JP2017511582A - 光源組立体、及び前記光源組立体を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

光源組立体が提供される。前記光源組立体は、Ｖ字形構造を形成する互いに対して傾斜角αを成すよう配設されている第１及び第２基板部１４ａ、１４ｂを有する基板１０を有し、前記Ｖ字形構造の先端部において、前記第１基板部１４ａは、第１電気端子１６ａを有し、前記第２基板部１４ｂは、第２電気端子１６ｂを有する。前記光源組立体は、光源２０が前記第１及び第２電気端子１６ａ、１６ｂと電気接続するように、前記第１及び第２電気端子１６ａ、１６ｂ間の端子ギャップを埋めるよう配設される光源２０を更に有する。

Description

本発明は、光源組立体、及びこのような光源組立体を製造するための方法に関する。本発明は、このような光源組立体を有するランプにも関する。

多くのタイプの光源組立体の場合は、光源組立体のＬＥＤなどの光源によって生成される熱の熱拡散及び熱交換は、光源が組み付けられる基板のサイズ、及び基板と光源組立体を囲む気体との間の熱交換に依存する。これは、特に、バルブ、例えば、電球の形態のエンベロープ内に配設される光源組立体に当てはまる。このようなバルブ設計の場合は、ワイヤ（ステム）接続部に沿った伝導による熱管理はほとんど無視できるので、光源組立体と、周囲との間の熱交換は、ヒートスプレッダの役割を果たす基板と、バルブに封じ込められる気体との間の単なる熱交換、及び熱放射に依存する。

光源によって生成される熱の適切な熱交換のためには、ヒートスプレッダの役割を果たす基板の十分な表面が必要とされる。光源とヒートスプレッダとの間の良好な熱的インタフェースも必要とされる。従来技術は、ヒートスプレッダの役割を果たす基板と、気体との間の熱交換を向上させるために光源のまわりの大きな基板表面に頼っている。しかしながら、このような構成は、基板の表面の方へ向けられている光源からの光を遮るだろう。

本発明の目的は、光源組立体の光源から発せられる光の損失を最小限に抑えながら、効率的な放熱特性を持つ光源組立体を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、光源組立体が提供される。前記光源組立体は、Ｖ字形構造を形成する互いに対して傾斜角を成すよう配設されている第１及び第２基板部を有する基板であって、前記Ｖ字形構造の先端部において、前記第１基板部が、第１電気端子を有し、前記第２基板部が、第２電気端子を有する基板と、光源であって、前記光源が前記第１及び第２電気端子と電気接続するように、前記第１及び第２電気端子間の端子ギャップを埋めるよう配設される光源とを有する。

Ｖ字形構造という表現は、その最も広い意味において、湾曲のねじれが形成されるようなねじれた部分を有する構造として、解釈されるべきである。換言すれば、前記Ｖ字形構造は、その頂点において又は近くに、まっすぐな又は曲がった部分を有してもよい。平らな又は平板状の基板の場合は、前記Ｖ字形構造は、更に、前記第１及び第２基板部の間の二面角として理解され得る。

前記Ｖ字形構造を形成する前記第１及び第２基板部は、前記光源のための支持面を供給する。前記Ｖ字形構造の先端部に前記光源を取り付けることは、前記光源から発せられる光の、前記基板による遮断を減らす。従って、前記基板は、前記光源の上部又は側部から生じる光を遮らずに、完全に前記光源の下にある。これは、大量の横方向発光を持つ光源の場合は、特に有利である。更に、前記第１及び第２基板部は、前記電気端子を介する前記光源との非常に良好な熱的な相互接続も持つ。前記第１及び第２基板部の潜在的に大きな表面は、前記光源組立体の周囲との最適な熱拡散及び熱交換を容易にする。従って、前記光源から発せられる光の遮断は最小化され、同時に、十分な熱拡散及び熱交換が供給される。更に、これは、従来の安価な基板を用いて可能になる。

前記第１及び第２基板部は、光源支持面を有してもよく、前記第１及び第２電気端子は、各々の光源支持面に配設される。これは、前記Ｖ字形構造の先端部への前記光源の組付けを更に容易にする。

前記第１及び第２基板部は、前記Ｖ字形構造の先端部においてギャップによって分離されてもよく、前記光源は、前記ギャップを埋めるよう配設される。これは、前記光源からの熱が、前記第１及び第２基板部の上面及び下面の両方に、より容易に拡散され得ることを提供する。

前記光源組立体は、前記第１及び第２基板部を支持する機械的支持物を更に有してもよい。これは、安定性のある光源組立体を提供する。前記機械的支持物は、放熱体及び熱交換機表面としても用いられ得る。

前記傾斜角は鋭角であってもよい。これは、前記光源から発せられる光の遮断を更に最小化する。

前記第１及び第２基板部の各々は、伝導体を有してもよく、各々の伝導体の一部は、前記第１及び第２電気端子を形成する。前記伝導体は、放熱体及び熱交換器として働き、前記光源組立体の熱特性を更に向上させる。前記伝導体は、好ましくは、前記基板の最も外側の層として配設される表面伝導体として配設される。前記伝導体の潜在的に大きな表面は、前記光源組立体の周囲との最適な熱拡散及び熱交換を容易にする。

本発明の第２の態様によれば、光源組立体を製造するための方法が提供される。前記方法は、導電路及びスコアラインを有する基板を供給するステップであって、前記スコアラインが、前記基板が前記スコアラインを中心にして折り曲げ可能であるように前記導電路を横切って構成されているステップと、Ｖ字形構造を形成する、前記スコアラインを中心にして前記基板を折り曲げるステップと、第１基板部及び第２基板部が形成されると共に、前記導電路が、分割され、それによって、前記第１基板部に位置する第１電気端子及び前記第２基板部に位置する第２電気端子が形成されるような、前記スコアラインに沿って、折り曲げられた前記基板から一部を除去するステップと、光源が、前記第１及び第２電気端子間の端子ギャップを埋めると共に、前記光源が、前記第１及び第２電気端子と電気接続するように、前記第１及び第２電気端子と電気接続する前記光源を配設するステップとを有する。

従って、前記基板を折り曲げ、その後、前記基板の一部を除去することによって、前記光源が配設される支持部は、容易に製造されている。前記除去は、例えば、前記基板を半分に切断することによって、なされ得る。前記基板の一部を除去することによって、前記光源が組み付けられる１つの取付面（又は複数の取付面）が露出される。前記導電路が分割されるように前記基板の一部を除去することによって、前記電気端子の製造は容易になる。前記V字形構造の先端部に前記光源を配設することは、前記光源から発せられる光の、前記基板による遮断を減らす。従って、前記基板は、前記光源の上部又は側部から生じる光を遮らずに、完全に前記光源の下にある。更に、前記第１及び第２基板部は、前記電気端子を介する前記光源との非常に良好な熱的な相互接続も持つ。前記第１及び第２基板部の潜在的に大きな表面は、前記光源組立体の周囲との最適な熱拡散及び熱交換を容易にする。従って、前記光源から発せられる光の遮断は最小化され、同時に、十分な熱拡散及び熱交換が供給される。更に、これは、従来の安価な基板を用いて可能になる。

更に、前記第１の態様及びその実施例に関連して記述した詳細及び利点は、本発明のこの第２の態様に同様に当てはまる。それ故、簡潔にするために、ここでは、前記記述を繰り返さない。

本発明の第３の態様によれば、例えばバルブ状エンベロープと、前記第１の態様による光源組立体又は前記第２の態様に従って製造された光源組立体とを有するランプが提供される。前記光源組立体は、前記バルブ状エンベロープ内に配設される。前記第１及び第２の態様並びにその実施例に関連して記述した詳細及び利点は、本発明のこの第３の態様に同様に当てはまる。それ故、簡潔にするために、ここでは、前記記述を繰り返さない。

本発明は、請求項において列挙されている特徴の全てのあり得る組み合わせに関することに注意されたい。

ここで、本発明のこの及び他の態様を、本発明の実施例を示している添付の図面を参照して、より詳細に記載する。図に図示されているような層及び領域のサイズは、説明の目的のために誇張されており、従って、本発明の実施例の大まかな構造を説明するために示されている。同様の参照符号は、全体を通して、同様の要素を指す。
本発明による光源組立体を製造するために用いられる基板の上面図である。 図１の基板の折り曲げ後の前記基板の側面図である。 本発明による光源組立体の側面図である。 本発明による光源組立体を製造するための方法のブロック図である。 本発明による光源組立体の上面図である。 本発明による光源組立体を有するランプの側面図である。

以下、本発明の現在好ましい実施例が示されている添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施されてもよく、本願明細書に記載されている実施例に限定されるものとして解釈されるべきではない。もっと正確に言えば、これらの実施例は、完全及び完璧を期すために示されており、当業者に本発明の範囲を十分に伝える。

図１乃至４に関連して、本発明による光源組立体１の製造を説明する。光源組立体１は、基板１０及び１つ以上の光源２０から製造される。光源２０は、ＬＥＤであってもよい。基板１０は、ここでは、平板状であるが、他の実施例においては、湾曲部を有していてもよい。

図１には、本発明による光源組立体１を製造するために用いられる基板１０の実施例が図示されている。基板１０は、スコアライン１２及び伝導体１５を有する。光源組立体１の光源２０の効率的な遮蔽及び給電のために伝導体の領域を電気的に絶縁するよう、電気絶縁部１５ｂが更に設けられる。

この実施例によれば、伝導体１５は、基板材料の上に設けられる。即ち、この実施例によれば、伝導体１５は、基板材料上の伝導体面として構成される。従って、伝導体１５は、基板材料に配設される外側又は内側の層を形成している。

基板材料は、例えば、金属シート（例えば、銅、アルミニウムで作成されるリードフレーム）、Flame Retardant 4（ＦＲ−４）をベースにしたプリント回路基板（ＰＣＢ）、複合エポキシ材料（ＣＥＭ−１、ＣＥＭ−３）、絶縁金属基板（ＩＭＳ）、メタルコアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ）、ポリイミドをベースにしたホイル／シート（例えば、Kapton（登録商標））、銀でコーティングした金属シート、誘電体を備えるアルミニウムシート、セラミック材料をベースにしたＰＣＢ、ガラスをベースにしたＰＣＢであり得る。

伝導体１５は、電気的に伝導性且つ熱的に伝導性の材料で形成される。熱的に伝導性の材料で伝導体１５を形成することによって、伝導体は、効率的なヒートスプレッダとして働いている。更に、伝導体１５を基板１０の表面に配設することによって、周囲との効率的な熱交換が達成され得る。この実施例によれば、伝導体１５は、金属によって形成される。用いられるべき金属の非限定例は、銅、アルミニウム又は銀である。しかしながら、他の電気的に伝導性且つ熱的に伝導性の材料も伝導体１５のために用いられ得る。このような材料の非限定例は、伝導性のペースト、インク、接着剤（銀又は銅ベース）である。伝導体１５は、導電路１１を形成している。

電気絶縁部１５ｂは、光源組立体１の熱管理を更に改善し得る。熱拡散の改善は、伝導体材料と比べて相対的により高い放射率を持つ電気絶縁部１５ｂを用いることによって、達成され得る。結果として、電気絶縁部１５に伝達される熱は、熱放射によって光源組立体１から効果的に遠ざけられ得る。

スコアライン１２は、導電路１１を横切って配設されている。基板１０は、スコアライン１２を中心にして折り曲げ可能である。スコアラインは、基板１０におけるは弱体化部であって、前記弱体化部を中心にして基板１０が折り曲げ可能である弱体化部として形成され得る。スコアライン１２は、ミリング、レーザミリング、Ｖ溝切削、穴あけ及び当業者には既知の他の同様の技術によって形成され得る。スコアラインは、くぼみを更に含み得る。

図２には、スコアライン１２を中心にして折り曲げられた後の基板１０が示されている。基板１０を折り曲げた後、基板１０は、Ｖ字形構造を形成する。Ｖ字形構造は、傾斜角αを有している。傾斜角αは、好ましくは、Ｖ字形構造の鋭角先端部を形成する鋭角であるが、必ずしも、鋭角ではない。

図２に図示されているように、折り曲げられた基板１０は、基板１０を支持する機械的支持物３０に組み付けられ得る。機械的支持物３０は、開口部（図示せず）を有してもよい。開口部は、最終的に組み立てられた光源組立体１を通過する気体の循環の向上を可能にする。機械的支持物３０は、本発明による光源組立体の機能に必須ではないことは理解されるべきである。

図３に図示されているように、折り曲げられた基板１０の一部１３を取り除くことによって、第１基板部１４ａ及び第２基板部１４ｂが形成される。折り曲げられた基板１０から取り除かれる一部１３は、Ｖ字形構造の先端部に位置する。従って、基板１０の取り除かれる一部１３は、基板１０の、スコアライン１２に沿った部分である。取り除かれるべき一部１３は、導電路１１が分割されるように選ばれる。それによって、第１電気端子１６ａ及び第２電気端子１６ｂが形成される。第１電気端子１６ａは、第１基板部１４ａに位置する。第２電気端子１６ｂは、第２基板部１４ｂに位置する。更に、取り除かれるべき一部１３は、第１及び第２光源支持面１９ａ、１９ｂが形成されるように選ばれる。第１光源支持面１９ａは、第１基板部１４ａに位置する。第２光源支持面１９ｂは、第２基板部１４ｂに位置する。従って、第１及び第２電気端子１６ａ、１６ｂは、各々の光源支持面１９ａ、１９ｂに配設される。第１及び第２光源支持面１９ａ、１９ｂは、平行である。光源組立体１の光源２０は、第１及び第２光源支持面１９ａ、１９ｂに配設される。第１及び第２光源支持面１９ａ、１９ｂは、光源２０を支持するための支持面を形成している。光源２０は、Ｖ字形構造の先端部に配設される。従って、基板１０は、光源２０の上部又は側部から生じる光を遮らずに、完全に光源の下にある。光源２０は、第１及び第２電気端子１６ａ、１６ｂ間の端子ギャップを埋めるよう組み立てられる。更に、光源２０は、第１及び第２電気端子１６ａ、１６ｂと電気接続をしている。

電気端子１６ａ及び１６ｂは、光源２０を電気端子１６ａ及び１６ｂにはんだ付けすることによって、光源２０において、電気端子１６ａ及び１６ｂ間の適切な電気伝導を確立することを可能にする、はんだ付け可能な材料又ははんだ付け可能な材料の一部を含み得る。はんだ付け可能な材料は、例えば、Cu、Al、NiAu、NiPdAu又ははんだ付け可能である他の材料を含み得る。はんだ付け可能な材料という表現は、ここでは、適切な電気伝導を可能にするはんだ付け接続部が形成され得る材料として理解されるべきである。はんだ付けは、更に、効率的な熱輸送を供給し得る。

他の実施例によれば、電気端子１６ａ及び１６ｂと光源２０との間の接続は、伝導性接着剤、例えば、銀充填エポキシによって確立され得る。

図３の実施例において図示されているように、取り除かれるべき一部１３は、第１及び第２基板部１４ａ、１４ｂ間のギャップ１８が形成されるように選ばれ得る。従って、ギャップ１８は、Ｖ字形構造の先端部に配設される。光源２０は、ギャップ１８を埋めるよう配設される。しかしながら、本発明の幾つかの実施例の場合は、Ｖ字形構造の先端部における基板１０の一部１３の除去後に、第１及び第２基板部１４ａ、１４ｂ間のギャップが形成されないことは理解されるべきである。このＶ字形構造の先端部における基板１０の一部１３の除去後に限り、導電路１１が、分割され、第１及び第２電気端子１６ａ、１６ｂを形成する。

他の実施例によれば、基板は、伝導体、例えば、銅又はアルミニウムである層によって形成され得る。伝導体は、熱拡散特性と熱交換特性との両方を持っている。従って、これらの実施例によれば、基板は、基板材料を含まず、単に、伝導体だけによって形成される。

他の実施例によれば、基板は、更に、伝導体と接触し、伝導体を少なくとも部分的に覆うよう配設される付加的な層によってコーティングされてもよい。付加的な層は、本発明の基板の任意の実施例と組み合わせて用いられ得る。付加的な層は、伝導体が、その環境から少なくとも部分的に電気的に絶縁されるような、付加的な電気絶縁を供給し得る。付加的な層は、代わりに又は更に、光源組立体の機械的安定性が改善されるような基板に対する機械的支持を供給し得る。それによって、より丈夫な光源組立体が得られる。付加的な層は、更に、例えば熱放射による付加的な熱拡散を供給してもよく、且つ／又は光源組立体の効率を改善する光反射面を供給してもよい。

付加的な層は、有機コーティング、無機コーティング、及び／又は金属コーティングを有してもよい。

図４は、光源組立体１を製造するための方法のブロック図である。前記方法は、以下の動作を有する。前記方法は、導電路１１及びスコアライン１２を有する基板１０の供給４００を有する。スコアライン１２は、基板１０がスコアライン（１２）を中心にして折り曲げ可能であるように導電路１１を横切って構成される。前記方法は、Ｖ字形構造を形成するスコアライン１２を中心とした基板１０の折り曲げ４０２を有する。前記方法は、第１基板部１４ａ及び第２基板部１４ｂが形成されると共に、導電路１１が、分割され、それによって、第１基板部１４ａに位置する第１電気端子１６ａ及び第２基板部１４ｂに位置する第２電気端子１６ｂが形成されるような、折り曲げられた基板１０からのスコアライン１２に沿った一部１３の除去４０４を有する。前記方法は、光源２０が、第１及び第２電気端子１６ａ、１６ｂ間の端子ギャップを埋めると共に、光源２０が、第１及び第２電気端子１６ａ、１６ｂと電気接続するような、第１及び第２電気端子１６ａ、１６ｂと電気接続する光源２０の配設４０６を有する。スコアライン１２を中心とした基板１０の折り曲げ４０２は、Ｖ字形構造の先端部が鋭角になるまで実施され得る。

前記方法は、折り曲げられた基板１０の、機械的支持物３０への組み付け４０３を更に有してもよい。材料の前記除去４０４は、折り曲げられた基板１０の、機械的支持物３０への組み付け４０３の後に実施されてもよい。

図５には、組み立てられた光源組立体１の実施例が図示されている。図５に図示されている実施例においては、第１基板部１４ａに４つの第１電気端子１６ａが配設され、第２基板部１４ｂに４つの第２電気端子１６ｂが配設され、光源２０が電気端子ギャップの各々を埋めるよう配設される４つの異なる電気端子ギャップを形成している。しかしながら、本発明は、光源によって埋められるべき端子ギャップを形成するための如何なる数の第１及び第２電気端子も対象にしていることは理解されるべきである。光源組立体１の動作の下では、電流１７が、光源２０を給電するために伝導体１５及び光源２０を流れるよう構成される。

光源組立体は、Ｖ字形構造を形成する互いに対して傾斜角αを成すよう配設されている第１及び第２基板部１４ａ、１４ｂを有する基板１０を有する。Ｖ字形構造の先端部において、第１基板部１４ａは、第１電気端子１６ａを有し、第２基板部１４ｂは、第２電気端子１６ｂを有する。光源組立体は、光源２０が第１及び第２電気端子１６ａ、１６ｂと電気接続するように、第１及び第２電気端子１６ａ、１６ｂ間の端子ギャップを埋めるよう配設される光源２０を更に有する。

図６には、本発明による光源組立体１を有するランプ５０が図示されている。ランプ５０は、バルブ状エンベロープ５２及び口金５４を更に有する。光源組立体１は、バルブ状エンベロープ５２内に配設される。口金５４は、ランプ５０に支持を供給するための照明器具のソケットに挿入されるよう構成される。更に、口金５４は、ランプ５０内の光源を駆動するための電流をランプ５０に供給するよう構成される。光源組立体１は、光源組立体１の光源２０を駆動するために、口金５４と電気接触するよう構成される。

当業者には、本発明が、決して、上記の好ましい実施例に限定されないことは分かるであろう。逆に、添付の請求項の範囲内で多くの修正及び変更が可能である。

例えば、光源組立体１においては１つ以上の光源２０が用いられてもよい。

更に、図６に図示されているように、光源２０から発せられる光を制御するために光源２０に光学素子２２が配設され得る。光学素子２２は、光源２０からの光を方向付けるためのレンズ及び／若しくは反射器、並びに／又は光源２０からの光を変換するための蛍光体を有してもよい。

更に、第１及び第２基板部１４ａ、１４ｂは、光源２０を制御するための回路を有してもよい。

図１に図示されているように、導電路１１のレイアウトは、基板１０の伝導体面１５のレイアウトに依存している。図１には、具体的なレイアウトが示されている。しかしながら、当業者は、様々なレイアウトが同様に可能であることを理解している。例えば、基板１０の伝導体面１５は、それが複数の導電路を呈するように設計され得る。

更に、当業者は、請求項記載の発明の実施において、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する変形を、理解し、達成することができる。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。

Claims (15)

1. Ｖ字形構造を形成する互いに対して傾斜角を成すよう配設されている第１及び第２基板部を有する基板であって、前記Ｖ字形構造の先端部において、前記第１基板部が、第１電気端子を有し、前記第２基板部が、第２電気端子を有する基板と、
   光源であって、前記光源が前記第１及び第２電気端子と電気接続するように、前記第１及び第２電気端子間の端子ギャップを埋めるよう配設される光源とを有する光源組立体。
2. 前記第１及び第２基板部の各々が、光源支持面を有し、前記第１及び第２電気端子が、各々の光源支持面に配設される請求項１に記載の光源組立体。
3. 前記光源支持面が平行である請求項１又は２に記載の光源組立体。
4. 前記第１及び第２基板部が、前記Ｖ字形構造の先端部においてギャップによって分離されており、前記光源が、前記ギャップを埋めるよう配設される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源組立体。
5. 前記第１及び第２基板部を支持する機械的支持物を更に有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光源組立体。
6. 前記機械的支持物が、前記Ｖ字形構造の開口部に配設される請求項５に記載の光源組立体。
7. 前記傾斜角が鋭角である請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光源組立体。
8. 前記第１及び第２基板部の各々が、伝導体を有し、各々の伝導体の一部が、前記第１及び第２電気端子を形成する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光源組立体。
9. 光源に配設される、前記光源から発せられる光を制御するための光学素子を更に有する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光源組立体。
10. 前記光源がＬＥＤを有する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光源組立体。
11. 光源組立体を製造するための方法であって、
    導電路及びスコアラインを有する基板を供給するステップであって、前記スコアラインが、前記基板が前記スコアラインを中心にして折り曲げ可能であるように前記導電路を横切って構成されているステップと、
    Ｖ字形構造を形成する、前記スコアラインを中心にして前記基板を折り曲げるステップと、
    第１基板部及び第２基板部が形成されると共に、前記導電路が、分割され、それによって、前記第１基板部に位置する第１電気端子及び前記第２基板部に位置する第２電気端子が形成されるような、前記スコアラインに沿って、折り曲げられた前記基板から一部を除去するステップと、
    光源が、前記第１及び第２電気端子間の端子ギャップを埋めると共に、前記光源が、前記第１及び第２電気端子と電気接続するように、前記第１及び第２電気端子と電気接続する前記光源を配設するステップとを有する方法。
12. 前記折り曲げられた基板を、機械的支持物に組み付けるステップを更に有する請求項１１に記載の方法。
13. 前記材料を除去するステップが、前記折り曲げられた基板を、機械的支持物に組み付けるステップの後に実施される請求項１２に記載の方法。
14. 前記折り曲げるステップが、前記Ｖ字形構造の先端部が鋭角になるまで実施される請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
15. バルブ状エンベロープと、
    請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光源組立体であって、前記光源組立体が、前記バルブ状エンベロープ内に配設される光源組立体とを有するランプ。
    

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