JP2012004014A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で、導光部材と発光素子との位置を決めて、導光部材を回路基板側に固定することが可能な電子機器を提供する。
【解決手段】発光素子たる発光ダイオード１が実装された回路基板２と、該回路基板２に備えられ発光ダイオード１が発光した光を導光させて発光ダイオード１の主となる発光方向と異なる方向に出射させる導光部材３とを有し、回路基板２および導光部材３が、筐体４と導光部材３からの光を表示する表示部２０ａが設けられたカバー部材２０とで囲まれる内部空間に収納されてなる電子機器１０であり、導光部材３は、回路基板２に貫設された貫通孔２ａに挿通して係合するための係合部３ａが設けられており、筐体４は、回路基板２と導光部材３を介して対向する筐体４の内側面４ａ側に導光部材３と当接して導光部材３をカバー部材２０側に押圧する押圧部材４ｂが設けられてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子からの光を所望の方向に導く導光部材を、発光素子が実装された回路基板側に固定させた電子機器に関するものである。

近年、省エネルギ化の要請により、照明機器や空調設備などに設けた各種センサと、センサからの信号を受信して記録するデータロガーと、データロガーからのデータを処理するコンピュータなどで構成するシステムで電力監視や温度管理を行い使用状態の改善が図られている。

この種のシステムに用いられるデータロガーなどの電子機器は、各種センサからの信号の入力やコンピュータへのデータへの出力などの動作の状態確認を行うために複数個の発光素子（たとえば、発光ダイオード）が設けられている。この種の電子機器は、各種の設備に付加されるものであるから、できるだけ小型化したものが好まれている。また、電子機器は、ユーザが動作の状態確認を行いやすいように、確認が容易な電子機器の正面側で状態確認用の発光ダイオードを点滅などさせている。

そのため、電子機器は、たとえば、電子機器の正面に対して電子部品が実装された回路基板を立設させるとともに、回路基板上に実装させた動作状態確認用の発光ダイオードからの光を透光性の導光部材で電子機器の正面側に導光させて外部に出射させている。

この種の電子機器として、図５に示す導光部材３’を用いたものが知られている（たとえば、特許文献１）。

図５に示した導光部材３’は、たとえば、導光部材３’の入射面３ｂが回路基板（図示していない）に実装された発光ダイオード（図示していない）の発光面と対向する位置に配設される。発光ダイオードからの光は、導光部材３’の内部を導光して導光部材３’の出射面３ｄから出射される。導光部材３’は、入射面３ｂから入射された光を反射面３ｃａで所定の方向に反射させて出射面３ｄから出射させることができる。導光部材３’は、複数個の発光ダイオードごとに入射面３ｂ、反射面３ｃａおよび出射面３ｄを個別にそれぞれ備えることで、各発光ダイオードからの光を導光部材３’を介してそれぞれ所望の位置から出射させることが可能としている。

なお、図５に示す導光部材３’では、複数個の発光ダイオードからの光を各別に導光させるため、入射面３ｂ、反射面３ｃａおよび出射面３ｄを備えた複数個の導光部を連結部３ｅで連結させている。また、導光部材３’は、連結部３ｅの両端側（図５（ａ）における左右）に取付片３１を設け、取付片３１の螺子挿通孔３１ａから螺子（図示していない）を挿通して回路基板側と螺子止め可能に構成している。

電子機器は、導光部材３’を用いることにより、回路基板に実装された発光ダイオードの位置とは別に、発光ダイオードからの光を導光部材３’の出射面３ｄから取り出すことができる。

これにより、電子機器は、電子機器の正面に対して垂直方向に、動作状態確認用の発光ダイオードが実装された回路基板を配置させても、発光ダイオードからの光を透光性の導光部材３’を介して電子機器の正面側から効率よく外部に出射させることができる。

特開平１０−１４２４２６号公報

ところで、導光部材３’は、発光ダイオードの発光面と対向する導光部材３’の入射面３ｂの相対的な位置を一致させなければ発光ダイオードからの光が入射面３ｂから漏れ、導光部材３’の出射面３ｄから出射する光の輝度が低下する。しかしながら、発光ダイオードの発光面と対向する導光部材３’の入射面３ｂとの相対的な位置を精度よく位置合わせすることは難しい。近年、電子機器の小型化に伴い、発光ダイオードと、導光部材３’の入射面３ｂとを精度よく一致させることが難しくなる傾向が高まっている。

上述の電子機器では、導光部材３’を回路基板上に螺子で固定すると、螺子締め時に位置がずれる恐れがある。また、導光部材３’と、回路基板との固定が十分でなければ、電子機器の組み立て工程や設置時の振動などにより、発光ダイオードの発光面と対向する導光部材３’における入射面３ｂの相対的な位置がずれる恐れがある。

そのため、電子機器のより小型化が望まれる場合においては、上述の電子機器の構造だけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、比較的簡単な構成で、導光部材と発光素子との位置を決めて、導光部材を回路基板側に固定することが可能な電子機器を提供することにある。

本発明の電子機器は、発光素子が実装された回路基板と、該回路基板に備えられ上記発光素子が発光した光を導光させて上記発光素子の主となる発光方向と異なる方向に出射させる導光部材とを有し、上記回路基板および上記導光部材が、筐体と上記導光部材からの光を表示する表示部が設けられたカバー部材とで囲まれる内部空間に収納されてなる電子機器であって、上記導光部材は、上記回路基板に貫設された貫通孔に挿通して係合するための係合部が設けられており、上記筐体は、上記回路基板と上記導光部材を介して対向する上記筐体の内側面側に上記導光部材と当接して上記導光部材を上記カバー部材側に押圧する押圧部材が設けられたことを特徴とする。

本発明の電子機器は、比較的簡単な構成で、導光部材と発光素子との位置を決めて、導光部材を回路基板側に固定することが可能な電子機器を提供できるという顕著な効果がある。

実施形態の電子機器を示す分解説明図である。 同上の電子機器の斜視図である。 同上の電子機器の要部を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。 同上の電子機器の別の要部を示し、（ａ）は下面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は斜視図である。 従来の電子機器の要部を示し、（ａ）は下面図、（ｂ）は側面図である。

以下、本実施形態の電子機器１０を図１ないし図４に基づいて説明する。

本実施形態の電子機器１０は、図１（ａ），（ｂ）の分解説明図で示すように、発光素子たる発光ダイオード１が実装された回路基板２と、該回路基板２に備えられ発光ダイオード１が発光した光を導光させて発光ダイオード１の主となる発光方向と異なる方向に出射させる導光部材３とを有し、回路基板２および導光部材３が、筐体４と導光部材３からの光を表示する表示部２０ａが設けられたカバー部材２０とで囲まれる内部空間に収納されている。

特に、本実施形態の電子機器１０において、導光部材３は、回路基板２に貫設された貫通孔２ａに挿通して係合するための係合部３ａが設けられている。また、本実施形態の電子機器１０において、筐体４は、回路基板２と導光部材３を介して対向する筐体４の内側面４ａ側に、導光部材３と当接して導光部材３をカバー部材２０側に押圧する押圧部材４ｂが設けられている。

より具体的には、本実施形態の電子機器１０は、発光素子として複数個（ここでは、１１個）の表面実装型の発光ダイオード１を、平板状の回路基板２の一表面２ｂ上に所定の配置で実装させている（図１（ａ）を参照）。また、回路基板２の一表面２ｂ上には、発光ダイオード１の主となる発光方向と異なる方向に出射させる導光部材３が備えられている。導光部材３は、各発光ダイオード１の主となる発光方向として上記一表面２ｂと垂直方向に発光した発光ダイオード１からの光を上記一表面２ｂと略平行な方向に向かわせる。導光部材３は、上記一表面２ｂと略平行な方向であって、筐体４の開口した前面側に設けられる電子機器１０のカバー部材２０（図１（ａ）における左側）の表示部２０ａから発光ダイオード１からの光を各別にそれぞれ出射させる。

回路基板２には、平板状の回路基板２の厚み方向に貫設させた矩形形状の貫通孔２ａが２箇所に設けられている。導光部材３は、複数個の導光部３ｃを連結部３ｅで連結させている。導光部材３は、連結部３ｅで連結された複数個の導光部３ｃの両端側に回路基板２の貫通孔２ａに挿通して係合するための係合部３ａがそれぞれ設けられている。導光部材３は、一対の係合部３ａを回路基板２の貫通孔２ａに各別に挿通して係合している。導光部材３は、連結部３ｅにおいて略等間隔で回路基板３との距離を所定距離に保持する３個の突起部３ｆを突出させている。導光部材３は、係合部３ａを貫通孔２ａに挿通して係合することで、突起部３ｆを回路基板２の一表面２ｂに当接させている。

回路基板２と導光部材３とは、外形が直方体状であって前面が開口した箱型の筐体４の内部に収納している。筐体４には、回路基板２と導光部材３を介して対向する筐体４の内側面４ａ側に導光部材３の連結部３ｅと当接させて導光部材３をカバー部材２０側に押圧させる押圧部材４ｂが設けられてなる（図１（ｂ）を参照）。筐体４の内側面４ａ側に設けられた押圧部材４ｂは、導光部３ｃと当たらないように導光部３ｃと平行方向であって導光部材３の連結部３ｅに当接する線状に形成している。なお、図１（ｂ）の導光部材３は、筐体４の内側面４ａ側との当接箇所を説明するために破線で例示している。

ここで、本実施形態の電子機器１０は、発光ダイオード１や各種電子部品が実装され、導光部材３が係合された回路基板２を筐体４とカバー部材２０とで囲まれる内部空間に収納させることで、筐体４の内側面４ａ側と導光部材３とが当接され導光部材３がカバー部材２０側に押圧されることになる。

本実施形態の電子機器１０は、筐体４の開口した前面側から図１（ａ）に示すカバー部材２０の縦長の側面に設けた係合片２０ｂを、図１（ｂ）に示す筐体４の縦長の側面に設けられた嵌合部４ｄに嵌め合わせることにより、図２に示す制御機器たるデータロガーとなる。

以下、本実施形態の電子機器１０として、データロガーについて簡単に説明する。

電子機器１０たるデータロガーは、たとえば、省エネルギ化を目的として、温度管理や電力監視を行うシステムにおいて、設備機器の消費電力や温度などを測定する各種センサの計測値を電圧や電流などの電気信号のデータに変換し、データの保存などを行うために用いられる。そのため、本実施形態の電子機器１０たるデータロガーは、各種センサとシリアル通信などにより接続される接続端子部と、データの保存を行う記録保持部やデータの解析、記録、レポートの生成をする外部のコンピュータとＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide AreaNetwork）を介してデータを転送する通信部とを備えている。

そのため、図２に示すデータロガーには、各種センサと接続可能なシリアル通信用の規格であるＲＣ２３２Ｃ用の端子とＲＳ４８５用の端子とが一対に設けられた第１の接続端子部１５をデータロガーの正面側となるカバー部材２０側に備えている。また、データロガーには、ＬＡＮやＷＡＮを介してコンピュータと接続できるように、ＵＳＢコネクタ１３、ＬＡＮコネクタ１４や電源接続用の第２の接続端子部１９をカバー部材２０側に備えている。データロガーは、カバー部材２０の表面側に開閉式のカバー１８を設けている。データロガーは、開閉式のカバー１８を開けると、図示していないスロット部があらわれる。データロガーのスロット部に取り外し可能な記録媒体（たとえば、小型のメモリカードなど）を挿入することで、データロガーのデータを記録媒体に記録させることができる。

データロガーは、たとえば、センサとなる電力計が測定した照明機器や空調設備などの消費電力量の信号値が、ＲＳ４８５やＲＳ２３２３Ｃで規格された信号結線を介して入力される。データロガーは、ＬＡＮを介して遠隔のコンピュータと接続させる。これにより、遠隔のコンピュータは、データロガーを介してデータの集中管理を行い監視することができる。なお、データロガーは、既存の設備などで有線であるＲＳ４８５やＲＳ２３２３Ｃの信号配線を新たに敷設することが難しいなどの場合、図示しない無線ユニットなどを用いてデータの送受信を行ってもよい。

このような本実施形態の電子機器１０たるデータロガーの筐体４の内部には、図３（ａ）に示すような導光部材３が係合される回路基板２が収納されている。回路基板２には、回路基板２の一表面２ｂ側に導光部材３が設けられ、導光部材３の係合部３ａが回路基板２の貫通孔２ａに挿通されている。なお、回路基板２の一表面２ｂには、図示していない各種電子部品やコネクタ１６が実装されている。

回路基板２の他表面２ｃ側では、図３（ｂ）に示すように、回路基板２の貫通孔２ａから突出した導光部材３における係合部３ａが貫通孔２ａにおける矩形状の開口部間よりも広い係合突起部３ａａで回路基板２に係合する。また、導光部材３の光出射面３ｄが配置される回路基板２の端面側（図３（ｂ）の右側）には、電子機器１０のカバー部材２０側に向けて配置される電子機器１０の電源をオン／オフするトグルスイッチ１１、電子機器１０の駆動をリセットするリセットスイッチ１２、ＵＳＢコネクタ１３、ＬＡＮコネクタ１４、第１の接続端子部１５が実装されている。また、回路基板２の他表面２ｃには、図示していない各種電子部品、コネクタ１６や通信設定用のディップスイッチ１７が実装されている。

データロガーは、たとえば、データロガーの設置場所の自由度を高めるために縦長の直方体形状に形成する場合、筐体４の内部に配置される回路基板２も縦方向に配置されることになる。このような縦長の電子機器１０では、回路基板２が略垂直に立てられているため、回路基板２に導光部材３を固定せずに載せ置くだけの簡単な構造にすると、電子機器１０が何らかの振動を受けた場合に導光部材３と回路基板２との相対的な位置ずれが生ずる。そのため、回路基板２に導光部材３を固定せずに載せ置くだけのデータロガーでは、発光ダイオード１の発光面と対向する導光部材３の入射面３ｂの位置がずれて表示部２０ａの輝度の低下が引き起こされる恐れがある。

本実施形態の電子機器１０においては、電子機器１０の完成状態において、導光部材３が回路基板２に位置決めされるように、導光部材３に係合部３ａを２箇所設け、該係合部３ａを回路基板２の厚み方向に貫設された貫通孔２ａに引っ掛ける構造としている。また、導光部材３の係合部３ａを回路基板２の貫通孔２ａに引っ掛ける構造の電子機器１０では、導光部材３の係合部３ａと、回路基板２の貫通孔２ａとの間に隙間が生ずる場合がある。

しかしながら、本実施形態の電子機器１０は、筐体４の内壁面４ａ側に押圧部材４ｂを設けるとともに、押圧部材４ｂと当接する導光部材３を押圧部材４ｂで押圧する。これにより、電子機器１０は、電子機器１０の完成状態において導光部材３が、発光ダイオード１に対して位置ずれが生ずることもなく、導光部材３を回路基板３側に固定することが可能となる。

そのため、電子機器１０は、筐体４内において回路基板３を立設させた状態で振動などを受けた場合であっても、発光ダイオード１の発光面と、導光部材３の入射面３ｂとの相対的な位置ずれが生ずることを抑制することが可能となる。

次に、本実施形態の電子機器１０に用いられる各部材について詳述する。

本実施形態の電子機器１０に用いられる発光素子としては、回路基板２の一表面２ｂ側に実装させた表面実装型の発光ダイオード１を用いて例示したが、回路基板２の他表面２ｃ側に発光ダイオード１を実装させてもよい。この場合、発光ダイオード１からの光を導光体３の入射面３ｂに入射させるために、回路基板２に発光ダイオード１の光を出射可能な貫通孔（図示していない）を設ければよい。発光ダイオード１は、光の利用効率を高めるために表面にレンズを備えてもよし、導光部材３の入射面３ｂとの光結合性を高めるために平滑な表面を持つものでもよい。また、発光素子は、発光ダイオード１だけに限られず各種の半導体発光素子を利用してもよい。

発光素子たる発光ダイオード１は、電子機器１０の駆動状態、ＬＡＮとの接続状態、ＲＣ２３２ＣやＲＳ４８５における接続状態などを各種の状態表示を行うことができる。本実施形態の電子機器１０では、表面実装型の発光ダイオード１を回路基板２の一表面２ｂ側に形成された配線パターン（図示していない）上にリフロー半田方式により比較的簡単に半田付けすることができる。

本実施形態の電子機器１０に用いられる回路基板２は、一表面２ｂ側および他表面２ｃ側に図示していない配線パターンが設けられており、配線パターンによって回路配線を構成している。複数個の表面実装型の発光ダイオード１は、配線パターンによって、それぞれに給電可能に構成している。同様に、回路基板２に実装させたトグルスイッチ１１、リセットスイッチ１２、ＵＳＢコネクタ１３、第１の接続端子部１５、コネクタ１６、ディップスイッチ１７や各種の電子部品は、配線パターンによって電気的に接続させている。このような回路基板２は、たとえば、回路を構成するための銅箔などからなる配線パターンが形成されたガラスエポキシ樹脂基板やセラミックス基板を用いて構成することができる。

本実施形態の電子機器１０に用いられる導光部材３は、たとえば、透光性樹脂としてアクリル樹脂を用いた射出成形技術によって適宜の形状に形成することができる。

導光部材３は、発光ダイオード１の光を電子機器１０の正面側から視認できるように、カバー部材２０に設けられた透光性樹脂等からなる表示部２０ａに導光部材３から出射された光を照射するように構成しても良いし、導光部材３の出射面３ｃを電子機器１０のカバー部材２０に設ける貫通部に直接挿入させて表示部２０ａとすることもできる。

導光部材３は、回路基板２に実装された発光ダイオード１の位置と、カバー部材２０に設けられた表示部２０ａの位置とが異なっていても、発光ダイオード１からの光を効率よく導光部材３を介して電子機器１０の表示部２０ａから外部に出射させることができる。

図４に示す導光部材３は、各発光ダイオード１からの光をそれぞれ入射面３ｂから入射させ、反射面３ｃａで反射させて出射面３ｄから出射する１１個の導光部３ｃを備えている。各導光部３ｃは、入射面３ｂ側と出斜面３ｄ側でそれぞれ連結部３ｅで連結させている。また、導光部材３は、導光部３ｃを連結部３ｅで連結させた両端側（図４（ａ），（ｃ）を参照）に、導光部３ｃの入射面３ｂよりも突出した係合部３ａをそれぞれ備えている。

導光部材３は、入射面３ｂが回路基板２に実装された発光ダイオード１の発光面と対向する位置に配設され、導光部材３の内部を導光した発光ダイオード１からの光が導光部材３の出射面３ｄから出射される。導光部材３は、入射面３ｂから入射された光を出射面３ｄから出射させるまで導光経路を適宜に設定することにより、発光ダイオード１からの光を、導光部材３を介して所望の位置から出射させることが可能となる。導光部材３は、反射面３ｃａを導光部３ｃに適宜に設けることで、出射面３ｄの位置や入射面３ｂと光学的に結合される発光ダイオード１の実装位置を自由に設計することができる。

導光部材３は、平板状の回路基板２を貫設した複数個（ここでは、２箇所）の貫通孔２ａに回路基板２の一表面２ａ側から導光部材３の係合部３ａを挿入させる。本実施形態の導光部材３から突出した係合部３ａは、導光部材３の連結片３ｅの両端部側に設けられており、係合部３ａの先端部に係合突起部３ａａを備えている。導光部材３と、回路基板２とを係合させるためには、導光部材３の係合部３ａを回路基板２の貫通孔２ａに押し込めばよい。

これにより、導光部材３の係合突起部３ａａは、貫通孔２ａ中では、一対の係合突起部３ａａが互いに近づく方向に撓む。導光部材３の係合突起部３ａａは、貫通孔２ａから回路基板２の他表面２ｃ側に突出すると係合部３ａの弾性力により、一対の係合突起部３ａａが互いに離れる方向に広がる（図３（ｂ）を参照）。導光部材３の係合部３ａにおける係合突起部３ａａは、回路基板２の他表面２ｃに引っ掛かりを持つことになる。

本実施形態の電子機器１０に用いられる筐体４は、導光部材３を介して回路基板２と対向する内側面４ａ側で導光部材３と当接してカバー部材２０側に導光部材３を押圧できる押圧部材４ｂを備えたものであればよい。したがって、本実施形態の電子機器１０は、導光部材３と、押圧部材４ｂとが必ず直接的に当接する必要もない。

筐体４は、各種の樹脂材料や金属材料で構成することができる。樹脂材料で構成する場合、筐体４の内側面４ａ側には、回路基板２と導光部材３とを筐体４の開口した前面側から挿入する際に、導光部材３の挿入をガイドする窪み部４ｃを設けることができる（図１（ｂ）を参照）。筐体４の内側面４ａ側に窪み部４ｃを設けた場合は、窪み部４ｃの強度を高めるリブを設けることが好ましい。この場合、筐体４は、内側面４ａの強度を高めるリブを利用して導光部材３を押圧して固定する押圧部材４ｂを構成すればよい。すなわち、筐体４の内側面４に設けられたリブが押圧部材４ｂとなる。また、筐体４の窪み部４ｃは、導光部材３を筐体４の内部に挿入する際に、導光部材３の係合部３ａの端部３ａｂと当接させて挿入しすぎないようなストッパとしての機能を持たせてもよい（図１（ｂ）を参照）。

本実施形態の電子機器１０は、筐体４の内側面４ａに設けられた嵌合部４ｄを、カバー部材２０を筐体４に嵌め合わせることでカバー部材２０の係合片２０ｂと係合させてデータロガーを構成している。

このように構成された本実施形態の電子機器１０は、回路基板２の貫通孔２ａに導光部材３の係合部３ａを差し込み、筐体４の押圧部材４ｂで導光部材３を押圧するという比較的簡単な構成で、導光部材３と、発光素子たる発光ダイオード１との位置を決めて固定させることができる。したがって、本実施形態の電子機器１０は、発光ダイオード１と導光部材３との位置ずれに伴う輝度の低下を抑制することが可能となる。

１ 発光ダイオード（発光素子）
２ 回路基板
２ａ 貫通孔
３ 導光部材
３ａ 係合部
４ 筐体
４ａ 内側面
４ｂ 押圧部材
１０ 電子機器
２０ カバー部材
２０ａ 表示部

Claims (1)

1. 発光素子が実装された回路基板と、該回路基板に備えられ前記発光素子が発光した光を導光させて前記発光素子の主となる発光方向と異なる方向に出射させる導光部材とを有し、前記回路基板および前記導光部材が、筐体と前記導光部材からの光を表示する表示部が設けられたカバー部材とで囲まれる内部空間に収納されてなる電子機器であって、
   前記導光部材は、前記回路基板に貫設された貫通孔に挿通して係合するための係合部が設けられており、前記筐体は、前記回路基板と前記導光部材を介して対向する前記筐体の内側面側に前記導光部材と当接して前記導光部材を前記カバー部材側に押圧する押圧部材が設けられたことを特徴とする電子機器。

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