JP2015512557A - ソリッドステートライト用電気コネクタ - Google Patents

Abstract

一体型のライト、熱導体、及び、分離電気コネクタを有するライト。ライトは、電源へ接続するための基部と、ＬＥＤなどのソリッドステート光源と電気的に接続された光回路と、電源から電力を受け、電力を供給して光源を駆動するための駆動回路と、を有する。光導体は、光源からの光を受けて分配するように光源に接続され、熱導体は、光源からの熱伝導をもたらしてライトを冷却するように光導体と一体化される。分離コネクタは、駆動回路と光回路との間の電気的接続をもたらすための第１のコネクタと、電源と駆動回路との間の電気的接続をもたらすための第２のコネクタと、駆動回路への接地接続をもたらすための第３のコネクタと、を含む。【選択図】図５

Description

発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用するライトなどのソリッドステートライトは、白熱電球に代わるものである。ＬＥＤライトは、白熱電球に比べ、より効率的なエネルギー利用を提供することが可能である。ＬＥＤ電球アセンブリは、多様な電気的接続のため手はんだ付け作業を必要とする場合があり、その作業は時間と費用が多くかかる工程である。その結果、ＬＥＤライト及び他のソリッドステートライト用の改善された電気コネクタの必要性が存在する。

本発明と一致するライトは、一体型のライトと、熱導体と、分離可能電気コネクタと、を含む。このライトは、電源へ接続するための基部と、少なくとも１つのソリッドステート光源と電気的に接続されている光回路と、電源から電力を受け、電力を供給してソリッドステート光源を駆動するための駆動回路と、を有する。光導体は、光が光導体の表面から抽出されるまで、光輸送によって光源からの光を受けて分配するように、ソリッドステート光源に接続されている。熱導体は、光源からの熱伝導をもたらしてライトを冷却するように光導体と一体化される。分離可能コネクタは、駆動回路と光回路との間に電気的接続をもたらす第１のコネクタと、電源と駆動回路との間に電気的接続をもたらす第２のコネクタと、を含む。

添付の図面は、本明細書に組み込まれてその一部をなすものであって、説明文と併せて本明細書の利点及び原理を説明するものである。これらの図面は、以下の通りである。

光導体及び熱導体を備えた、ＬＥＤライトの分解斜視図である。 組み立てられた状態の図１の実施形態の斜視図である。 ３つの電気コネクタを含むＬＥＤライト内の構成要素を示す分解斜視図である。 接続時の電気コネクタを含むＬＥＤライト内の構成要素の側断面図である。 分離時の電気コネクタを示す分解斜視図である。 接続時の第１の電気コネクタを示す斜視図である。 接続時の第２の電気コネクタ及び第３の電気コネクタを示す斜視図である。

このコネクタスキームは、ライトの駆動回路から、ＬＥＤ又はスキーム上にあるその他のソリッドステート光源を備えた回路に電力を供給するための、電気的接続をもたらす。このスキームはまた、高電圧側の接続のため、駆動回路からライトの基部への接続をもたらす。上記の双方の場合において、この設計により、例えば、手はんだ付けされたワイヤを使用することなく、電気的接続をもたらすことができる。

ソリッドステートライト
図１は、ソリッドステートライト１０の分解斜視図である。図２は、組み立てられた状態のライト１０の斜視図である。図２の斜視図は、照明１０の側面及び上部を見たものであり、照明１０は側面から見た場合には概ね対称的である。ライト１０は、上部１２及び下部１４からなる光導体と、一体型熱導体１６と、ソリッドステート光源２５を有する光回路２４を収容する装飾用ライトリング１８（図４及び６を参照）と、基底部分２０と、例えば従来のライトソケットによる電源への電気的接続のための基部２２と、を含む。基部２２は、対応するライトソケット内に固定されるエジソン基部を用いて実装することができ、基底部分２０は基部２２と接触する絶縁体を用いて実装することができる。光導体は２つの部分を有するものとして示されているが、その代わりに２つよりも多い部分を有してもよく、あるいは１つの連続的な材料片からなってよい。また、光導体は、図のように電球形状を有することなどによって、内部容積部を形成するように構成されてもよい。

図２に示されるように、上部１２は下部１４と嵌合して光導体を形成し、下部１４は、光回路２４上でソリッドステート光源と光学的に結合するように、ライトリング１８に装着される。熱導体１６は、ライトリング１８及び基底部分２０と接続して、ソリッドステート光源から熱を引き込んで放散させる。図１に示されるように、熱導体１６は、外部金属フィンと接続された中央コアを有し、この中央コアは光導体の形状と一致し、かつ光導体によって形成された内部容積部内部に少なくとも部分的に位置してもよい。あるいは図４に示されるように、熱導体は、光導体の形状と一致する外部シェルを有してよく、それと共に外部シェル内部に適合する内部コアを有してよい。内部金属フィンは、外部シェルの内側、内部コア上、又は、シェル及びコアの双方の上に位置してよい。外部シェルは、１つの材料片又は多数の材料片で構成されてよく、外部シェルは、光導体から見えないフィンを収納する。図１及び２に示されるように、ライトリング１８内の開口部１７と共に、上部１２内の気道１１は、熱導体１６全体に空気が流れるようにする。

プリント基板又はフレキシブル回路上の駆動回路２６は、例えば熱導体のスロット内（図４を参照）など、熱導体１６の中央コア内に装着される。装着されると、駆動回路２６は、光回路２４及び基部２２上のソリッドステート光源と電気的に接続される。駆動回路２６は、電源（一般的には高圧ＡＣ電源）から電力を受け、基部２２を経由して、ソリッドステート光源を駆動するために必要な電圧及び電流を供給する。駆動回路２６は、電子的構成要素の冷却を補助するために、熱導体に熱的に結合し得る。

ＬＥＤを使用したライトを含むソリッドステートライトの例は、米国特許出願公開第２０１１／００３２７０８号、及び米国特許出願第１２／９６０６４２号、表題「Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｌｉｇｈｔ ｗｉｔｈ Ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ａｎｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｇｕｉｄｅ」（２０１０年１２月６日出願）に記載されており、どちらも参照により全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる。

ソリッドステートライトのコネクタスキーム
図３は、第１、第２及び第３の分離可能コネクタを含む、ＬＥＤライト内部の構成要素を示す分解斜視図である。第１の分離可能コネクタは、駆動回路２６と光回路２４との間に電気的接続をもたらすために、ヘッダーコネクタ３２と嵌合するソケットコネクタ３０を含む。第２の分離可能コネクタは、ピンコネクタ３８と嵌合するポークインコネクタ３６を含む。第２のコネクタは、ライトがソケット内に固定され、ポークインコネクタ３６を経由して駆動回路２６に電力を供給するとき、ピン３８を経由して電源から電力を受給する。第３の分離可能コネクタは、駆動回路２６と基部２２との間に電気的な接地接続をもたらす、ニュートラルクリップ３４を含む。

第１、第２、及び第３のコネクタは、再接続が可能なように、これらのコネクタを損傷することなく、又はそうでなければ、これらのコネクタの構成要素をほぼ無傷の状態に維持しながら、接続及び分離し得るという意味において、分離可能である。いくつかの場合において、コネクタは、ライト内で嵌合コネクタから分離可能であると同時に、取り外し不可能な状態になり得る。上記と比較して、実配線の接続、又は、はんだ付けの接続は、接続を切断するため接続を断線し、その後再接続のため、再度はんだ付けを行う必要がある。本発明における電気コネクタは分離可能であるため、例えば、ライトを動作させるために組み立てしたり、ライトの特定の構成要素を修理又は交換するために切断したりすることが、より容易に可能である。

図４〜７は、電気コネクタの詳細を示す。図４は、接続時のコネクタを示す側断面図である。図５は、分離時のコネクタを示す斜視図である。図６は、接続時の第１のコネクタ（ソケット及びヘッダーコネクタ）を示す斜視図である。図７は、接続時の第２のコネクタ（ポークインコネクタ及びピン）及び第３のコネクタ（ニュートラル端子クリップ）を示す斜視図である。

図４〜６に示されるように、第１のコネクタは、ソケットコネクタ３０及びヘッダーコネクタ３２を含む。ソケットコネクタ３０は、底面に複数の開口部６８と、複数の導電性ストリップ７４と、ピン７２と、を有するセクション７０を含む。ヘッダーコネクタ３２は、複数のピン６６と、導電性ストリップ６４と、ピン６０と、を有するセクション６２を含む。接続時において（図４及び６を参照）、ソケットコネクタは、ピン７２によって駆動回路２６に装着され、導電性ストリップ７４は、第１のコネクタと駆動回路２６との間に電気的接続をもたらすために、駆動回路２６上の導電性要素と電気的に接触する。ヘッダーコネクタは、ピン６０によってセクション２３に装着される。セクション２３は、光回路２４の一部である。導電性ストリップ６４は、第１のコネクタと光回路２４との間に電気的接続をもたらすために、セクション２３上の導電性要素と電気的に接触し、ＬＥＤに電力を伝送する。ヘッダーコネクタ３２上のピン６６は、ヘッダーコネクタ３２とソケットコネクタ３０との間の電気的接続を確立するため、ソケットコネクタ３０上の開口部６８と嵌合する。本実施形態において、ピン６６は、電力を伝送するための導電性ピンのセットと、ヘッダーコネクタ３２をソケットコネクタ３０に正確に合わせるための非導電性（位置合わせ）ピンのセットと、を含む。同様に、ソケットコネクタ３０内の開口部６８は、対応する導電性開口部のセットと、対応する非導電性開口のセットと、を含む。

接続時、ソケットコネクタ３０及びヘッダーコネクタ３２は、駆動回路２６から光回路２４へ、低圧接続をもたらす。駆動回路２６がライト内に設置されるとき、ソケットコネクタ３０は、ヘッダーコネクタ３２と嵌合する。反対に、駆動回路２６がライトから取り外されると、ソケット３０コネクタ（socket 30 connector）は、ヘッダーコネクタ３２から着脱可能に取り外すことができる。

図４、５、及び７に示されるように、第２のコネクタは、ピンコネクタ３８と嵌合するポークインコネクタ３６を含む。ポークインコネクタ３６は、駆動回路２６に取り付けられ、導電性開口部４４を経由して、駆動回路２６との電気的接続をもたらす。ピンコネクタ３８は、基部４０及びピンセクション４２を含む。接続時（図４及び７を参照）、ピンセクション４２は、導電性開口部４４と嵌合し、基部４０と駆動回路２６との間の電気的接続を確立する。ライトがライトソケット又はその他の固定具に設置されるとき、基部４０は電源と電気的に接触し、ポークインコネクタ３６とピンコネクタ３８との間の接続を経由して、駆動回路２６に電力を伝送する。ライトを組み立てる間、ピンコネクタ３８は、駆動回路２６上のポークインコネクタ３６に差し込まれる。

図４、５、及び７に示されているように、第３のコネクタは、ライトに接地接続をもたらすためのニュートラルクリップ３４を含む。ニュートラルクリップ３４は、基部４６並びにタブ４８及び５０、セクション５２、並びにバネ状端子５４によって形成されるクリップ部分を含む。接続時（図４及び７を参照）、クリップ部分は駆動回路２６に固定され接触していて、駆動回路２６上の導電性ニュートラルパッド５６と接触しているタブ４８及び５０を経由して、駆動回路２６との電気的接続をもたらす。セクション５２は、着脱可能に絶縁体２０の底縁部に固定され、バネ状端子５４は、ソケット又はその他の固定具に差し込まれるとき、絶縁体２０上のスロットに適合し、駆動回路２６と基部２２との間に接地接続をもたらすために基部２２に電気的に接触する。組み立て中に駆動回路２６が基部２２に差し込まれると、ニュートラルクリップ３４は、駆動回路２６上のニュートラル端子パッド５６に接続する。

本実施形態において、光回路２４は、ソケットコネクタ３０をヘッダーコネクタ３２から分離することによって駆動回路２６から物理的に分離可能である。駆動回路から分離した回路上にＬＥＤを有することによって、分離可能コネクタによる回路の接続及びその他の利益をもたらすことができる。同じ駆動回路は、異なる色の光を提供する異なる色のＬＥＤを有する光回路などの、異なる光回路と共に使用されてもよい。駆動回路は、自動組み立て工程において、光回路に電気的に接続されてもよい。更に図４に示されるように、回路基板上の駆動回路を収容する熱導体上のスロットは、ライトアセンブリを「ブラインドメイト」できるように、回路基板接触パッド及びコネクタを、３つの嵌合コネクタすべてと一直線になるように導くことができる。

以下は第１、第２、及び第３のコネクタ用の例示の構成要素と材料の例である。ソケットコネクタ３０は、セクション７０及びピン７２、非導電性開口部用の可塑材料により形成された開口部用の可塑材料、導電性ストリップ７４用の銅などの金属材料、並びに導電性ストリップ７４に接続される導電性開口部用の金属材料、を含んでよい。ヘッダーコネクタ３２は、セクション６２及びピン６０、可塑材料により形成された非導電性ピン用の可塑材料、導電性ストリップ６４用の銅などの金属材料、並びに導電性ストリップ６４に接続される導電性ピン用の金属材料、を含んでよい。ポークインコネクタ３６は、例えば、Ｔｙｃｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＬＥＤポークイン製造番号２００８５６３−１を用いて実装され得る。ピンコネクタ３８は、単一の金属ピンを用いて実装され得る。ニュートラルクリップ３４は、型打ち及び形成された金属バネクリップを用いて実装され得る。

第１、第２、及び第３のコネクタは、また、他の種類の材料を用いて実装され得る。コネクタの構成要素は、１つの単一構成要素、又は構成要素を形成するために組み合わされたサブ構成要素の組み合わせを含んでよい。様々なピンが円形を有すると示されているが、ピンは正方形又は他の種類の形であってもよい。

Claims (20)

1. 一体型のライトと、熱導体と、分離可能電気コネクタと、を備えたライトであって、
   電源へ接続するための基部と、
   少なくとも１つの光源と電気的に接続された光回路と、
   前記電源から電力を受け、電力を供給して前記光源を駆動するための駆動回路と、
   前記光源からの光を受けて分配するように前記光源に接続される光導体であって、前記光が前記光導体の表面から抽出されるまで、前記光が前記光導体を通して運ばれる、光導体と、
   前記光源からの熱伝導をもたらして前記ライトを冷却するように前記光導体と一体化された熱導体と、
   前記駆動回路と前記光回路との間に電気的接続をもたらすための分離可能な第１のコネクタと、
   前記電源と前記駆動回路との間に電気的接続をもたらすための分離可能な第２のコネクタと、を含む、ライト。
2. 前記第１のコネクタが、ヘッダーコネクタと嵌合するソケットコネクタを備える、請求項１に記載のライト。
3. 前記ヘッダーコネクタが、導電性ピンの第１のセット及び非導電性ピンの第２のセットを備え、前記ソケットコネクタが、前記導電性ピンの第１のセットと嵌合する導電性開口部の第１のセット及び前記非導電性ピンの第２のセットと嵌合する非導電性開口部の第２のセットを含む、請求項２に記載のライト。
4. 前記第２のコネクタが、ピンコネクタと嵌合するポークインコネクタを備える、請求項１に記載のライト。
5. 前記駆動回路と前記基部との間に電気的な接地接続をもたらすための第３のコネクタを更に備える、請求項１に記載のライト。
6. 前記第３のコネクタが、導電性クリップを備える、請求項５に記載のライト。
7. 前記光源が、少なくとも１つの発光ダイオードを備える、請求項１に記載のライト。
8. 前記光回路が、分離可能な前記第１のコネクタを分離することによって前記駆動回路から物理的に分離可能である、請求項１に記載のライト。
9. 前記熱導体が、前記駆動回路を収容するためのスロットを含む、請求項１に記載のライト。
10. 一体型のライトと、熱導体と、分離可能電気コネクタと、を備えたライトであって、
    電源へ接続するための基部と、
    少なくとも１つのソリッドステート光源と電気的に接続された光回路と、
    前記電源から電力を受け、電力を供給して前記ソリッドステート光源を駆動するための駆動回路と、
    第１の表面及び前記第１の表面とは反対側の第２の表面を有する材料を含む光導体であって、前記第２の表面が内部容積部を形成し、前記光導体が前記第１の表面を通して前記ソリッドステート光源からの光を受けて分配するように前記ソリッドステート光源に接続され、前記光が前記光導体の前記第１又は前記第２の表面から抽出されるまで、前記光が前記光導体を通して運ばれる、光導体と、
    少なくとも部分的に前記内部容積部内に収容され、前記ソリッドステート光源からの熱伝導をもたらして前記ライトを冷却するように前記光導体と一体化された熱導体と、
    前記駆動回路と前記光回路との間に電気的接続をもたらすための分離可能な第１のコネクタと、
    前記電源と前記駆動回路との間に電気的接続をもたらすための分離可能な第２のコネクタと、を含む、ライト。
11. 前記第１のコネクタが、ヘッダーコネクタと嵌合するソケットコネクタを備える、請求項１０に記載のライト。
12. 前記ヘッダーコネクタが、導電性ピンの第１のセット及び非導電性ピンの第２のセットを備え、前記ソケットコネクタが、前記導電性ピンの第１のセットと嵌合する導電性開口部の第１のセット及び前記非導電性ピンの第２のセットと嵌合する非導電性開口部の第２のセットを含む、請求項１１に記載のライト。
13. 前記第２のコネクタが、ピンコネクタと嵌合するポークインコネクタを備える、請求項１０に記載のライト。
14. 前記駆動回路と前記基部との間に電気的な接地接続をもたらすための第３のコネクタを更に備える、請求項１０に記載のライト。
15. 前記第３のコネクタが、導電性クリップを備える、請求項１４に記載のライト。
16. 前記光回路が、分離可能な前記第１のコネクタを分離することによって前記駆動回路から物理的に分離可能である、請求項１０に記載のライト。
17. 前記光源が、発光ダイオードを備える、請求項１０に記載のライト。
18. 前記熱導体が、金属フィンを備える、請求項１０に記載のライト。
19. 前記光導体が、電球形状を備える、請求項１０に記載のライト。
20. 前記熱導体が、前記駆動回路を収容するためのスロットを含む、請求項１０に記載のライト。

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