よりＬＥＤレンズ３側（前方側）に向かって所定の長さだけ延長された２本の腕状部２２等を有している。
【００２２】
ＬＥＤ保持部２１は、前端面よりＬＥＤ４を例えば０．５ｍｍ程度突出した状態で２本のリード線１８を保持している。これによって、ＬＥＤ４をＬＥＤホルダ５を介してプリント基板６に半田付けする際、ＬＥＤ４のリード線１８とＬＥＤホルダ５との線膨張率の違いにより半田部１９に応力が加わって半田クラックを引き起こしリード線１８とプリント基板６の通電制御回路の配線パターンとが導通しなくなって不灯に至ることを防止している。そして、ＬＥＤ保持部２１は、ＬＥＤレンズ３の基体部１１、受光部１３および２本の腕状部１４と共にフロントケース２のガイド部９の内部空間１０内に収容されている。なお、これらのＬＥＤレンズ３およびＬＥＤ保持部２１とガイド部９との間には、内部空間１０の高さに対してＬＥＤレンズ３およびＬＥＤホルダ５を挿入可能な隙間が形成されている。
【００２３】
２本の腕状部２２は、本発明の第２延長部であって、断面形状が略長方形状となるように形成され、ＬＥＤ保持部２１の両端部から前方側にそれぞれ延長されている。これらの腕状部２２の先端外側面には、ＬＥＤレンズ３の嵌合面１５の内側に嵌め合わされるテーパ形状の嵌合面（第２嵌合部）２３が形成されている。
【００２４】
また、腕状部２２の外側面からは、ＬＥＤレンズ３の当接面１６に当接する長方形状の当接面（第２当接部）２４を前端面に有する断面形状が長方形状の突出部２５が突出している。この突出部２５の外側面は、フロントケース２のガイド部８の短辺部分の内側面に沿った形状をしている。そして、当接面２４の表面には、光軸方向に直交する左右方向に延びるように設けられ、ＬＥＤレンズ３の係合溝１７に係合される断面形状が三角形状の突条部（第２係合部）２６が形成されている。したがって、２本の腕状部２２の先端側は、前方側に向かう程、つまり先端に向かう程、断面積が漸減するようになっている。
【００２５】
〔実施例の固定方法〕
次に、この実施例のＬＥＤレンズ３の固定方法を図１および図２に基づいて簡単に説明する。
【００２６】
先ず、図１に示したように、出光部１２を先頭にしてＬＥＤレンズ３をガイド部９の内部空間１０内に挿入する。このとき、２本の腕状部１４の外側面がガイド部９の内側面に摺接するようにして入れ、基体部１１の前端面が前壁部８の裏面に当接するまでＬＥＤレンズ３をガイド部９の内部空間内に挿入することにより、出光部１２がフロントケース９の表示窓７内に嵌め込まれる。
【００２７】
次に、ＬＥＤ保持部２１にＬＥＤ４の２本のリード線１８を保持したＬＥＤホルダ５を、２本の腕状部２２を先頭にしてガイド部９の内部空間１０内に挿入する。このとき、２本の腕状部２２の外側に設けられた突出部２５の外側面がガイド部９の内側面に摺接するようにして挿入する。このとき、ＬＥＤホルダ５の２本の腕状部２２のテーパ状の嵌合面２３がＬＥＤレンズ３のテーパ状の嵌合面１５に沿って差し込まれ、突出部２５の当接面２４がＬＥＤレンズ３の２本の腕状部１４の先端の当接面１６に当接するまでＬＥＤホルダ５を挿入する。
【００２８】
そして、ＬＥＤホルダ５の当接面２４がＬＥＤレンズ３の当接面１６に当接してそれ以上の浸入が規制されると、当接面２４に設けた三角形状の突条部２６が当接面１６に設けたＶ字形状の係合溝１７に係合される。このため、ＬＥＤホルダ５は、突条部２６と係合溝１７との凹凸嵌合により上下方向（板厚方向）の移動が規制される。
【００２９】
そして、腕状部２２の嵌合面２３と腕状部１４の嵌合面１５との凹凸嵌合および突出部２５とガイド部９との嵌合により、ＬＥＤホルダ５の左右方向（幅方向）の移動が規制される。さらに、突出部２５の当接面２４と腕状部１４の当接面１６との当接により、ＬＥＤホルダ５の光軸方向（前後方向）の移動が規制される。したがって、ＬＥＤレンズ３に対するＬＥＤホルダ５のあらゆる方向の位置決めが確実になされることにより、ＬＥＤ４の光軸がＬＥＤレンズ３の半円型の凸形状の受光部１３および略矩形型の凸形状の出光部１２の光軸とが一致する。また、ＬＥＤ４の光軸がフロントケース２の表示窓７の中心と一致する。
【００３０】
次に、ＬＥＤ４の通電制御を行う通電制御回路を配したプリント基板６の図示しない２個の穴にＬＥＤ４の２本のリード線１８を貫通させて、図２に示したように、２本のリード線１８を半田付け等の接続手段によりプリント基板６の裏面に固定することにより、ＬＥＤ４と通電制御回路の配線との電気的な接続がなされる。このとき、ＬＥＤホルダ５も圧入または爪嵌合により直接プリント基板６の表面に組み付けても良い。
【００３１】
〔実施例の効果〕
以上のように、この実施例のカーエアコン用インジケータ装置、すなわち、ＬＥＤレンズ固定装置１は、ＬＥＤレンズ３をフロントケース２とＬＥＤホルダ５との間に挟み込むようにして組み付けることによりＬＥＤレンズ３とＬＥＤホルダ５に保持されているＬＥＤ４との光軸ずれを防止できるので、カーエアコン用インジケータ装置として必要な目標輝度を達成できる。
【００３２】
また、ＬＥＤレンズ３およびＬＥＤホルダ５を図１および図２に示したような特殊な形状とすることにより、ＬＥＤ４の２本のリード線１８をプリント基板６に半田付け等する際、あるいは半田付けし基板アッシー（ＬＥＤ４とＬＥＤホルダ５とプリント基板６とを組み付けた組付部品）を輸送する際等に、比較的、プリント基板６の面方向に対してＬＥＤホルダ５が倒れたり、ＬＥＤ４がリード線１８より曲がったりするが、この実施例のように、フロントケース２およびＬＥＤレンズ３に基板アッシーを組み付ける時にＬＥＤホルダ５の倒れや、ＬＥＤ４の曲がりをＬＥＤレンズ３により矯正できる利点も兼ね備えている。
【００３３】
ここで、カーエアコンにおいては、運転中にカーエアコンに関する操作を行わなければならず、その際の作動表示であるカーエアコン用インジケータ装置は、非常に大きな意味を持つ。そのために、ＬＥＤレンズ３をフロントケース２とＬＥＤホルダ５との間に挟み込むようにして組み付けることによりＬＥＤレンズ３とＬＥＤホルダ５に保持されているＬＥＤ４の受光部１３および出光部１２との光軸が安定する。したがって、運転席からのカーエアコン用インジケータ装置の視認性が安定することによって、カーエアコンの操作時または自動車の運転時の安全性を確保することができる。
【００３４】
ここで、実開昭６１−６５７６５号公報に記載の技術（第２従来例）のようにＬＥＤレンズ３の受光部１３が凹形状とされていると、ＬＥＤレンズ３の基体部１１内でＬＥＤ４が発した光が拡散し反射することにより光の波長が減衰するため、エアコンパネル（カーエコアン用インジケータ装置）として必要な目標輝度を達成し難い。このため、ＬＥＤレンズ３の受光部１３はこの実施例のように凸形状とする方が望ましい。
【００３５】
また、受光部１３を凹形状とすると、ＬＥＤ４の外形形状のＲ（曲率半径）と同一のＲ（曲率半径）にする必要があり、形状の設計自由度がなくなってしまう。なお、エアコンパネルのインジケータ装置の光は各車種毎のアイポイント（ドライバーの目の位置）方向に配光する必要があるため、凹形状の受光部１３は不適当であった。しかるに、この実施例のように、受光部１３を半円型の凸形状とすることによりこれらの問題が全て解消できる。
【００３６】
〔変形例〕
この実施例では、発光素子としてＬＥＤ４を用いたが、発光素子として豆電球を用いても良い。
この実施例では、受光部１３の凸形状を半円型の凸形状にしたが、受光部１３の凸形状を半球型、立方体型、直方体型等の凸形状にしても良い。
この実施例では、ＬＥＤ４を通電制御回路（機器）の制御状態に応じて点灯または消灯したが、発光素子をこの発光素子と電源との間に接続したスイッチ（機器）の作動状態に応じて点灯または消灯しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＬＥＤレンズ固定装置の全体構造を示した分解斜視図である（実施例）。
【図２】ＬＥＤレンズ固定装置を示した横断面図である（実施例）。
【図３】従来のインジケータ装置を示した分解斜視図である（第１従来例）。
【図４】従来のインジケータ装置の主要部を示した説明図である（第１従来例）。
【図５】従来のインジケータ装置の主要部を示した説明図である（第１従来例）。
【図６】従来のインジケータ装置の主要部を示した説明図である（第１従来例）。
【符号の説明】
１  ＬＥＤレンズ固定装置（インジケータ装置）
２  フロントケース
３  ＬＥＤレンズ
４  ＬＥＤ（発光素子）
５  ＬＥＤホルダ
６  プリント基板
７  表示窓
９  ガイド部（枠状部）
１２  出光部
１３  受光部
１４  腕状部（第１延長部）
１５  嵌合面（第１嵌合部）
１６  当接面（第１当接部）
１７  係合溝（第１係合部）
２２  腕状部（第２延長部）
２３  嵌合面（第２嵌合部）
２４  当接面（第２当接部）
２６  突条部（第２係合部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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