JP5301548B2 - Ｌｅｄパッケージ及びこのｌｅｄパッケージを製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤパッケージの分野に関し、これは、ＬＥＤパッケージの少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）により光を供給するための自動車ランプで用いられ得る。更に、本発明は、斯様な種類のＬＥＤパッケージが製造され得る方法に関する。

米国特許第６，０２３，１０４号明細書からＬＥＤパッケージが知られており、これは、基準マークを有する共通のプリント配線基板上に、位置合わせマークをそれぞれ有する幾つかのＬＥＤアレイを設けることにより受けられ、この配置は、光学的比較により同一の基準マークに対して位置合わせマークを調節することにより実行される。

より厳しい要求の配置において、光学要素又はカバーのような追加のパーツが設けられるときに、ＬＥＤパッケージの光学性能が影響を受けることが斯様な種類のＬＥＤパッケージの欠点である。特に、ＬＥＤパッケージの輝度及び光束が影響を受ける。

本発明の目的は、向上した光学性能、特に向上した輝度及び向上した光束を提供するＬＥＤパッケージ、並びに、斯様な種類のＬＥＤパッケージを製造するための方法を提供することにある。

本目的は、ランプに用いるためのＬＥＤパッケージであって、少なくとも１つのＬＥＤと、前記ＬＥＤにより放射された光をガイドする光学要素と、前記ＬＥＤに接続可能な電気部品を少なくとも部分的にカバーするカバーと、少なくとも１つの光学的に検出可能な基準マークとを有し、前記光学要素が少なくとも１つの光学的に検出可能な第１のマークを有し、前記カバーが少なくとも１つの光学的に検出可能な第２のマークを有し、これにより、前記光学要素及び前記カバーは、前記第１のマーク及び前記第２のマークにより同一の基準マークに対して双方が設けられて位置合わせされる、ＬＥＤパッケージにより達成される。

光学要素及びカバーのマークのおかげで、例えばＬＥＤに対して設けられて位置合わせされる光学要素に対してカバーを設けて位置合わせする必要がなく、例えばＬＥＤに対して光学要素及びカバーの双方を設けて位置合わせする必要がある。光学要素及びカバーの双方に対する同一の基準により、製造トレランスが互いに付加されず、その結果、正確な配置の精度が増大される。特に、製造トレランスは、互いに補償し得る。ＬＥＤパッケージの幾つかの異なるパーツが設けられ、これは、散乱光をもたらす製造トレランスにより、ＬＥＤパッケージを出る光の輝度及び／又は光束に通常影響し得るが、散乱光の大幅な上昇は阻止される。特に、同一の光学系により光学要素及びカバーのポジショニングを実行することが可能である。それ故、より高い製造精度及び向上した光学性能が、追加の製造装置の必要なしに提供され得る。既存の製造装置用の適合された制御ソフトウェアは、本発明のＬＥＤパッケージを製造するのに十分である。ＬＥＤパッケージの品質が低コストで向上される。更に、光学要素及びカバーは、異なる材料が選択され得るように、２ピースである。例えば、光学要素の材料は、高耐熱性及び良好な光学特性について選択され、カバーは、ＬＥＤパッケージの光学性能に影響することなくＬＥＤ及び／又は光学要素と間隔をおいて設けられ得るので、カバーのために同一の材料を選択する必要がない。

特に、同一の基準マークに対してパーツを設けて位置合わせするためのマークをもつ、ＬＥＤパッケージの追加のパーツを設けることにより、精度の影響を増大させることが可能である。好ましくは、基板が設けられ、この上にＬＥＤが設けられ、基板が、基準マークを有するか、又は、基板が、同一の基準マークに対して基板を設けて位置合わせするための少なくとも１つの光学的に検出可能な第３のマークを有する。ＬＥＤが基板に固定され得るので、ＬＥＤに対して光学要素及びカバーを正確に配置するために基板が基準マークを有するときに、これは十分である。特に、ＬＥＤからの熱を遠ざけるヒートシンクが設けられ、これにＬＥＤが熱的に接続され、ヒートシンクが、基準マークを有するか、又は、ヒートシンクが、同一の基準マークに対してヒートシンクを設けて位置合わせするための少なくとも１つの光学的に検出可能な第４のマークを有する。好ましくは、ＬＥＤ又はＬＥＤを有する照明フィールド要素は、同一の基準マークに対してＬＥＤ又は照明フィールド要素を設けて位置合わせするための少なくとも１つの光学的に検出可能な第５のマークを有する。照明要素は、規則的なパターンで設けられた幾つかのＬＥＤを有し、ＬＥＤは、基準マークを有する共通の構造体上に設けられ得る。

好ましい実施形態において、カバーとＬＥＤ及び／又は光学要素との間には、熱障壁、特にギャップが設けられる。高断熱により、カバーが射出成形により例えば熱可塑性材料から製造され得るような高耐熱性のカバー材料を選択する必要がない。特に、カバーは、光学要素の耐熱性よりも低い耐熱性を有する。

好ましくは、カバーは、ランプのハウジングに対してカバーを位置合わせするための、少なくとも１つ、特に３つの位置合わせ要素、特に位置合わせ突起部を有する。位置合わせ突起部はハウジングに隣接し、その結果、ハウジングに対するＬＥＤパッケージの正確な位置合わせが位置合わせ突起部により実行される。それ故、基準マークの平面と直交する位置合わせが提供される。３つの直交方向の位置合わせが実現され得る。

カバーは、特にレーザ溶接により接続開口部を介してカバーを接続させるための少なくとも１つの、特にテーパ状の接続開口部を有する。接続開口部により、カバーを基板又はヒートシンクのような構造体に、構造体に対してカバーを移動させることなく固定することが可能となる。それ故、位置合わせに影響を与えることなく固定が可能となる。

本発明は、更に、前述されたように設計され得るＬＥＤパッケージと、前記ＬＥＤパッケージがカバーを介して接続されるハウジングとを有するランプ、特に自動車用のヘッドランプ又はテールランプに関する。ＬＥＤの必要な位置合わせがＬＥＤパッケージの製造の間に実行されるので、ＬＥＤパッケージのランプへの組み立てが促進され得る。例えば、これは、ＬＥＤパッケージの正確な位置合わせを提供するために、ＬＥＤパッケージのカバーとランプのハウジングとの間のスナップ接続を設けるのに十分である。

好ましくは、ハウジングは、レンズ又はコリメータのような少なくとも１つの第２の光学要素を光学要素に隣接して搭載するための少なくとも１つの基準となる特徴を有する。第２の光学要素は、ＬＥＤパッケージから放射された光が要求通りにフォーカスされ得るようなレンズ系の部分であり得る。ＬＥＤパッケージがハウジングに接続されるので、ハウジングに対するＬＥＤパッケージの正確なポジショニングが可能となり、その結果、第２の光学要素がＬＥＤパッケージの光学要素に対して非常に正確に設けられ得る。好ましくは、第２の光学要素は光学要素の近くに設けられ、その結果、放射光の大部分が第２の光学要素により収集される。

本発明は、更に、前述されたＬＥＤパッケージを製造する方法に関し、この方法は、基準マークが前記ＬＥＤパッケージ、特に基板又はヒートシンクに設けられ、前記光学要素が光学系により第１の光学的に検出可能なマークを介して基準マークに対して設けられて位置合わせされ、前記カバーが前記光学系により第２の光学的に検出可能なマークを介して同一の基準マークに対して設けられて位置合わせされる。

本発明のこれら及び他の態様は、後述する実施形態から明らかになり、前記実施形態を参照して説明されるだろう。

本発明のＬＥＤパッケージの概略的な上面図である。 図１のＬＥＤパッケージの概略的な断面図である。

図１に示されたＬＥＤパッケージ１０は、銅板又は同種のものであるヒートシンク１２を有する。基板１４は、ヒートシンク１２に熱的及び機械的に接続される。一列に設けられた４つのＬＥＤ１６が基板１４に固定されている。ＬＥＤ１６は、ＬＥＤ１６により放射された光を収集してガイドするための反射コーティングを有するコリメータである光学要素１８に囲まれている。

光学要素１８は、ＬＥＤ１６に接近して位置合わせされる。好ましくは、光学要素１８は、高鏡面反射率又は高拡散反射率、及び、高耐温度性の材料を有する。反射率は、≧８５％、好ましくは≧９０％、最も好ましくは≧９５％であり得る。この材料は、１５０℃よりも高い良好な長期安定性を有し得る。TiO₂又はAl₂O₃粒子で満たされたＬＣＰのような高温プラスチック材料が高拡散反射率をもつ材料として用いられ得る。

更に、プリント配線基板（ＰＣＢ）２０は、ＬＥＤ１６を制御するために供給される。ＰＣＢ２０は、基板１４に設けられた示されないラインに接続される接続手段２２を介してＬＥＤ１６に接続される。コネクタ２４は、電源を印加するためにＰＣＢ２０に接続される。好ましくは、コネクタ２４と基板１４との間の直接の電気接続が確立される。最も好ましくは、電気接続は、基板１４の導電層へのコネクタ２４のレーザ溶接接合により実行される。

カバー２６は、コネクタ２４、ＰＣＢ２０、接続手段２２及び基板１４の大部分並びにヒートシンク１２をカバーする。カバーは、突起部２８を有し、これにより、ＬＥＤパッケージ１０は、ランプのハウジングに固定され得る。突起部２８により、ＬＥＤパッケージは、ハウジング、レンズ系又は同様のものに対して正確に配置され得る。例えば、突起部２８は、斯様な種類のハウジングの凹部により受けられてバネで留められ、その結果、ＬＥＤパッケージの的確で正確な位置合わせが提供される。

光学要素１８は、２つの第１のマーク３０を有し、これは、示された実施形態において基板１４に設けられる２つの基準マーク３２に対する正確な配置及び位置合わせを提供するために光学系により光学的に検出可能なものである。カバー２６は、２つの光学的に検出可能な第２のマーク３４を有し、これにより、カバー２６が基板１４の同一の基準マーク３２に対して配置されて位置合わせされる。代替実施形態において、前記マーク３２は、基板１４、並びに、別の場所、例えばヒートシンク１２上に設けられた基準マークに対して基板１４に固定されたＬＥＤ１６を配置して位置合わせするための光学的に検出可能な第３のマーク３２であり、光学要素１８及びカバー２６は、同一の基準マークに配置される。ヒートシンク１２は、基板１４及びヒートシンク１２が同一の基準マーク３２を介して互いに正確に配置され得るような２つの第４の光学マーク３６を有し得る。

カバー２６は、ＬＥＤパッケージ１０が自動車用ランプ又は反射系又は投射系のような外部の光学系のハウジングに正確な高さで配置され得るように、同一レベル（図２参照）まで突出する３つの位置合わせ突起部３８を更に有する。その目的にために、ＬＥＤパッケージ１０は、３つ全ての位置合わせ突起部３８が組み立てられた状態でハウジングに接触するように、例えばヒートシンク１２を介してバネで留められ得る。更に、カバー２６は、カバー２６がレーザ溶接又は同様のものを介してヒートシンク１２に接続され得るような３つのテーパ状の接続開口部４０を有する。カバー２６と光学要素１８との間には、ギャップ４２が設けられる。ギャップ４２は、ＬＥＤ１６により放射されて光学要素１８に伝導された熱の大部分がカバー２６に伝導されないように、熱障壁を提供する。

本発明は、図面及び前の説明において詳細に示されて述べられた一方で、斯様な例示及び説明は、例示又は例となるものと見なされるべきである。即ち、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。

例えば、ヒートシンク１２の第４のマーク３６が、基板１４のマーク３２に代えて、基準マークであるという一実施形態において本発明を動作させることが可能である。更に、ＬＥＤ１６が光学的に検出可能な第４のマークを有してもよく、又は、ＬＥＤが基板１４に接続された別個の照明フィールドの共通の構造体に接続されてもよく、照明フィールド、特に薄膜層のような構造体は、同一の基準マーク３２に対してＬＥＤ１６を配置して位置合わせするための第４のマークを有してもよい。更に、マーク３０，３２，３４，３６は、十字状でのみ設計されるものではない。マーク３０，３２，３４，３６は、互いに２つの異なる方向に位置合わせするための光学的技術により２つの異なるマーク３０，３２，３４，３６を比較するのに十分な任意の適切な設計をもってもよい。

開示された実施形態に対する他のバリエーションは、図面、開示及び特許請求の範囲の研究から当業者により理解され及びもたらされ得る。特許請求の範囲において、"有する"という用語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、単数表記は複数を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に用いられ得ないことを示すものではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして考慮されるべきではない。

Claims (8)

1. ランプで用いるＬＥＤパッケージであって、
   少なくとも１つのＬＥＤと、
   前記ＬＥＤにより放射された光をガイドする光学要素と、
   前記ＬＥＤに接続可能な電気部品を少なくとも部分的にカバーするカバーと、
   前記カバーと前記光学要素との間のギャップを介して光学的に検出可能である、少なくとも１つの光学的に検出可能な基準マークとを有し、
   前記光学要素は、少なくとも１つの光学的に検出可能な第１のマークを有し、前記カバーは、少なくとも１つの光学的に検出可能な第２のマークを有し、これにより、前記光学要素及び前記カバーは、前記第１のマーク及び前記第２のマークにより同一の前記基準マークに対して双方が配置されて位置合わせされる、ＬＥＤパッケージ。
2. 基板が設けられ、前記基板の上に前記ＬＥＤが設けられ、
   前記基板が前記基準マークを有するか、又は、前記基板が前記同一の基準マークに対して前記基板を配置して位置合わせするための少なくとも１つの光学的に検出可能な第３のマークを有する、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
3. 前記ＬＥＤからの熱を遠ざけるヒートシンクが設けられ、前記ヒートシンクに対して前記ＬＥＤが熱的に接続され、
   前記ヒートシンクが前記基準マークを有するか、又は、前記ヒートシンクが前記同一の基準マークに対して前記ヒートシンクを配置して位置合わせするための少なくとも１つの光学的に検出可能な第４のマークを有する、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
4. 前記カバーは、前記光学要素の耐熱性よりも低い耐熱性を有する、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
5. 前記カバーは、ランプのハウジングに対して前記カバーを位置合わせするための、少なくとも１つ、特に３つの位置合わせ要素、特に位置合わせ突起部を有する、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
6. 前記カバーは、前記カバーと前記ＬＥＤからの熱を遠ざけるヒートシンクとを接続するための少なくとも１つの接続開口部を有する、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
7. 請求項１に記載のＬＥＤパッケージと、
   前記ＬＥＤパッケージが前記カバーを介して接続されたハウジングとを有し、
   前記ハウジングは、前記光学要素に隣接して設けられた少なくとも１つのレンズを有する、ランプ。
8. 請求項１に記載のＬＥＤパッケージを製造する方法であって、
   基準マークが前記ＬＥＤパッケージに設けられ、
   前記光学要素が光学系により光学的に検出可能な第１のマークを介して前記基準マークに対して設けられて位置合わせされ、
   前記カバーが前記光学系により前記光学的に検出可能な第２のマークを介して前記同一の基準マークに対して設けられて位置合わせされる、方法。

Images