JP2004320020A - 挿入可能な軸方向導線路を有するｌｅｄランプ及び該ランプを製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 回路基板へＬＥＤアセンブリを接続するための導線が、ＬＥＤアセンブリを支持するポストに挿入される絶縁体の中で予め配線される新規なＬＥＤランプ、及び製造方法を提供する。
【解決手段】 ＬＥＤランプ基部と上部を有する熱伝導ポスト、複数の導線路、及び該複数の導線路の１つを通って各々が伸張する複数の導線を含み、該複数の導線の端部がポストの上部と基部から出現するポストの内部の絶縁体、ポストの上部にある複数のＬＥＤアセンブリを有するヘッド、及びポストの基部にある（ＬＥＤアセンブリのための）回路基板を含み、前記導線は各ＬＥＤアセンブリ及び回路基板へ接続される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、反射鏡に囲まれたポスト上で支持される複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）アセンブリを有するランプ、及びそのようなランプを作る方法に関する。

既知のように、ＬＥＤ素子の光出力は、その温度に依存する。効率的な光生成を保証するために、温度は低く保たれなければならない。従って、熱をＬＥＤアセンブリから放出するための放熱器を有する複数のＬＥＤアセンブリを含むＬＥＤランプを提供することは有益である。

また、複数のＬＥＤアセンブリからの光を集中させるための反射鏡を提供することも望ましい。ＬＥＤアセンブリが反射鏡により囲まれ、反射鏡から離されるように、ＬＥＤアセンブリはポストに取り付けられる。回路基板は、ポストに搭載されたＬＥＤアセンブリを動作させるために必要な電気的要素と電気的接続を提供する。

しかし、複数のＬＥＤアセンブリを有するＬＥＤランプの中の反射鏡、放熱器、回路基板、及びポストの配置、ならびにこれら構成要素の効率的組み立ては、そのようなランプの設計者に対して問題を提示してきた。問題の１つは、回路基板がポストの基部に取り付けられるとき、及び放熱器と反射鏡もポストの基部に取り付けられるとき、如何にしてポストの上部に搭載されたＬＥＤアセンブリを回路基板へ効率的に接続するかということである。熱はポストの上部のＬＥＤアセンブリからポストの基部の放熱器へ伝導されなければならず、電気的接続はポストの基部の回路基板からポストの上部のＬＥＤアセンブリへ為されなければならず、構成要素の配置はランプの自動化された製造を容易にしなければならない。

本発明の目的は、新規なＬＥＤランプ、及びランプの組み立てを容易にするＬＥＤランプ製造方法を提供することである。

本発明の他の目的は、新規なＬＥＤランプ、及び回路基板へＬＥＤアセンブリを接続するための導線が、ＬＥＤアセンブリを支持するポストに挿入される絶縁体の中で予め配線されるランプを製造する方法を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、新規なＬＥＤランプ及び該ＬＥＤランプを製造する方法を提供することであり、該ランプは基部と上部を有する熱伝導ポスト、複数の導線路、及び該複数の導線路の１つを通って各々が伸張する複数の導線を含み、該複数の導線の端部がポストの上部と基部から出現するポストの内部の絶縁体、ポストの上部にある複数のＬＥＤアセンブリを有するヘッド、及びポストの基部にある（ＬＥＤアセンブリのための）回路基板を含み、前記導線は各ＬＥＤアセンブリ及び回路基板へ接続される。

図１を参照すると、本発明の実施例のＬＥＤランプ１０は、基部１４と上部１６、基部１４に取り付けられた反射鏡１８、及び基部１４に取り付けられた放熱器２０を有する熱伝導ポスト１２を含む。反射鏡１８と放熱器２０の基部１４への取り付けは、反射鏡１８と放熱器２０を順番に取り除いたランプ１０を示す図２−図３から明らかである。放熱器２０の実施例は図４に示され、適切な材料（例えば、鋳造物、亜鉛、またはアルミニウム）から成る。（図５に示されるような）適切な締結具が、反射鏡１８と放熱器２０を基部１４に固定する。図示される反射鏡、放熱器、及び締結具は実施例として提示されるが、他のデザイン、形状、及びサイズも、ランプの特定の目的、サイズ、及びデザインに対して適切なように本発明に適合可能である。

ＬＥＤアセンブリ２２は、ポスト１２の上部１６上のヘッド２４の周辺部に取り付けられる。ヘッド２４は、ＬＥＤアセンブリ２２を受け入れるための平坦部を含む。ＬＥＤアセンブリ２２の数はランプの用途に依存し、１実施例では、１０個のＬＥＤアセンブリ２２がヘッド２４の周辺部の各平坦部に取り付けられる。光ビーム２６によって示されるように、ＬＥＤアセンブリ２２からの光が反射鏡１８へ向けられ、ランプ１０の用途に対して適切な方法で反射されるように反射鏡１８とＬＥＤアセンブリ２２が配置される。以下で詳細に説明されるように、ＬＥＤアセンブリ２２を作動させるための構成要素を有する回路基板２８は基部１４の底面に配置され、導線３０でＬＥＤアセンブリ２２に接続される。

図１の実施例の縦断面図である図５を参照して、回路基板２８へのＬＥＤアセンブリ２２の接続を論じる。初めに、基部１４はポスト１２の底面の環状拡張部分であり、ヘッド２４はポスト１２の他端にある上部１６の拡張部分であることを記載する。基部１４、上部１６、及びヘッド２４を含むポスト１２の全体は、高い熱伝導率を有する１つの金属片（例えば、美観のために金属被覆できる鋳造物、亜鉛）であることが好ましい。複数の部品を結合してポスト１２を構成できるが、組み立てはより困難であり、熱伝導は減少する。基部１４は階段状にされて放熱器２０を受け入れ、反射鏡１８を固定するために適切な結合とＯリング１８’を有する。基部１４は、回路基板２８を受け入れる中心凹部３２を有する（当業者に既知であるので、回路は図示されない）。回路基板２８が突出しないように、凹部３２は十分な深さを有する。

ポスト１２の中心部は、基部１４から上部１６へ伸張する軸方向の開口部３４を有する。（導線３０が出現する孔３６を除いて）開口部３４は基部１４で遮られず、上部１６で閉じられる。導線３０は、回路基板２８の取り付けの前に開口部３４へ挿入される絶縁体４０により支持される。絶縁体４０は、導線３０を互いに絶縁する導線路４２を定める。

絶縁体４０のサイズと形状、及び開口部３４のサイズと形状は、自動化されたプロセスで絶縁体４０が開口部３４へ挿入可能なように調整される。絶縁体４０を開口部３４へ挿入する前に、導線３０は絶縁体４０の中の導線路４２と嵌め合わされ、導線３０の端部が絶縁体４０を超えて伸張する。後で記載するように、伸張した端部は回路基板２８とＬＥＤアセンブリ２２に取り付けられる。導線路４２の数と間隔は、ＬＥＤアセンブリ２２の数と間隔に対応する。導線３０の伸張した端部は、ＬＥＤアセンブリ２２の各々の近くに配置されることが好ましい。導線路４２は平行または真っ直ぐである必要はなく、導線が適切な位置の回路基板２８へ伸張するように整列させられる。

絶縁体４０は、（例えば、プラスチック、及びセラミックの）ポスト１２の中で発生する熱に耐えることが出来る適切な電気絶縁材料である。導線３０は、少なくとも、ＬＥＤアセンブリ２２を動作させるために必要な電流を運搬するために適切な直径を有する。導線３０は、絶縁体４０が製造工程の間に開口部３４へ挿入されるときに伸張した端部が孔３６へ挿入できるように十分堅いことが好ましく、このために、電流負荷に対して必要な厚さよりも厚い。少なくとも約０．５ｍｍの線径が、この目的のために適切である。（例えば、長手方向のスナップ嵌め、または縦方向の挿入により）絶縁体４０が形成された後に、導線３０は導線路４２の内部に配置されるか、または絶縁体４０を形成する間に絶縁体４０の内部に配置される。

図６（ａ）−（ｂ）、及び図７（ａ）−（ｂ）は本発明に適切な絶縁体４０の２つの実施例を示すが、他の形状もこの開示から導出可能である。図６（ａ）−（ｂ）の絶縁体４０’は、端部が導線路４２’を定める半径方向のフィン４６を有するコア４４を含む。導線３０は導線路４２’へ長手方向にスナップ嵌めされるか、または嵌め合わされ、底面４６が任意に提供されて開口部３４を閉じる。図７（ａ）−（ｂ）の実施例は、導線路４２”を定める縦方向の溝を有する溝付きコア４８を含む。導線３０は導線路４２”へ長手方向にスナップ嵌めされるか、または嵌め合わされる。

図８（ａ）−（ｃ）は、基部１４、絶縁体４０、及び回路基板２８の組立順序を示す。図から明らかなように、開口部３４は基部１４の底面に出現する。開口部３４は絶縁体４０を受け入れるような大きさ及び形状であり、矢印５０によって示されるように、絶縁体４０は開口部３４へ挿入される。いったん絶縁体４０が開口部３４へ挿入されたら、導線３０の伸張した端部が基部１４と上部１６から出現する。次に、回路基板２８が凹部３２の中に配置される。回路基板２８上の適切な回路への導線３０の接続を容易にするために、導線３０の伸張した端部が回路基板２８の露出側から突出することが好ましい。適切な締結具が十分深く打ち込まれ、図５に示されたようなランプ１０が現れる。

図９に示される次のステップは、ＬＥＤアセンブリ２２への導線３０の伸張した端部の接続線５２を用いた接続を含む。或いは、（例えば、ハンダ付け、または溶接により）伸張した端部がＬＥＤアセンブリ２２へ直接的に接続される。放熱器２０と反射鏡１８は、この時点で取り付けることが出来る。

ＬＥＤランプ及び記載した方法は、複数の長所を提供する。例えば、導線は堅く製造され、回路基板のための空間が十分大きく構成要素の分離及び熱放出を可能にし、回路基板への導線の接続は高度に自動化され、放熱器は特定の応用に対して無数の形状を有し、種々の部品の嵌め合い公差は製造のコスト及び複雑さを減少させるようなものである。

以上、本発明の好ましい実施例について図示し記載したが、特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形及び変更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。

本発明のＬＥＤランプの実施例の斜視図である。 反射鏡を取り除いた図１の実施例の斜視図である。 放熱器を取り除いた図２の実施例の斜視図である。 図１の実施例のランプのための放熱器の斜視図である。 図１の実施例の縦断面図である。 本発明の絶縁体の１実施例の斜視図と断面図である。 本発明の絶縁体の他の実施例の斜視図と断面図である。 図１の実施例の組立順序である。 図１の実施例のＬＥＤアセンブリの部分図と端子への導線の接続である。

符号の説明

１０ ＬＥＤランプ
１２ ポスト
１４ 基部
１６ 上部
１８ 反射鏡
１８’ Ｏリング
２０ 放熱器
２２ ＬＥＤアセンブリ
２４ ヘッド
２６ 光ビーム
２８ 回路基板
３０ 導線
３２ 凹部
３４ 開口部
３６ 孔
４０ 絶縁体
４０’ 絶縁体
４２，４２’，４２” 導線路
４４ コア
４６ フィン
４６ 底面
４８ 溝付きコア
５０ 矢印
５２ 接続線

Claims (20)

1. 基部と上部、及び前記基部から前記上部へ熱伝導ポストを通って軸方向に伸張する複数の導線路を有する該熱伝導ポスト、
   前記熱伝導ポストの前記上部にあり、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）アセンブリを有するヘッド、
   前記熱伝導ポストの前記基部にある前記ＬＥＤアセンブリのための回路基板、及び
   互いに絶縁され、前記導線路の１つを通って各々が伸張し、端部が前記基部と前記上部から出現し、前記ＬＥＤアセンブリの１つと前記回路基板に各々が接続される複数の導線から成ることを特徴とするランプ。
2. 前記ポストが軸方向の開口部を中に有し、前記複数の導線路が前記開口部の内部で支持される絶縁体の中にあることを特徴とする、請求項１に記載のランプ。
3. 前記絶縁体が、前記導線路を形成する複数の軸方向シャフトから成ることを特徴とする、請求項２に記載のランプ。
4. 前記絶縁体が、半径方向に伸張する複数のフィンを有するコアから成り、前記導線路が前記フィンの端部にあることを特徴とする、請求項２に記載のランプ。
5. 前記絶縁体が、複数の軸方向の溝を外側に有するコアから成り、前記導線路が前記溝の中にあることを特徴とする、請求項２に記載のランプ。
6. 前記ポストの前記基部に取り付けられた反射鏡をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のランプ。
7. 前記ポストの前記基部に取り付けられた放熱器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のランプ。
8. 前記ポストの前記基部が底面に有し、前記回路基板が前記凹部の内部にあることを特徴とする、請求項１に記載のランプ。
9. 前記ＬＥＤアセンブリが前記ヘッドの周辺部に配置され、前記導線が前記ＬＥＤアセンブリの各々に隣接する前記ポストの前記上部から出現し、接続線を用いて前記ＬＥＤアセンブリに接続されることを特徴とする、請求項１に記載のランプ。
10. ランプを製造するための方法であって、
    基部と上部を有する熱伝導ポストを提供し、
    複数の導線路、及び互いに絶縁され、前記導線路の１つを通って各々が伸張する複数の導線を含む挿入物を提供し、
    前記ポストの前記上部と前記基部から前記導線の端部が出現するように、前記挿入物を前記ポストに挿入し、
    複数のＬＥＤアセンブリを前記ポストの前記上部に有するヘッドを提供し、
    前記ＬＥＤアセンブリのための回路基板を前記ポストの前記基部に取り付け、及び
    前記導線の各々を前記ＬＥＤアセンブリの１つ、及び前記回路基板に接続する諸ステップから成ることを特徴とする方法。
11. 前記ポストが軸方向の開口部を有し、前記挿入物が絶縁体を有し、該絶縁体が前記挿入ステップの間に前記開口部に挿入されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記絶縁体が、前記導線路を形成する複数の軸方向シャフトを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 反射鏡を前記ポストの前記基部に取り付けるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
14. 放熱器を前記ポストの前記基部に取り付けるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
15. 前記回路基板を前記ポストの前記基部にある凹部の中に取り付けるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
16. 接続線を用いて前記導線の前記端部を前記ＬＥＤアセンブリに接続するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
17. 基部と上部、及び軸方向の開口部を有する熱伝導ポスト、
    前記開口部の内部にあり、複数の導線路を定める絶縁体、
    互いに絶縁され、前記導線路の１つを通って各々が伸張し、端部が前記ポストの前記基部と前記上部から出現する複数の導線、
    前記ポストの前記上部にあり、周辺部に取り付けられた複数のＬＥＤアセンブリを有し、該ＬＥＤアセンブリの各々が前記導線の１つに接続されるヘッド、
    前記ポストの前記基部にある回路基板であって、前記導線の端部が前記回路基板まで伸張して電気的に接続される回路基板、
    前記ポストの前記基部に取り付けられた反射鏡、及び
    前記ポストの前記基部に取り付けられた放熱器から成ることを特徴とするランプ。
18. 前記絶縁体が、半径方向に伸張する複数のフィンを有するコアから成り、前記導線路が前記フィンの中にあることを特徴とする、請求項１７に記載のランプ。
19. 前記絶縁体が、複数の軸方向の溝を外側に有するコアから成り、前記導線路が前記溝によって定められることを特徴とする、請求項１７に記載のランプ。
20. 前記導線が、前記ＬＥＤアセンブリの各々に隣接する前記ポストの前記上部から出現し、接続線を用いて前記ＬＥＤアセンブリに接続されることを特徴とする、請求項１７に記載のランプ。

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