JP2011511427A - Ledモジュール及び相互接続システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】LEDモジュール(10)及び相互接続システムを開示する。LEDモジュールは、レンズ(12)、ハウジング(14)、及びハウジング内に配置された少なくとも1個のLEDを有する印刷回路基板(PCB)を具備する。ハウジングは、PCBに対する物理的及び電気的アクセスを提供する複数の開口(22)を有する。相互接続システムは、少なくとも1個のLEDモジュール及びケーブル組立体を有する。ケーブル組立体は、LEDモジュールのハウジングの開口を通ってLEDモジュールに対して電気的に接続するよう構成されている。
Description
本発明は、概括的には照明システムの分野に関し、より特定すると、LEDモジュール及びLEDモジュールをアレー状に組み立てるための相互接続システムに関する。本発明は、実装方法、電気接続方法、LEDアレー配置及び光設計において柔軟性を有するモジュール設計を利用するものである。
発光ダイオード(LED)の光束の開発及び改良の進展は、これらデバイスを、建築、娯楽及びアウトドアの照明を含む一般的な照明用途での使用に適合させる。このように、LEDは、白熱ランプ、蛍光灯ランプ及び高輝度放電ランプ等の光源とますます競合しつつある。
LEDは、多数の利点を提供すると共に、その耐久性、長寿命、高効率、低電圧の要求事項、並びに発光の色及び強度を独立して制御する可能性のために一般に選択される。LEDは、繊細なガス放電ランプ、白熱電球及び蛍光灯照明システムを超える改良を提供する。LED等の固体照明源は、同じ照明の印象を形成するができるものの、他の照明技術に関連した欠点が勝る。
従来技術のLEDモジュールシステムは、限定された相互接続の柔軟性を有する一連のシステムに主に向けられてきた。これらシステムにおいて、LEDを含むモジュールすなわちハウジングは、変更に関して柔軟性がないことが多い。柔軟な相互接続性を有する簡単に変更可能なモジュラ部材で照明システムを構築することにより、用途において柔軟である照明技術を開発することが望ましい。
従って、本発明が解決しようとする課題は、アウトドア用途を含むさまざまな用途で容易に取付け可能であり、LEDの相互接続及び配置の方法において柔軟であるLEDモジュール及び相互接続システムに対するニーズである。
解決手段は、ハウジングと、ハウジング内に配置された印刷回路基板と、ハウジングに取り付けられたレンズとを具備し、印刷回路基板はコネクタ部を具備し、コネクタ部は印刷回路基板に支持された電気部品に対して電気的に接続する電気コンタクトを有する。ハウジングは、印刷回路基板に対して電気的に接続するためにコネクタを受容する開口を有する。電気部品は少なくとも1個のLEDからなる。
方法及びシステムの別の側面は、本明細書に開示されている。上述した特徴は、本発明の他の特徴及び利点と同様に、以下の詳細な説明及び図面から当業者により理解されるであろう。
以下、本発明の好適な一実施形態を示す添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に説明された実施形態に限定するものとして解釈すべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全且つ徹底的であり、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるよう提供される。
図1を参照すると、レンズ12及びハウジング14を有する発光ダイオード(LED)モジュール10の典型的な一実施形態が開示されている。レンズ12は、上面部16及び後方部18を有する。上面部16は、光を投影、拡散するために当業界で公知である任意の実際上の形状を有してもよい。後方部18は、レンズ12をハウジング14に取り付ける際の補助となる鋸歯状縁20を有する。或いは、後方部18は、隅及び側面等の他の把持補助構造又は工具用スロットを有してもよいし、滑らかな筒状表面であってもよい。レンズ12は、当業界では公知の任意のレンズ材料で構成されてもよく、ガラス及びプラスチックが含まれるが、これらに限定されない。
図1に示されるように、ハウジング14はほぼ円形断面を有するが、組立後のシステムの異なる形状を有する用途には、曲面状輪郭と同様に、正方形、六角形、三角形、八角形又は他の多角形を含む他の断面形状を使用してもよい。ハウジング14は、複数の開口22、開口ハウジング24及び取付け点26を有する。この典型的な実施形態において、ハウジング14は4個の開口22を有して示されているが、別の実施形態において、1個、2個、3個又は5個以上の開口があってもよい。開口ハウジング24は開口22をほぼ取り囲む。開口ハウジング24はタブ25を有する。開口22及び開口ハウジング24は、ほぼ矩形形状を有して図示されているが、開口22及び開口ハウジング24の一方又は両方には、正方形、三角形、円形及びそれらの組合せを使用してもよい。取付け点26は、ハウジング14を支持面(図示せず)に固定するよう構成されている。取付け点26は、モジュール10が直立自在であることが意図された用途、又はモジュール10に外部部材を加える場合においては、省略してもよい。ハウジング14は、好適にはプラスチックハウジング材料で形成されるが、当業界で公知である任意のハウジング材料で形成されてもよい。
図2には、LEDモジュール10の分解図が示される。図2に見られるように、LEDモジュール10は、ガスケット30、密集した印刷回路基板(PCB)組立体32、ねじ等の固定具33、及び取付け膜34をさらに有する。ガスケット30は、平坦なガスケット、Oリングガスケット、又はレンズ12及びハウジング14間に環境封止を形成するよう構成された他の同様のガスケットであってもよい。PCB組立体32は、LED38を支持するほぼ円形のPCB36を有する。LED38は、表面実装半田付け又はスルーホール半田付けによりPCB36に取り付けられる。PCB組立体32は4個のLEDを有して図示されているが、PCB組立体32が支持するLEDの数は変更してもよい。
PCB36はコネクタ部41を有する。コネクタ部41は、図2に示されるように、コネクタスロット42間に配置されている。コネクタ部41はコンタクトパッド(電気コンタクト)40を有する。コンタクトパッド40は、LED38や、PCB36に支持される抵抗及びキャパシタ等の任意の追加の電気部品(図示せず)にパターン(図示せず)により導電接続される。このため、コンタクトパッド40は、LED38や追加の電気部品(図示せず)に電気的に接続するよう構成されている。コンタクトパッド40、パターン(図示せず)及び任意の追加の電気部品(図示せず)は、PCB36の上面44、下面(図示せず)、又はそれら両面に実装されてもよい。PCB36は4個のコネクタ部41に配置されたコンタクトパッド40を有して図示されているが、コンタクトパッド40は、設計の要求に応じていくつかのコネクタ部41から省略してもよい。
PCB36はさらに、孔46及び整合切欠48を有する。孔46は、固定具33がハウジング14内にPCB36を取外し可能に取り付けることを可能にする。整合切欠48は、ハウジング14内に取り付けられる際のPCB36の所定の方向性を保証する。PCB36は2個の孔46及び1個の整合切欠48を有して図示されているが、PCB36は、ハウジング14へのPCB36の取付け及び固定を容易にするために、任意の数のねじ孔46及び整合切欠48を有してもよい。
取付け膜34は、両面接着テープ、又はハウジング14の底面(図示せず)を支持面(図示せず)に取り付けることが意図された他の同様の接着剤であってもよい。支持面(図示せず)にハウジング14を取り付けるために取付け膜が使用される場合、取付け点26を省略してもよい。或いは、取付け膜34が省略されてハウジング14が取付け点26により取り付けられ、又は、取付け点及び取付け膜が共に省略されてもよい。
図2にさらに見られるように、ハウジング14は、レンズ12の後方部18の内面(図示せず)の内側ねじ部(図示せず)と螺合するよう構成された外側ねじ部50を有する。
図3には、3−3線に沿った図1のLEDモジュール10の断面が示される。図3に見られるように、ハウジング14は、PCB32をハウジング14内に支持するためのPCB支持部52をさらに有する。PCB支持部52は、PCB32をハウジング14に取り付ける際に固定具33を受容するための内部溝(図示せず)を有する。この典型的な実施形態において、ハウジング14は、断面の各側に1個ずつ配置されると共に図2に示されるように対応して固定具33を受容するよう配置された2個のPCB支持部52を有する。ハウジング14は、整合切欠48(図2参照)に受容されるよう構成された整合柱54をさらに有する。或いは、ハウジング14は、2本以上の整合柱54及び対応する整合切欠48(図2参照)を有してもよい。図3にさらに見られるように、開口22は、PCBコネクタ部41へのアクセスを提供する。
図4は、2個のLEDモジュール10(図1参照)を共に物理的に且つ電気的に接続するか、或いはLEDモジュール10(図1参照)を他の電気部品(図示せず)に物理的に且つ電気的に接続するのに使用される典型的なケーブル組立体400を示す。電気部品は、電力供給装置、電源、LEDドライバ又は他の照明部品である。ケーブル組立体400は、ケーブル410と、このケーブル410の両端に配置された2個のコネクタ420とを有する。ケーブル410は導体すなわち電線(図示せず)を有する。ケーブルの長さは、当業者であれば理解するように、用途によって変わる。電線(図示せず)は、コネクタ420内の端子すなわちコンタクト(図示せず)により接続される。電線(図示せず)は、半田付け、圧着、抵抗溶接、超音波溶接又は他の同様の接続法によりコンタクト(図示せず)に接続される。コンタクト(図示せず)はばねコンタクト510(図6参照)である。
図4に示されるように、コネクタ420は弾性ラッチ422を有する。コネクタ420は2本の弾性ラッチ422を有して図示されるが、単一のコネクタ420の弾性ラッチ422の数及び構成は変更してもよく、ハウジング14(図1参照)の対応するタブ25(図1参照)に嵌合するよう構成されるべきである。例えば、別の実施形態では、各コネクタ420が1本、3本、4本又はそれ以上の弾性ラッチ422を有してもよい。さらに、別の実施形態において、ケーブル組立体400は、ケーブル410の他方の端に電線、コンタクト、又は別の電気デバイスにケーブル組立体400を接続するための同様の電気相互接続部を有する1個のコネクタ420のみを有してもよい。
弾性ラッチ422は、タブ部424及びラッチ部426を有する。弾性ラッチ422は、ハウジング14(図1参照)の対応するタブ25(図1参照)に係止するように、コネクタ420がハウジング14の開口22内に挿入される際にラッチ部426の外側への移動を可能にすべく回転するよう構成されている。ラッチ部426は内向き突起428を有する。タブ部424に印加される内向きの圧力は、対応するタブ25(図1参照)に一旦係止すると、弾性ラッチ422を解放するようラッチ部426を外側に回転させる。
コネクタ420は、ハウジング挿入部430をさらに有する。ハウジング挿入部430は、封止構造(突条)434を有する外表面432を具備する。封止構造434は図4に示されるように外表面432の周囲に延びているが、周囲に対して保護するために封止構造の他の構成を使用してもよいことを理解されたい。別の実施形態では、封止構造を除去してもよい。ハウジング挿入部430は、モジュールハウジング14(図1参照)の開口にほぼ対応するほぼ矩形形状を有する。突条434を有するハウジング挿入部430は、熱可塑性エラストマ等の柔軟性を有するポリマ又は弾性を有するポリマ材料で形成されてもよい。例えば、熱可塑性ポリマは、エクソンモービルケミカル社製の「サントプレン」(登録商標)であってもよい。
図5には、コネクタ420の端面図が示される。図5に見られるように、コネクタ420は、コネクタ支持部512に支持されたばねコンタクト510をさらに有する。また、図5に見られるように、ハウジング挿入部430は、コネクタ420が正しい方向性で開口22に挿入されることを確保するために、対応する開口22へのコネクタ420の整列を補助する面取りされた側面514を有する。別の実施形態では、ケーブル組立体400(図4参照)及びLEDモジュール10(図1参照)間の電気接続を形成するために、ばねコンタクト510に代えて他のコンタクトを使用してもよい。
図6には、図5の6−6線に沿ったコネクタ420の部分断面図が示される。図6に見られるように、ハウジング挿入部430がハウジング14(図3参照)の開口22(図3参照)内に挿入される際に、ばねコンタクト510がPCB(図3参照)のコネクタ部41(図3参照)を受容し、対応するコンタクト40(図3参照)との電気接続部を形成することにより、LEDモジュール10(図3参照)に電気的に接続するように、ばねコンタクト510はハウジング挿入部430内に構成される。
図7は任意のモジュールプラグ700を示す。モジュールプラグ700は、ハンドル部710及び挿入部720を有する。挿入部720は、その周囲に配置された封止構造722を有する。挿入部720は、モジュールハウジング14(図1参照)の開口22に実質的に対応するほぼ矩形形状を有する。封止構造722を有する挿入部720は、熱可塑性エラストマ等の柔軟性を有するポリマ又は弾性を有するポリマ材料で形成される。熱可塑性ポリマは、エクソンモービルケミカル社製の「サントプレン」(登録商標)であってもよい。
図8は、ハウジング挿入部430が部分断面され、モジュールプラグ700が開口22内に挿入されて図示された、図1の3−3線に沿った断面図である。図8に示されるように、ばねコンタクト510は、PCB32上に支持されたLED38及び他の部品に電気的に接続するために、PCB32のコネクタ部41上のコンタクトパッド40(図3参照)と係合し、LEDモジュール開口プラグ700は、対応する開口22をほぼ封止する。ハウジング挿入部430の突条434及びモジュールプラグ700の封止構造722は、ハウジング14との環境封止を形成するよう構成されている。図8にさらに見られるように、ガスケット30は、ハウジング14及びレンズ12間に環境封止を形成する。
図9には、LEDモジュール10及び電線コネクタ400の典型的な配置が示される。図9に見られるように、モジュールプラグ700は、LEDモジュール10の1個を封止し、更なる接続を防止するために使用される。図9に見られるように、LEDモジュール10及びケーブル組立体400の設計は、組み立てられるべき幅広い照明設計構成を可能にする。
10 LEDモジュール
12 レンズ
14 ハウジング
22 開口
30 ガスケット
52 PCB支持部
54 整合柱
24 開口ハウジング
25 タブ
32 印刷回路基板
40 電気コンタクト
41 コネクタ部
34 取付け膜
38 LED
400 ケーブル組立体
410 ケーブル
420 コネクタ
422 ラッチ
434 突条
12 レンズ
14 ハウジング
22 開口
30 ガスケット
52 PCB支持部
54 整合柱
24 開口ハウジング
25 タブ
32 印刷回路基板
40 電気コンタクト
41 コネクタ部
34 取付け膜
38 LED
400 ケーブル組立体
410 ケーブル
420 コネクタ
422 ラッチ
434 突条
Claims (10)
- ハウジング(14)と、該ハウジング内に配置された印刷回路基板(32)と、前記ハウジングに取り付けられたレンズ(12)とを具備するLEDモジュール(10)であって、
前記印刷回路基板は、電気部品及びコネクタ部(41)を有し、
前記コネクタ部は、前記印刷回路基板に支持された前記電気部品に対して電気的に接続するよう構成された電気コンタクト(40)を有し、
前記ハウジングは、前記印刷回路基板に対して電気的に接続するためにコネクタ(420)を受容する複数の開口(22)を有することを特徴とするLEDモジュール。 - 前記レンズ及び前記ハウジング間に配置されたガスケット(30)をさらに具備することを特徴とする請求項1記載のLEDモジュール。
- 前記LEDモジュールを支持面に取り付けるために取付け膜(34)をさらに具備することを特徴とする請求項1記載のLEDモジュール。
- 前記ハウジングは、PCB支持部(52)と、前記印刷回路基板を前記ハウジング内に所定の方向性で取り付けるための整合柱(54)とを具備することを特徴とする請求項1記載のLEDモジュール。
- 前記複数の開口は4個の開口であることを特徴とする請求項1記載のLEDモジュール。
- 前記ハウジングは、前記開口をほぼ取り囲む開口ハウジング(24)をさらに具備し、
前記開口ハウジングは、所定の一方向にのみ前記コネクタを受容するよう構成されていることを特徴とする請求項1記載のLEDモジュール。 - 2端及び該2端のうちの一方に配置されたコネクタを有するケーブル(410)を備えたケーブル組立体(400)をさらに具備し、
前記コネクタは、前記複数の開口のうちの1個の開口に受容され、前記印刷回路基板の前記コネクタ部と係合し、且つ前記印刷回路基板の電気コンタクトとの電気的接続部を形成するよう構成されていることを特徴とする請求項1記載のLEDモジュール。 - 前記ケーブル組立体と取外し可能に係止するために、開口ハウジング(24)がタブ(25)を有することを特徴とする請求項7記載のLEDモジュール。
- 前記コネクタは、前記開口をほぼ取り囲む開口ハウジング(24)上のタブ(25)と取外し可能に係止するよう構成された弾性ラッチ(422)を有することを特徴とする請求項1記載のLEDモジュール。
- 前記コネクタは、該コネクタが挿入される際に前記開口を環境封止するよう構成された突条(434)をさらに具備することを特徴とする請求項1記載のLEDモジュール。
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