JP6354520B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光体が配設されたハウジングに対してカバーがレーザ溶着された発光装置に関する。

自動車の灯具やグリル等の装飾具には、発光装置が設けられている。特許文献１では、車両用灯具のインナーレンズとハウジングとなるボディとをレーザ溶着するにあたって、表となるインナーレンズ側からレーザを照射し、インナーレンズとハウジングとを溶着することが記載されている。

一般に、発光装置において発光体を収容するハウジングは、発光体の発する光がハウジングから外部に漏れないように、発光体の光を遮光する遮光性を有した材料で形成されており、かつ、特定波長のレーザを吸収するレーザ吸収性を有している。一方、発光装置において発光体からの光を放射する部分は、発光体の発する光を透過する透明部材によって構成され、この透明部材は、上記特定波長のレーザを透過するレーザ透過性も有している。そして、透明部材は、透明部材の表側から透明部材に向けて特定波長のレーザが照射されることによって、重ねられたハウジングに溶着される。

特開２００５−３３９８７３号公報

ところで、上述した発光装置においては、透明部材が車体の外装の一部を構成する部材でもあるから、透明部材の表面に加飾層を設けることが望まれる。例えば、透明部材の表面にハーフミラーが設けられる構成であれば、発光装置に対して日中でも光輝感を与えることができ、更に、内部の発光体を発光させることで、夜間の意匠性を高めることもできる。

透明部材の表面に加飾層を設けた場合、製造過程において、透明部材の表面に位置する加飾層は、透明部材の表側から照射される特定波長のレーザを直接受ける。このため、加飾層は、透明部材の表側から透明部材に向けて照射された特定波長のレーザによって、光学的な特性が劣化して意匠性が損われる。

透明部材の表面に加飾層が設けられていない構成であっても、透明部材が車体の外装の一部を構成する以上は、透明部材の表面において意匠性が少なからず求められる。レーザ溶着によって透明部材の表面の意匠性に制約を受けることは、透明部材の表面に加飾層が設けられる構成に限らず、透明部材のようにレーザ透過性を有したカバーと、レーザ吸収性を有したハウジングとから構成される発光装置において共通する。

本発明は、表面の意匠性を高めることができる発光装置を提供することを目的とする。

以上のような課題を解決する発光装置は、開口部を有し、内部に発光体が配設されたハウジングと、前記ハウジングの開口部を閉塞するカバーとを備える。前記ハウジングと前記カバーとの各々は、樹脂成形体であり、前記ハウジングは、前記発光体の光に対する遮光性を有し、前記カバーは、前記発光体の光に対する透過性を有し、前記カバーの外側の面には、前記発光体の光に対して透過性を有したハーフミラーが形成されている。前記ハウジングと前記カバーとの界面であって前記ハウジングと前記カバーとがレーザによって溶着される部分には、前記ハウジング、及び、前記カバーよりも前記レーザの吸収率が高いレーザ吸収部が設けられる。前記ハウジングにおいて前記レーザ吸収部と対向する部分は、前記レーザを透過するレーザ透過性を有する。前記ハウジングと前記カバーとは、前記開口部の周囲に、全周に亘って連続して溶着され結合されている。前記ハウジングにおいて前記レーザ透過性を有する部分は、前記開口部の周囲に連続して設けられたフランジであり、前記カバーと前記フランジとがレーザ溶着されている

以上のような発光装置は、前記ハウジングの開口部をカバーで閉塞するに際して、前記ハウジング側からレーザを照射してレーザ溶着をすることができる。したがって、カバー部材の表面の意匠性を高めることができる。また、前記フランジを介して前記カバーの接合面にレーザが照射されることで、確実にカバーの接合面をフランジに溶着することができる。
日中でも光輝感を与えることができ、更に、内部に配設した発光体を発光させることで、光の一部が加飾層を透過し、夜間の意匠性を高めることができる。また、前記ハウジング側からレーザを照射するので、レーザによって加飾層が劣化することを抑えることができる。

前記発光装置においては、さらに、前記ハウジングにおいて前記カバーが溶着される部分が湾曲部を含んでいてもよい。
上記構成によれば、前記ハウジングと前記カバーとの接合面が超音波溶着できない湾曲部を有する複雑な形状であるときにも、レーザ溶着で一体化することができる。

以上のような構成によれば、表面の意匠性を高めることができる発光装置を提供することができる。

発光装置の分解斜視図である。 発光装置の断面図である。 ハウジングにフランジが形成されていない変形例となる発光装置の断面図である。

以下、図面を参照して、発光装置の一実施の形態を説明する。
図１及び図２に示すように、発光装置１は、フロントグリルやフロントグリルの横に配設されるグリルアウタ等の装飾部品に設けられる。この発光装置１は、発光体２と、発光体２が配設されるハウジング１１と、ハウジング１１に取り付けられ、車体の外装の一部を構成するカバー２１とを備えている。

ハウジング１１に配設される発光体２は、例えばＬＥＤ素子を光源として有している。発光体２は、ＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤ基板５を収納した光源ユニット３から導光体４によってハウジング１１内に照明光Ｉを導光して、ハウジング１１内で照光する。

ハウジング１１は、ＡＢＳ、ポリプロピレン、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリアセタール等の熱可塑性樹脂であって、熱可塑性樹脂に、染料を含有させた樹脂材料を、射出成形することによって形成されている。このハウジング１１は、導光体４から照射された照明光Ｉがハウジング１１を通じて外部に漏えいして迷光とならないように、照明光Ｉが外部からは視認されない程度にまでその照明光Ｉを遮光する遮光性を有している。照明光Ｉを遮光する遮光性は、照明光Ｉを吸収する染料がハウジング１１に含まれることによって具体化されてもよいし、ハウジング１１の外側に照明光Ｉが漏れない厚さや構造がハウジング１１に適用されることによって具体化されてもよい。

さらに、ハウジング１１は、特定波長のレーザＬを透過するレーザ透過性を有している。レーザＬを透過するレーザ透過性は、ハウジング１１に照射されたレーザＬの少なくとも一部をハウジング１１が透過する特性であればよく、例えば、ハウジング１１に照射されたレーザＬの一部が、ハウジング１１を変形させない程度に、ハウジング１１において熱等に変換されてもよい。ハウジング１１の構造やハウジング１１を形成する材料は、こうしたレーザ透過性と上述した遮光性とがハウジング１１において得られるように樹脂材料や染料等が選択されている。

例えば、照明光Ｉが可視光であって、かつ、レーザＬの特定波長が可視領域以外である赤外領域や紫外領域であるとき、ハウジング１１は、可視光を吸収する有色を呈し、かつ、特定波長のレーザＬを吸収しない材料から構成される。また、例えば、照明光Ｉが白色光であって、レーザＬの有する特定波長が可視領域に含まれるとき、ハウジング１１は、白色光を吸収する有色を呈し、かつ、特定波長の透過率が可視領域のなかで最も高い材料から構成される。

ハウジング１１は、照明光Ｉを放射する側が開口部１２となっており、その開口部１２の周囲には、カバー２１が溶着されるフランジ１３が形成されている。フランジ１３のカバー２１側の面は、カバー２１との第１接合面１４となる。フロントグリルやグリルアウタは、外装部品の一部であり、その形状も直線的ではなく、２次元又は３次元的に湾曲した部位を多数有する複雑な形状となっている。したがって、開口部１２の周囲に形成されたフランジ１３の第１接合面１４もこれに合わせて湾曲した湾曲部１５を有することになる。こうした発光装置の製造方法においては、ハウジング１１とカバー２１との接合に、超音波溶着等ではなく、上述した複雑な形状を有する第１接合面１４の溶着に適したレーザ溶着が用いられる。

カバー２１は、アクリル樹脂、ポリカーボネート等の透明樹脂の射出成形品であって、ハウジング１１のフランジ１３の第１接合面１４にレーザ溶着された状態で、開口部１２を閉塞している。照明光Ｉを透過するカバー２１は、上述した特定波長のレーザＬを透過するレーザ透過性を有している。このカバー２１の外周縁部は、フランジ１３に沿った形状をしており、第１接合面１４に溶着される第２接合面２３を有している。

カバー２１の外表面には加飾層２４が形成されている。加飾層２４は、ここでは、アルミニウム等を蒸着して、又は、銀鏡反応により形成されたハーフミラーである。これにより、カバー２１の表面は、日中でも光輝感を与えることができ、更に、ハウジング内部に導光体４を配設し発光させることで、照明光Ｉの一部が透過し夜間の意匠性を高めることができる。この加飾層２４は、特定波長のレーザＬを透過しないレーザ不透過性を有している。その他、加飾層２４としては、着色された加飾用フィルムや銀鏡反応による鏡状膜等であってもよい。すなわち、加飾層２４は、内部に収納した発光体２の導光体４や溶着痕等を隠せるものであれば特に限定されるものではない。

カバー２１の第２接合面２３には、レーザ吸収部２５が設けられる。レーザ吸収部２５は、ハウジング１１とカバー２１とが溶着される前に、レーザ吸収剤を第２接合面２３に塗布又は印刷することによって形成される。レーザ吸収剤としては、ニグロシン、アニリンブラック、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ポルフィリン、ペリレン、クオテリレン、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体、インモニウム染料等を挙げることができる。なお、レーザ吸収部２５は、カバー２１の第２接合面２３に加えて、ハウジング１１のフランジ１３の第１接合面１４に形成してもよく、また、フランジ１３の第１接合面１４にのみ形成してもよい。

また、カバー２１自体に染料を添加することで、照明光Ｉを透過する範囲でレーザ吸収性を付与し、第２接合面２３をレーザ吸収部としてもよい。

また、レーザ吸収部２５は、レーザ吸収剤を第２接合面２３に塗布又は印刷する以外に、第２接合面２３やのフランジ１３の第１接合面１４に微細な凹凸を設けて構成してもよい。これによって、互いの部材が溶融しつつ微細な凹凸がアンカーとして食い込んで埋設されることで、ハウジング１１とカバー２１とをより強固に溶着することができる。

以上のように構成された発光装置１は、次のように製造される。カバー２１の外表面に加飾層２４が形成され、カバー２１の第２接合面２３には、レーザ吸収部２５が形成される。一方、ハウジング１１の内部には、光源ユニット３が取り付けられる。次いで、ハウジング１１の開口部１２には、カバー２１の裏面がハウジング１１の開口部１２と対向する状態で、カバー２１が仮置きされる。これにより、第１接合面１４と第２接合面２３とが突き合わされる。この後、突き合わされた状態のハウジング１１とカバー２１は、レーザ溶着装置にセットされる。そして、ハウジング１１側から、ハウジング１１のフランジ１３に向けて特定波長のレーザが照射される。突き合わされる第１接合面１４と第２接合面２３は、平坦に形成され、確実に溶着できるようになっている。レーザが照射されると、レーザ吸収部２５は、レーザエネルギを吸収し、第１接合面１４と第２接合面２３を熱によって溶融し結合する。

ここで、レーザ溶着には、波長が可視光より長波長域の８００〜１６００ｎｍの赤外光線、好ましくは８００〜１１００ｎｍに発振波長を有するレーザＬが使用される。例えば、ＹＡＧレーザ等の固体レーザや半導体レーザが用いられる。また、その他に波長が７００ｎｍ以上の赤外線を発生するハロゲンランプやキセノンランプを用いることもできる。

レーザ照射は、第１接合面１４の全周に亘って連続的に行われ、第１接合面１４と第２接合面２３とは、途切れることなく連続して溶着される。これにより、第１接合面１４と第２接合面２３の間は隙間がなくなる。これにより、ハウジング１１とカバー２１との間は、防水構造となる。レーザは、垂直方向からでも斜め方向からでも照射してよい。また、レーザＬは、１方向又は複数方向から照射してもよい。

以上のような発光装置１は、以下のように列挙する効果を得ることができる。
（１）特定波長のレーザＬは、ハウジング１１のフランジ１３に向けて照射され、特定波長のレーザＬが加飾層２４に直接照射されることはない。結果として、加飾層２４の光学的な特性が劣化することが抑えられる。また、特定波長のレーザＬを加飾層２４に直接照射されることに比べて、発光装置の意匠性を高めることができる。

（２）フランジ１３の第１接合面１４とカバー２１の第２接合面２３とを全周に亘って連続して溶着することができる。したがって、第１接合面１４と第２接合面２３との間は、防水構造となり、ハウジング１１の内部には、導光体４等を配設することもできる。

（３）レーザ溶着された部分、すなわち第１接合面１４と第２接合面２３との界面には、溶着痕が形成されることになるが、カバー２１には、加飾層２４が形成されている。したがって、加飾層２４は、溶着痕を隠すことができ、外観の意匠性を高めることができる。

（４）加飾層２４を有するカバー２１とハウジング１１との接合をレーザ溶着で行うことができる。したがって、ハウジング１１とカバー２１との接合部分が湾曲部１５を有して、平坦でない形状を有する場合であっても、ハウジング１１とカバー２１とを接着剤を用いることなく確実に接合することができる。

なお、以上のような発光装置１は、以下のように適宜変更して実施することもできる。

・図３に示すように、ハウジング１１のフランジ１３を形成しないようにしてもよい。ハウジング１１の先端面が全周に亘って第１接合面１４となる。そして、ハウジング１１の第１接合面１４とカバー２１の第２接合面２３とを接合するには、溶着のためのレーザＬを、ハウジング１１の側壁２２から端面、すなわち第２接合面２３の反対面から照射することになる。図３の例によれば、上記（１）〜（４）の効果に加えて、フランジ１３を形成しない場合は、その分、ハウジング１１の構造を簡素化することができる。

・なお、フランジは、ハウジング１１の開口部１２の周囲に形成するのではなく、カバー２１の外周縁に形成するようにしてもよい。また、ハウジング１１のフランジ１３と対応する第２フランジをカバー２１の外周縁に形成するようにしてもよい。

・図１に示すように、発光装置１は、フロントグリルやグリルアウタ等の装飾部材以外にも適用することができる。例えば、光源ユニット３は、内部にＬＥＤ基板５を収納したハウジングとなるケース本体３ａと、ケース本体３ａの一面に形成された開口部３ｂを閉塞するカバーとなる蓋体３ｃとで構成されている。蓋体３ｃには、出射口３ｄが形成されており、出射口３ｄからは、ＬＥＤ基板５のＬＥＤ素子から出射された照明光Ｉを導光する導光体４が導出されている。ケース本体３ａも蓋体３ｃも、ここでは、ＬＥＤ素子から出射された照明光Ｉが漏えいし迷光とならないように、導光体４の照明光Ｉを遮光すると共にレーザ溶着に用いる特定の波長のレーザＬを透過する樹脂材料を用いる。

ケース本体３ａにＬＥＤ基板５を収納した後、蓋体３ｃでケース本体３ａの開口部３ｂを閉塞する。そして、上述したように、ケース本体３ａの側からケース本体３ａと蓋体３ｃとを溶着するためレーザが照射される。この際、レーザ溶着は、内部から光が漏えいしないように、全周に亘って行われる。かくして、ケース本体３ａには、蓋体３ｃがレーザ溶着によって一体化される。以上のように、発光装置１は、カバーが必ずしも透光性を有していなくてもよいし、カバーが加飾層を備えていなくてもよい。

・勿論、上述したハウジング１１とカバー２１とを上述したようにレーザ溶着で一体化するのであれば、光源ユニット３のケース本体３ａと蓋体３ｃとは、レーザ溶着ではなく、超音波溶着や接着剤等で一体化するようにしてもよい。

・ハウジング１１の全体がレーザ透過性を有してもよいし、ハウジング１１の一部がレーザ透過性を有してもよい。要するに、ハウジング１１においてレーザ吸収部２５と対向する領域がレーザ透過性を有し、レーザ吸収部２５に到達するためのレーザの光路がハウジング１１において確保される構成であればよい。例えば、ハウジング１１においてレーザ吸収部２５と対向する領域とそれ以外の領域の材料を変えて二色成形してもよい。

・第１接合面１４と第２接合面２３とは、一方に突起を形成し、他方に突起が係合する凹部を設けて、突起を凹部に係合させることで、ハウジング１１とカバー２１との溶着時の位置決めを容易に行うことができるようにしてもよい。

・加飾層２４は、カバー２１の透光性を損なわせないものであれば、ハーフ蒸着ではなく、有色のフィルムを添着したり、有色の塗料を塗布したり印刷した構成としてもよい。

・発光装置１は、フロントグリルやグリルアウタ等の装飾部材や光源ユニット３以外の場所に用いてもよい。また、車体の装飾部品を発光する発光装置に限定されるものではく、例えば、車体内装のインパネやコンソールボックスに配設された電子機器の内装の装飾部品の発光装置に用いることもできる。

１…発光装置、２…発光体、３…光源ユニット、３ａ…ケース本体、３ｂ…開口部、３ｃ…蓋体、３ｄ…出射口、４…導光体、５…ＬＥＤ基板、１１…ハウジング、１２…開口部、１３…フランジ、１４…第１接合面、１５…湾曲部、２１…カバー、２２…側壁、２３…第２接合面、２４…加飾層、２５…レーザ吸収部、Ｉ…照明光、Ｌ…レーザ。

Claims (2)

1. 開口部を有し、内部に発光体が配設されたハウジングと、
   前記ハウジングの開口部を閉塞するカバーとを備え、
   前記ハウジングと前記カバーとの各々は、樹脂成形体であり、
   前記ハウジングは、前記発光体の光に対する遮光性を有し、
   前記カバーは、前記発光体の光に対する透過性を有し、
   前記カバーの外側の面には、前記発光体の光に対して透過性を有したハーフミラーが形成されており、
   前記ハウジングと前記カバーとの界面であって前記ハウジングと前記カバーとがレーザによって溶着される部分には、前記ハウジング、及び、前記カバーよりも前記レーザの吸収率が高いレーザ吸収部が設けられ、
   前記ハウジングにおいて前記レーザ吸収部と対向する部分は、前記レーザを透過するレーザ透過性を有し、
   前記ハウジングと前記カバーとは、前記開口部の周囲に、全周に亘って連続して溶着され結合されており、
   前記ハウジングにおいて前記レーザ透過性を有する部分は、前記開口部の周囲に連続して設けられたフランジであり、
   前記カバーと前記フランジとがレーザ溶着されている
   ことを特徴とする発光装置。
2. 前記ハウジングにおいて前記カバーが溶着される部分は、湾曲部を含んでいる
   請求項１に記載の発光装置。

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