CN102598889B - Led阵列模块和led阵列模块框架 - Google Patents

Abstract

一种固态光发射器模块及其框架，该框架包括支持构件、腿和臂。该支持构件配置成支持反射器。所述腿耦合到该支持构件。所述臂耦合到该支持构件，且朝该支持构件的内边缘向内延伸。每个臂具有用于附连到固态光发射器阵列的附连机构。

Description

LED阵列模块和LED阵列模块框架

本申请要求2009年9月16日提交的名为“LED阵列模块和LED阵列模块框架”的美国临时专利申请No.61/242,880的优先权，此处以引证的方式并入其全部内容。

技术领域

本发明涉及一种发光二极管(LED)阵列模块，且更具体而言，涉及LED阵列模块和LED阵列模块框架方面。

背景技术

LED已经发展了很多年且已经广泛地用在各种发光应用中。因为LED重量轻、耗能少且具有良好的电功率到光的转换效率，它们已经用于代替诸如白炽灯和荧光光源的传统光源。LED可以用在阵列模块中。

发明内容

在本公开的一个方面中，LED模块框架包括支持构件、腿和臂。支持构件配置成支持反射器。腿耦合到支持构件。臂耦合到支持构件且朝支持构件的内边缘向内延伸。每个臂具有用于附连到LED阵列的附连机构。

附图说明

图1A-1C是示例性LED阵列模块的视图。

图2A-2D是所述LED阵列模块的示例性框架的视图。

图3A-3C是另外的示例性框架的视图。

图4是示例性LED模块的视图。

图5是另一示例性框架的视图。

图6A-6D是所述示例性LED模块可以与之附连的热沉的俯视图。

图7是LED模块的示例性阵列的视图。

具体实施方式

此处将参考作为本发明的理想化配置的示意性例证的附图来描述本发明的各个方面。由此，可以预期例如由于制造方法和/或容差带来的这些例证的形状上的各种变化。因而，贯穿本公开而呈现的本发明的各个方面不应解读为限制于此处说明及描述的元件(例如，区域、层、部分、基板等)的特定形状，而是包括例如由制造带来的形状上的演变。举例而言，以矩形说明和描述的元件可以在其边缘具有圆形或弯曲特征和/或梯度浓度，而不是从一个元件到另一个元件的离散变化。因而，附图中说明的元件本质上是示意性的，且它们的形状并不旨在说明元件的准确形状，且也并不旨在限制本发明的范围。

应当理解，当诸如区域、层、部分、基板等元件被称为位于另一元件“上”时，其能够直接位于另一元件上，或可能存在中间元件。对照地，当元件被称为“直接位于另一元件上”时，则不存在中间元件。进一步地，还应当理解，当元件被称为“形成”于另一元件上时，它能够生长、沉积、蚀刻、附连、连接、耦合或制备或制造于其他元件或中间元件上。另外，当第一元件“耦合”到第二元件时，第一元件可以直接连接到第二元件，或第一元件可以通过第一和第二元件之间存在的中间元件而间接连接到第二元件。

再者，此处可以使用诸如“下”或“底”以及“上”或“顶”的相对术语来描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。应当理解，相对术语旨在包含除附图中示意的取向之外的设备的不同取向。举例而言，如果附图中的设备被翻转，描述为其他元件的“下”侧的元件则将取向为所述其他元件的“上”侧。取决于设备的特定取向，术语“下”因此能够包含“下”和“上”两个取向。类似地，如果附图中的设备被翻转，描述为在其他元件“下方”或“下面”的元件则取向为在所述其他元件“上方”。术语“下方”或“下面”因此能够包含上和下两个取向。

除非明确限定，否则此处使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明所属领域的技术人员通常理解的相同意义。还应当理解，诸如在常用字典中定义的那些术语应当解读为与相关技术和本公开的上下文中的意思相一致的意思。

当在此使用时，除非上下文明确指明，否则单数形式“一”和“该”旨在也包括复数形式。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包含”及其第三人称单数形式和/或动名词形式指定陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。术语“和/或”包括相关列举的项目之一或更多个的任意和所有组合。

可以参考一个或更多示例性配置来说明LED阵列模块的各个方面。当在此使用时，术语“示例性”意味着“用作示例、实例或说明”，且不必解读为优选或优于此处公开的LED阵列模块的其他配置。另外，LED仅仅是固态光发射器的一种形式。因而，参考LED描述的示例性配置代表了可以在本公开的实施例中使用的任意固态光发射器。

再者，此处使用的诸如“上”和“透明”之类的各种描述性术语应当给予本公开的上下文内可能的最广泛的含义。例如，当一层被称为在另一层“上”时，应当理解该层可以在该另一层上方和下方直接或间接沉积、蚀刻、附连或制备或制造。另外，除非提供特定透射率，被描述为“透明”的物体应当理解为具有允许感兴趣的特定波长(或多个波长)中的电磁辐射的无明显阻挡或吸收的属性。

图1A和图1B是示例性LED阵列模块300的透视图。图1C是LED阵列模块300的透视分解图。如图1C所示，LED阵列模块300包括印刷电路板302、可附连到印刷电路板302的框架304、可附连到框架304的LED阵列306、附连到LED阵列306的底面且在将模块300附连到热沉之前去除的可移除的散热脂板(removable thermal grease sheet)308、用于转换来自LED阵列306的光的反射器310、用于覆盖LED阵列306和反射器310的盖子312以及用于进一步转换从LED阵列306发射的光的辅助光学镜片314。

螺栓316通过盖子312、通过框架304且通过印刷电路板302上的切口插入，以允许模块300附连到热沉。插入到框架304的腿中的聚四氟乙烯螺帽318拧到保持盖子312、反射器310和框架304一同作为子组件的的螺杆316上。电连接件320耦接到LED模块306。使用硅胶o型环322和可插入到盖子312的侧面中的孔的橡胶索环324将LED阵列306、反射器310和印刷电路板302密封在盖子312内。

图2A-2D是框架304的视图。框架304是圆形的且具有用于附连到印刷电路板302的孔404。框架304还包括具有孔406的腿412，该孔406允许盖子312附连到框架304且允许盖子312及框架304二者通过螺栓316附连到热沉。框架包括从框架304的圆形边缘向内延伸的臂408。臂408具有用于附连到LED阵列306中的相应孔的压缩脚410。腿412的长度和臂408的高度配置成使得所附连的LED阵列306在腿412下方略微延伸。这种配置允许所附连的LED阵列306充分接触热沉而不会被腿412的移动限制。

图3A-3C是示例性框架500的视图。框架500包括从腿412延伸的引脚414。引脚414从腿412的底部延伸且配置成插入到热沉内的槽中，使得LED阵列模块300不使用螺栓316就可以锁定到热沉。在这种配置中，螺栓316可以使用螺杆代替且螺孔可以设置在框架500内以用于将盖子312连接到框架500。如图3C所示，在另一配置中，引脚414可以具有通过压缩弹簧416向上偏置的可按压头415。在这种配置中，用户可以在热沉的相应槽中插入并固定引脚414的同时按压引脚414的头415。一旦引脚被固定在热沉内，用户可以下压引脚414的头415。压缩弹簧416对引脚414施加向上的力，因而允许引脚414被锁定在热沉的槽内。在这种配置中，热沉的槽配置成使得一旦旋转引脚414，就允许引脚414在槽内向上移动。

备选地，腿412的孔406内可以使用拉伸弹簧，以对引脚414施加向上的力。引脚414可以配置成相对于框架500静止。在这种配置中，在将框架500旋转到相对于热沉的固定位置内时，用户必须按压头415。备选地，引脚414可以配置成相对于框架500旋转。在这种配置中，头415可以包括凹槽，以允许螺丝起子将引脚414按压或旋转到热沉内的固定位置中。

因为框架500完全被装入盖子312内，引脚414可以具有这种长度：引脚414的头415在盖子312上方露出。为了维持盖子312提供的密封，盖子312可以包括柔性但防水的隔膜，在该隔膜的下方搁置引脚414的头415。在这种配置中，用户可以按压隔膜以按压引脚414的头415，以施加与弹簧所施加的力反向的力。

图4是示例性LED阵列模块600的视图。LED阵列模块600包括从底面延伸的引脚614。引脚614可以插入到热沉的相应槽中，且可以通过旋转LED阵列模块600而固定到热沉。如图4所示，引脚614可以从盖子312延伸。

图5是另一示例性框架700的视图。引脚414可以进一步配置成提供电力连接。在一种配置中，每个引脚414均具有孔，绝缘导体460延伸穿过该孔。在一个配置中，导体460是杆。每个绝缘导体460耦合到对应的导体470(其也可以是杆)，导体470从靠近或接触一附连的LED阵列306的相应焊盘的框架700向内延伸。在这种配置中，臂408可以从腿412偏离约90度。导体460、470可以是铜或其他导体。导体470可以配置成接触或充分靠近所附连的LED阵列306的相应焊盘。一旦附连了LED阵列306，焊料可以用于接合焊盘的金属表面和导体470。在这种配置中，导线无需结合到LED阵列306的焊盘。在备选配置中，可以使用导线代替导体470。在这种配置中，导线将耦合到导体460。

如图5所示，框架700配置成提供两个功能：(1)用于将框架700固定到热沉或任意种类的灯保持件的固定连接；以及(2)当框架700固定到热沉时的自动电连接。例如，该灯保持件可以类似于扭锁(twist-and-lock)配置或双引脚(BA)。在这种配置中，使用热沉替代LED模块600将是有利的，因为用户将无须紧固任意螺栓或单独连接LED模块的任何电源线。为了防止来自热沉的热影响导体460的传导性，热沉可以具有供引脚44附连的绝缘构件。

框架700将免除索环324(包括用于电引线的孔)的需要，因而改善了恶劣环境中盖子312的密封。尽管框架700示出导体460在引脚414内延伸通过腿412，导体460可以从框架700的其他部分延伸且从引脚414分离。在这种配置中，热沉的绝缘构件将包括用于引脚414和导体460二者的槽。印刷电路板302包括孔，脚414和导体460二者可以通过该孔延伸。

图6A-6D是热沉或灯保持件的顶视图，具有示例性框架700的LED阵列模块600可以与该热沉或灯保持件附连。如图6A所示，热沉802配置成接收具有可旋转引脚414的LED阵列模块600，该可旋转引脚414具有内部导体460(见图5)。引脚414插入到槽810中且旋转到对应的内槽812内的锁定位置。导体460接触内槽812内的电源线814。如图6B所示，热沉或灯保持件804配置成接收具有可旋转引脚414和分离导体杆460的LED阵列模块600。引脚414插入到槽810中且旋转到内槽812内的锁定位置。分离导体杆接触电源线814。如图6C所示，热沉或灯保持件806配置成接收具有固定引脚414和分离导体杆的LED阵列模块600。将引脚414插入到槽810，且旋转LED阵列模块600，以将引脚414定位到内槽812内的锁定位置中。分离导体杆插入到孔816中且在LED阵列模块600充分旋转之后接触电源线814。如图6D所示，将热沉或灯保持件808配置成接收具有固定引脚414的LED阵列模块600，该固定引脚414具有内部导体460。将引脚414插入到槽810中且旋转LED阵列模块600，以将引脚414定位到内槽812内的锁定位置中。在LED阵列模块600充分旋转之后，导体460接触功率引线814。

如上所述，热沉可以具有供LED模块引脚414连接的绝缘构件。这样，所示的热沉802-808具有引脚槽和电源线的部分可以为前述绝缘构件。

图7是LED阵列模块900的阵列的视图。尽管盖子312在下文中示为圆形，盖子312备选地可以是矩形、六边形或其他合适的形状且可以配置成诸如以蜂巢方式彼此附连，以形成LED模块900的阵列。每个盖子312之间的连接可以是滑动连接器、诸如螺杆的物理连接器或类似于标准电连接器但是较大规模的卡合机构。

提供本公开的各个方面是为了使得本领域技术人员能够实践本发明。本领域技术人员将容易显见贯穿本公开提出的LED阵列模块的各个方面的修改，且此处公开的概念可以延伸到其他应用。因而，权利要求并不旨在限制为贯穿本公开提出的LED阵列模块的各个方面，而是依照与权利要求的语言相一致的全部范围。等价于贯穿本公开描述的本领域技术人员已知或以后变得已知的各个方面的元件的所有结构和功能此处通过引用结合地表达且旨在被权利要求所包含。此外，此处没有公开的内容旨在表示是公共的，不管这种公开是否在权利要求中明确地陈述。没有权利要求元素旨在在35U.S.C§112第六段下解读，除非该元件使用短语“用于...的装置”明确地陈述或在方法权利要求的情况中使用短语“用于...的步骤”陈述。

Claims (33)

1.一种框架，其中，该框架包含：

支持构件；

耦合到该支持构件的一个或更多腿，其中所述一个或更多腿中的每一个包括从其远端延伸以用于附连到热沉的引脚，其中用于偏置所述一个或更多腿中的每一个的所述引脚的装置包含压缩弹簧或拉伸弹簧；以及

从该支持构件向内延伸的一个或更多臂，其中所述一个或更多臂配置成支持多个固态光发射器。

2.根据权利要求1所述的框架，其中该支持构件还包含用于将框架附连到印刷电路板的一个或更多孔，该印刷电路板支持所述固态光发射器。

3.根据权利要求1所述的框架，其中所述一个或更多腿中的每一个包括用于通过螺栓将盖子附连到该框架的孔。

4.根据权利要求1所述的框架，其中所述一个或更多腿中的每一个包括用于通过螺栓将盖子和该框架附连到热沉的孔。

5.根据权利要求1所述的框架，其中所述一个或更多臂中的每一个具有远端，该远端具有用于将该框架附连到支持所述固态光发射器的基板的装置。

6.根据权利要求5所述的框架，其中针对所述一个或更多臂中的每一个臂用于将该框架附连到所述基板的所述装置包含压缩脚。

7.根据权利要求1所述的框架，其中所述一个或更多腿具有一高度，且根据所述一个或更多臂布置为使得所述固态光发射器被支持在所述腿下方的框架中。

8.根据权利要求1所述的框架，其中用于所述一个或更多腿中的每一个的所述引脚包括用于向所述固态光发射器提供电力连接的装置。

9.根据权利要求8所述的框架，其中用于在所述一个或更多腿中的每一个的所述引脚中向所述固态光发射器提供电力连接的所述装置包含所述引脚中用于导送电导体到所述固态光发射器的孔。

10.一种固态光发射器模块，其中，该模块包含：

印刷电路板；

耦合到该印刷电路板的框架，所述框架包含支持构件及一个或更多腿，所述腿具有耦合到该支持构件的近端，所述一个或更多腿中的每一个包括从其远端延伸以用于附连到热沉的引脚，其中用于偏置所述一个或更多腿中的每一个的所述引脚的装置包含压缩弹簧或拉伸弹簧；以及

耦合到该框架的固态光发射器。

11.根据权利要求10所述的固态光发射器模块，其中包含耦合到该框架的反射器。

12.根据权利要求10所述的固态光发射器模块，其中包含盖子，该盖子在其第一端耦合到该框架，用于覆盖LED阵列。

13.根据权利要求10所述的固态光发射器模块，其中包含耦合在盖子的与该第一端相对的第二端处的辅助光学镜片。

14.根据权利要求10所述的固态光发射器模块，该框架进一步包括：

从该支持构件向内延伸的一个或更多臂，其中所述一个或更多臂配置成支持多个固态光发射器。

15.根据权利要求14所述的固态光发射器模块，其中该支持构件还包含用于附连该框架到印刷电路板的一个或更多孔，该印刷电路板支持所述固态光发射器。

16.根据权利要求14所述的固态光发射器模块，其中所述一个或更多腿中的每一个包括用于通过螺栓将盖子附连到该框架的孔。

17.根据权利要求14所述的固态光发射器模块，其中所述一个或更多腿中的每一个包括用于通过螺栓将盖子和该框架附连到热沉的孔。

18.根据权利要求14所述的固态光发射器模块，其中所述一个或更多臂中的每一个具有远端，所述远端具有用于附连该框架到支持所述固态光发射器的基板的装置。

19.根据权利要求18所述的固态光发射器模块，其中针对所述一个或更多臂中的每一个用于附连该框架到该基板的该装置包含压缩脚。

20.根据权利要求14所述的固态光发射器模块，其中所述一个或更多腿具有一高度，且根据所述一个或更多臂布置为使得所述固态光发射器被支持在所述腿下方的框架中。

21.根据权利要求10所述的固态光发射器模块，其中用于所述一个或更多腿中的每一个的所述引脚包括用于向所述固态光发射器提供电力连接的装置。

22.根据权利要求21所述的固态光发射器模块，其中用于在所述一个或更多腿中的每一个的所述引脚中向所述固态光发射器提供电力连接的所述装置包括所述引脚中用于导送电导体到所述固态光发射器的孔。

23.根据权利要求10所述的固态光发射器模块，其中所述固态光发射器模块还包括可移除的散热脂板，所述可移除的散热脂板能够附连到所述固态光发射器的底面且在将所述固态光发射器模块附连到所述热沉之前能去除。

24.一种框架，其中，该框架包含：

支持构件；

从该支持构件向内延伸的一个或更多臂；以及

耦合到该支持构件的一个或更多腿；其中所述一个或更多腿配置成支持多个固态光发射器，用于偏置所述一个或更多腿中的每一个的引脚的装置包含压缩弹簧或拉伸弹簧。

25.根据权利要求24所述的框架，其中该支持构件还包含用于附连该框架到印刷电路板的一个或更多孔，该印刷电路板支持所述固态光发射器。

26.根据权利要求24所述的框架，其中所述一个或更多腿中的每一个包括用于通过螺栓将盖子附连到该框架的孔。

27.根据权利要求24所述的框架，其中所述一个或更多腿中的每一个包括用于通过螺栓将盖子和该框架附连到热沉的孔。

28.根据权利要求24所述的框架，其中所述一个或更多臂中的每一个具有远端，所述远端具有用于附连该框架到支持所述固态光发射器的基板的装置。

29.根据权利要求28所述的框架，其中针对所述一个或更多臂中的每一个用于将所述框架附连到所述基板的所述装置包含压缩脚。

30.根据权利要求24所述的框架，其中所述一个或更多腿具有一高度，且根据所述一个或更多臂布置为使得所述固态光发射器被支持在所述腿下方的所述框架中。

31.根据权利要求24所述的框架，其中所述一个或更多腿中的每一个包括从其远端延伸以用于附连到热沉的引脚。

32.根据权利要求31所述的框架，其中用于所述一个或更多腿中的每一个的所述引脚包括用于向所述固态光发射器提供电力连接的装置。

33.根据权利要求32所述的框架，其中用于在所述一个或更多腿中的每一个的所述引脚中向所述固态光发射器提供电力连接的所述装置包含所述引脚中用于导送电导体到所述固态光发射器的孔。