CN1450303A - 卡合连接的汽车led灯组件 - Google Patents

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Abstract

一种可更换的车辆灯组件，可以通过直接将LED置于一个热连接到外部热辐射元件上的热传导支承座上制成所述灯组件。在一个实施例中，所述灯结构是基本上卡合配合在一起的。将LED安装到一个热传导柱和凸缘上。一个耦合器围绕该柱并通过凸缘连接到一个基座上，从而将该凸缘封闭就位。耦合器还包括闭锁件，用于安装到一个反射镜组件的插座孔内。热传导凸缘被暴露在外部通到周围空气中，从而，对LED进行冷却。

Description

卡合连接的汽车LED灯组件
技术领域
申请人Charles M.Coushaine特此要求本人的2002年4月9日的系列号为60/371,015临时申请“Snap Together Automotive Led LampAssembly”的优先权。
本发明涉及电灯，特别是汽车灯。更具体地说，本发明涉及卡合连接的汽车LED灯。
背景技术
在合适的条件下，发光二极管(LED)可以具有很高的效率和很长的寿命。可以将它们包装在相对小的壳体内。这些特点使得它们对于汽车及其它应用产生很大的吸引力。LED的寿命和效率与其工作温度有关。因此，常常将LED单个安装，分成分散的组，以便减少热量的局部集中。或者，在小于最大功率的状态下工作，减少其产生的热量。在使用大功率的LED时，降低热量成为一个更重要的因素。尽管大功率的LED产生更多的绝对的光线，同时它们也发出更多的绝对热量。在产生一个光束时，例如在外部汽车照明时，方便将光源集中在或靠近一个点处。然后将集中的光源提供给一个规定的反射镜或透镜组将光线以规定的方式指向待照明的区域。在LED灯结构中，将LED集中在或靠近到一个点，会相应地产生集中的热量，不利于LED的寿命和效率。因此需要一种LED灯的结构，使得能够集中LED光源，而同时又能够限制高的工作热量造成的有害效应。
发明内容
可以利用一个安装到连接到暴露在外部大气中的散热元件上的导热结构上的LED光源制成一个可更换的车辆灯。一个机械耦合器用于可拆卸地安装在一个壳体或反射镜上，该耦合器一般面向光源，并支承导热结构。所述耦合器支承一个电连接器，从该电连接器将电连接延伸到LED光源上，形成一个可更换的灯。
附图说明
图1是表示一个带有反射镜部分和电源接头的LED灯组件的透视图。
图2是表示一个可更换的LED灯组件的透视图。
图3是表示一个带有反射镜部分的LED灯组件的剖面图。
图4是一个耦合器的透视图。
图5是表示一个耦合到一个耦合器上的基座的透视图。
图6是表示一个适配器和一个LED灯的上部透视图。
图7是表示一个耦合器，适配器和LED灯组件的下部透视图。
图8表示一个支承LED光源的灯。
图9表示一个LED灯组件的一部分的剖面图。
具体实施方式
图1表示一个带有一个反射镜84的部分和一个标准的汽车电耦合器的端部套管22的LED灯组件的透视图。图2表示没有反射镜部分或端部套管22的LED灯组件的透视图。图2也表示一个可更换的灯单元。图3是表示带有一个反射镜84部分的LED灯组件10的剖面图。一个可更换的车辆灯组件10可以用一个基座12，一个耦合器26，一个适配器40和一个灯62构成。优选的基座12由塑料树脂模塑制成并具有一个限定出槽的第一壁14，所述槽起着电连接器的第一插座16的作用。第二壁18限定出一个起着第二插座20的作用的槽。第二插座20的内表面包括一个闭锁件22。该闭锁件22根据设计的选择，可以是一个突起，或者是一个槽。优选的闭锁件22是一个从第二壁18上延伸的竖柱。基座12包括至少一个从第一插座16延伸到第二插座20的电连接机构24。优选的电连接结构包括模塑到塑料基座上的两个腿。所述腿可以在第一插座16中用作插头连接器，在第二插座20中用作焊接点。
图4是表示一个耦合器26的透视图。该耦合器26一般具有一个管状部分28，该管状部分具有一个限定出一个中心通道32的内壁30。一个第一闭锁件，例如作为一个具有与基座12上的闭锁件22协同闭锁的尺寸和形状的第一臂34从管状部分28上延伸出来。基座12和耦合器26沿相邻表面相互紧密配合。基座12和耦合器26可以卡合连接在一起，将基座闭锁件22和耦合器的第一闭锁件、例如第一臂34啮合。基座12和耦合器26可以用销相互锁在一起，以便具有正确的取向。优选的耦合器26另外还包括一个第二闭锁件用于可拆装地耦合到一个壳体或反射镜的开口上。灯组件能够可更换地连接到一个壳体或反射镜上。优选的第二闭锁件是一个或多个支承面向轴向的凸轮面38的第二臂36。优选的耦合器26具有一个卡口，该卡口与几个具有凸轮面的卡口臂耦合以便在一个反射镜开口啮合。第二臂36或多个臂根据情况可以相对于管状部分28径向延伸。耦合器26可以旋转地闭锁到一个壳体或反射镜组件上。图5是表示一个耦合到一个没有适配器的优选的耦合器上的优选基座的透视图。图5表示在不包括凸缘52和反射镜84部分时，基座12和耦合器26之间的耦合关系。
图6是表示一个适配器40和灯62的上部透视图。优选的适配器40具有一个管状部分42，它具有一个离开基座12向外的轴向尺寸44。该轴向尺寸44可以方便地设置用于光学设计的目的。适配器40还具有一个外壁46，和一个限定出内通道50的内壁48。管状部分被设计成具有良好的热传导性，并且热连接到一个具有在灯组件的外部上的一个表面暴露在空气中的导热件上。这些零件应当承受相当大的热量(由LED产生的10％？？？或者更多的热量)。或者，显著地降低LED中的工作温度？？？摄氏度。优选地，暴露的表面是在两侧暴露在外部空气中的金属片部分。在一个实施例中，一个凸缘52从管状部分42上径向地延伸出来。在该优选实施例中，所述凸缘52具有圆盘的形状，该圆盘从管状部分42径向地向外延伸。为了增加热辐射，优选的凸缘52包括辐射或气流构件，例如延伸齿，孔，沟槽，棱或者类似于现有技术中的散热构件等。作为一个例子给出了延伸齿54。将凸缘52延伸到气流将要通过的部位。优选的适配器40，包括凸缘52，用具有高的热传导性的材料形成。铜，模铸铝，或者锌或者类似的金属和结构可以用来形成适配器40和凸缘52的结构，或将它们制造成一个单体，或者作为耦合件。
凸缘52进一步形成一个限定出一个耦合通道58的壁56。耦合通道58的尺寸和形状使得耦合器26的第一臂34的至少一部分能够插入和穿过其中。耦合器26的中心通道32被制成能够紧密地配合到适配器40的管状部分42上的尺寸和形状。耦合器26的管状部分30围绕适配器40配置，从而，耦合器26的第一臂34通过耦合通道58延伸。通过将耦合器26和适配器40锁定在一起，第一闭锁臂34被插入到第二插座20内与基座12闭锁。适配器40，包括凸缘52，被封闭在基座12和耦合器26之间。图7表示一个耦合器26，适配器40和一个灯62的下部透视图。耦合器26包围适配器40，两个第一臂34延伸通过两个耦合通道58，随时准备耦合到基座12上。在一个不是特别优选的形式中，耦合器26和凸缘52可以这样形成，使得两者相互旋转闭锁，同时第一耦合器臂34延伸穿过耦合通道58。这可以用一个卡口式的闭锁完成。
在基座12和适配器40之间，例如可以沿着凸缘52设置一个可压缩的密封件60。可以将一个O形环或者平密封环保持在一个槽内，所述槽形成在基座12上或者凸缘52上，根据情况可以围绕用于电连接到LED光源上的通道。也可以像现有技术中已知的那样进行密封。
LED灯62被支承在适配器40的一个远端。灯62可以包括一个灯体64和一个支承一个或多个LED68的LED保持器66。至少一个，优选两个电连接机构70，72通过适配器40的内部通道50，耦合器26的内部通道32从LED延伸，以便与电连器24或多个连接器连接，根据情况可以连接到第二插座20内。适配器40和灯主体64相互安装到一起。优选的适配器40和灯主体64包括对应的相邻和相似形的表面，它们可以相互对接以便固定并精确地将灯62定位，和从灯62向适配器40进行良好的热传导。例如，所述表面可以紧密地配合内表面和外表面74，76，以便在适配器40和灯62之间在轴向方向上耦合。图中表示出伸缩式连接，但也可以采用螺纹或者类似的连接。适配器40和灯62可以沿相邻表面焊接、粘结或者类似地接合在一起，以便提高定位或热传导性。紧贴在一起的连接在两个部件之间提供了一个热传导路径。优选的适配器40和相邻的灯62的表面分别由具有高热传导性的材料构成，例如铜，铝，锌或其它金属。它们相互配合，提供一个从灯62到适配器40和凸缘52的良好的热传导路径，在该路径可以在灯组件的外侧消耗热量。
图8表示安装有LED68的灯62。优选的灯62支承一个LED组和适当的电路。为了从LED芯片向热传导结构进行热传导，优选地，直接将LED芯片安装到热传导结构上。这可以利用靠近LED芯片或者在其下方形成的电路图样的交替的和绝缘的层以多种方式完成。各区域之间的跨接导线完成安装到热传导结构上的串联(优选的)或者并联的LED芯片阵列。在优选实施例中，大部分LED不朝向或者仅间接地朝向将要照明的区域。这种优选的取向是为了避免人直接看到很强的光源。LED68可以安装到柔性材料80上，然后将该材料弯曲在蘑菇状的灯头结构上以便大体上朝向反射镜。一旦将LED安装到灯头上，可以将它们像现有技术中已知的那样涂敷透明的保护性涂层82。
灯组件与一个反射镜相配合工作。可以借助耦合器的凸轮面或者卡口臂将该灯组件闭锁到一个反射镜84上。例如，可以至少部分地利用耦合器26的凸轮面38由耦合器26将反射镜84保持在组件10上。可以利用耦合器26或者适配器40的一个外壁协助灯组件10相对于反射镜84固定和定位。可以将一个O-环或平压密封件86设置在反射镜84与灯组件的一个部分之间，或者根据情况，设置在灯的壳体与灯组件的一个部分之间，灯组件的一个部分例如是凸缘的一侧。密封件86包围包括热传导结构的灯组件，以便防止灰尘和水影响到反射镜和灯壳体。
图9是表示LED灯组件的一部分的剖面图。图9中的视图，与电连接机构24横切。基座12在限定第二插座的内壁中包括一个突起90。耦合器26在一端可以配合到第二插座20内。臂34可以与突起90闭锁，例如，可以将该臂34制成一个柔性臂，并带有可以和该突起90卡配合的尺寸和形状的孔。利用一个从基座12的壁延伸90度的啮合面92，以及相应的壁，在耦合器臂34内形成的孔上，所述卡合配合基本上是永久性的，不会受到重复性地向反射镜84或灯壳体上的可拆卸地连接的影响。在优选实施例中，形成两个或更多个这种闭锁，并围绕基座12合耦合器26相互面对的内周分布。
为了产品的实用性，可以将组件设计成具有可互换的部件，以便能够很快地适应不同的灯壳体结构。从而，优选的基座12是一种标准的基座，用于和汽车或类似的交通工具中标准的电源耦合器连接。类似地，可以利用一个标准的耦合器26，以便闭锁到该基座12上。可以利用一个标准灯体64，以便支承各种各样的LED保持结构。可以设计具有不同轴向长度和凸缘件的特定的适配器40。这样，LED光源可以以一个优选的光学深度配置，并构成不同的热负荷。这样，在制造灯组件时，可以利用一个标准基座和标准LED定位设备，但是，可以对不同型号进行调节，使得其中的灯具有沿着轴具有不同的轴向LED深度。例如，在不同的型号之间，LED支承座的长度适配器40的颈可以不同，而所有其它的部件都保持不变。从而，不同的灯可以用于不同设计的灯壳体。例如，所有各种外部照明元件-前照灯，雾灯，白昼行车信号灯，尾灯，转弯和信号灯，在一端可以全部包括相同或相似的电气附件元件和相同或类似的LED支承座和冷却件，并且，光源或多或少地较深地设置在一个反射镜壳体内，以便对于各种灯系统与不同的但优选地为焦点位置相互匹配。这种可以互换的定位部件可以降低各种结构之间的总的制造成本。
尽管上面指出并描述了本发明的优选实施例，但十分明显，对于熟悉本领域的人员而言，在不超出所附权利要求书的范围内，可以进行各种改变和改型。

Claims (21)

1、一种可更换的车辆灯组件，包括：
一个安装在热传导结构上的LED光源，所述热传导结构连接到一个暴露在外部空气中的散热元件上；
一个用于可拆装地安装到一个壳体和反射镜上的机械耦合器，该耦合器基本上面对光源，所述耦合器为所述热传导结构提供支承；
一个由耦合器支承的电连接器，以及
从电连接器到LED光源延伸以便形成一个可更换的灯的电连接机构。
2、如权利要求1所述的灯组件，其中，电连接器被密封到热传导结构上以便包围电连接机构。
3、如权利要求1所述的灯组件，进一步包括一个靠近并包围热传导结构的密封件，以便在连接到耦合器上时，在灯组件和一个壳体或反射镜之间密封。
4、如权利要求1所述的灯组件，其中，热传导结构包括一个管状金属部分，所述管状部分基本上在LED光源的安装用元件和散热元件之间延伸。
5、如权利要求1所述的灯组件，其中，散热元件包括一个暴露在外部空气中的金属表面。
6、如权利要求1所述的灯组件，其中，热传导结构包括一个管状金属部分，它基本上在LED光源的安装元件和散热元件之间延伸，所述散热元件包括一个在灯组件的外部暴露到外部空气中的金属表面。
7、如权利要求6所述的灯组件，其中，散热元件包括一个在灯组件的外部至少在凸缘的两侧上部分地暴露到外部空气中的金属凸缘。
8、如权利要求1所述的灯组件，其中，耦合器保持散热元件，该耦合器闭锁在一个基座上，提供一个电连接器，并且，该组件还包括从电连接器通过耦合器延伸、并通过散热元件延伸到LED光源的电连接机构。
9、如权利要求8所述的灯组件，其中，耦合器包括一个与电连接器匹配的连接件。
10、如权利要求9所述的灯组件，其中，连接件包括至少一个径向延伸的臂，所述臂具有一个凸轮面，以便压紧到壳体或反射镜的相邻插座面上。
11、一种可更换的车辆灯组件，包括：
a)一个基座，所述基座具有限定出一个用于电连接机构的第一插座的第一壁，一个限定出第二插座的包括一个闭锁件的第二壁，以及至少一个从第一插座延伸到第二插座的电连接机构；
b)一个耦合器，它具有一个管状部分，该管状部分具有一个限定出一个中心通道的内壁，一个从管状部分延伸闭锁到基座内的闭锁件上的第一臂；以及至少一个具有耦合面的第二臂，该第二臂相对于管状部分沿径向延伸；
c)一个适配器，所述适配器具有一个带有轴向尺寸的热传导管状部分，一个外壁，一个限定出一个内部通道的内壁，以及一个向管状部分向外延伸的散热部分，所述散热部分具有一个限定出一个耦合通道的壁，其尺寸和形状允许耦合器的第一臂的至少一部分通过耦合通道，耦合器围绕一个适配器设置，并且耦合器的第一臂延伸通过该耦合通道，并且与基座闭锁在第二插座内；从而，将散热部分封闭在耦合器和基座之间；以及
d)一个有适配器支承的电灯，该电灯具有至少一个延伸通过适配器的电连接机构，并且通过耦合器与该电连接机构连接。
12、如权利要求11所述的灯组件，其中，基座包括一个在第二插座的内部形成的竖立的突起，并且所述耦合器闭锁在该竖立的突起上。
13、如权利要求12所述的灯组件，其中，基座包括一个在第二插座内部的闭锁件，并且耦合器的第一臂在第二插座内被闭锁在基座上。
14、如权利要求12所述的灯组件，其中，在基座和散热部分之间设置一个可压缩的密封件。
15、如权利要求12所述的灯组件，其中，散热部分包括热辐射件。
16、如权利要求12所述的灯组件，其中，所述耦合器包括一个连接支承一个凸轮件的卡口。
17、如权利要求12所述的灯组件，其中，适配器和散热部分由具有高热传导率的金属制成。
18、如权利要求12所述的灯组件，其中，适配器和灯沿相邻并相似的表面相互紧密地安装在一起，以便保证在它们之间借此热传导，并且，耦合器和相邻的灯表面分别由具有高热传导率的材料制成，从而提供从灯到凸缘的热传导路径。
19、如权利要求12所述的灯组件，其中，适配器和灯包括对应的内表面和外表面，使之能够在适配器和灯之间轴向连接。
20、如权利要求19所述的灯组件，其中，轴向连接是可伸缩性的连接。
21、一种车辆灯组件，包括：
a)一个基座、所述基座具有一个限定出用于电连接机构的第一插座的第一壁，一个限定出包括一个闭锁件的第二插座的第二壁，至少一个从第一插座延伸到第二插座的电连接机构；
b)一个耦合器，具有一个管状部分，所述管状部分具有一个限定出一个中心通道的内壁，一个第一闭锁件，用于协同动作连接到基座的闭锁件上；以及一个第二闭锁件用于可拆装地与壳体或反射镜连接；
c)一个适配器，所述适配器具有一个有轴向尺寸的管状部分，一个外壁，和一个限定出内部通道的内壁；该适配器具有一个从管状部分径向延伸的凸缘部分，管状部分和凸缘部分用具有高热传导率的材料制成，并且管状部分和凸缘部分基本上是相互热传导性地接触的；凸缘部分具有一个限定出一个耦合通道的壁，其尺寸和形状允许基座的闭锁件和耦合器的第一闭锁件之间机械连接；耦合器围绕适配器设置，并且基座的闭锁件被闭锁到耦合器的第一闭锁件上，从而，将凸缘封闭在耦合器和基座之间；
d)一个可压缩的密封件设置在基座和凸缘之间；以及
d)一个由适配器支承的电灯，它具有至少一个通过适配器的内部通道延伸的电连接机构，以及与第二插座内的的电连接机构连接的耦合器的内部通道；适配器和灯相互安装在一起，适配器和灯包括相互对应的、相邻并相似的表面，使得能够在适配器和灯之间进行连接，同时在它们之间提供热传导，并且，耦合器和相邻的灯表面分别由具有高热传导率的材料制成，从而提供一个从灯到凸缘的热传导路径；以及
e)灯包括一个灯体，一个或多个LED安装到该灯体上，以便在工作过程中将热量从一个或多个LED传导到灯体。
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