JP5940217B2 - シールされたｌｅｄ光源モジュール - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）光源ユニットに関し、特にＬＥＤ光源ユニットのためのハウジングに関する。

関連技術の開示
ＬＥＤ光源ユニットにおいて、複数のＬＥＤがプリント回路基板に実装され得る。当該回路基板は、多くの場合カバーによって覆われており、当該カバーは、光源ユニットの外側に光を案内するためのレンズとしても働く。

欧州特許出願公開第１８２１０３０号明細書はＬＥＤ光源ユニットを開示しており、この場合、複数のＬＥＤがヒートシンクに取り付けられている。さらに、当該ＬＥＤは、カバー要素及びハウジングによって組み込まれており、これにより水密な一体部分を形成している。

当該ＬＥＤ光源ユニットの不利点は、複雑なデザインと、光学的な特性に影響を及ぼし得るようにＬＥＤを組み込んでいるカバー要素とに存在する。

発明の概要
本発明によって解決されるべき課題は、粉塵、埃、水、及び／又は湿気に対して密封された、シールされたＬＥＤ光源モジュールをデザインすることであり、このＬＥＤ光源モジュールは、極めて長期に亘る信頼性を有するとともに、自動化工程によって低コストで大量に製造することができる。

この課題の解決策は独立請求項に記載されている。従属請求項は、本発明の更なる改良に関する。

基板は、少なくとも１つのＬＥＤを支持しており、且つ追加的な電子部品を支持することができ、この電子部品は、少なくとも１つのＬＥＤを駆動／制御するために必要とされ得る。基板は、プリント回路基板である。好ましくは、基板は、アルミニウムのような金属から成る導熱板であり、更に好ましくは、導熱板は、薄板状の絶縁構造と導電構造とを備えている。基板はカバー上に配置されており、このカバーを通って、光は、少なくともＬＥＤから光源モジュールの外側に放射される。カバーは少なくとも１つのレンズを有しており、このレンズは、少なくとも１つのＬＥＤによって放射された光を案内且つ／又は方向付けるためのものである。好ましくは、カバーは、クリア且つ／又は透明且つ／又は半透明な材料、好ましくはプラスチック材料から成る。カバーは、好ましくは、少なくとも１つの基板支持部を有している。このような基板支持部は、カバーの内側面からの支柱又は突出部である。

好ましくは、基板支持部はバー材又は隔壁であり、好ましくは基板の少なくとも一部を取り囲んでいる。更に好ましくは、カバーは、少なくとも１つの基板支持部と共に溝部を形成する少なくとも１つの側壁を有している。最も好ましくは、この溝部は、基板及び／又はカバーを取り囲んでいる。

基板の少なくとも１つの縁部、好ましくは、長方形の基板における４つ全ての縁部は、シール部材内に保持されている。シール部材は、好ましくは、基板をカバーに固定する。当該シール部材は、好ましくは、基板とカバーとの間における唯一の接続手段である。従って、基板とカバーとの間に又は基板とカバーとを取り囲む、ねじ、リベット、又はクリップは存在しない。シール部材は、成型物、鋳造物、又は粘着性材料である。好ましくは、シール部材は、少なくとも半弾塑性材料である。好ましくは、シール部材は、少なくとも１つの基板支持部とカバーの側壁とによって画定された溝部内に収容される。好ましくは、シール部材は、低圧射出成形によって加工される。シール部材は、ポリアミドに基づいたホットメルトであってよい。

好ましくは、基板及びカバーは密封されたユニットを形成しており、このユニットは、好ましくは水密であって、好ましくは開放することができず、且つ点検修理のために開放される必要もない。このことは、光学システム内への粉塵及び破片の侵入を防止し、光学システムの寿命を延ばすとともに品質を改善する。最も好ましくは、基板は、シールされた孔及び通気孔以外に、更なる孔又は開口を有さない。シール部材の弾性特性によって、基板及びカバーの異なる熱膨張が均等にされ、それゆえ、極端な温度におけるユニットの亀裂又は一様な曲げを防止している。

組立を容易にするため、カバーは、その内側を上に向けて、平面上に配置される。その後、基板はカバー上に配置される。好ましくは、基板は、少なくとも１つの基板支持部によって、カバーに対する正確な距離で保持される。基板には更なるノッチ又は孔が設けられてもよく、これらのノッチ又は孔は、カバー上への基板の正確な配置を保証するため、基板支持部における突出部と相互作用する。カバー上に基板を配置した後、シール部材は、充填され且つ／又は基板の縁部に成型され、好ましくは少なくとも１つの溝部を埋める。ここで、少なくとも１つの溝部は、半液状又は液状にあるシール部材を保持する型枠として働く。

更に好ましい実施形態において、カバーと基板との間に配置された少なくともシール側壁が設けられており、これによりカバーと基板との間の内側空間をシールしており、当該内側空間には外部環境に対して少なくとも１つのＬＥＤが収容されている。シール側壁は所定の領域を包囲しており、この所定の領域内における基板及び／又はカバーには、更なる孔又は開口が設けられている。上述の開口は、電気コネクタと接触させるため、且つ／又はねじを挿入するために使用される。シール側壁は、カバーから延在してもよく、カバーと同じ材料から成っていてもよい。択一的な実施形態において、側壁は、シール部材と同じ材料から成っていてもよい。本明細書に記載されたシール部材とコネクタとの、任意の組み合わせが可能である。一般的に、このようにシールされた開口は、コネクタから光学システム内に破片又は汚染物が侵入することを防止する。

更なる実施形態において、基板の外側部を更にシールする上側シール部材を有していてもよい。この上側シール部材は、好ましくは、第１のシール部材と同じ材料から成っている。成型を容易にするため、上側シール部材は、少なくとも１つのバー材によって第１のシール部材に接続されていてもよい。上側シール部材は、基板の外側部から、基板とカバーとの間の内側空間を通って、カバーの内側部にまで延在していてよく、これにより外部環境に対して内側空間をシールしている。

更なる実施形態において、基板の端部に、切り欠き及び／又は突出部が設けられる。

別の実施形態において、基板の端部は屈曲されており、これにより、シール部材への接続の機械的な強度を更に増大させるとともに、基板とシール部材との間の機械的な接触の機械的な安定性を増大させている。

以下において、本発明は、一般的な発明の概念に限定することなく、参照符号を有する図面に対する実施形態の例として説明されている。

シールされたＬＥＤ光源モジュールの断面図を示す。 カバーから基部プレートの表面にまで延在するシール側壁を有する断面図を示す。 シール側壁の別の実施形態を示す。 カバーにおいて開口を有する実施形態を示す。 基板の外側部をシールするための上側シール部材を有する実施形態を示す。 カバーに向かって突出している別のシール部材を示す。 カバーに向かって突出している、改良された上側シール部材を示す。 屈曲した側壁を有する基板を有する実施形態を示す。 基板の屈曲した側壁の実施形態を示す。 光源モジュールの上面図を示す。

図１には、本発明の第１実施形態の断面図が示されている。カバー１００は基板２００を保持しており、この場合、カバーと基板との間の固定及びシールは、シール部材３００によって行われる。基板は、外側部（図における上側）と、カバーの方に向けられた内側部とを有しており、内側部は、少なくとも１つのＬＥＤ（発光ダイオード）２１０，２２０と、選択的に更なる電子部品とを保持する。ＬＥＤは、底部側から、カバー１００を通過して光源モジュールの外側にまで光を放射する。基板の保持をより良好にするため、好ましくは、少なくとも１つの基板支持部１３０，１３１がカバー内に設けられている。これらの基板支持部は、好ましくは、カバーの表面から突出している。更に、カバーが少なくとも１つの側壁１１０，１１１を有していることが好ましく、当該側壁は、シール部材３００によって充填され得る少なくとも１つの溝部１４１を形成することが好ましく、シール部材３００は、基板２００の縁部２０６，２０７をシールすることが好ましい。基板２００とカバー１００との間には、シールされた内側空間１４０が存在する。更に、カバー１００と基板２００との間には、少なくとも１つのシール側壁１５０，１５１が存在する。この少なくとも１つのシール側壁は基板の一区分を取り囲んでおり、当該区分には開口２３０が設けられ、接続プレート２６０は開口２３０を貫通しており、これにより、少なくとも１つの電気コネクタ（２４０，２５０）との電気接続を形成する。このようにして、電気的な接続が、基板におけるＬＥＤから外部の電力供給部まで形成され得る。図４における開口１８０に類似しているものの、短くされた内壁を有するカバー１００における開口と組み合わせることで、基板２００へのアクセスが可能となり、コネクタをカバーの前面側から挿入することができる。このことは、例えばランプの減光及び／又は電力供給の減少のような診断又は制御のための外部アクセスを可能にする。コネクタは電力供給装置から基板を通って延在しており、これによりカバーの前面からアクセス可能となる。カバー、基板、又は内壁の少なくともいずれか１つに、コネクタのための案内要素が設けられていることが更に好ましい。好ましくは、これらの案内要素は、少なくとも一方の側から、好ましくは両側から、コネクタの挿入を可能にする。

図２には、更なる実施形態が開示されている。この場合、基板２３０における開口は、上述したように接続プレートを挿入する場合よりも大きくされており、当該開口は、上述したものと異なる目的のために使用され得る。この実施形態において好ましくは、シール側壁は、カバー１００から基板２００の方向に突出しており、少なくとも１つのＬＥＤを坦持している基板２００の内側部で終端している。シール側壁は、好ましくはカバー１００と同じ材料を有している。

図３には、シール側壁１５０，１５１の異なる実施形態が開示されている。この場合、シール側壁１５０，１５１は、カバー１００から基板２００の外側部にまで突出しており、これにより、基板におけるより良好なシールを提供する。

図４には、更なる実施形態が示されており、この場合、カバーに開口１８０を設けている。この目的のため、シール側壁１５０，１５１は、カバー１００から基板２００を貫通して延在している。シール側壁の接触は、図２に開示したように行われてもよい。カバーにおけるこのような開口は、電気接続部又はねじにアクセスするために使用され得る。

図５には、更なる実施形態が開示されており、この場合、基板２００の後側における領域をシールするための上側シール部材１９０を有する。成型を単純にするとともに、好ましくはシール部材３００と同じ材料から成る上側シール部材との間に接続を有するように、少なくとも１つのバー材１９１が設けられている。この種のシール部材は、上述した他の種類のシール側壁と組み合わされ得る。

図６には、カバー１００を通って突出する更なるシールが開示されており、これにより、内側空間全体をシール又は密閉する。

図７には、カバー１００を通って突出する改良された上側シール部材が開示されており、これにより、内側空間全体をシール又は密閉する。

図８には、改良された実施形態が開示されている。この場合、基板２００は、屈曲した側壁２０１を有する。これらの屈曲した側壁は、基板の機械的な安定性及び剛性を更に増大させる。これらの屈曲した側壁は、シール部材３００内における基板の機械的な保持力を更に増大させ、これにより、カバー１００内において、シールされたＬＥＤ光源モジュールの機械的な安定性を更に増大させる。この特定の実施形態が、本明細書内で示された他の全ての実施形態と組み合わされてもよいことは明らかである。

図９には、基板２００の上面図が示されている。この場合、屈曲した側壁２０１を基板２００に接続するバー材２０２が設けられている。当該バー材の間には、開口２０３が設けられている。シール部材３００は当該開口を貫通しており、これにより、シール部材３００内における基板２００の保持力を増大させ、更に機械的な安定性を増大させている。この特定の実施形態が、本明細書内で示された他の全ての実施形態と組み合わされてもよいことは明らかである。

図１０には、光源モジュールの上面図が示されている。基板２００は、カバー１００上に配置され、シール部材３００によってシールされている。ここで、第２の側壁１１１及び第３の側壁１１２が示されている。基板２００の上部には、バー材１９１によってシール部材３００に接続された上側シール部材１９０が設けられている。空気圧の均等化を可能にするため、基板に通気孔２０５が設けられてもよい。この孔は、フィルター、膜、又はその他の手段を有していてもよく、これらは、ガスの換気交換の流れを方向付け又は選択するため、好ましくは液体又は湿気の侵入を防止するためのものである。第１の突出部１７２及び第２の突出部１７４は、ランプケース内に光源モジュールを整列させるために設けられてもよい。更に、好ましくは、少なくとも１つの緊締部１７０が、ランプケース内に光源モジュールを固定するために設けられている。

１００ カバー
１１０ 第１の側壁
１１１ 第２の側壁
１１２ 第３の側壁
１３０ 第１の基板支持部
１３１ 第２の基板支持部
１４０ 内側空間
１４１ 溝部
１５０ 第１のシール側壁
１５１ 第２のシール側壁
１７０ 緊締部
１７２ 第１の突出部
１７４ 第２の突出部
１８０ カバーにおける開口
１９０ 上側シール部材
１９１ バー材
２００ 基板
２０１ 屈曲した側壁
２０２ バー材
２０３ 開口
２０５ 通気孔
２０６，２０７ 基板の縁部
２１０，２２０ ＬＥＤ／部品
２３０ 基板における開口
２４０ 第１のコネクタ
２５０ 第２のコネクタ
２６０ 接続プレート
３００ シール部材

Claims (7)

1. 少なくとも１つのＬＥＤを有する、プリント回路基板である基板（２００）と、
   基板支持部（１３０，１３１）を有するカバー（１００）と、を備え、
   前記基板（２００）は、内側空間（１４０）を形成するように、前記カバー（１００）に配置されている、シールされたＬＥＤ光源モジュールであって、
   前記カバー（１００）は、前記少なくとも１つの基板支持部（１３０，１３１）と共に溝部（１４１）を画定する少なくとも１つの側壁（１１０，１１１）を有し、
   前記溝部はシール部材（３００）を保持しており、該シール部材は、前記基板（２００）の少なくとも１つの縁部（２０６，２０７）と前記溝部（１４１）の表面と相互作用しており、これにより外部環境に対して前記内側空間（１４０）をシールするとともに、前記基板を前記カバーに固定しており、
   前記シール部材は、成型物、鋳造物、又は粘着性材料であり、
   前記カバーの少なくとも１つのシール側壁（１５０，１５１）は、前記カバー（１００）の内側面を、前記基板（２００）の内側面と接続するために設けられているとともに、外部環境に対して前記内側空間をシールしており、前記少なくとも１つのシール側壁によって取り囲まれた、前記基板における開口（２３０）によって、前記外部環境への接続が提供されることを特徴とするシールされたＬＥＤ光源モジュール。
2. 前記基板における前記開口（２３０）は、コネクタの接続プレート（２６０）を挿入するために使用され、これにより少なくとも１つの電気コネクタ（２４０，２５０）との接続を形成することを特徴とする、請求項１記載のシールされたＬＥＤ光源モジュール。
3. 少なくとも１つのＬＥＤを有する、プリント回路基板である基板（２００）と、
   基板支持部（１３０，１３１）を有するカバー（１００）と、を備え、
   前記基板（２００）は、内側空間（１４０）を形成するように、前記カバー（１００）に配置されている、シールされたＬＥＤ光源モジュールであって、
   前記カバー（１００）は、前記少なくとも１つの基板支持部（１３０，１３１）と共に溝部（１４１）を画定する少なくとも１つの側壁（１１０，１１１）を有し、
   前記溝部はシール部材（３００）を保持しており、該シール部材は、前記基板（２００）の少なくとも１つの縁部（２０６，２０７）と前記溝部（１４１）の表面と相互作用しており、これにより外部環境に対して前記内側空間（１４０）をシールするとともに、前記基板を前記カバーに固定しており、
   前記シール部材は、成型物、鋳造物、又は粘着性材料であり、
   前記カバーの少なくとも１つのシール側壁（１５０，１５１）は、前記カバー（１００）の内側面を前記基板（２００）の内側面と接続するために設けられているとともに、外部環境に対して前記内側空間をシールしており、少なくとも１つのシール側壁によって取り囲まれた、前記カバーにおける開口（１８０）によって、前記外部環境への接続が提供されることを特徴とする、シールされたＬＥＤ光源モジュール。
4. 前記カバーにおける前記開口（１８０）は、コネクタの接続プレート（２６０）を挿入するために使用され、これにより、少なくとも１つの電気コネクタ（２４０，２５０）との接続を形成することを特徴とする、請求項３記載のシールされたＬＥＤ光源モジュール。
5. 前記基板（２００）の少なくとも１つの側壁（２０１）は、所定の角度に屈曲されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のシールされたＬＥＤ光源モジュール。
6. 上側シール部材（１９０）は、前記基板（２００）の外側表面をシールするために設けられていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のシールされたＬＥＤ光源モジュール。
7. 前記上側シール部材（１９０）は、シール部材（３００）と同じ材料から成っているとともに、少なくとも１つのバー材（１９１）によってシール部材（３００）に接続されていることを特徴とする、請求項６記載のシールされたＬＥＤ光源モジュール。

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