MX2011001256A - Modulo de diodo emisor de luz. - Google Patents

Modulo de diodo emisor de luz.

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Stacey H West
Robert P Radloff
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Abstract

Se proporciona un módulo de diodo emisor de luz ("LED") con características térmicas mejoradas. El módulo incluye un LED, un primer tablero de circuito, un segundo tablero de circuito, un aislador inferior, un aislador superior, un contacto inferior, contactos superiores, y un disipador de calor. Preferiblemente el disipador de calor comprende un alojamiento externo y un anillo de contacto. El LED y el disipador de calor están unidos al primer tablero de circuito por medio de soldadura. Además para servir como un substrato para el LED, el primer tablero de circuito (que contiene una pluralidad de capas térmicamente conductoras conectadas por vías) facilita la transferencia de calor lejos del LED al disipador de calor. El módulo también ha mejorado propiedades eléctricas y mecánicas, incluyendo conexiones eléctricas repetitivas, conexiones mecánicas estables, y un contacto inferior que absorbe choques. El aislador inferior también puede ser configurado para evitar desajuste de la fuente de energía con el contacto inferior cuando el módulo es utilizado en una linterna u otro dispositivo de iluminación.

Description

MODULO DE DIODO EMISOR DE LUZ Campo de la invención El campo de la presente invención se relaciona con un módulo de diodo emisor de luz ("LED")/ y pertenece particularmente a un módulo de LED para utilizar en dispositivos portátiles y otros dispositivos de iluminación portables, tales como linternas y faros.
Antecedentes de la invención Los LED's se han utilizado en varias aplicaciones, incluyendo relojes que se iluminan, transmisión de información de controles remotos, y formación de imágenes en pantallas de televisión enormes. Más recientemente, los LED's se han utilizado en dispositivos de iluminación portables (tales como linternas y faros) porque, entre otras cosas, los LED's pueden durar por mucho tiempo, producir luz más eficientemente, y son más durables que las lámparas incandescentes comúnmente utilizados en linternas y faros convencionales.
Sin embargo, el brillo y la vida esperados de un LED disminuyen típicamente con temperaturas elevadas. La disipación de calor eficaz es por lo tanto necesaria para mantener la temperatura del LED dentro de sus límites de diseño .
Además, una limitación en muchos módulos de LED es el medio utilizado para fijar el LED a su substrato de soporte.
No. Ref . : 217386 Los módulos de LED actuales utilizan un epoxi térmico u otra sustancia similar. Los epoxis térmicos son difíciles de trabajar y requieren tiempos de curación extendidos. Las uniones de LED que utilizan epoxis térmicos también tienen una incidencia incrementada de falla prematura.
Otra limitación en muchos módulos de LED, especialmente aquellos previstos para utilizar en linternas y otros dispositivos de iluminación portables, es su inhabilidad para permitir la operación del dispositivo de iluminación cuando la fuente de energía (por ejemplo, una o más baterías) son alineadas incorrectamente.
Una limitación adicional en los módulos de LED conocidos, tales como los descritos en la Publicación de Patente Estadounidense 2007/0058366 Al (publicada el 15 de marzo de 2007) , ha sido su complejidad relativa del ensamble o fabricación.
Finalmente, otra limitación en muchos módulos de LED utilizados en dispositivos de iluminación portables es su susceptibilidad a la falla causada por interrupciones eléctricas y/o choque de fuerzas exteriores.
Debido a las limitaciones anteriores en los módulos de LED actuales, un objeto de la presente invención es proporcionar un módulo de LED mejorado que por lo menos mejore parcialmente uno o más de los problemas anteriores en el arte previo.
Sumario de la invención Para el fin anterior, en una modalidad preferida, se proporciona el módulo de LED que comprende un LED, un primer tablero de circuito, un ensamble inferior formado por un contacto inferior y un aislador inferior, un segundo tablero de circuito, un ensamble superior formado por un aislador superior y contactos superiores, y un disipador de calor formado por una alojamiento externo y un anillo de contacto. El LED y el disipador de calor se fijan al primer tablero de circuito, preferiblemente por medio de una conexión de soldadura. El primer tablero de circuito, el cual tiene una pluralidad de capas conductoras térmicas conectadas por vías térmicas, promueve la transferencia rápida y eficiente de calor del LED al disipador de calor.
En la modalidad preferida, el módulo de LED también proporciona un enlace entre el LED y el primer tablero de circuito, así como el enlace entre el primer tablero de circuito y el disipador de calor, que exhiben características térmicas, eléctricas, y mecánicas mejoradas, y que son menos susceptibles a falla prematura.
En la modalidad preferida, el módulo de LED también proporciona protección contra la inserción o alineación incorrecta de la fuente de energía que suministra energía al LED, así como estabilidad mecánica mejorada y resistencia al choque a las fuerzas exteriores.
En la modalidad preferida, el módulo de LED también proporciona redundancia en los canales de comunicación eléctrica entre los componentes, de este modo haciendo el módulo menos susceptible a la falla de interrupciones eléctricas.
En la modalidad preferida, el módulo de LED también proporciona un ensamble mejorado que tolera tolerancias mecánicas más grandes, que elimina tiempos de curación, y que ha aumentado flexibilidad en la orientación de sus componentes constituyentes.
Aspectos adicionales, objetos, características deseables, y ventajas adicionales del módulo de LED serán mejor entendidos de la descripción siguiente, considerada con respecto a las Figuras anexas en las cuales la modalidad preferida del módulo de LED es ilustrada a modo de ejemplo. Debe ser entendido expresamente, sin embargo, que las Figuras son para el propósito de ilustración solamente y no están previstas como una definición de los límites de la invención.
Breve Descripción de las figuras La Fig. 1 es una vista en perspectiva del módulo de LED.
La Fig. 2 es una vista lateral del módulo de LED.
La Fig. 3 es una vista en despiece que muestra los componentes del módulo de LED antes del ensamble.
La Fig. 4 es una vista seccionada transversalmente longitudinal del módulo de LED de la Fig. 1, como es visto a lo largo del plano 4-4 en la Fig. 1.
La Fig. 5 es una vista seccionada transversalmente longitudinal del módulo de LED de la Fig. 1, como es visto a lo largo del plano 5-5 en la Fig. 1.
La Fig. 6 es una vista. en perspectiva del primer tablero de circuito de la Fig. 3.
La Fig. 7 es una vista inferior del primer tablero de circuito de la Fig. 3.
La Fig. 8 es una vista seccionada transversalmente de múltiples planos del primer tablero de circuito, LED, y anillo de contacto.
La Fig. 9 es una vista en perspectiva del anillo de contacto de la Fig. 3.
La Fig. 10 es una vista en perspectiva del contacto inferior de la Fig. 3.
La Fig. 11 es una vista en perspectiva del aislador inferior de la Fig. 3.
La Fig. 12 es una vista superior del aislador inferior de la Fig. 3.
La Fig. 13 es una vista inferior del aislador inferior y el contacto inferior.
La Fig. 14 es una vista en perspectiva del segundo tablero de circuito de la figura 3.
La Fig. 15 es una vista lateral del segundo tablero de circuito de la Fig. 3.
La Fig. 16 es una vista en perspectiva del ensamble superior de la Fig. 3.
La Fig. 17 es una vista lateral del ensamble superior de la Fig. 3.
La Fig. 18 es una vista superior del ensamble superior de la Fig. 3.
La Fig. 19 es una vista seccionada transversalmente de una linterna equipada con un módulo de LED que tiene características de acuerdo con la presente invención.
La Fig. 20 es una vista seccionada transversalmente agrandada de una linterna equipada de un módulo de LED que tiene características de acuerdo con la presente invención.
Descripción detallada de la invención Un módulo de LED 10, de acuerdo con una modalidad preferida, se muestra en las Figuras 1-5. En la modalidad ilustrada, el módulo de LED 10 incluye un LED 20, un primer tablero de circuito 30, un ensamble inferior 55 formado por un contacto inferior 50 y un aislador inferior 60, un segundo tablero de circuito 70, un ensamble superior 85 formado por un aislador superior 80 y contactos superiores 90, 91, y un disipador de calor 101 formado por un alojamiento externo 100, hecho preferiblemente de metal, y un anillo de contacto 40.
El LED 20 puede ser cualquier diodo emisor de luz que se pueda soldar a un tablero de circuito impreso. El LED 20 se puede soldar preferiblemente al primer tablero de circuito 30 utilizando una pantalla de pasta de soldadura aplicada y un horno de reflujo. Más preferiblemente, el LED 20 es el producto LUXEON® Rebel disponible en el comercio de Philips Lumileds Lighting Co pany, LLC. El LED 20 tiene una superficie superior 200 y una superficie inferior 210. La superficie superior 200 tiene un diodo 220 que es capaz de emitir luz visible en una dirección lejos de la superficie superior 200. La superficie inferior 210 tiene un contacto positivo y un contacto negativo (no se muestran) que están en comunicación eléctrica con el diodo 220 de una manera convencional. La superficie inferior 210 también tiene una almohadilla térmica (no se muestra) que está en comunicación térmica con el diodo 220.
Las Figuras 6-8 ilustran una modalidad del primer tablero de circuito 30. En la presente modalidad, el primer tablero de circuito 30 está generalmente en forma circular. El primer tablero de circuito 30 tiene una superficie superior 300 y una superficie inferior 305. El primer tablero de circuito 30 es preferiblemente aproximadamente 7.93 mm (5/16" -en diámetro, menos de 1.5875 mm (1/16") en espesor, y se forma preferiblemente de un tablero de circuito impreso revestido de metal. El primer tablero de circuito 30 sirve tres funciones primarias. Primero, funciona como un substrato para soportar el LED 20. En segundo lugar, funciona como un conductor térmico para transferir calor lejos del LED 20 al anillo de contacto 40 del disipador de calor 101. Tercero, funciona como parte del circuito eléctrico de la linterna. En particular, un conductor del primer tablero de circuito 30 conecta eléctricamente una terminal, preferiblemente la terminal positiva, del LED 20 al contacto inferior 50 por medio del contacto superior 91 y el segundo tablero de circuito 70, y un segundo conductor del primer tablero de circuito 30 conecta eléctricamente una segunda terminal de LED 20, preferiblemente la terminal negativa, al alojamiento externo 100 vía el anillo de contacto 40.
Como se muestra en la Figura 6, la superficie superior 300 es definida, en parte, por un substrato no eléctricamente conductor 310. Además, en la modalidad preferida, la superficie superior 300 incluye una terminal positiva en forma rectangular y relativamente pequeña 315, una terminal negativa en forma rectangular relativamente pequeña 320, y una almohadilla térmica en forma rectangular y relativamente grande 325. Otras formas de almohadilla son posibles.
La superficie superior 300 también incluye las primera y segunda pestañas generalmente en forma de "L" 330, 335 ubicadas sobre la periferia cerca del borde externo 340 del primer tablero de circuito 30. La primera pestaña 330, que ocupa apenas menos de la mitad de la periferia, tiene una amplia región 345 y una región angosta 350. La segunda pestaña 335, que también ocupa apenas menos de la mitad de la periferia, también tiene una región amplia 355 y una región angosta 360. Las regiones amplias 345, 355 están ubicadas opuestas una de otra. De manera similar, las regiones angostas 350, 360 están ubicadas opuestas una de otra. Ambas las primera y segunda pestaña 330, 335 están en comunicación eléctrica con la terminal negativa 320 y la almohadilla térmica 325. La terminal positiva 315 es aislada eléctricamente del resto de la superficie superior 300.
Como se muestra en la Fig. 7, la superficie inferior 305 también es definida, en parte, por un substrato no eléctricamente conductor 365. Además, la superficie inferior 305 incluye, en la modalidad preferida, una terminal positiva en forma rectangular 370. La terminal positiva 370 está ubicada cerca del centro de la superficie inferior 305, con su eje longitudinal alineado en la misma dirección que el eje longitudinal de la almohadilla térmica 325 sobre la superficie superior 300. Ninguna porción de la terminal positiva 370 alcanza el borde externo 340 del primer tablero de circuito 30.
La superficie inferior 305 también incluye dos áreas de almohadilla adicionales. La primera es generalmente una terminal negativa en forma de "C" 375, que ocupa apenas menos de la mitad de la periferia, cerca del borde externo 340. La segunda es generalmente otra terminal negativa en forma de "C" 380, que también ocupa apenas menos de la mitad de la periferia, cerca del borde externo 340. Las porciones de substrato no eléctricamente conductor 365 sobre la superficie inferior 305 que se extiende al borde externo 340 están ubicadas debajo de las regiones amplias 345, 355 de las pestañas generalmente en forma de "L" 330, 335 en la superficie superior 300.
La superficie inferior 210 del LED 20 está unida a la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30 por una pantalla de pasta de soldadura aplicada, que después se envía a través de un horno de reflujo. La superficie inferior 210 del LED 20 está orientada en relación a la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30 de manera que la almohadilla térmica del LED 20 está colocada sobre la almohadilla térmica 325, el contacto positivo del LED 20 está colocado sobre la terminal positiva 315, y el contacto negativo del LED 20 está colocado sobre la terminal negativa 320. El contacto positivo sobre la superficie inferior 210 del LED 20 está por lo tanto en comunicación eléctrica con la terminal positiva 315 sobre la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30, y el contacto negativo sobre la superficie inferior 210 del LED 20 está en comunicación eléctrica con la terminal negativa 320 sobre la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30. Además, el diodo 220 sobre la superficie superior 200 del LED 20 está en · comunicación térmica con la almohadilla térmica 325 sobre la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30 por medio de la almohadilla térmica sobre la superficie inferior 210 del LED 20.
El uso de una pantalla de pasta de soldadura aplicada, en lugar de epoxi térmico u otro material similar, para unir el LED 20 al primer tablero de circuito 30 aumenta la eficacia de la transferencia de calor entre estas estructuras. Esto también simplifica y aumenta la velocidad del proceso de ensamble eliminando la necesidad de trabajar con sustancias adhesivas y tiempos de curación. Además, la resistencia de la conexión de soldadura reduce la probabilidad de falla prematura de esta unión, dada la tendencia del epoxi térmico a volverse frágil en un cierto plazo.
Como se muestra en la Fig. 8, el primer tablero de circuito 30 incluye preferiblemente múltiples capas paralelas de un material térmicamente conductor, preferiblemente un metal tal como cobre. Más preferiblemente, estas capas contienen 4 onzas de cobre. El primer tablero de circuito 30, tiene preferiblemente cuatro capas 385-388. Las vías ciegas térmicas 390, 395 se conectan térmicamente todas pero menos la capa que contiene cobre 388. Una pluralidad de estas vías ciegas 390 están colocadas en la proximidad de las almohadillas térmicas 325. Estas vías ciegas 390 extraen calor lejos del diodo 220, a través de la almohadilla 325, y dentro de las capas de alto contenido de cobre 385-387. Una pluralidad de vías térmicas ciegas 395 también está colocada en la proximidad de las primera y segunda pestañas 330, 335, con enfoque particular en las regiones amplias 345, 355 de las mismas. Las vías ciegas 395 extraen calor de las capas con alto de contenido de cobre 385-387 y dentro de las primera y segunda pestañas 330, 335.
El primer tablero de circuito 30 también incluye vías directas eléctricas 397, 398 que se conectan todas de las capas que contienen cobre 385-387. Por lo menos una vía eléctrica directa 397 conecta la terminal positiva 315 sobre la superficie superior 300 con la terminal positiva 370 sobre la superficie inferior 305. Además, por lo menos una vía eléctrica directa 398 conecta la terminal negativa 320 sobre la superficie superior 300 con cada una de las terminales negativas 375 y 380 sobre la superficie inferior 305.
El primer tablero de circuito 30 también puede incluir orificios de alineación 399 que corren desde la superficie superior 300, a través del espesor total del tablero, a la superficie inferior 305. Estos orificios de alineación 399 se colocan preferiblemente sobre la periferia del primer tablero de circuito 30 entre las primera y segunda pestañas 330, 335, y se pueden utilizar para alinear el primer tablero de circuito 30 en relación al aislador superior 80 y contactos superiores 90, 91.
La Fig. 9 ilustra el anillo de contacto 40 de la modalidad preferida. El anillo de contacto 40 forma parte del disipador de calor 101 en la presente modalidad. El anillo de contacto 40 está generalmente en forma de óvalo con una cavidad central oblonga 400 y un cuerpo principal elevado 405 que tiene una superficie superior 410 y una superficie inferior 415. El cuerpo principal 405 comprende una primera porción ancha 420, una segunda porción ancha 425 (opuesta a la anchura de la cavidad central 400 de la primera porción ancha 420), una primera porción angosta 430, y una segunda porción angosta 435 (opuesta a la longitud de la cavidad central 400 de la primera porción angosta 430) . El anillo de contacto 40 también tiene una primera porción lateral 440 (unida a la primera porción angosta 430 del cuerpo principal elevado 405) , una segunda porción lateral 445 (unida a la segunda porción estrecha 435) , y múltiples aletas 450, 455 (unidas, respectivamente, a las porciones laterales 440, 445). Las porciones laterales 440, 445 están orientadas generalmente perpendiculares al cuerpo principal 405 y se extienden hacia abajo y lejos de la superficie inferior 415 del cuerpo principal 405. Las aletas 450, 455 están orientadas generalmente perpendiculares a las porciones laterales 440, 445 y se extienden lejos de las porciones laterales 440, 445 y el cuerpo principal 405.
La superficie inferior 415 del cuerpo principal 405 preferiblemente se une a las pestañas 330, 335 sobre la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30 por una pantalla de pasta de soldadura aplicada, que después se envía a través de un horno de reflujo. Esto ocurre, preferiblemente, al mismo tiempo que la superficie inferior 210 del LED 20 se une a la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30. La superficie inferior 415 del cuerpo principal 405 está orientada en relación a la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30 de manera que el LED 20 está colocado dentro de la cavidad central 400. Además, la cavidad central 400 es bastante grande de modo que el contacto positivo sobre la superficie inferior 210 del LED 20 y la terminal positiva 315 sobre la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30 están aislados eléctricamente del anillo de contacto 40 por substrato no conductor eléctricamente 310.
La superficie inferior 415 del cuerpo principal 405 está orientada en relación a la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30 de manera que la primera porción ancha 420 del cuerpo principal 405 está ubicada directamente sobre la primera región amplia 345 sobre la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30, la segunda porción ancha 425 del cuerpo principal 405 está ubicada directamente sobre la segunda región amplia 355 sobre la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30, la primera porción angosta 430 del cuerpo principal 405 está ubicada directamente sobre la primera región angosta 350 sobre la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30, y la segunda porción angosta 435 del cuerpo principal 405 está ubicada directamente sobre la segunda región angosta 360 sobre la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30. La primera porción ancha 420 está por lo tanto en comunicación térmica y eléctrica con la primera región amplia 345, la segunda porción ancha 425 está en comunicación térmica y eléctrica con la segunda región amplia 355, la primera porción angosta 430 está en comunicación térmica y eléctrica con la primera región angosta 350, y la segunda porción angosta 435 está en comunicación térmica y eléctrica con la segunda región angosta 360.
Debe ser entendido, sin embargo, que la configuración anterior del anillo de contacto 40 en relación a la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30 no significa que sea limitante. Por ejemplo, otras formas de pestañas y anillos de contacto también pueden ser empleados apropiadamente. La directriz principal es transferir calor del primer tablero de circuito 30 al anillo de contacto 40. En la configuración ilustrada, se transfiere calor de las regiones amplias 345, 355 de las primera y segunda pestañas 330, 335 a las porciones anchas 420, 425 del cuerpo principal 405. De las porciones anchas 420, 425 del cuerpo principal 405, entonces se transfiere calor a las primera y segunda porciones 440, 445, y después a múltiples aletas 450, 455 que emana hacia fuera de ambas porciones laterales 440, 445.
El anillo de contacto 40 se hace preferiblemente de una sola pieza de cobre berilio, u otro material eléctricamente y térmicamente conductor.
La Fig. 10 ilustra el contacto inferior 50 de la presente modalidad. El contacto inferior 50 tiene un primer elemento de sujeción del tablero de circuito 500, un segundo elemento de sujeción de tablero de circuito 520, una porción principal 540, y un resorte plano 550. El primer elemento de sujeción del tablero de circuito 500, el segundo elemento de sujeción del tablero de circuito 520, la porción principal 540, y el resorte plano 550 están todos en comunicación eléctrica uno con otro, y preferiblemente formados de chapa metálica de cobre berilio.
El primer elemento de sujeción del tablero de circuito 500 comprende un primer diente 502, un segundo diente 504, y una base 506. Los primeros y segundo dientes 502, 504, junto con la base 506, definen un espacio intersticial 508. El espacio intersticial 508 está abierto en la dirección opuesta a la , base 506. Los primero y segundo dientes 502, 504 preferiblemente se ensanchan, internamente hacia el espacio intersticial 508, puesto que se propagan lejos de la base 506. Esto resulta en un estrechamiento del espacio intersticial 508 cerca de los extremos 510 y 512 de los dientes 502, 504. Así, cualquier porción de un tablero de circuito de suficiente anchura insertada dentro del espacio intersticial 508 puede ser mantenida mecánicamente en su lugar mediante los primero y segundo dientes 502, 504 y puede ser soportada por la base 506. Los extremos 510, 512 de los dientes 502, 504 también se redondean preferiblemente, para facilitar la inserción de por lo menos una porción de un tablero de circuito entre los primero y segundo dientes 502, 504 y en el espacio intersticial 508.
El segundo elemento de sujeción del tablero de circuito 520 es idéntico al primer elemento de sujeción del tablero de circuito 500, y tiene un primer diente 522, un segundo diente 524, y una base 526. Los primero y segundo dientes 522, 524, junto con la base 526, forman un espacio intersticial 528.
La porción principal 540 del contacto inferior 50 es preferiblemente substancialmente en forma circular, con superficies superior 542 e inferior 544, y es perforada por varios orificios 546. Estos orificios 546 proporcionan las trayectorias de flujo cuando el aislador inferior 60 es moldeado por inyección alrededor del contacto inferior 50, y ayudan a bloquear mecánicamente el contacto inferior 50 al aislador inferior 60. Los primero y segundo elementos de sujeción del tablero de circuito 500, 520 están en contacto físico con la porción principal 540 y son separados preferiblemente por una distancia igual a la mitad del diámetro de la porción principal 540. Los primero y segundo elementos de sujeción del tablero de circuito 500, 520 son orientados perpendiculares a la superficie superior 542, con los extremos de los dientes que se extienden lejos de la superficie superior 542 y de los espacios intersticiales 508, 528 en alineación uno con otro. En esta configuración, un tablero de circuito impreso mantenido en su lugar por medio de los primero y segundo elementos de sujeción del tablero de circuito 500, 520 serian orientados perpendiculares a, y se extenderían lejos, de la superficie superior 542.
El resorte plano 550 está ubicado adyacente a la superficie inferior 544 del contacto inferior 50. Este preferiblemente toma una forma de "U" convexa. El primer extremo 554 está conectado con la porción principal 540 en los pliegues 555. Además, el resorte plano 550 está formado preferiblemente de modo que el segundo extremo 552 está en contacto físico con la superficie inferior 544 cuando el resorte está en un estado imparcial, pero con el resto del resorte plano 550 separado de la superficie inferior 544 (con la separación máxima aproximadamente parcialmente entre los primero y segundo extremos 554, 552) . El resorte plano 550 es por lo tanto capaz de comunicarse eléctricamente con la terminal del ánodo de una batería, mientras que todavía proporciona un cierto grado de absorbencia de choque si la terminal del ánodo se acelera hacia el resorte plano 550.
Alternativamente, en dispositivos de iluminación portables en donde el módulo LED 10 no está en contacto directo con la terminal del ánodo de una batería, el resorte plano 550 de contacto inferior 50 ayuda a asegurar que el contacto eléctrico sea establecido y mantenido con un elemento conductor adyacente que forma parte del circuito de energía principal del dispositivo de iluminación.
El contacto inferior 50 se hace preferiblemente de una sola pieza de cobre berilio, u otro material eléctricamente conductor apropiado.
Las Figuras 11-12 ilustran el aislador inferior 60 de la modalidad preferida. El aislador inferior 60 se forma de un material no eléctricamente y no térmicamente conductor, preferiblemente un polímero de cristal líquido que es capaz de soportar temperatura elevada. El aislador inferior 60 es preferiblemente moldeado por inyección alrededor del contacto inferior 50, formando el ensamble inferior 55 (que comprende el aislador inferior 60 y el contacto inferior 50) .
El aislador inferior tiene una pared circunferencial 600 y una base 620, que juntas forman una cavidad central 630. La cavidad central 630 está abierta en la dirección opuesta de la base 620.
La superficie externa 602 de la pared circunferencial 600, que se extiende hacia abajo de su borde superior 604, es substancialmente circular en forma, generalmente con un diámetro uniforme. Sin embargo, en el punto medio aproximado entre el borde superior 604 y la base 620, la superficie externa 602 de la pared circunferencial 600 aumenta gradualmente de diámetro. Este aumento gradual en el diámetro de la superficie externa 602 de la pared circunferencial 600 continúa hasta apenas antes de la base 620. En ese punto, el diámetro de la superficie externa 602 de la pared circunferencial 600 disminuye precipitadamente, y permanece uniforme hasta que alcanza la base 620, de tal modo formando una ranura circunferencial 606.
Debajo de la ranura circunferencial 606 está la base 620. La base 620 substancialmente también está en forma circular, con un diámetro generalmente uniforme. Sin embargo, el diámetro de la base 620 es mayor que cualquier porción de la pared circunferencial 600. Por lo tanto forma un borde circunferencial 622 en donde la tapa de la base 620 se encuentra con el fondo de la ranura circunferencial 606.
Como se ve mejor en la Fig. 13, la superficie inferior 624 de la base 620 tiene un área ahuecada 626 que aloja el resorte plano 550 del contacto inferior 50 después de que el moldeado del ensamble inferior 55 se termina. El resorte plano 550 está ubicado en el área ahuecada 626 de modo que ninguna porción del resorte plano 550 se extienda hacia fuera o más allá del plano formado por la superficie inferior 624 de la base. Esta característica puede actuar como un dispositivo anti-polaridad en los dispositivos portables de iluminación en los cuales el módulo de LED 10 está previsto para ser conectado directamente con el ánodo de una batería. Es decir, si una fuente de energía (tal como una batería) se coloca dentro del cuerpo de un dispositivo de iluminación con una terminal sin ánodo (por ejemplo, cátodo) orientada hacia la superficie inferior 624 de la base, el módulo de LED de iluminación 10 de la modalidad preferida no recibirá energía eléctrica de la fuente de energía. Sin embargo, cuando la fuente de energía se coloca correctamente dentro del cuerpo de un dispositivo de iluminación, o en otras aplicaciones en donde el módulo de LED 10 no está previsto para estar en contacto físico con la fuente de energía, esta característica también puede ayudar a evitar daño al módulo por el elemento conductor de contacto en caso que el dispositivo de iluminación se caiga o de lo contrario reciba un impacto significativo .
Después de que el moldeado del ensamble inferior 55 es terminado, los primero y segundo elementos de fijación del tablero de circuito 500, 520, respectivamente, del contacto inferior 50 sobresalen dentro de la cavidad central 630, como es mejor visto en la Fig. 4. Debe ser entendido, sin embargo, que la orientación ilustrada de los primero y segundo elementos de fijación del tablero de circuito 500, 520 en relación al aislador inferior 60 no significa que sea limitante .
La base también tiene elementos de soporte .640, que sobresalen en la cavidad central 630, y que evitan que los primero y segundo elementos de fijación del tablero de circuito 500, 520 sean flexionados de lado cuando el segundo tablero de circuito 70 se inserta en los mismos.
La superficie interna 608 de la pared circunferencial 600, tiene preferiblemente un diámetro irregular. Por ejemplo, la superficie interna 608 tiene preferiblemente una primera ranura vertical 610 y una segunda ranura vertical 612, ubicadas opuestas una de otra. Después de que el moldeado del ensamble inferior 85 es terminado, estas primera y segunda ranuras verticales 610, 612 se alinean con los espacios intersticiales 508, 528 de los elementos de sujeción del tablero de circuito 500, 520. Como resultado, el segundo tablero de circuito impreso 70 retenido por los elementos de sujeción del tablero de circuito 500, 520 no sólo es soportado en su lugar por los elementos de sujeción del tablero de circuito 500, 520, sino también por las ranuras verticales 610, 612. Adem s, reduciendo la anchura de la pared circunferencial 600 en la vecindad de las primera y segunda ranuras verticales 610, 612, un tablero de circuito más grande se pueden insertar dentro de la cavidad central 630 sin tener que aumentar el diámetro de la superficie externa 602.
El borde superior 604 de la pared circunferencial 600 comprende preferiblemente un primer par de dientes 614 y un segundo par de dientes 616 que se extienden ascendentemente en la dirección lejos de la base. El primer par de dientes 614 es alineado generalmente con los dientes 502, 504 del primer elemento de sujeción del tablero de circuito 500, con uno de los pares en cualquier lado del primer elemento de sujeción del tablero de circuito 500. El segundo par de dientes 616 es alineado generalmente con los dientes 522, 524 del segundo elemento de sujeción del tablero de circuito 520, con uno de los pares de cualquier lado del segundo elemento de sujeción del tablero de circuito 520. No hay dientes en la proximidad de las ranuras verticales 610, 612. Como se describe más detalladamente abajo, los dientes ayudan en la alineación del aislador inferior 60 y el ensamble superior 85 durante el ensamble del módulo de LED 10, de este modo evitando (o por lo menos minimizando) la torsión del segundo tablero del circuito impreso 70.
Ahora se describe el segundo tablero de circuito 70 de la modalidad preferida. Como es visto en la Fig. 14, el segundo tablero de circuito 70 es generalmente en forma rectangular. Tiene un primer lado 700, un segundo lado 710, un borde superior 720, un borde inferior 730, un primer borde lateral 740, y un segundo borde lateral 750. El segundo tablero de circuito 70 es preferiblemente 12.7 mm (½") en longitud a lo largo de los primero y segundo bordes laterales 740, 750, 9.52 mm (3/8") en anchura a lo largo de los bordes superior e inferior 720, 730, y menos de 1.58 mm (1/16") en espesor. El segundo tablero de circuito 70 actúa como el tablero conductor del LED y está configurado para regular la corriente liberada al LED 20, preferiblemente basado en la temperatura del LED 20. También puede servir para funciones adicionales, tal como un interruptor electrónico. Los circuitos de regulación de energía que pueden ser incorporados en el segundo tablero de circuito 70, y que son capaces de regular la energía liberada al LED 20 basado en la temperatura detectada del LED 20, se describen en la Publicación de Patente Estadounidense 2007/0058366 Al (publicada el 15 de marzo de 2007) , cuya descripción es incorporada aquí por referencia.
El segundo tablero de circuito 70 tiene una primera almohadilla de contacto inferior 702 y una segunda almohadilla de contacto inferior 704. Las almohadillas de contacto inferior 702, 704 generalmente están en forma rectangular y están ubicadas en el primer lado 700 del segundo tablero de circuito 70. En gran parte idénticas la primera y segunda almohadillas de contacto inferior 712, 714 también están ubicadas en el segundo lado 710 del segundo tablero de circuito 70. Los primeros y segundos pares de almohadillas de contacto inferior 702, 712 y 704, 714 se colocan cerca del borde inferior 730 del segundo tablero de circuito 70 en distancias aproximadamente iguales de los bordes laterales 740, 750.
El segundo tablero de circuito 70 puede ser conectado con el contacto inferior 50 insertando el borde inferior 730 del segundo tablero de circuito 70 dentro de la cavidad central 630 del aislador inferior 60 de modo que uno de los bordes laterales 740, 750 del segundo tablero de circuito 70 se empareja con una de las ranuras verticales 610, 612 en el aislador inferior 60, mientras que el otro borde lateral se empareja con la otra ranura vertical. Durante la inserción completa, un par de las almohadillas de contacto inferior 702, 712 y 704, 714 serán enganchados por los dientes de uno de los elementos de sujeción del tablero de circuito 500, 520 del contacto inferior 50, mientras que el otro par de almohadillas de contacto inferior serán enganchadas eventualmente por los dientes del otro elemento de sujeción del tablero de circuito del contacto inferior 50. En ese punto, las almohadillas de contacto inferior 702, 712 y 704, 714 están en contacto físico y la comunicación eléctrica con el contacto inferior 50. Además, los elementos de sujeción del tablero de circuito inferior 500, 520 sujetan el segundo tablero de circuito a través de un contacto tipo interferencia.
El proceso de ensamble es simplificado porque las almohadillas de contacto inferior 702, 712 y 704, 714 son, preferiblemente, substancialmente más grandes que la anchura de los primero y segundo elementos de sujeción de tablero de circuito 500, 520 del contacto inferior 50. Las tolerancias de manufactura, por lo tanto, no necesitan ser tan rigurosas. Además, puesto que las almohadillas de contacto inferior son una imagen de espejo una de otra, el segundo tablero de circuito 70 puede ser insertado en cualquiera de las dos posibles orientaciones en las cuales las almohadillas de contacto inferior 702, 712 y 704, 714 del segundo tablero de circuito 70 se insertan primero dentro del aislador inferior 60.
La conexión física entre el segundo tablero de circuito 70 y el contacto inferior 50 también ha aumentado la estabilidad. En particular, los primero y segundo elementos de sujeción del tablero de circuito 500, 520 del contacto inferior 50 son separados uno de otro, en lados opuestos de la segunda línea central longitudinal del tablero de circuito 70. La estabilidad también es incrementada por la interacción entre los bordes laterales 740, 750 del segundo tablero de circuito 70 y las ranuras verticales 610, 612 del aislador inferior 60.
La conexión eléctrica entre el segundo tablero del circuito 70 y el contacto inferior 50 también ha aumentado la conflabilidad debido a la redundancia proporcionada. En particular, el módulo del LED 10 aún es capaz de funcionar incluso si la conexión eléctrica en el primer elemento de sujeción del tablero de circuito 500 o el segundo elemento de sujeción del tablero de circuito 520 es interrumpido.
El segundo tablero de circuito 70 también tiene una primera almohadilla de contacto superior 706 y una segunda almohadilla de contacto superior 708. Las almohadillas de contacto superior 706, 708 están generalmente en forma rectangular y están ubicadas en el primer lado 700 del segundo tablero de circuito 70. En gran parte idénticas la primera y segunda almohadillas de contacto superior 716, 718 también están ubicadas en la segunda cara 710 del segundo tablero de circuito 70. Los primeros y segundos pares de almohadillas de contacto superior 706, 716 y 708, 718 se colocan cerca del borde superior 720 del segundo tablero de circuito 70, uno en la proximidad del primer borde lateral 740 y uno en la proximidad del segundo borde lateral 750. Ambos se colocan a una distancia aproximadamente igual de sus bordes laterales respectivos para mantener las características de imagen de espejo y redundancia del segundo tablero de circuito 70.
El segundo tablero de circuito 70 también tiene una tercera almohadilla de contacto superior 709 colocada sobre su primer lado 700 y una tercera almohadilla de contacto superior en gran parte idéntica 719 ubicada sobre su segundo lado. El par de terceras almohadillas de contacto superior 709, 719 se coloca cerca del borde superior 720 del segundo tablero de circuito 70 aproximadamente a la mitad entre los bordes laterales 740, 750. Mientras que también generalmente están en forma rectangular, el tercer par de almohadillas de contacto superior 709, 719 son, preferiblemente, más grandes que los primeros y segundos pares de almohadillas de contacto inferior 702, 712 y 704, 714 y los primeros y segundos pares de almohadillas de contacto superior 706, 716 y 708, 718.
Los pares superior e inferior de almohadillas de contacto son chapados preferiblemente con oro, u otro material eléctricamente conductor y resistente a la corrosión.
Ahora se describe el ensamble superior 85 de la modalidad preferida (que comprende el aislador superior 80 y los contactos superiores 90, 91) . Como es observado en las Figuras 16-18, el aislador superior 80 de la modalidad preferida es formada de un material no eléctricamente y no térmicamente conductor, preferiblemente un polímero de cristal líquido que es capaz de soportar temperatura elevada. Los contactos superiores 90, 91 se hacen preferiblemente de cobre berilio; o de otro material eléctricamente conductor. El aislador superior 80 es preferiblemente moldeado por inyección alrededor de los contactos superiores 90, 91, formando el ensamble superior 85.
El ensamble superior 85 tiene una superficie superior 800 y un lado inferior 810.' La superficie superior 800 es generalmente de forma ovalada con una superficie generalmente plana. Un par de los contactos superiores de tierra 90 están expuestos sobre la superficie superior 800 del ensamble superior 85, con un contacto superior 90 que está dispuesto aproximadamente a la mitad de la distancia entre la periferia y la línea central transversal del aislador superior 80 (en un lado de la línea central transversal) y el otro contacto superior 90 que está dispuesto aproximadamente a la mitad de la distancia entre la periferia y la línea central transversal del aislador superior 80 (sobre un lado opuesto de la línea central transversal) . Un contacto superior positivo 91 preferiblemente está expuesto sobre la superficie superior 800 a lo largo de la línea central transversal del aislador superior 80. Ninguno de los contactos superiores 90, 91 está en contacto físico uno con otro.
Las terminales positivas y negativas 370, 375, 380 sobre la superficie inferior 305 del primer tablero de circuito 30 están unidas a la porción expuesta de los contactos superiores 90, 91 por una pantalla de pasta de soldadura aplicada, que después se envía a través de un horno de reflujo. Esto ocurre preferiblemente después de que la superficie inferior 210 del LED 20 y la superficie inferior 415 del anillo de contacto 40 se han unido a la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30.
La superficie inferior 305 del primer tablero de circuito 30 está orientada en relación a los contactos superiores 90, 91 de manera que la terminal positiva 370 sobre la superficie inferior 305 del primer tablero de circuito 30 está ubicada arriba, y en alineación con, la porción expuesta del contacto superior 91, la primera terminal negativa 375 sobre la superficie inferior 305 del primer tablero de circuito 30 está ubicada sobre la porción expuesta de uno de los pares de contactos de tierra superiores 90, y la segunda terminal negativa 380 sobre la superficie inferior 305 del primer tablero de circuito 30 está ubicada sobre la porción expuesta del otro contacto de tierra superior 90 expuesto sobre la superficie superior 800 del ensamble superior 85. La terminal positiva 370 está por lo tanto en comunicación eléctrica con el contacto superior 90, la primera terminal negativa 375 está en comunicación eléctrica con un contacto superior 90, y la segunda terminal negativa 380 está en comunicación eléctrica con el otro contacto 90. La configuración anterior permite que el primer tablero de circuito 30 sea orientado en relación a la superficie superior 800 en cualquiera de dos orientaciones posibles .
La orientación del primer tablero de circuito 30 en relación al contacto superior 90, 91 en una de las dos orientaciones posibles es auxiliada por dos clavijas de alineación 820 que se extiendan lejos de la superficie superior 800 del aislador superior 80. Estas clavijas 820 acoplan los orificios de alineación correspondientes 399 en el primer tablero de circuito 30.
La conexión eléctrica entre el primer tablero de circuito 30 y los contactos superiores 90 también han aumentado conflabilidad debido a la redundancia proporcionada. En particular, el módulo 10 sigue siendo capaz de funcionar si cualquiera de los contactos de tierra superiores 90 se interrumpe .
La superficie superior 800 del ensamble superior 85 es formado más ovalado y algo más grande que la superficie inferior 305 del primer tablero de circuito 30. Como resultado, aquellas porciones de la superficie superior 800 del ensamble superior 85 que no son cubiertas por la superficie inferior 305 del primer tablero de circuito 30 son cubiertas por las aletas 450, 455 que emanan hacia fuera de las porciones laterales 440, 445 del anillo de contacto 40.
Los contactos de tierra superiores 90 tienen una porción principal 902, que se incrusta en el aislador superior 80 y se expone sobre la superficie superior 800, y un elemento de sujeción de tablero de circuito 904 para sujetar el segundo tablero de circuito 70 similar a los descritos con respecto al contacto inferior 50. El contacto superior 91 tiene una porción principal 922, que se incrusta en el aislador superior 80 y se expone sobre la superficie superior 800, y un par de elementos de sujeción del tablero de circuito 924 similares a los descritos con respecto al contacto inferior 50.
Después de que el moldeado del ensamble superior 85 es terminado, los elementos de sujeción del tablero de circuito 904 de los contactos superiores 90 sobresalen debajo del lado inferior 810 del aislador superior 80 generalmente debajo de las porciones principales 902 de los contactos superiores 90. De manera similar, los elementos de sujeción del tablero de circuito 924 sobresalen debajo del lado inferior 810 del aislador superior 80 generalmente debajo de la porción principal 922 del contacto superior 91.
El ensamble superior 85 también tiene elementos de soporte 830 que sobresalen debajo del lado inferior 810 del aislador superior 80 y que están configurados para evitar que los elementos de sujeción del tablero de circuito 904, 924 se flexionen durante la inserción del segundo tablero de circuito 70.
Durante el ensamble del módulo 10, el primer par de almohadillas de contacto superior 706, 716 del segundo tablero de circuito 70 es enganchado por los dientes del elemento de sujeción del tablero de circuito 904 de uno de los contactos superiores 90, mientras que el segundo par de almohadillas de contacto superior 708, 718 del segundo tablero de circuito 70 es enganchado por los dientes del elemento de sujeción del tablero de circuito 904 del otro contacto superior 90. De manera similar, el tercer par de las almohadillas de contacto superior 709, 719 del segundo tablero de circuito 70 es enganchado por los dientes del par de elementos de sujeción del tablero de circuito 924 del contacto superior 91. El primer par de almohadillas de contacto superior 706, 716 por lo tanto está en comunicación eléctrica con uno de los contactos superiores 90, el segundo par de almohadillas superiores de contacto 708, 718 está en comunicación eléctrica con el otro contacto superior 90, y el tercer par de almohadillas de contacto superiores 709, 719 está en comunicación eléctrica con el contacto superior 91 por medio del par de elementos de sujeción del tablero de circuito 924.
El proceso de ensamble es simplificado porque las almohadillas de contacto superior 706, 716, 708, 718 y 709, 719 son, preferiblemente, substancialmente más grandes que la anchura de los elementos de sujeción del tablero de circuito respectivos 904, 924 de los contactos superiores 90, 91. Las tolerancias de fabricación, por lo tanto, no necesitan ser rigurosas. Además, la configuración anterior también permite que el ensamble superior 85 sea instalado sobre el segundo tablero de circuito 70 en cualquiera de las dos orientaciones posibles .
La conexión física entre el segundo tablero de circuito 70 y los contactos superiores 90, 91 también ha aumentado estabilidad. En particular, los elementos de sujeción del tablero de circuito 904 de los contactos superiores 90 son separados uno de otro, en lados opuestos de la línea central longitudinal del segundo tablero de circuito 70. La estabilidad también es incrementada por los elementos de sujeción del tablero de circuito 924 que se acoplan con el tercer par de contactos superiores 709, 719.
La conexión eléctrica entre el segundo tablero de circuito 70 y los contactos superiores 90, 91 también ha aumentado conflabilidad debido a la redundancia proporcionada por el par de elementos de sujeción del tablero de circuito 904 y el par de elementos de sujeción del tablero de circuito 924. En particular, el módulo de LED 10 sigue siendo capaz de funcionar si la conexión en uno de los elementos de sujeción del tablero de circuito 904 o uno de los elementos de sujeción del tablero de circuito 924 es interrumpido.
Como es mejor visto en la Fig . 4, los dos pares de dientes 614, 616 que sobresalen del borde superior 604 del aislador inferior 50 ayuda en la alineación del ensamble superior 85 en relación al ensamble inferior 55 y al segundo tablero de circuito 70. Los dientes 614, 616 también evitan el movimiento del ensamble inferior 55 en relación al ensamble superior 85, de este modo evitando la torsión del segundo tablero de circuito 70.
Un disipador de calor 101 de la presente modalidad comprende el anillo de contacto 40 y el alojamiento externo 100, preferiblemente hecho de metal. La cubierta externa 100 de la presente modalidad es generalmente en forma cilindrica y tiene una pared circunferencial 110 con un reborde superior 112 y un borde inferior 114. El reborde superior 112 define una abertura superior generalmente circular 116 y el borde inferior 114 define una abertura inferior generalmente circular 118. Dentro de la pared circunferencial está una cavidad central .
La pared circunferencial 110 es generalmente en forma circular con un espesor uniforme. El diámetro de la pared circunferencial 110, en cualquier punto del reborde superior 112 para bajar el borde 114, es solamente ligeramente más grande que el diámetro correspondiente de la superficie externa 602 de la pared circunferencial 600 del aislador inferior 60. Sin embargo, no hay ranura circunferencial correspondiente 606.
El LED 20, el primer tablero de circuito 30, el anillo de contacto 40, el aislador inferior 60 (con un contacto inferior 50) , y el aislador superior 80 (con los contactos superiores 90, 91) por lo tanto se pueden insertar dentro de la cavidad central del disipador de calor 100 por medio de la abertura inferior 118. Durante la inserción completa, el LED 20 y una porción del anillo de contacto 40 son expuestos a través de la abertura superior 116. En esta posición, el borde inferior 114 de la pared circunferencial 110 es soportado por la saliente circunferencial 622 del aislador inferior 60. El alojamiento externo 100 después es asegurado en esta posición al aislador inferior 60 enganchando internamente la pared circunferencial 110 de la cubierta externa 100 en donde recubre la ranura circunferencial 606 en el aislador inferior 60.
Durante el ensamblado, la cubierta externa 100 está en comunicación física, eléctrica, y térmica con el anillo de contacto 40. En particular, el reborde superior 112 está en contacto físico con, por lo menos, múltiples aletas 450, 455 del anillo de contacto 40. Esta comunicación física, eléctrica, y térmica puede ser mejorada inyectando pasta de soldadura dentro de dos muescas de acceso 120 en el reborde superior 112, en los lados opuestos de la abertura superior 116, ubicados directamente sobre múltiples aletas 450, 455 del anillo de contacto 40 y después haciendo funcionar el módulo entero LED 10 a través de un horno de reflujo. Sin embargo, una composición de soldadura de una temperatura inferior (por ejemplo, una composición de soldadura con una temperatura de sólido inferior y/o una temperatura de líquido inferior) se utiliza preferiblemente de modo que la temperatura del horno de flujo pueda ser preferiblemente inferior que el horno utilizado para unir el LED 20, y preferiblemente debajo de la temperatura de sólido de la composición de soldadura utilizada para unir el anillo de contacto .40 y los contactos superiores 90, 91 al primer tablero de circuito 30.
El alojamiento externo 100 se hace de un material eléctricamente y térmicamente conductor, preferiblemente aluminio niquelado.
Los módulos LED de acuerdo con la presente invención se pueden utilizar en una variedad de dispositivos de iluminación, incluyendo los dispositivos de iluminación portables tales como linternas y faros. Como se muestra en las Figuras 19-20, por ejemplo, el módulo de LED 10 puede ser colocado de manera que una terminal de ánodo 14 de una fuente de energía 16 (por ejemplo, una o más baterías) de una linterna 12 está en comunicación eléctrica con el resorte plano 550 del contacto inferior 50, y el alojamiento externo 100 está en comunicación eléctrica con la terminal del cátodo 28 de la fuente de energía 16. Aunque las Figuras 19-20 muestran la terminal de ánodo 14 en comunicación eléctrica con el resorte plano 550 a través de una trayectoria eléctricamente conductora que incluye varias estructuras, el módulo 10 se puede colocar alternativamente de modo que la terminal del ánodo 14 está en comunicación eléctrica con el resorte plano 550 a través de cualquier otra trayectoria eléctricamente conductora, incluyendo contacto físico directo. De manera similar, aunque las figuras 19-20 muestran el alojamiento externo 100 en comunicación eléctrica con la terminal de cátodo 28 a través de una trayectoria eléctricamente conductora que incluya varias estructuras (incluyendo el barril 18) , el módulo 10 puede ser colocado alternativamente de modo que el alojamiento externo 100 está en comunicación eléctrica con la terminal del cátodo 28 a través de cualquier otra trayectoria eléctricamente conductora, incluyendo contacto físico directo con el barril 18. El LED 20 se coloca dentro del reflector 32 de la linterna para proyectar luz a través de la lente 22.
Debe ser expresamente entendido que la presente invención no está restringida a la linterna 12 descrita aquí. Además, como llegará a ser evidente para las personas experimentadas en la técnica después de repasar la presente invención, uno o más aspectos del módulo de LED 10 también pueden ser incorporados en otros dispositivos de iluminación portables, incluyendo, por ejemplo, faros.
Ahora será descrito el flujo de energía térmica lejos del LED 20 en la modalidad preferida. El calor generado por el diodo del LED 220 es transferido a través de la almohadilla térmica sobre la superficie inferior 210 del LED 20 a la almohadilla térmica 325 sobre la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30. El calor entonces es transferido de la almohadilla térmica 325, a través de múltiples capas con alto contenido de cobre paralelas 385-388 y las vías térmicas 390, 395 del primer tablero de circuito 30, y dentro del cuerpo principal 405 del anillo de contacto 40. El calor entonces es transferido del cuerpo principal 405 del anillo de contacto 40, a través de sus porciones laterales 440, 445, y dentro de sus aletas 450, 455. De las aletas 450, 455, entonces es transferido calor dentro del alojamiento externo 100. Sin embargo, el calor también es transferido directamente del cuerpo principal 405 del anillo de contacto 40 al alojamiento externo 100 del disipador de calor 101 por medio de las juntas de soldadura formadas en la proximidad de las dos muescas de acceso 120. Una opción entonces es transferir el calor del alojamiento externo 100 dentro del barril 18 de una linterna 12 u otro cuerpo térmicamente conductor grande del dispositivo de iluminación.
Ahora será descrito el flujo de energía a través de una linterna 12 equipada con el módulo de LED 10. La energía eléctrica es producida en una o más baterías 16. De la terminal del ánodo 14 de la primera batería, la electricidad fluye (a través de una trayectoria eléctricamente conductora que puede incluir el broche de presión en contacto 34, el contacto en forma de L 36, el tablero de circuito ensamblado 38, el contacto en forma de L 42, el manguito de contacto interno 44, el resorte 46, el manguito de contacto externo 48, y el disco compacto 52) dentro del módulo de LED 10 a través del resorte plano 550 del contacto inferior 50. La electricidad entonces fluye fuera del contacto inferior 50 y dentro del segundo tablero de circuito 70 a través de la conexión eléctrica formada entre los elementos de sujeción 500, 520 del contacto inferior 50 y los primeros y segundos pares detablero de circuito de almohadillas de contacto inferior 702, 712 y 704, 714 cerca del borde inferior 730 del segundo tablero de circuito 70. La energía eléctrica entonces fluye afuera del segundo tablero de circuito 70 y dentro del contacto superior 91 a través de la conexión eléctrica formada entre el tercer par de almohadillas de contacto superior 709, 719 cerca del borde superior 720 del segundo tablero de circuito 70 y el par de elementos de sujeción del tablero de circuito 924 del contacto superior 91. La energía eléctrica entonces fluye fuera de la porción principal 922 del contacto superior 91 y dentro del primer tablero de circuito 30 a través de la terminal positiva 370 sobre su superficie inferior 305. La energía eléctrica después fluye a través de primer tablero de circuito 30 utilizando la vía eléctrico 397 y entra en el diodo del LED 220 a través del enlace de la soldadura entre la terminal positiva 315 y el contacto positivo sobre la superficie inferior 210 del LED 20, en donde la energía eléctrica entonces fluye a través del diodo 220, para producir luz.
Del diodo del LED 220, la energía eléctrica sale del LED 20 y fluye nuevamente dentro del tablero de circuito superior 30 a través del enlace de soldadura entre el contacto negativo sobre la superficie inferior 210 del LED 20 y la terminal negativa 320 del primer tablero de circuito 30. La energía eléctrica entonces fluye del primer tablero de circuito 30 dentro del anillo de contacto 50 a través de la junta de soldadura formada entre las primera y segunda pestañas 300, 335 sobre la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30 y las primera y segunda porciones anchas 420, 425 del cuerpo principal 405 de la porción del anillo de contacto 40 del disipador de calor 101. La energía eléctrica entonces fluye del anillo de contacto 40 al alojamiento externo 100 del disipador de calor 101, y después al barril 18 (a través de una trayectoria eléctricamente conductora que puede incluir la bola 22, el alojamiento de bola 54, el contacto de la tierra 58, y el tornillo de fijación 62) u otra fuente de conexión eléctrica de la linterna 12. Del barril 18, o a través de otra conexión eléctrica, la energía eléctrica fluye dentro la tapa posterior 24, a través del resorte de la tapa posterior 26, y dentro de la terminal de cátodo 28 de la última batería, de tal modo terminando el circuito.
Además, el primer tablero de circuito 30 proporciona una tierra al segundo tablero de circuito 70. La conexión de tierra funciona de la terminal negativa 320 sobre la superficie superior 300 del primer tablero de circuito 30, a través de vías eléctricas 398, a las terminales negativas 375, 380 sobre la superficie inferior del primer tablero de circuito 30. Las terminales negativas 375, 380 están, a su vez, en comunicación eléctrica con los contactos superiores 90 que están, a su vez, en comunicación eléctrica con el segundo tablero de circuito 70 a través de la conexión eléctrica formada entre los dos elementos de sujeción del tablero de circuito 904 y los primeros y segundos pares de almohadillas de contacto superior 706, 716 y 708, 718.
Aunque una modalidad preferida de un módulo de LED mejorado y sus componentes respectivos se han presentado en la descripción anterior, numerosas modificaciones, alteraciones, modalidades alternas, y materiales alternos pueden ser contemplados por las personas experimentadas en la técnica y pueden ser utilizadas en lograr los varios aspectos de la presente invención. Así, debe ser entendido claramente que esta descripción está hecha solamente a modo de ejemplo y no como una limitación en el alcance de la invención como es reivindicado abajo. Además, mientras que los términos direccionales tales como superior e inferior se han utilizado para facilitar la descripción de la modalidad preferida, la orientación relativa de los componentes de la modalidad preferida no significa que debe ser limitada.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (34)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :
1. Un módulo de iluminación, caracterizado porque comprende : a) un tablero de circuito; b) un diodo emisor de luz unido al tablero de circuito con soldadura; y c) un disipador de calor unido al tablero de circuito con soldadura; d) en donde el disipador de calor incluye un alojamiento externo.
2. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tablero de circuito tiene una pluralidad de capas térmicamente conductoras.
3. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque dos o más de la pluralidad de capas térmicamente conductoras están conectadas por vías .
4. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque una o más de las vías son vías ciegas.
5. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el disipador de calor está en comunicación térmica y eléctrica con el diodo emisor de luz a través del tablero de circuito.
6. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un segundo tablero de circuito, y el segundo tablero de circuito está en comunicación eléctrica con el tablero de circuito.
7. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el segundo tablero de circuito controla el diodo emisor de luz.
8. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el segundo tablero de circuito sirve como un interruptor electrónico con el tablero de circuito a través de una pluralidad de conectores eléctricos.
9. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el segundo tablero de circuito está en comunicación eléctrica con el tablero de circuito a través de una pluralidad de conectores eléctricos.
10. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque dos o más de la pluralidad de los conectores eléctricos son separados igualmente en relación a la línea central longitudinal del segundo tablero de circuito.
11. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el segundo tablero de circuito es capaz de mantener comunicación eléctrica con el tablero de circuito en una pluralidad de orientaciones en relación al tablero de circuito.
12. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque además comprende un contacto, y el contacto está en comunicación eléctrica con el segundo tablero de circuito.
13. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el contacto está en comunicación eléctrica con el segundo tablero de circuito a través de una pluralidad de conectores eléctricos.
14. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque dos o más de la pluralidad de conectores eléctricos son separados igualmente en relación a la línea central longitudinal del segundo tablero de circuito.
15. Un módulo de iluminación, caracterizado porque comprende : a) un tablero de circuito térmicamente conductor; b) un diodo emisor de luz unido al circuito térmicamente conductor con una primera composición de soldadura; y c) un disipador de calor, que comprende un miembro térmicamente conductor y un alojamiento externo, unido al circuito térmicamente conductor con una segunda composición de soldadura; d) en donde el miembro térmicamente conductor está unido al alojamiento externo con una tercera composición de soldadura, la tercera composición de soldadura tiene una temperatura de líquido menor que la temperatura de líquido de las primera y segunda composiciones de soldadura.
16. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la primera composición de soldadura y la segunda composición de soldadura son idénticas .
17. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el diodo emisor de luz está en comunicación eléctrica con el disipador de calor.
18. Un dispositivo de iluminación, caracterizado porque comprende : a) un cuerpo; y b) un módulo de iluminación, alojado dentro del cuerpo, que comprende un diodo emisor de luz, un tablero de circuito y un disipador de calor; c) en donde el diodo emisor de luz está unido al tablero de circuito con soldadura; d) en donde el disipador de calor está unido al tablero de circuito con soldadura; y e) en donde el disipador de calor está en comunicación eléctrica con el cuerpo y el diodo emisor de luz.
19. El dispositivo de iluminación de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el cuerpo aloja una fuente de energía que tiene un contacto de ánodo y un contacto de cátodo, en donde el módulo de iluminación además comprende un contacto en comunicación eléctrica con el tablero de circuito, y en donde el módulo de iluminación está configurado para evitar la comunicación eléctrica entre el contacto de cátodo de la fuente de energía y el contacto del módulo de iluminación, mientras que permite comunicación eléctrica entre el contacto del ánodo de la fuente de energía y el contacto del módulo de iluminación.
20. El dispositivo de iluminación de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el contacto del módulo de iluminación es un resorte plano.
21. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque un aislador está dispuesto entre el tablero de circuito y el segundo tablero de circuito .
22. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el aislador está formado por moldeado por inyección.
23. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el aislador es comoldeado con la pluralidad de conectores.
24. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque un aislador está dispuesto entre el tablero de circuito y el segundo tablero de circuito.
25. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el aislador está formado por moldeado por inyección.
26. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque el aislador es comoldeado con la pluralidad de conectores.
27. Un módulo de iluminación, caracterizado porque comprende : a) un primer tablero de circuito; b) un disipador de calor unido al primer tablero de circuito con soldadura; c) en donde el disipador de calor comprende un miembro térmicamente conductor y un alojamiento externo; d) un diodo de emisión de luz unido al primer lado del primer tablero de circuito con soldadura e) un ensamble de aislador superior que comprende un aislador superior y contactos superiores comoldeados en el aislador superior, los contactos superiores comprenden las primera y segunda superficies de contacto sobre un primer lado del aislador superior y una pluralidad de conectores hembra sobre un segundo lado del aislador opuesto al primer lado del aislador, por lo menos uno de los conectores hembra está en comunicación eléctrica con la primera superficie de contacto y por lo menos uno de los conectores hembra están en comunicación eléctrica con la segunda superficie de contacto, el ensamble de aislamiento superior está dispuesto de manera que la primera y segunda superficies de contacto están en comunicación eléctrica con el primer tablero de circuito. f) un segundo tablero de circuito recibido dentro de la pluralidad de conectores sobre el segundo lado de aislador superior del aislador superior; y g) un ensamble de aislador inferior que comprende un aislador inferior y un contacto inferior comoldeado en el aislamiento inferior, el contacto inferior comprende una pluralidad de conectores hembra sobre un primer lado del aislador inferior y un contacto de resorte sobre un segundo lado del aislador inferior, el segundo tablero de circuito es recibido dentro de la pluralidad de conectores hembra sobre 'el primer lado del aislador inferior.
28. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque la pluralidad de conectores hembra sobre el segundo lado del aislador superior y sobre el primer lado del aislador inferior comprenden conectores en forma de herradura.
29. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el segundo tablero de circuito está en comunicación eléctrica con el primer tablero de circuito a través de la pluralidad de conectores hembra sobre el segundo lado del aislador superior.
30. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el primer par de conectores hembra están conectados a la primera superficie de contacto y un segundo par de conectores hembra están conectados a la segunda superficie de contacto y en donde el primer par de conectores hembra y el segundo par de conectores hembra están separados igualmente en relación a la línea central longitudinal del segundo tablero de circuito.
31. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el segundo tablero de circuito está configurado para que sea operativamente recibido dentro del primero y segundo par de conectores hembra en una primera y segunda orientación.
32. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el segundo tablero de circuito está en comunicación eléctrica con el contacto de resorte a través de la pluralidad de conectores hembra sobre el primer lado del aislador inferior.
33. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque la pluralidad de conectores hembra sobre el primer lado del aislador inferior comprende dos conectores hembra separados igualmente en relación con la línea central longitudinal del segundo tablero de circuito.
34. El módulo de iluminación de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque el segundo tablero de circuito está configurado para ser recibido operativamente dentro de los dos conectores hembra en una primera y segunda orientación .
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