CN103069215A - 具有高光学精度的可替换发光二极管模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在LED光源中的可替换照明模块。该模块改善与相关固定装置的热连接、机械连接和电连接。该可替换模块还提供精确放置并且改善光分布的光学特性。

Description

具有高光学精度的可替换发光二极管模块
技术领域
本公开涉及照明模块，并且更具体地涉及具有集成的光学特征和热管理特征的可替换发光二极管(LED)模块。本公开尤其应用于其中需要光学精度的机动车行业，但是选定的属性和特征可在其中可遇到类似问题的相关环境和应用中使用。
背景技术
大体上，用于机动车应用中的前照明的基于LED的照明组件包括LED光源，其与用于处理来自光源的光输出的分离光学组件协作。由于分离地组装光源与分离光学组件，故光输出低于最佳。
另外，并入到前照明应用内的LED照明组件不为可容易替换的。因此，尽管LED光源效率高并且具有延长的操作寿命，但是如果问题发生或光源失效，则必需移除整个光源。另外，没有措施(provision)用于使新的LED光源与相关光学器件精确对齐。
使用高效LED光源的另一重要方面为需要解决热问题。特别地，LED光源在升高的温度下操作，并且有效地传输走热维持该类型的光源的高效率和延长寿命的益处。
因此，存在如下需要：提供为可替换模块并且与光学***操作地集成的LED光源。另外，这样的组件必须充分地管理热问题并且容易地并精确地安装到相关机动车辆。
发明内容
由新组件提供的主要益处为将光源和光学器件两者作为单元替换的能力。
另一优点涉及获取在LED光源与光学布置之间的精确对齐。
又一益处为相对于相关车辆精确地放置可替换LED模块的能力。
又一优点涉及通过将热管理特征并入到可替换模块设计内而改善总体灯寿命和效率。
另外其它益处和优点在阅读以下详细说明之后可变得对本领域技术人员更显而易见。
附图说明
图1为可替换LED模块的第一优选实施例的分解透视图。
图2为图1的实施例的正视分解视图。
图3为部分地组装的图1的灯组件的透视图。
图4为通过组装的图1的照明模块的截面视图。
图5示出可替换LED模块的第二优选实施例的分解透视图。
图6为提供在外壳上的电连接件的放大的透视图。
图7为组装的图5的照明模块的放大的透视图。
图8为组装的图5的照明模块的放大的截面视图。
具体实施方式
图1-4中示出的为可替换LED模块100的第一优选实施例，其具有例如在机动车行业中所需要的高光学精度。该照明模块100为可替换的并且优选地采用LED(发光二极管)光源，并且有利地使能够期望地热连接、机械连接和电连接到相关固定装置(fixture)，同时仍获取光分布的高光学精度。
更具体地，模块100包括光源，其在该布置中为至少一个发光二极管102并且优选为多个LED，如诸如前照明布置的特定应用所需要的。在机动车行业中，这样的前照明布置包括利用该模块作为日间行车光(DRL)或诸如位置光(position light)或指引光(index light)的其它类似应用。在该实施例中，各LED 102包括相关的对应印刷电路板104，其提供期望的电子器件用于LED的操作。一旦安装在相关的印刷电路板104上，光源102又安装在诸如金属块106的导热块上，该导热块在本布置中具有相当大的盘状尺寸，以提供期望的热质量用于从LED 102和PCB 104传输热。因为基于LED的灯典型地在低于200℃的温度下或者更优选地在某些实例中在100℃或更低的温度下操作，所以辐射热传递路径为重要的。对流和传导为可通过使用散热装置加强的热传递的主要形式。该实例中的散热装置或金属块为提供大的表面积用于将热从LED装置辐射并且对流走的构件。具有大的建造的表面积的相对厚重的金属元件有效地从LED装置传导热，并且质量的大面积通过辐射和对流提供有效的放热。以该方式，由LED传导的热有利地传递到位于模块100的后方处的金属块106，并且另外，热从光源传输到配置在块106的相对端部处的传热箔片(foil)或层108。热由此通过金属块106从LED 102有效地传输到传热箔片108并且因而传输到环绕***环境，用于照明模块100的有效的热管理。优选地，携带LED 102的印刷电路板104利用传热粘合剂连接到金属块106，以进一步加强照明模块100的热传输特性。
外壳120在优选布置中示出为大体环形结构，其具有形成在第一壁或后方壁124中的开口122。开口122在尺寸方面设置成接收通过其中的金属块106的鼻部126。另外，小尺寸的开口128被提供在壁124中并且与间隔件130协作用于接收诸如螺纹螺钉132的紧固件。紧固件延伸通过安装板140(其由间隔件130支撑在距后壁124(图4)预定尺寸处)，特别是在安装板中的开口142，经过在外壳壁124中的开口128，并且固定到金属块106-特别地，紧固件固定到块中的螺纹开口144。
如在图4中也明显的，安装板140还接收与光分布透镜150的轴向地延伸的安装腿148相关的紧固件146。如可能最好地示出在图2和4中的，透镜150包括具有凹部154的放大的透镜部152，其在截面方面为大体半球状的并且被定向成捕获从LED向外地引导的光。外壳120的第二部160形成封套，其为具有开口162的大致环形的环，该开口162在尺寸方面设置成保持地接合光分布透镜150。第二部优选地搭扣配合(snap-fit)或粘合地固定到外壳120的剩余部(图4)。
***地间隔的定位凸缘或突片(tab)164示出为从围绕外壳120的周边提供的边缘166径向向外地延伸。三个或更多个间隔的突片164提供用于外壳的高精度对齐，即三个突片通过邻靠相关的固定装置(未示出)的一个或多个表面168(图4)而限定期望的参考平面。因为LED光源102和光分布透镜150相对于外壳固定，所以一旦突片164限定参考平面，则光输出相对于邻接突片164的相关固定装置为精确的。如果LED 102中的一个或多个失效，则整个模块100可从固定装置容易地移除并且类似的可替换LED模块固定在合适位置中，而没有在光输出、分布和精度方面的任何损失。
图1-4中的实施例中的电连接通过连接器170提供。连接器170优选地具有搭扣配合的肩部172，其集成地形成在环绕外壳中，以便电连接件的阳构件(未示出)可建立牢固并且有效的机械接触和电接触。另外，密封环180优选地沿着外壳120的周边提供，用于与相关固定装置(未示出)的密封互连。该密封用于当模块固定到固定装置时阻止水分进入照明模块内。
图5-8示出可替换LED模块的第二实施例。如果可能的话，处于“200”系列中的相似参考标号将用来识别相似构件，同时新的参考标号识别新的构件。因而，可替换LED模块200包括光源，其由一个或多个LED 202组成。LED 202可以操作地与单个印刷电路板204相关，该印刷电路板204在一个表面上接收LED并且在相对表面上与导热板片或传热箔片层208接触，该导热板片或传热箔片层208然后与额外的传热质量282热接触。如在图8中最好地示出的，热构件282还具有大致凸出表面284，其与金属块288的凹入表面286协作。凸出表面284和凹入表面286因为具有沿着它们的邻接的接触表面的不同曲率而提供用于选择性调整。一旦完成光分布的方向的期望的设定，从环292延伸的延伸部290或金属突片可被熔合或焊接，以将构件保持在合适位置中。
另外，通过具有三个或更多个凸起(lobe)296(图5)的分离板294(而不是具有与边缘166相关的集成的凸缘或突片164，如在较早的实施例中所采用的)提供对齐，用于通过与相关的固定装置的参考表面268(图8)邻接接触而建立可替换LED模块的参考平面。
另外，如在图5、6和7中最好地示出，电连接器270包括外壳部298，其接收处于弹簧夹布置的电连接器270。当固定到外壳220时，连接器270径向向外地延伸，以提供与相关固定装置(未示出)的弹簧接触和合适电连接。再次，这提供高精度对齐并且还提供用于分别经由凸起296和调整块282、288和相关的凸出表面284和凹入表面286限定灯的光学平面的手段。由LED 202生成的热类似地由金属块282、283传导到照明模块200的后方，其中传热箔片208以与结合第一实施例所描述的相同的方式帮助将热分布到***环境。这加强照明模块的热管理。
设定光分布的方向还通过使用凸出表面284和凹入表面286并且随后当以期望方式对齐时固定这些两个构件的位置而简化，该凸出表面284和凹入表面286具有沿着它们的接触表面稍微不同的曲率。同样地，电连接利用在外壳的大体柱形表面上提供的弹簧接触件270以有效的方式被实现。尽管示出了仅仅两个终端或接触件270，但是本领域技术人员将理解，可提供额外的插座或终端，例如用于减低亮度的选择项，其中模块可满足不同应用的要求。
基于LED的组件提供用于有效的前照明并且为有利地可替换的。这消除与仅仅替换光源而不是光学器件相关的问题，使得实现精确对齐和期望的光分布。另外，可替换模块通过提供将热传导到模块的后方的足够的热质量而解决复杂的热管理问题。
本公开参考优选实施例而进行描述。显然地，在阅读和理解前述详细描述之后，更改和更替将被本领域技术人员想到。意图是本公开被解释为包括所有这样的更改和更替。

Claims (20)

1. 一种用于相关机动车辆的可替换光组件，其包括：
外壳；
至少一个发光二极管(LED)组件，其接收在所述外壳中；
透镜，其接收在所述LED组件之上并且固定到所述LED组件；
基部，其从在其上的所述LED组件传导热；和
放置机构，其用于相对于所述相关机动车辆对齐并且放置所述外壳。
2. 根据权利要求1所述的可替换光组件，其特征在于，还包括与所述LED组件热接触的传热材料质量。
3. 根据权利要求1所述的可替换光组件，其特征在于，所述放置机构包括配置在所述外壳上的至少三个放置突片，用于定向所述光组件。
4. 根据权利要求1所述的可替换光组件，其特征在于，还包括用于将所述LED和透镜固定到所述外壳的机械紧固件。
5. 根据权利要求1所述的可替换光组件，其特征在于，还包括用于从所述LED组件传输热的放大的热质量。
6. 根据权利要求1所述的可替换光组件，其特征在于，所述透镜包括环绕独立LED的独立透镜部，其各具有大体半球状凹部。
7. 根据权利要求1所述的可替换光组件，其特征在于，所述LED组件和透镜固定到所述外壳，由此来自所述LED组件的光分布相对于所述透镜精确地定位以最大化光分布。
8. 根据权利要求1所述的可替换光组件，其特征在于，所述基部包括与导热垫协作的放大的金属块。
9. 根据权利要求1所述的可替换光组件，其特征在于，所述基部包括第一和第二部件，其分别具有协作的凸出和凹入表面，用于相对于所述透镜定向所述LED组件。
10. 根据权利要求9所述的可替换光组件，其特征在于，所述凸出和凹入表面具有不同曲率。
11. 根据权利要求1所述的可替换光组件，其特征在于，还包括在所述外壳上的电连接器。
12. 根据权利要求11所述的可替换光组件，其特征在于，所述电连接器沿着所述外壳的***部定位。
13. 根据权利要求1所述的可替换光组件，其特征在于，还包括固定到所述基部的印刷电路板并且LED组件操作地连接到所述印刷电路板。
14. 一种用于相关机动车辆的光组件，其包括：
外壳；
至少一个发光二极管(LED)组件，其接收在所述外壳中；
透镜，其接收在所述LED组件之上并且固定到所述LED组件；
金属基部，其至少部分地接收在所述外壳中，并且所述LED组件安装在所述金属基部上用于传导来自所述LED组件的热。
15. 根据权利要求14所述的光组件，其特征在于，还包括放置机构，其用于相对于所述相关机动车辆对齐并且放置所述外壳。
16. 根据权利要求15所述的可替换光组件，其特征在于，所述放置机构包括配置在所述外壳上的至少三个放置突片，用于定向所述光组件。
17. 根据权利要求14所述的光组件，其特征在于，所述基部包括第一和第二部件，其分别具有协作的凸出和凹入表面，用于相对于所述透镜定向所述LED组件。
18. 根据权利要求17所述的可替换光组件，其特征在于，所述凸出和凹入表面具有不同曲率。
19. 根据权利要求14所述的可替换光组件，其特征在于，所述LED组件和透镜固定到所述外壳，由此来自所述LED组件的光分布相对于所述透镜精确地定位以最大化光分布。
20. 根据权利要求14所述的可替换光组件，其特征在于，还包括沿着所述外壳的***部定位的电连接器，用于建立与所述相关车辆的电接触。
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