JP5956346B2 - ホルダアセンブリ - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、全てが参照することにより本明細書に組み込まれる、２０１０年１月１３日に出願された米国仮出願第６１／２９４，７４６号、２０１０年１月１５日に出願された米国仮出願第６１／２９５，５５０号、２０１０年２月５日に出願された米国仮出願第６１／３０１，８２８号、および２０１０年７月２１日に出願された米国仮特許第６１／３６６，２６０号に基づく優先権を主張する。

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いる照明の分野に関し、さらに詳細にはＬＥＤのアレイに関する。

ＬＥＤは、照明を提供するために開発されてきた。ＬＥＤは、他の技術に比較して、より高い効率および非常に長い寿命（５０，０００時間以上）を提供する等潜在的な利点を有している。ＬＥＤの初期設計は、ホルダ上に取り付けられる単一のダイ（通常は、ブルーポンプ）を含み、そのダイの上には蛍光物質が封入される傾向がある、エミッタに集中する傾向があった。しかしながら、ＬＥＤは、電流レベルが低いほど効率が良くなる傾向があり、したがって所望されるレベルの効率は得るものの、単一のエミッタから高いルーメンの出力を得ることは困難である。したがって、エミッタは従来の光源によって通常提供される６００〜８００ルーメン（またはそれ以上）の光を提供するという望みを満たすには十分に適していない。ともに使用される多くのエミッタが所望されるレベルの光出力を提供できる一方、多くの別々の光源を使用することは、光の質の観点からは問題がある。

この問題に対処するため、十分な照明を提供するための費用効果の高い方法としてＬＥＤアレイが開発されてきた。ＬＥＤアレイは、通常、なんらかのパターンで（例えば、直列または並列で）基板上に配置された多くのＬＥＤのダイの上に存在する。電流がＬＥＤに送達できるように、陽極および陰極がＬＥＤに結合される。かかるＬＥＤアレイはＢＲＩＤＧＥＬＵＸから入手できる。ただし、存在している１つの問題は、ＬＥＤに電力を提供するために使用することができ、必要な光学部品および／または熱管理をもサポートできる、より大きなハウジングにＬＥＤアレイを取り付ける方法である。陽極および陰極にワイヤをはんだ付けすることはさらに難しくなるため、ＬＥＤアレイが熱伝導性の基板に設けられる場合、このプロセスはさらに複雑化することがある。したがって、ある個人は、ＬＥＤアレイを支えるおよび／または取り付けるための改善されたシステムを評価するだろう。

ホルダアセンブリは、カバー、ならびにワイヤを受け入れるために適した第１の端子および第２の端子を備えるフレームを含む。ひとつの実施の形態では、端子は双方向ワイヤトラップである場合がある。所望される場合、端子は、ＬＥＤアレイ上で直接的に陽極および陰極に係合できる接点をさらに含むことがある。端子のうちの１つまたは両方とも接点を省略することができ、フレーム上に設けられるトレースと電気的に接触するように取り付けることができ、トレースはＬＥＤアレイの陽極および陰極に電気的に接続できる。フレームは、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように構成される回路をさらに支えることができる。

本発明は、例として示されており、類似する参照符号が類似する要素を示す添付図面に限定されない。

ホルダアセンブリの実施の形態の斜視図である。 図１に示されるホルダアセンブリの分解斜視図である。 図１に示される実施の形態で使用するために適したフレームおよびＬＥＤアレイの実施の形態の斜視図である。 図３に示されるフレームの部分分解簡略図である。 図３に示されるフレームおよびＬＥＤアレイの簡略斜視図である。 図５に示されるフレームおよびＬＥＤアレイの部分分解斜視図である。 図６に示される実施の形態とともに使用するために適したフレームの実施の形態の部分分解簡略図である。 図３に示される実施の形態の別の斜視図である。 図３に示される実施の形態の別の斜視図である。 ホルダアセンブリの別の実施の形態の斜視図である。 図１０に示される実施の形態の別の斜視図である。 図１０に示される実施の形態の部分分解斜視図である。 図１２に示される実施の形態の簡略部分分解斜視図である。 図１３に示されるフレームとともに使用するために適した端子およびプレートの斜視図である。 図１０に示されるホルダアセンブリで使用するために適したカバーの実施の形態の斜視図である。 端子の実施の形態の斜視図である。 図１６に示される端子の側面立面図である。 図１６に示される端子の底面立面図である。 ホルダアセンブリの別の実施の形態の斜視図である。 図１９に示されるホルダアセンブリの分解斜視図である。 図２０に示されるフレームの平面立面図である。 図２１に示されるフレームの斜視簡略図である。 端子れんがの実施の形態の斜視図である。 ＬＥＤアレイの実施の形態の斜視図である。 図１９に示されるホルダアセンブリとともに使用するために適したフレームの別の実施の形態の斜視図である。

以下の詳細な説明は、例示的な実施の形態を説明し、明示的に開示された組み合わせ（複数の場合がある）に制限されることを意図されていない。したがって、特に断りのない限り、本明細書に開示される特長はともに結合され、それ以外の場合は簡略にするために示されなかった追加の組み合わせを形成してよい。とりわけ、図は、ある図にともに示される多くの特長を示しているが、ある特長は、所望される特長を含んでいるが、高い費用対効果で製造可能な実施の形態を提供するために、所望により、削除できる。

図１〜９は、リフレクタ１５およびヒートスプレッダ９０を支えるカバー２０を含むホルダアセンブリ１０の実施の形態の特長を示す。ヒートスプレッダ９０は、ヒートスプレッダが別の表面にしっかりと結合できるようにフィンガ２２および締め具開口部９３を受け入れることのできる切欠き９１を含む。フレーム４０は、ヒートスプレッダ９０の上に取り付けられる絶縁板８５内に配置される。板８５は、端子切欠き８６、フレーム４０に対応するサイズに作られた開口８８、およびボス４３を受け入れる位置合わせ穴８７を含む。ＬＥＤアレイ３０は、ＬＥＤアレイ３０がヒートスプレッダ９０との良好な熱伝導性を有するように、絶縁板の開口内に配置される（好ましくは、システムはＬＥＤのダイとヒートスプレッダとの間に３Ｃ／Ｗ未満の熱抵抗があるように構成される）。さらに、熱パッド９５がヒートスプレッダ９０の上に配置できる。

理解されるように、フレーム４０は、ＬＥＤアレイ３０の回りに延在し、したがって内部開口４２を形成する壁４１を含む。示されているように、壁４１は端子５２、６２を支え、端子５２、６２は、それぞれトレース５４、６４に電気的に接続される。トレース５２、６２は、順々に、例えば、端子５０、６０と端子５２、６２との間に、電気的な接続を提供するために、端子５０、６０、または端子５０’、６０’に接続される。多くの用途には、端子５０、６０または端子５０’、６０’のどちらかが他方なしで使用され得ることに留意されたい。例えば、端子５０、６０は、ヒートスプレッダ９０内の開口９２を通して伸びることを目的とする。一方、端子５０’、６０’は、板８５（不図示）上のパッドに係合することを目的とする。

端子５２は、ＬＥＤアレイ３０上でパッド３３に係合する接点５２ａを有する（本実施の形態でのパッド３３は、ＬＥＤアレイ３０用の陽極または陰極として機能してよい）。端子５２は、ＬＥＤアレイ３０上でパッド３４に係合する接点６２ａを有する（本実施の形態でのパッド３４は、ＬＥＤアレイ３０用の陽極または陰極として機能してよい）。以上のように、これによって、ＬＥＤアレイ３０のＬＥＤチップ電力供給領域３２に電力を提供できる。ＬＥＤアレイ３０は、リフレクタ１５の嵌合部分と嵌合することができる切欠き３５ａ、３５ｂを含むことがある。固定穴３６ａ、３６ｂは、フレーム４０が従来の締め具（例えば、ネジ）を使用してヒートスプレッダ９０に固定できるように、締め具凹部４２ａと位置合わせされる。

理解できるように、内部開口４２の曲線状の端縁４３ａ、４３ｂが設けられている。これらは、リフレクタにより多くの空間を与えるために役立つことがある。さらに理解できるように、接点５２ａ、６２ａは、接点が内部開口４２の中に伸びると、端子サポート５２ｂが壁４１と係合するように壁４１内の端子溝４５内に配置される。

図１０〜１８は、ホルダアセンブリ１１０の別の実施の形態の特長を示す。ＬＥＤアレイが、示されている図の中でホルダアセンブリ１１０の一部として示されていないが、（陽極３０１、陰極２０３、および照明部３０３付きのＬＥＤアレイ３００等の）ＬＥＤアレイのより完全なアセンブリ内での包含が検討され、特定の場合にはきわめて有益となるだろうことに留意されたい。ＬＥＤアレイを省略すると、ホルダアセンブリの費用が削減され、したがってホルダアセンブリは輸入または輸出するためにより安価になる。ただし、ＬＥＤアレイは照明を提供することが必要とされ、容易にまたは誤って切断されることがないようにホルダアセンブリに取り付けることができるので、特定の場合には、複雑さがさらに削減されることによって（特に、ホルダアセンブリ内に取り付けることのできる複数のＬＥＤアレイがある場合に）、完全なアセンブリを提供することがさらに望ましくなる。例えば、カバーが遠隔蛍光物質パックを支えていた、遠隔蛍光物質解決策が使用される場合、（かかる場合ではブルーポンプである可能性がある）照明部が、所望される光特性が送達されるように遠隔蛍光物質に適切に一致することを保証することが有利である可能性がある。

ホルダアセンブリ１１０は、リフレクタ１２３を支え、フレーム１４０に取り付けられる（カバー１１０の中に一体化されることもあれば、カバー１１０に取り付けることができる別個の要素である場合もある）レンズ１２５を支えるカバー１２０を含む。所望される場合、カバーは、ホルダアセンブリが表面を支えるために容易に固定できるように、締め具開口１２６付きの締め具凹部１２７を含むことがある。フレーム１４０は内部開口１５１を含み、肩部１５２は、ＬＥＤアレイのしっかりとした係合を可能にするために内部開口１５１内に配置される。さらに、肩部１５２は（ＬＥＤアレイ内の対応する開口の中にきちんと嵌ることができる）突起１４７を支えてよく、第２の突起１４６を含んでもよい。２つの突起が設けられる場合、２つの突起１４６、１４７は、対応して嵌合するＬＥＤアレイに配向特長を提供するように構成できる。

ＬＥＤアレイとの係合を可能にするために、端子１６２は内部開口１５１の中に伸びる。示されるように、プレート１７０がフレーム１４０上に取り付けられ、フレーム１４０と協調して、第１のワイヤ溝１７１ａおよび第２のワイヤ溝１７１ｂを形成する。プレート１７０は、熱かしめすることができるコラム１６８を用いてフレーム１４０に固定されてよい。カバー１２０は、突起１２１を、示されている図の中では半分のカラーである保持機構１６６と係合させることによってフレーム１４０に固定できる。ひとつの実施の形態では、２つの突起が内部開口１５１の対向する側にある２つの保持機構に係合できる。

示されるように、フレーム１４０は先細切欠きを含み、プレート１７０も、ともに端子１６２の中にワイヤを差し込むためのガイドを形成する先細切欠き１７３を含む。端子１６２は、ポケット１７２と凹部１７４の間で固定される。ワイヤの双方向の係合を可能にするために（例えば、２つの方向でワイヤに係合できるワイヤトラップを提供するために）、端子は基部１６２ｂを含み、基部から第１の壁１６２ｅおよび第２の壁１６２ｆが平行方向で伸びる。第１の曲がった部分１６２ｄは、第１の壁１６２ｅから伸び、第２の曲がった部分１６２ｃは第２の壁１６２ｆから伸びる。動作中、（示されているワイヤトラップ設計とともに使用する方が簡単になる傾向があるので、好ましくは単一のストランドとなる）ワイヤの挿入によって、壁の内の一方が偏向する。ワイヤをその後取り除こうとする試みがより困難になるように、壁はワイヤに力をかけ、同時にその力は、壁にワイヤとの確実な電気的な接続を維持させる。基部１６２ｂは、片持ち梁式に接点１６２ａをさらに支える。したがって、理解できるように、接点１６２ａは、内部開口の中に完全に配置できる。

示されているアレイホルダは、ともに２方向でワイヤの挿入を可能にするように構成される２つの端子を使用する。ただし、理解できるように、この端子の一方は、一方向の挿入だけしか可能とならないように構成することもできる（例えば、ワイヤの挿入が一方向からだけ可能となるように、プレートおよびフレームを改良できる、もしくは端子を改良できる）。

図１９〜２３は、ホルダアセンブリ２００の別の実施の形態を示す。示されるように、ホルダアセンブリ２００は、一体化されたリフレクタ２２５およびレンズ２２３がフレーム２４０の上に取り付けられた状態のカバー２２０を含む。カバー２２０は、（熱かしめされる）ポスト２４４に係合する保持開口２２８を含み、第１のワイヤ溝２７２ａおよび第２のワイヤ溝２７２ｂも含む。したがって、描かれている設計は、別々の構成部品の統合を可能にする。リフレクタおよび／またはレンズも、カバー２２０から別個に形成され、それに取り付けることができるだろうことに留意されたい。

フレーム２４０は、端子２６２を定位置に保持するように構成されるポケット２４９も含む。上述のように、端子は、２方向でのワイヤの挿入を可能にするように構成される。ただし、端子２６２は、接点１６２ａ等の接点を省略し、代わりに端子パッド２５０の上に取り付けられる。トレース２５１、２５４は、端子２６２から伸び、パッド２５２、２５５まで伸びる。端子ブリック２８０は、フレーム２４０の上に取り付けられ、ハウジング２８０ａによって支えられる端子アレイ２８０ｂを含む。端子アレイ２８０ｂの第１の端子２８１は、（端子２６２の内の１つに電気的に接続される）パッド２５２に係合する。このようにして、電流は、嵌合するワイヤから、ホルダアセンブル２００によって支えられるＬＥＤアレイに送達できる。

示されるように、端子ブリック２８０は６つの端子２８１、２８２、２８３、２８４、２８５、２８６を支える。かかる構成は、３つのシリーズのＬＥＤチップを含むＬＥＤアレイに係合するために有効である。例えば、理解できるように、パッドの示されている位置および構成で、適切に構成されたＬＥＤアレイのＬＥＤチップのシリーズのそれぞれが直列で設置できる（したがって、ＬＥＤアレイの順方向電圧を増加する）。接点２８５、２８６の両方がパッド２５６に係合する一方で、接点２８２および２８３の両方がパッド２５３に係合する、という示されている構成は、かかる効果を有することを目的とする。すなわち、電流はトレース２５１に沿って、端子２８１を通って、次いで端子２８２、および次いで端子２８３を通って、次に端子２８６を通って、次いで端子２８５を通って、次いで端子２８４を通って、およびトレース２５４に沿って流れることができるだろう。

逆に、順方向電圧が低く保たれることが所望されると、対応するＬＥＤアレイ上の３つ全てのＬＥＤチップのシリーズが、必要とされる順方向電圧を削減するように、ともに並列で電気的に接続できるだろう。したがって、端子ブリックの示されている構成、および端子ブリック上に設けられる端子に選択的に係合するためのトレースの使用は、チップ用のドライバを開発する上で多大な柔軟性を可能にする。当然のことながら、使用される端子の数は、ＬＥＤアレイ上に設けられる直列経路の数に基づくだろう。例えば、ＬＥＤチップの２つの経路が設けられると、両方の経路に係合するには４つの端子で十分だろうし、経路は（所望される順方向電圧および電流に応じて）並列または直列で結線できるだろう。

いずれの場合も、理解できるように、端子２８１〜２８６は、ＬＥＤアレイ上の対応する接点に係合するように内部開口２５１の中に伸びる接点を有する。端子ブリックに設けられる端子の位置だけではなく、端子の数も選択されるＬＥＤアレイに応じて変化する一方、示されている端子ブリック２８０がＣＲＥＥによって提供されるＬＥＤアレイに係合できるだろうことも留意されたい。

大部分の建物は、使用可能な送電網上に存在する交流（ＡＣ）インフラストラクチャと機能するように結線される傾向がある。ただし、直流はダイオードとして働き、電流が単一方向だけで流れることを可能にするので、ＬＥＤチップは、直流（ＤＣ）と機能することを目的とする。１つの解決策は、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する回路を有することである。かかる回路は周知であり、現代電子工学では一般的に使用されている。しかしながら、かかるシステムを使用するには、通常、ＬＥＤアレイにＤＣ電力を提供するために、設備に（または送電網と設備の間に）変換回路を設置することが必要となる。それ以外の場合、ＡＣ電力との使用のために構成されるＬＥＤアレイが必要になる。

図２５は、外部変換回路に対する要求事項の代替解決策を示す。理解できるように、（端子２６２に係合できるだろう）接点３５０がトレース３５１に電気的に接続されていることを除き、フレーム３４０はフレーム２４０に類似している。トレース３５１は回路３９０に伸び、トレース３５２は、（上述された）端子ブリックによって提供される端子に係合できるパッド３５４に離れて伸びる。かかるシステムの優位点は、（単一チップとして示されているが、電気的にともに接続された２つ以上の構成要素である場合もある）回路３９０の中に変換回路を組み込むことができるという点である。ひとつの実施の形態では、例えば、ＥＸＣＬＡＲＡによって提供されるようなチップは１２０ＶＡＣから所望されるＤＣ電圧への変換を提供できるだろう。他の考えられる設計は、低圧ＡＣ（例えば、１２または２４ＶＡＣ）の所望されるＤＣ電圧への変換を含む。理解できるように、かかる回路は、望ましい調光器性能に、多岐に渡る異なる調光器プロトコルを提供できる。さらに、より高い質の構成部品を使用すると、かかる回路が（例えば、ＬＥＤチップ自体と同程度に大きい）５０，０００時間以上のライフサイクルを有し、したがって結果として生じるシステムが優れた性能および価値を与えたことを保証するだろうと期待される。

入力電圧に応じて、必要な電流を提供するために、より大きなまたはより小さなトレースが使用されてよいことに留意されたい。さらに理解できるように、より高い電圧（例えば、１２０ＶＡＣ）を使用したいという希望がある場合には、システムがアメリカ保険業者試験所（ＵＬ）等の規格団体の要求事項を満たすことができるように、ホルダアセンブリがクリープおよび隙間の要求事項に合格できることを保証するために注意が払われる必要がある。例えば、所望される電圧抵抗を提供するには絶縁カバーが十分に適していると判断された。

本明細書に提示される開示は、好ましい実施の形態およびその例示的な実施の形態という点で特徴を説明している。本開示を見なすことにより上記開示の範囲および精神の範囲内での多数の他の実施の形態、変型、および変形が当業者の心に浮かぶだろう。

Claims (18)

1. 内部開口、ならびに、第１および第２のポケットを含むフレームと、
   該フレームにそれぞれ支持された第１および第２の端子であって、少なくとも一方が２方向から端子内に挿入されるワイヤを受け入れて止めるように構成された、第１および第２の端子と、
   前記第１および第２のポケットとそれぞれ位置合わせされた第１および第２の溝プレートであって、前記第１および第２の端子を定位置に拘束するように前記フレーム上に取り付けられるとともに、第１および第２のワイヤトラップ経路を提供するために前記フレームならびに前記第１および第２の端子と協調するように構成される第１および第２の溝プレートと、
   を備える、ホルダ。
2. 前記端子のそれぞれは片持ち梁式に支持された接点を含み、該接点は前記内部開口内に配置される、請求項１に記載のホルダ。
3. 第１および第２のトレースが前記フレーム上に配置され、前記第１および第２のトレースは、相互に電気的に分離されるとともに、前記第１および第２の端子の１つと導通する、請求項１に記載のホルダ。
4. 前記フレームに支持された変換回路を更に含み、該変換回路は、入力電圧をＤＣ電圧に変換するように構成される集積チップを含む、請求項３に記載のホルダ。
5. 前記フレームは、ワイヤを止めるように構成された前記端子内にワイヤをガイドする先細切欠きを含む、請求項１に記載のホルダ。
6. 前記第１および第２の端子の両方は、２方向から端子内に挿入されるワイヤを受け入れて止めるように構成される、請求項１に記載のホルダ。
7. カバーと、
   該カバーを支持するように構成されるフレームであって、内部開口と、複数のポケットと、複数の保持機構とを含み、さらに、前記フレーム上に配置された第１および第２のトレースであって、相互に電気的に分離された第１および第２のトレースを含むフレームと、
   前記複数のポケットの中に取り付けられる複数の端子であって、該複数の端子のそれぞれが２方向から端子内に差し込まれるワイヤを受け入れて止めるように構成された複数の端子であって、該複数の端子のうちの１つが前記第１のトレースと導通し、前記複数の端子のうちの別の１つが前記第２のトレースと導通する、複数の端子と、
   前記複数のポケットと位置合わせされた複数の溝プレートとを備え、
   該複数の溝プレートは、前記複数の端子を定位置に拘束するように前記フレーム上に取り付けられるとともに、第１および第２のワイヤトラップ経路を提供するために前記フレームおよび前記端子と協調するように構成される、ホルダアセンブリ。
8. 前記端子のそれぞれは片持ち梁式に支えられた接点を含み、該接点は前記内部開口内に配置される、請求項７に記載のホルダアセンブリ。
9. 端子ブリックを更に備え、該端子ブリックは少なくとも第１および第２の端子を支持し、第１の端子が前記第１のトレースと導通し、第２の端子が前記第２のトレースと導通する、請求項７に記載のホルダアセンブリ。
10. 前記端子ブリックの第１および第２の端子は端子アレイに含まれ、該端子アレイは少なくとも４つの端子を含み、前記端子アレイの各端子は前記内部開口の中に伸びる接点を有する、請求項９に記載のホルダアセンブリ。
11. ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように構成された変換回路を更に備える、請求項９に記載のホルダアセンブリ。
12. 前記変換回路が、１２０ＶＡＣをＤＣに変換するように構成された集積チップを含む、請求項１１に記載のホルダアセンブリ。
13. 前記カバーが複数の突起を含み、前記フレームが複数の保持機構を含み、前記カバー及びフレームは、ともに取り外し可能に固定されるように構成される、請求項７に記載のホルダアセンブリ。
14. 前記複数の溝プレートが前記フレームに熱かしめされる、請求項７に記載のホルダアセンブリ。
15. 前記カバーおよびフレームが、ともに熱かしめされる、請求項７に記載のホルダアセンブリ。
16. 前記内部開口は、少なくとも２つの領域に沿って配置される肩部を含み、該肩部は、動作中、ＬＥＤアレイの基板に係合するように構成される、請求項７に記載のホルダアセンブリ。
17. 前記肩部が、前記基板が所定の向きであることを保証するために、動作中、基板に係合するように構成される少なくとも１つの突起を含む、請求項１６に記載のホルダアセンブリ。
18. 前記フレームおよびカバーが、該カバーおよびフレームに圧力をかける締め具で固定されるように構成される、請求項７に記載のホルダアセンブリ。

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