JP2005072600A - 挿入可能なｌｅｄ基板を備えたｌｅｄランプ及びそのランプの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱伝導性支柱の上部に配置されたＬＥＤと熱伝導性支柱の底部に配置された電気回路及びヒートシンクとの接続を効率的に行うことができる構成を有するＬＥＤランプ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明のＬＥＤランプは外側にスロット（または、溝）を備えた熱伝導性の支柱を含み、複数のＬＥＤ組立品の各々が各スロットに挿入される。各ＬＥＤ組立品は最初にスロットに挿入される第１端、及び第２端を備え、ＬＥＤを備える第１端は支柱の上部に配置され、第２端は基板の底部に配置される。ＬＥＤ組立品はさらに、基板の第１端に配置されるＬＥＤから基板の底部に配置される第２端まで拡張し、ＬＥＤと基板の底部の中空部に配置される回路板とを電気的に接続する電気導線を備える。好まれるものとして、本発明のＬＥＤランプは熱伝導性支柱の底部に配置される反射鏡及びヒートシンクをさらに備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は反射鏡によって囲まれた支柱に支持された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えたランプ及び、そのランプの製造方法に関する。

周知のように、ＬＥＤの光の出力はそれの温度に依存する。しかしながら、ランプの温度は効率的な光の生成を確実にするために低く維持されなければならない。したがって、ＬＥＤから熱を除去するためのヒートシンクを備えた複数のＬＥＤを含むＬＥＤランプを提供することが望まれている。

また、このようなランプは複数のＬＥＤからの光を集中（または、収束）させることが望まれる。ＬＥＤはＬＥＤが反射鏡に囲まれかつ反射鏡から間隔を開けた状態で配置されるように支柱に取り付けられてもよい。支柱に取り付けられたＬＥＤを動作させるための電気部材及び電気接続を与えるために回路基板が備えられる（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、複数のＬＥＤを備えたＬＥＤランプ内の反射鏡、ヒートシンク、及び支柱の配置、並びに、これらの構成要素の効率的な組立てはこのようなランプの設計者にとって困難な問題を呈する。このような問題の１つは、回路板が支柱の底部に配置されたとき、そして、ヒートシンク及び反射鏡もまた支柱の底部に配置されたときに、支柱の上部に設置されるＬＥＤと回路板とを、どのように効率良く接続するかということである。熱は支柱の上部に配置されたＬＥＤから支柱の底部に配置されたヒートシンクに伝導されなければならず、電気接続は支柱の上部に配置されたＬＥＤから支柱の底部に配置された回路板に接続されなければならず、さらに、構成要素の配置はランプの自動製造を容易にするものでなければならない。

特開２００４−６２９７号公報

本発明の目的は斬新なＬＥＤランプ及び、そのランプの組立てを容易にするＬＥＤランプの製造方法を提供することである。

本発明のさらなる目的はＬＥＤを回路板に接続するための電気導線（または、電気導体）を含む、支柱とは独立した、複数の基板の各々にＬＥＤを取り付け、その基板をＬＥＤを支持する支柱の外側のスロットに挿入することを特徴とする、斬新なＬＥＤランプ及び、そのランプの製造方法を提供することである。

本発明のさらなる目的は、支柱の外側に複数のスロットを備える熱伝導性支柱を備え、別個のＬＥＤ組立品が各スロットに挿入され、各ＬＥＤ組立品が最初にスロット内に挿入される第１端及び第２端を有する細長い基板を備え、各ＬＥＤ組立品がさらに、基板の第１端に備えられた対応する１つまたは複数のＬＥＤ、及び、電気導体（または、電気導線）を含み、電気導体（または、電気導線）が支柱の上部のＬＥＤから支柱の底部に配置された基板の第２端を越えて拡張し、支柱の底部で回路板に接続されることを特徴とする、斬新なＬＥＤランプ及び、そのランプの製造方法を提供することである。

本発明は各々が対応するＬＥＤ及びＬＥＤのための電気導線を備えた複数のＬＥＤ組立品、並びに、各々が対応するＬＥＤ組立品を収容する電線トラフ（wireway）を画定する、複数の軸方向のへこみ部（または、空洞部）を備えた熱伝導性の支柱、及び熱伝導性の底部のへこみ部（または、空洞部）に収容される回路板から成る、改善された構造を持ったＬＥＤランプを提供することによって上述の目的を解決する。

支柱内のへこみ部に収容されるＬＥＤ組立品は両側に第１端及び第２端を備えた細長い形状を有し、熱伝導性支柱の上部に隣接して配置される第１端にはＬＥＤが配置され、第２端は熱伝導性支柱の底部に配置される。第１端と第２端の間には電気導体（または、電気導線）が配置され、支柱の上部に配置されたＬＥＤと支柱の底部に配置された回路板とを電気的に接続する。また、ＬＥＤ組立品は熱伝導性支柱と熱伝導関係に配置されるので、ＬＥＤ組立品の熱は熱伝導性支柱を介して効率的に消散される。

さらに、好まれる実施例において、各電線トラフまたは電線トラフを画定するへこみ部は内側または底部に突起部を備え、配置されたＬＥＤ組立品と熱伝導性支柱との接触を改善し、それらの間の熱伝導を向上させる。また、好まれる実施例において、電線トラフを画定するへこみ部は開いた状態の底部の外部スロット及び、ＬＥＤ組立品の基板を収容するための前記スロットより幅の広い上部の内部空間を備えた概略Ｔ型の断面を有する。

さらに、好まれる実施例において、ＬＥＤランプは反射鏡を備え、ＬＥＤ組立品の基板の第１端部分は、配置されたＬＥＤが反射鏡の方向を向くように残りの部分に対して曲げられる。また、好まれる実施例において、熱伝導性支柱は熱の消散を向上させるために、底部に配置されたヒートシンクを備える。

上述の構成により、本発明は支柱の上部に配置されたＬＥＤと支柱の底部に配置された電気回路及びヒートシンクとを効率的かつ接続することを可能にした。さらに、本発明は各々が対応するＬＥＤ及び電気導線を備えた複数のＬＥＤ組立品を予め用意することにより、ＬＥＤや電気導線を個々に支柱に取り付ける必要性を排除した。そして、各々がＬＥＤ及び電気導線を備えるＬＥＤ組立品は機械的に支柱に取り付けることができ、ＬＥＤランプ全体の製造費及び製造過程を大幅に低減させることを可能にした。また、本発明の構成はヒートシンクの形状を制限する要素が少なく、ヒートシンクを特定の用途での必要に応じて多様な形状で構成することを可能にした。さらに、本発明のＬＥＤ組立品を配置するための、熱伝導性支柱のへこみ部（空洞部）は結果的に熱伝導性支柱の表面積を増大させ、熱の消散を向上させる。

本発明の上述及び他の目的、特徴、及び長所は以下の図面及び好まれる実施例によって、当業者にとってより明確になるだろう。

図１及び図２を参照すると、本発明のＬＥＤランプ１０は底部１４及び上部１６を含む熱伝導性支柱１２、底部１４に取り付けられた反射鏡１８及び底部１４に取り付けられたヒートシンク２０を含む。反射鏡１８及びヒートシンク２０の底部への取り付けは、反射鏡１８が外された状態のランプ１０を示している図２からより明らかになるだろう。ヒートシンク２０は鋳造された亜鉛やアルミニウム等の、適当な材料から形成することができる。（図３に示されているように）反射鏡１８及びヒートシンク２０は適当な金具（または、取り付け具）等によって底部１４に保持される。ここで、図に示されている反射鏡、ヒートシンク、及び金具は例として示されたものであり、ランプの用途、寸法、デザインに応じて、本発明に対し他のデザイン、形状、寸法、および取り付け方法が使用されてもよいことは明白であるだろう。

ＬＥＤ２２は支柱１２の上部のヘッドの周辺に取り付けられる。ヘッド２４はＬＥＤ２２を受容するための平面部分２４'を含んでもよい。ＬＥＤ２２の数はランプの用途に依存し、１つの実施例においては、１０個のＬＥＤ２２がヘッド２４の周囲の平面部分２４'の各々に取り付けられる。平面部分２４'は好まれるものとして、ヘッドの周囲に同じステップ（または、同じ距離）で、かつ、ランプ軸に対する角度がＬＥＤ２２からの光が概略的に反射鏡に向かい、ランプの照射方向に向かないような角度になるように拡張する。例えば、図１の光線２６によって図示されているように、反射鏡１８及びＬＥＤ２２は、ＬＥＤ２２からの光が反射鏡１８に投射され、ランプ１０の目的に対して適当な方向及び様式で反射されるように配置される。図３とともに後で詳細に説明するように、ＬＥＤ２２の動作のための部材を備えた回路板２８は底部１４の下部に配置され、電気導体３０によってＬＥＤ２２に接続される。

ＬＥＤ２２の回路板２８への接続は以下に、図３−５への参照とともに、以下に詳細に説明される。図３に示されているように、底部１４は支柱１２の底部の一部（または、拡張部分）であってもよく、ヘッド２４は支柱１２のもう一方の端部の上部１６の一部（または、拡張部分）であってもよい。底部１４、上部１６及びヘッド２４を含む支柱１２の全体は好まれるものとして、美的デザインを考慮して形成された、鋳造式の亜鉛等の、高い熱伝導性を持った単一の材料であってもよい。もちろん、支柱１２を形成するために複数の部品が結合されてもよいが、組立てが困難であり、熱伝導性が劣化する可能性がある。底部１４はヒートシンク２０を受容するために段差が設けられてもよく、反射鏡１８を固定するために適当な結合手段及びＯリング１８'が使用されてもよい。底部１４は回路板２８（図において、電気回路の詳細は図示されていないが、それらはこの分野で周知であるだろう）を受容する中央のへこみ部３２を備えてもよい。へこみ部３２は好まれるものとして、回路板２８が底部１４の底面から突き出さないような、適当な深さを持つ。

図４−５から判るように、ＬＥＤ２２の回路板２８への接続はＬＥＤ組立品４０を使用して達成されてもよい。各ＬＥＤ組立品４０は第１端部４４にＬＥＤ２２を備えた細長い基板４２、及びＬＥＤ２２から基板４２の第２端まで（または、第２端を越えて）拡張する電気導体（または、電気導線）３０を含む。各ＬＥＤ組立品４０は、各ＬＥＤが支柱１２の基板４２を介してヒートシンク２０と熱伝導関係で配置される状態で、個々に、支柱１２の対応する電線トラフ（wireway）４８に挿入されてもよい。各平面部分２４'は平面部分に通じている別個の電線トラフ（または、電線ケース）４８を備えてもよい。好まれるものとして、後で詳細に説明するように、各電線トラフ４８は覆いかぶさるように突き出した縁を備えた放射状に拡張するスロット、または、スロットの側壁に保持部材を形成する突起部であってもよい。ＬＥＤ組立品４０はＬＥＤ組立品の縁が保持部材に保持されるような状態で、スロット内に軸線方向にスライドされてもよい。

ＬＥＤ組立品４０が（好まれる実施例において、第１端４４が最初にスロット内に挿入されるように）支柱の底部１４から電線トラフ４８内に挿入されるとき、第１端４４はＬＥＤ２２が適当な投射角度を呈するように、挿入中に第１端がヘッド２４に近づくにつれて曲げられる。これを達成するために、基板４２（または、基板４２の少なくとも第１端４４の部分）は挿入中の曲げを可能にする程度に可撓制である必要がある。適当な基板の材料は電気絶縁性でかつ熱伝導性の、約０.５ｍｍの厚さを持つ材料等である。電気導線３０は基板４２上に形成されたトレース、ワイヤ、または他の適当な可撓制電気伝導材料である。電気導線３０は導線が電線トラフ４８の壁に接触しないように絶縁性のカバーを備えていてもよいし、または、電気導線３０は電線トラフとの接触を避けるために電線トラフからオフセットを持つように配置されてもよい。図３は第１端４４がヘッド２４で曲がった状態の、完全に挿入されたＬＥＤ組立品４０を図示している。第１端４４は適当な接着剤または他の手段を使用して、ヘッド２４（好まれるものとして、適当な角度を有するヘッド２４の平面部分２４'）に接続されてもよい。

図３−４を参照すると、各電気導体３０は基板４２の第２端を越えて拡張する伝導性端３０'を備える。伝導性端３０'は電気的接続のために回路板２８まで拡張してもよいし、または、図３に示されているように、電気接続を容易にするために、回路板２８を通り越して拡張してもよい。伝導性端３０'及び電気導体３０は単一の部材であってもよいし、電気導体３０に伝導性端３０'が取り付けられた状態で、別個の部材から構成されてもよい。

代替的な組立品の実施例においては、ヘッド２４は（点線１６'で示されているように）上部１６から取り除かれてもよく、ＬＥＤ組立品４０は（第２端４６が最初にスロット内に挿入されるようにして）上部１６から挿入されてもよい。この場合、第１端４４は予め曲げられた状態であってもよいし、または、ヘッドが取り付けられるときに曲げられてもよい。そして、ヘッド２４は上部１６にプレスばめされるように構成されてもよい。

図５は複数の電線トラフを備えた支柱１２の断面を示している。上述したように、ＬＥＤの数が用途に応じて変化してもよく、したがって、電線トラフ４８の数は好まれるものとしてＬＥＤの数に等しくされる。各電線トラフ４８は好まれるものとして、底部の（または、外側の）開いた状態の外部スロット５０及び、スロット５０より幅の広い上部の（または、内側の）内部空間５２を備えた、概略Ｔ型の断面を持つ。ＬＥＤ組立品４０は内部空間５０の内部、またはスロット５０の底部に配置されてもよい。（ここで、上述の内部空間を画定するために内側に突き出している壁が本発明の上述の保持部材の一例にすぎないことは理解されなければならない。）電線トラフ４８は、上述のＴ形状でではなく、その内部にＬＥＤ組立品４０を保持する側壁の突起物（指状、バンプ等）を有した他の形状で構成されてもよい。スロット５０は電気導体３０が支柱１２と接触しないように、対応する電気導体３０より広い幅にされる。また、ＬＥＤ組立品４０が底部１４から挿入される場合、スロット５０は、ＬＥＤ組立品４０の電線トラフ４８の挿入中にＬＥＤ２２の経路のための空間を空けておくためにＬＥＤ２２より広い幅にされなければならない。

内部空間５２は空間５２の後ろ側の壁が基板４２の背面を押し付け、基板４２の前面が空間５２の前側の壁に押し付けられるように、基板４２の背面を押し付ける背部の（または、底部の）突起部５４を備えてもよい。図示された実施例において、突起部５４は基板４２の背部に配置されているが、用途や内部空間５２の形状によっては、突起部５４が基板の側部に配置されてもよいことは当業者にとって明白であるだろう。突起部５４が基板４２背部の突起部５４はＬＥＤ２２からヒートシンク２０へ熱を伝導する支柱１２への熱伝導が良好になるように、基板４２の放射方向への密接な接合を確実にする。

図６はＬＥＤ組立品４０の第１端の詳細な図である。図６には第１端部４４、スロット５０と電気導体３０との関係、及びＬＥＤ２２の配置が図示されている。図７は、より詳細な説明のために、（ヘッド２４を通して見たときの）ＬＥＤ組立品４０のゴーストイメージとともに、図６の実施例の一部を示している。図には実施例のＴ型の電線トラフ４８、及び、スロット５０、電気導体３０、ＬＥＤ２２の相対的な寸法が示されている。

図８ａ−８ｂは底部１４の底面から見たときの、本発明の実施例の組立ての順序を示している。図８ａには、（特に、底部１４を通してのスロット５０の開口及び内部空間５２を含む）電線トラフ４８の底部１４への拡張、ＬＥＤ組立品４０の第２端、及び電気導体３０の端部３０'が示されている。組立てのこの段階において、ＬＥＤ組立品４０は電線トラフ４８の中に挿入されている。ヘッド２４は、ＬＥＤ組立品４０が底部１４を通して挿入される場合、この時点ですでに適所に配置されていてもよいし、ＬＥＤ組立品４０が上部１６を通して挿入される場合、後から取り付けられてもよい。図８ｂは回路板２８の配置及び、電気接続を容易にするための、回路板２８を通しての端部３０'の拡張を図示している。ヒートシンク２０及び反射鏡１８は組立ての適当な段階で取り付けられてもよい。

ここで説明されているＬＥＤランプ及びその製造方法はいくつかの製造上の長所を与える。例えば、個々のＬＥＤは１つずつ支柱にハンダ付けされる必要がない。ＬＥＤ及びそれの電気導線は予め組立てられた基板に取り付けることができ、予め組立てられた基板は機械等で支柱に取り付けることができる。さらに、回路板のための空間は部材の分離及び熱の消散を可能にする程度に十分に大きく、回路板の電気導線の接続は大幅に自動化することができ、ヒートシンクは特定の用途での必要に応じて多様な形状にすることができ、多様な部品の密着に対する許容性は製造費及び製造の複雑さを低減させるように設定することができる。

ここまで、本発明の実施例が図面とともに説明されてきたが、本発明がそれらの実施例に限定されず、付随する請求の範囲によって規定されることは理解されなければならない。

本発明のＬＥＤランプの実施例の斜視図である。 反射鏡を外した状態での、図１の実施例の斜視図である。 本発明の実施例の垂直方向の断面図である。 前面（Ａ）、組立品が支柱に挿入される前の側面（Ｂ）、及び組立品が支柱に挿入された後の第１端の曲げを有する側面（Ｃ）を示している、本発明のＬＥＤ組立品の実施例の斜視図である。 電線トラフ及び挿入されたＬＥＤ組立品を示している図３のｖ−ｖで切り取ったときの断面図である。 ＬＥＤ組立品を取り付けた状態での、図１の支柱のヘッドの部分的な斜視図である。 挿入されたＬＥＤ組立品のゴーストイメージを含む、図１の実施例の部分的な上面図である。 図１の実施例の組立ての順序を示している斜視図である。 図１の実施例の組立ての順序を示している斜視図である。

符号の説明

１０ ＬＥＤランプ
１２ 熱伝導性支柱
１４ 支柱の底部
１６ 支柱の上部
１８ 反射鏡
２０ ヒートシンク
２２ ＬＥＤ
２４ ヘッド
２４’ ヘッドの平面部分
２６ 光線の軌跡
２８ 回路板
３０ 電気導線
３０’ 電気導線の端部
３２ 支柱の底部のへこみ部
４０ ＬＥＤ組立品
４２ 基板
４４ 基板の第１端部
４６ 基板の第２端部
４８ 電線トラフ（wireway）
５０ スロット
５２ 内部空間
５４ 突起部

Claims (21)

1. 底部及び上部並びに、底部から上部まで拡張し、複数の電線トラフを画定する外部の縦方向のへこみ部を備えた熱伝導性支柱；
   各々が第１端に取り付けられたＬＥＤを備えた基板及び前記ＬＥＤから前記基板の第２端まで拡張する電気導体から成る複数のＬＥＤ組立品であって、前記ＬＥＤ組立品の各々が前記電線トラフの異なった１つに配置され、前記支柱と熱伝導関係にあり、前記基板の第１端が前記支柱の上部に配置されるＬＥＤ組立品；及び、
   前記支柱の底部に配置され、前記電気導体に接続された回路板、
   を備えるランプ。
2. 前記電線トラフの各々の側部が前記ＬＥＤ組立品の対応する１つを保持する内側に突き出した突起部を有する、請求項１に記載のランプ。
3. 前記電線トラフの各々が開いた底部の外部スロット及び前記スロットより幅の広い上部の内部空間を備えた概略Ｔ型の断面を有し、前記基板が前記内部空間に配置されている、請求項１に記載のランプ。
4. 前記スロットが前記電気導体より幅が広い、請求項３に記載のランプ。
5. 前記内部空間が前記基板の底部を押し付ける突起部を備える、請求項３に記載のランプ。
6. 前記基板の前記第１端が前記基板の残りの部分に対して曲げられている、請求項１に記載のランプ。
7. 前記支柱の底部に取り付けられた反射鏡をさらに備え、前記ＬＥＤの各々が該ＬＥＤからの光が前記反射鏡に向けられ前記反射鏡で反射されるように前記反射鏡に面している、請求項１に記載のランプ。
8. 前記支柱の底部に取り付けられたヒートシンクをさらに備える、請求項１に記載のランプ。
9. 前記支柱の底部が前記回路板を収容するための中空部を備える、請求項１に記載のランプ。
10. 前記電気導体が前記基板の前記第２端を越えて拡張するワイヤから成り、前記ワイヤが前記回路板全体を通して拡張する、請求項１に記載のランプ。
11. 熱伝導性の底部：
    保持部材を備えた少なくとも１つのスロットを有し、前記底部と熱伝導関係にある熱伝導性の支柱；
    基板上に取り付けられたＬＥＤであって、前記基板が前記ＬＥＤとともに前記保持部材によって前記支柱の上部に隣接した状態で保持されており、前記ＬＥＤが前記支柱と熱伝導関係にあるＬＥＤ；
    前記基板が前記基板の遠位の端に拡張する、前記ＬＥＤのための電気接続をさらに備え；及び、
    前記底部に保持され、前記電気接続に電気的に接続された回路板、
    を備えるランプ。
12. 前記少なくとも１つのスロットが前記基板の底部を押し付ける突起部を備える、請求項１１に記載のランプ。
13. 前記底部に取り付けられた反射鏡をさらに備え、前記ＬＥＤ及び前記反射鏡が該ＬＥＤからの光が前記反射鏡で反射されるように配置されている、請求項１１に記載のランプ。
14. 前記底部に取り付けられたヒートシンクをさらに備える、請求項１１に記載のランプ。
15. ランプの製造方法であって：
    底部及び上部並びに、底部から上部まで拡張し、複数の電線トラフを画定する外部の縦方向のへこみ部を備えた熱伝導性支柱を準備すること；
    複数のＬＥＤ組立品の各々が前記支柱と熱伝導関係になるように、前記複数の電線トラフの各々に前記複数のＬＥＤの異なった１つを挿入することであって、前記ＬＥＤ組立品の各々が前記支柱の前記上部に隣接した第１端にＬＥＤを備えた基板、及び前記ＬＥＤから前記基板の第２端まで拡張する電気導体を備え、
    前記支柱の底部に前記ＬＥＤ組立品のための回路板を取り付けること；
    前記電気導体の各々を前記回路板に接続すること、
    のステップを含むランプの製造方法。
16. 前記ＬＥＤ組立品の各々が前記基板の側部を押し付ける、前記へこみ部の対応する１つの側面の突起部によって前記電線トラフの対応する１つに保持される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ＬＥＤ組立品の各々が前記基板の背部を押し付ける、前記へこみ部の対応する１つの底部の突起部によって前記電線トラフの対応する１つに保持される、請求項１５に記載の方法。
18. 前記基板の第１端が最初に、前記支柱の前記底部を通して挿入される、請求項１５に記載の方法。
19. 前記挿入のステップが、挿入中に前記第１端が前記支柱の前記上部に達するときに、前記基板の第１端を前記基板の残りの部分に対して曲げるステップを含む、請求項１８に記載の方法。
20. 反射鏡及びヒートシンクを前記支柱の底部に取り付けるステップをさらに含み、前記反射鏡及びＬＥＤが該ＬＥＤからの光が前記反射鏡に反射されるように配置される、請求項１５に記載の方法。
21. 前記支柱の底部に中空部を準備し、前記中空部に前記回路板を取り付けるステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。

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