JP5835815B2 - モジュール式発光ダイオード回路組立体のための装置、方法、及びシステム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、全体的には照明をもたらすシステム及び方法に関し、詳細には、放熱に優れ、製造コストが安価で、製造の容易さが改善されたモジュール式発光ダイオード回路組立体のための装置、方法、及びシステムに関する。

電気的光源は、住宅又は商用照明器具から懐中電灯までの種々の外形寸法で存在する。従来の白熱電球は、より効率の良い蛍光電球及び小型蛍光（ＣＦＬ）電球に移行して、省電力で実質的に同じ明るさがもたらされる。蛍光灯は同じ輝度の白熱灯よりも効率が良いが、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、更に効率良く同じ明るさを発生する。

ＬＥＤは、白熱灯又は蛍光灯よりも初期費用がかかり、大部分の用途に適切ではなかった。更に、ＬＥＤの低い照度及び限られた色選択肢によりその実用性が限定されていた。最近のＬＥＤ分野の進展により、ＬＥＤ光源は、至る所に存在する、従来の光源の代用品となっている。更に、ＬＥＤは、従来の同じ明るさの白熱灯又は蛍光灯よりも非常に小さな外形寸法で実装することができる、

しかしながら、ＬＥＤは、早期の故障につながる過熱の影響を受けやすい。

前記の背景技術を踏まえて、本発明の例示的な実施形態は、モジュール式ＬＥＤ回路組立体をもたらすための改善された装置、方法、及びシステムを提供する。詳細には、本発明の例示的な実施形態は、種々の外形寸法に拡大縮小して使用することができるモジュール式ＬＥＤ回路を含む。１つの本発明の実施形態は、第１の主面及び第２の主面を含むＬＥＤ回路基板を備える、発光ダイオードを支持するための装置を提供する。第１の主面は、第１のコンタクトパッド及び第２のコンタクトパッドを含むことができ、第１のコンタクトパッド及び第２のコンタクトパッドの各々は、ＬＥＤからのそれぞれのコネクタを受けるように構成される。ＬＥＤ回路基板の第２の主面は、第１の領域、第２の領域、及び第３の領域を含むことができ、基板は、第３の領域の全域でＬＥＤ回路基板に取り付けられる。ＬＥＤ回路基板の第２の主面の第１の領域は、ＬＥＤ駆動回路の第１のピン部と係合するように構成することができ、ＬＥＤ回路基板の第２の主面の第２の領域は、ＬＥＤ駆動回路の第２のピン部と係合するように構成うることができる。基板は、約３０ワット毎メートル・ケルビン（３０Ｗ／（ｍ＊ｋ））よりも大きな熱伝導率の材料を含むことができる。基板は、約３０ワット毎メートル・ケルビン（３０Ｗ／（ｍ＊ｋ））よりも大きな熱伝導率の接着剤でＬＥＤ回路基板に接着することができる。

ＬＥＤ回路の第１のコンタクトパッドは、第２の主面の第１の領域と電気接触することができ、第２のコンタクトパッドは、第２の領域と電気接触することができる。第１のコンタクトパッド及び第２のコンタクトパッドは互いに電気接触しない。ＬＥＤ駆動回路の第１のピン部は、第１の接触面領域を有する第１の接触面を含むことができ、ＬＥＤ駆動回路の第２のピン部は、第２の接触面領域を有する第２の接触面を含むことができる。第１のピン部は、第１の接触面領域の全域で第１の領域に係合することができ、第２のピン部は、第２の接触面領域の全域で第２の領域に係合することができる。ＬＥＤ回路基板の第１の領域は、第１の接触面領域よりも大きくすることができ、ＬＥＤ回路基板の第２の領域は、第２の接触面領域よりも大きくすることができる。基板とＬＥＤ駆動回路との間に空気通路を形成することができる。

本発明の実施形態は、ＬＥＤを位置調整するための装置を提供することができる。位置調整装置は、第１の面及び第２の面を有する第１の要素を含むことができ、第１の要素の第２の面は、ＬＥＤを搭載するＬＥＤ回路基板を受けるように構成することができる。第１の要素は、これを貫通する開口部を有することができ、開口部は、ＬＥＤを受け入れるように構成することができる。第１の面及び第２の面を含む第２の要素は、第１の取り付け部によって第１の要素に取り付けることができる。第２の要素は、これを貫通する開口部を有することができ、開口部はＬＥＤ回路基板を受け入れるように構成される。第１の要素の開口部は、ＬＥＤが搭載さるＬＥＤ回路基板を位置調整するように構成することができる。開口部は、これを貫通して受け入れられるＬＥＤと一致する大きさ及び寸法とすることができる。第１の要素、第２の要素、及び第１の取り付け部は、１つの単一部品として形成することができる。第１の要素は、実質的に非導電性の材料を含むことができる。

本発明の実施形態は、ＬＥＤを支持するための装置を提供することができる。本装置は、第１の主面及び第２の主面を有するＬＥＤ回路基板を含むことができ、第１の主面は、第１のコンタクトパッド及び第２のコンタクトパッドを含み、第１のコンタクトパッド及び第２のコンタクトパッドの各々は、ＬＥＤからのそれぞれコネクタを受けるように構成される。第２の主面は、第１の領域、第２の領域、及び第３の領域を含むことができる。本装置は、位置調整開口部を有する位置調整部材を更に含むことができ、位置調整部材は、ＬＥＤ回路基板を受け入れて、ＬＥＤを位置調整するように構成される。本装置は、第１のピン部及び第２のピン部を有するＬＥＤ駆動回路を更に含み、第１のピン部は、第２の主面の第１の領域と電気接続するように構成することができ、第２のピン部は、第２の主面の第２の領域と電気接続するように構成することができる。ＬＥＤ駆動回路の第１のピン部及び第２のピン部の各々は、バレル及び軸部を含むことができ、軸部は、バレル内で伸長位置に付勢することができる。

第１のピン部は、第１の接触面領域を有する第１の接触面を含むことができ、第２のピン部は、第２の接触面領域を有する第２の接触面を含むことができ、第１のピン部と第１の領域との間の電気接触は、第１の接触面領域の全域で確立することができ、第２のピン部と第２の領域との間の電気接触は、第２の接触面領域の全域で確立することができる。第１の領域のサイズは、第１の接触面領域のサイズよりも大きくすることができ、第２の領域のサイズは、第２の接触面領域のサイズよりも大きくすることができる。第１のピン部及び第２のピン部は、第２の主面の第１の領域及び第２の領域とそれぞれ協働して、ＬＥＤ回路基板と発光ダイオード駆動回路との間の何らかの互いに直交する３軸の移動である相対移動時に、第１の領域と第１のピン部との間、及び第２の領域と第２のピン部との間の電気接触を維持するようになっている、

以上、本発明についてその概要を説明したが、次に必ずしも縮尺通りではない添付の図面を参照して説明する。

本発明の実施形態を実装できる懐中電灯を示す。 本発明の例示的な実施形態による懐中電灯のレンズハウジング及びモジュール式ＬＥＤ回路を収容するバレルの断面図である。 図２の懐中電灯の断面図であり、図示を容易にするためにレンズハウジングが取り外されている。 本発明の例示的な実施形態によるＬＥＤのための位置調整装置の斜視図である。 本発明の例示的な実施形態によるＬＥＤ回路基板の斜視図である。 本発明の例示的な実施形態によるＬＥＤ回路基板の底面図である。 図４の位置調整装置に収容された図６及び６のＬＥＤ回路基板の組み立て図である。 本発明の例示的な実施形態による、ＬＥＤ 駆動回路のピン部の斜視図である。 図８Ａのピン部の断面図である。 本発明の例示的な実施形態によるピン部を備えるＬＥＤ回路基板の斜視図である。 図９のＬＥＤ回路基板を実装するＬＥＤ回路組立体の断面図である。 本発明の例示的な実施形態によるピン部を備えるＬＥＤ回路基板の斜視図である。 図１１のＬＥＤ回路基板を実装するＬＥＤ回路組立体の断面図である。 本発明の例示的な実施形態によるＬＥＤ回路組立体の例示的な実施形態を実装する懐中電灯の断面図である。 図１３の実施形態に実装される場合のＬＥＤ回路組立体の斜視切断図である。 本発明の実施形態によるＬＥＤを収容するように構成されるハウジングを含むＬＥＤ回路組立体の斜視図である。 請求項１５のＬＥＤ回路組立体の他の斜視図である。 本発明によるＬＥＤ回路組立体の他の例示的な実施形態の断面図である。 図１の実施形態の断面図であり、キャップが所定位置に固定されている。 種々の本発明の実施形態を実施するためのＬＥＤ回路基板の概略図である。

本発明は、本発明の好ましい実施形態が示されている添付の図面を参照して以下により完全に説明する。しかしながら、本発明は種々の異なる形態で具体化できる、本明細書に示す実施形態に限定されると解釈すべきではなく、これらの実施形態は、本開示が詳細かつ完全となり、当業者に本発明の範囲を完全に伝達できるように提供される。

例示的な本発明の実施形態は、懐中電灯の外形寸法内に具現化されるように記載され図示されているが、以下に明らかになるように、本発明の実施形態は、拡大縮小可能であり、住宅又は商用照明器具、自動車用途（例えば、前照灯、信号灯、及び／又は室内灯）、前照灯、室内／室外灯、街路灯等の、事実上任意の形状寸法において利用できる。従って、本開示は、例示的な実施形態を単に提供し、限定的でないことが意図されている。

以下に図１の実施例を参照すると、本発明の実施形態は、図１の本体１１０、レンズハウジング１２０、及びレンズ１３０を含む懐中電灯１００等の懐中電灯に実装することができる。レンズハウジング１２０は、レンズに指向しない光源からの光線の一部を反射することで光の照度を増幅するための反射鏡（実質的に放射面反射鏡といった）を更に含むことができる。随意的に、レンズは、光源から発生する光線が所望の焦点距離に集束できるように光を反射するようになっている。反射鏡及び／又は屈折レンズは、懐中電灯１００からの光線の焦点距離を調整するために調整可能とすることができる。

従来の白熱電球は、反射鏡及び／又は屈折レンズが光線を円錐パターンに集束させるために必要な半球パターンの光パターンを放射することができるが、ＬＥＤライトは、反射又は屈折レンズを必要とすることなく、より集束した円錐ビームをもたらすことができる。従って、ＬＥＤ懐中電灯又は他のＬＥＤ光源は、反射鏡及び／又は屈折器を必要としない場合がある。しかしながら、ＬＥＤ光源の汎用性を最大化するために、屈折レンズを使用してＬＥＤの光線を強化して集束させることができる。

これらのサイズに関連して、ＬＥＤは、他の形式の光源に比較して大量の光を発生することができる。この小さなサイズ及び構成によって、ＬＥＤは、そのサイズに比べて大量の熱を発生することがある。ＬＥＤの過熱は早期の故障につながる場合がある。従って、本発明の例示的な実施形態は、モジュール式のＬＥＤ光源に適切な任意のサイズ及び形状の外形寸法に利用できる拡大縮小可能なデザインを可能にすると同時に、ＬＥＤ及びＬＥＤ回路組立体に関する改善された放熱特性をもたらすことができる。

図２は例示的な本発明の懐中電灯の外形寸法の実施構成の断面図を示し、レンズハウジング２００及びバレル２７０を含んでいる。例示の実施形態のレンズハウジング２００は、屈折レンズ２１０及びレンズハウジング２００の外周に配置された放熱フィン２２０を含む。レンズハウジングは、ＬＥＤからの優れた放熱を目的として、伝熱特性の優れた材料で作ることができる。アルミニウムといった材料は、例えば、同じようの熱を伝達しないプラスチックよりも高い伝熱特性を有する。レンズ２１０は、ポリアクリル、ガラス、又は好ましくは高い透明度及び屈折性質の任意の他の材料から作ることができる。レンズハウジング２００は、懐中電灯のバレル２７０から取り外すことができ、レンズハウジング２００とバレル２７０との間の境界面は、ＬＥＤ２５０とレンズ２１０との間の距離を調整して結果的に懐中電灯の光線の焦点距離を変更するための調整機構をもたらす。

図３は、レンズハウジング２００を取り外した状態の図２の懐中電灯を示す。図２及び３は、ＬＥＤを支持して駆動するためのＬＥＤ回路組立体を示す。ＬＥＤ回路組立体は、バレル２７０に収容されるか又は取り付くように示されているが、例示的な実施形態では、レンズハウジング２００の内部に配置することもできる。更に、他の例示的な実施形態のＬＥＤ回路組立体は、例えば、従来の住宅又は商用照明器具のためのライトソケットに収容されるようになったネジ付き基部の内部に配置することができる。

例示的な実施形態のモジュール式ＬＥＤ回路組立体は、第１のＬＥＤ駆動回路基板２３２、第２のＬＥＤ駆動回路基板２３６、及びその間のスペーサ２３４を含むＬＥＤ駆動回路２３０を備える例示的なＬＥＤ駆動回路は、スペーサ２３４内に配置されたピン部によって電気的に接続された２つの別個の回路基板２３２、２３６として示されているが、この構成は小さな外形寸法のパッケージのためのデザインとすることができる。他の例示的な実施形態において、２つの回路基板２３２、２３６は単一の基板に統合することができる。この例示的な構成の１つの利点は、ＬＥＤ駆動回路２３０の回路基板２３２、２３６上に配置されるマイクロチップ、抵抗、コンデンサ等の構成要素を、放熱及び懐中電灯の他の部品から隔離することを可能にする構成で２つの回路基板の間に配置できることである。ＬＥＤを駆動する陽極及び陰極をもたらす２つのピン部２４０、２４５は、例示的な実施形態のＬＥＤ駆動回路から延びている。

図３の実施形態は、第１の要素２８５及び第２の要素２８０を備えるＬＥＤのための位置調整装置を更に示す。図４は、位置調整装置３００の斜視図を示す。図４及び７の位置調整装置３００、及び図５及び６の回路基板は、図２及び３の説明に対して９０度だけ回転されていることに留意されたい。位置調整装置３００は、第１の要素２８５内にＬＥＤ（図３の２５０）を収容するための開口部３１０を含む。開口部３１０は、この中に収容されるＬＥＤの寸法及び形状に一致する大きさを及び形状とすることができるので、開口部３１０は、ＬＥＤから発生する光線の適切な放射のためにＬＥＤを位置調整することができる。第１の要素２８５は、取り付け部３２０によって第２の要素２８０に取り付けることができる。例示の実施形態は２つの取り付け部３２０を示すが、第１の要素の周りに配置されて第１の要素２８５を第２の要素２８０に結合する唯一の取り付け部３２０又は多数の取り付け部３２０とすることができる。しかしながら、以下の記載を考慮すると分かるように、放熱目的で第１の要素２８５と第２の要素２８０との間の領域の大部分には取り付け部が無いことが望ましい。例示的な実施形態において、第１の要素２８５、第２の要素２８０、及び取り付け部３２０は結合されてその間に空隙３４０を形成する。第１の要素２８５、第２の要素２８０、及び取り付け部３２０は、成形ユニットといった１つの単一部品で作ることができる。

位置調整装置を懐中電灯のバレル２７０に固定するために、位置調整装置は、取り付け穴３３０又は類似の特徴部を備えることができる。以下に詳細に説明するように、ＬＥＤ回路を懐中電灯のバレル２７０といったハウジング内に固定するために位置調整装置を使用することができる。

前述のように、位置調整装置３００は第１の要素２８５内にＬＥＤ２５０を収容するための開口部３１０を含む。図５はＬＥＤ回路基板２５５に取り付けた状態の当該ＬＥＤ２５０を示す。回路基板は、第１及び第２のコンタクトパッド２５４を有する第１の主面２５６を含むことができる。ＬＥＤ２５０は、ＬＥＤ回路基板２５５のそれぞれの接触パッド部２５４に固定することができる２つのコネクタ２５２を含む。コネクタは、それぞれのコンタクトパッドに半田付けすること又は導電性接着剤によって固定することができる。例示的な実施形態のＬＥＤ回路基板２５５は、第１の主面２５６と反対側の回路基板２５５の面上に位置する第２の主面を含む。基板２６０は、第２の主面の一部に取り付けることができる。基板２６０は、特に銅又はアルミニウムといった熱伝導材料で作ることができ、回路基板２５５の第２の主面の領域に固定することができる。基板２６０は熱伝導性接着剤によって回路基板２５５に取り付けることができるので、ＬＥＤから発生する熱は基板２６０を介して発散させることができる。

図５には、基板２６０の切り欠き部が更に示されており、回路基板２５５の第２の主面の一部は露出してアクセス可能になっている。図６に示すように、同様の切り欠き部が基板２６０の反対側に設けられている。露出してアクセス可能な回路基板２５５の第２の主面の２つの切り欠き部は、回路基板２５５の第２の主面の第１の領域と回路基板の第２の主面の第２の領域とを含むことができる。第１の領域及び第２の領域の各々は、ピン部（図２及び３の２４０及び２４５）を受ける導電性領域とすることができる。第１及び第２のピン部の各々は、回路基板２５５の第２の主面の第１の領域及び第２の領域のそれぞれに電気接触することができる。更に、第１の領域及び第２の領域の各々は、回路基板２５５の第１の主面のコンタクトパッド２５４のそれぞれと電気接触することができる。従って、ＬＥＤ駆動回路のピン部２４０、２４５の各々は、該ピン部２４０、２４５が回路基板２５５の第２の主面の第１の領域及び第２の領域に結合すると、ＬＥＤ２５０のそれぞれのコネクタ２５２に電気接触する。

図６は、第２の主面から見た場合の回路基板の平面図を示す。図示のように、基板２６０の切り欠き部４１０は、各々がＬＥＤ駆動回路のピン部のそれぞれに接触するように構成される回路基板の第２の主面の第１の領域２５８及び第２の領域２５９を露出する。基板２６０は、ＬＥＤ２５０及び回路基板２５５から熱を発散させるために回路基板の第２の主面の第３の領域に取り付けられる。

位置調整装置３００に結合した回路基板４００を図示する図７に示すように、回路基板２５５の第１の主面２５６は、ＬＥＤ２５０が第１の要素２８５の開口部３１０の内部に収容されるように第１の要素２８５の第１の側面に受け入れられる。回路基板２５５及び基板２６０は、基板２６０の一部が位置調整装置３００の空隙３４０から見える状態で、第１の要素２８５と第２の要素２８０との間に配置される。基板２６０が空隙３４０から露出すると基板２６０からの放熱が改善され、懐中電灯のバレル２７０内の位置調整装置の後側に熱を閉じ込めるのではなく、位置調整装置の上の領域から熱を放出することが可能になる。

再度図３を参照すると、組み立て時に、ＬＥＤ回路組立体は、電源（例えば、バッテリ）から電力を受けて、ピン部２４０、２４５を介してＬＥＤ回路基板２５５に電力を供給する、ＬＥＤ駆動回路２３０を含む。図８Ａは例示的な実施形態による斜視図を示し、図８Ｂはその断面を示す。ピン部の各々は、バレル５２０、基部５３０、及び軸部５１０を含む。軸部５１０は、バレル内に収容され、軸部は本実施形態ではコイルバネである付勢要素５４０によって伸長位置にバネ付勢される。軸部５１０は、完全に収縮した位置と完全に伸長した位置との間でバレル５２０内を移動できる。この可動域によって、ＬＥＤ駆動回路とＬＥＤ回路基板との間の位置調整がバレル５２０内の軸部５１０の移動範囲内で変わることが可能になる位置調整装置の製造上のばらつきによって、ＬＥＤ回路基板及びＬＥＤを含む位置調整装置が例示的な実施形態のバレル２７０上に取り付けられる場合、バネ付勢されるピン部２４０、２４５は、ある程度の製造上のばらつきを吸収することができる。

更に、図８Ａ及び８Ｂには、各ピン部（例えば、ピン部２４０、２４５）の軸部５１０の上端は、接触領域を有する接触面を含む。ピン部の接触面は、接触領域の全域でＬＥＤ回路基板の第２の主面の第１の領域又は第２の領域の一方に接触するように構成される。これによって、ピン部と第１の領域又は第２の領域との間の電気的導通が確立される。図６に示すように、第１の領域２５８及び第２の領域２５９の各々は、ピン部の接触面５５０の接触領域よりも大きな領域を有する。更に、切り欠き部４１０は、軸部５１０の直径を超える大きなとなっている。従って、ピン部の接触面は、その領域のどこかで第１の領域２５８及び第２の領域２５９と電気接触することができる。これにより、回路基板２５５に対するピン部の位置調整の誤差許容範囲が可能になる。ピン部は切り欠き部４１０内を移動でき、ピン部と第１の領域２５８又は第２の領域２５９との間の接触により、位置調整は、回路基板２５５に平面に沿ってある程度変化することができる（つまり、２つの直交した自由度で）。

回路基板２５５、基板２６０、及び切り欠き部４１０の構成、及びバレル５２０内のピン部２４０、２４５のバネ付勢された軸部５１０の移動の両方によってもたらされる位置調整の誤差許容範囲によって、ＬＥＤ駆動回路２３０とＬＥＤ回路基板２５５との間の相互に直交する３軸運動の位置調整の誤差許容範囲が存在し、製造上の許容範囲での大きなばらつきが可能になる。許容範囲が大きくなることで製造コストを低減することができる。

ピン部２４０、２４５は、製造上の許容範囲の柔軟性に貢献するように示されているが、ピン部は、モジュール式ＬＥＤ回路組立体の放熱特性を改善する、ＬＥＤ回路基板の付加的な空間を提供する。再度図３を参照すると、ＬＥＤ駆動回路２３０から延びるピン部２４０、２４５によって、ＬＥＤ駆動回路と回路基板２５５との分離が可能になる。このことはＬＥＤ駆動回路２３０と回路基板２５５との間に空隙５６０をもたらし、基板２６０の良好な放熱が可能になる。この追加的な空間は、モジュール式ＬＥＤ回路組立体の内部の温度上昇を良好に抑え、ＬＥＤ及び回路構成要素の寿命が延びる。

前記の説明及び請求項の目的上、用語「発光ダイオード」又は「ＬＥＤ」は、限定されるものではないが、高輝度白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、オレンジ色ＬＥＤ、琥珀色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、２色又は３色ＬＥＤ、多色ＬＥＤ、赤外線ＬＥＤ、及び紫外線ＬＥＤを含むことができる。好都合には、このようなＬＥＤは、従来の白熱電球又は抵抗式電球に比べて、相対的に小さな電力要件で相対的に高いレベルの照度を提供する。

図２−７は、モジュール式発光ダイオード回路組立体に関するシステムの第１の実施形態を示すが、本明細書には発光ダイオード組立体の位置調整及び改善された熱発散を可能にする他の例示的な実施形態が説明されている。図９は、図８Ａ及び８Ｂと同じようなピン部を実装する例示的な実施形態を示す。図９の例示的な実施形態において、バレル６３０と該バレルに収容されたバネ付勢式軸部６４０を含むピン部は、パッド６２０においてＬＥＤ回路基板６００に取り付けられている。パッド６２０の各々は、ＬＥＤ回路基板６００上のトレース６２５によってＬＥＤ６１０のそれぞれのコネクタと電気接触している。

図１０は、図９に示すＬＥＤ回路基板６００及びピン部の構成を実装するＬＥＤ組立体の断面図を示す。ＬＥＤ回路基板６００は、ＬＥＤ６１０を受け入れる開口部６６０を有するハウジング６５５内に支持される。バレル６３０及び軸部６４０を含むピン部は、ＬＥＤ駆動回路基板６５０と電気接触した状態で配置される。いくつかの実施形態において、ＬＥＤ駆動回路基板は、図２のバレル２７０といった懐中電灯のバレル内に固定することができ、ハウジング６５５のロックタブ６５７を受け入れるように構成された開口部６５３を含むことができる。このような方法で、ハウジング６５５は、ＬＥＤ６１０及びピン部を含むＬＥＤ回路基板６００を収容することができる。次に、ハウジング６５５は、ロックタブ６５７によってＬＥＤ駆動回路基板６５０に固定することができる。ピン部のバレル６３０内の軸部６４０の移動により、ハウジング６５５の製造公差の及び懐中電灯のバレル内のＬＥＤ駆動回路基板６５０の位置のある程度のばらつきが可能になる。

図２−７の実施形態に関連して説明したように、ＬＥＤ回路基板６００とＬＥＤ駆動回路基板６５０との間の空間により、ＬＥＤ回路基板からの熱放散を改善することができる。ＬＥＤ回路基板６００とＬＥＤ駆動回路基板６５０との間の領域は空気が流れることができるように開放したままとすることができるが、図１０に示す材料６６５といった熱伝導材料をＬＥＤ回路基板に取り付けることができる。この材料は、ＬＥＤ回路基板６００からの熱の放散を助けることができる。

図１１は、本発明の他の例示的な実施形態のＬＥＤ回路基板を示し、ＬＥＤ回路基板７００はＬＥＤ７１０と、パッド７２０においてＬＥＤ回路基板７００に取り付けられたピン部７３０とを含む。図１１の実施形態のピン部７３０は、当業者には明白な所定の長さとすることができる。図１２は、図１１のＬＥＤ回路基板を実装する、ＬＥＤ回路用の組立体の例示的な実施形態を示す。ＬＥＤ回路基板７００は、ハウジング７４０上に受け取られており、ピン部７３０は開口７４５内に受け入れられている。ＬＥＤ回路基板７００は、ＬＥＤ７１０を受け入れる開口部を有するキャップ７５０によってハウジング７４０に固定することができる。ピン部７３０の各々は、ピン部７３０とＬＥＤ駆動回路基板７６０との間を延びるワイヤ７５５に取り付けられるように構成することができる。ピン部は、従来の方法によってＬＥＤ駆動回路基板に固定することができる。

図１３は、ＬＥＤのための組立体の他の例示的な実施形態を示す。例示的な実施形態は、図２に示すのと同様のレンズハウジング８３０の断面を含み、熱放散フィン８３５を備えている。ＬＥＤ駆動回路基板８２５は、図示のようにレンズハウジング８３０内に収容することができるが、別の実施形態では、懐中電灯のバレル内に配置されたＬＥＤ 駆動回路基板を含むことができる。ＬＥＤ駆動回路基板８２５は、ＬＥＤ回路基板８００に取り付けられたピン部を受け入れるように構成されたピンソケット８２０を含むことができる。ＬＥＤ回路基板は、ハウジング８１５内に収容することができる。図１４に示すように、ハウジングは、ＬＥＤ８１０を受け入れる開口部を含むことができ、更にＬＥＤ８１０のそれぞれのコネクタと電気的に係合するようになった２つの導電性トレース８１７を含むことができる。導電性トレース８１７の各々は、ハウジング８１５を貫通して延びて、ＬＥＤ駆動回路基板８２５のソケット８２０に受け入れられるように構成されるピン部８１９を含むことができる。図１３に示すように、ハウジングは、本発明の例示的な実施形態によって与えられるＬＥＤ回路基板８００とＬＥＤ駆動回路基板８２５との間の空隙を少なくとも部分的に満たすようになった、熱伝導率の高いヒートシンク８０５を更に含むことができる。例示的なヒートシンク８０５は、ＬＥＤ回路基板８００とＬＥＤ駆動回路基板８２５との間の空隙が、ＬＥＤ回路基板８００から十分な熱を発散させるのに十分と見なされる実施形態では省略することができる。

図１５は、ＬＥＤのための組立体の他の例示的な実施形態を示す。例示的な実施形態において、ハウジング９４０は導電性プロング９２０及び９３０を含む。プロング９２０、９３０は、ハウジング９４０に成形することができる。ハウジング９４０は、該ハウジング９４０内の空洞にＬＥＤ回路基板９００を収容するようになっている。ＬＥＤ回路基板９００上に配置されるＬＥＤ９１０は、ハウジング９４０の開口部９１５内に収容される。導電性プロング９２０、９３０の各々は、ＬＥＤ９１０のそれぞれのコネクタに電気接触するようになっている。

ここで図１６を参照すると、導電性プロング９２０及び９３０の各々は、ハウジングを通って端子９５０まで延びてワイヤ９６０に接続する。次に、ワイヤ９６０はＬＥＤ駆動回路基板に係合することができる。ハウジング９４０の内側領域９２５は、ＬＥＤ回路基板９００からの熱の放散を助けるように構成することができる。内側領域９２５は空隙とすることができ、ここを通って空気はＬＥＤ回路基板９００からの熱を伝達することができ、又は別の方法として、内側領域９２５は、ヒートシンクとして機能する熱伝導率の高い材料を含むことができる。

図１７は、本発明の別の例示的な実施形態を示し、ＬＥＤ回路を支持するための組立体の断面図である。図示のように、ＬＥＤ１０１０を含むＬＥＤ回路基板１０００は、ハウジング１００３から延びる突出部１００７の上面に配置される。突出部１００７、及び場合によりハウジング１００３は、ＬＥＤ回路基板１０００からの熱を効率的に放散させるために熱伝導率の高い材料で作ることができる。ハウジングからは２つのハウジングコネクタ１０４０が延びることができ、これらはＬＥＤ回路基板１０００とＬＥＤ駆動回路基板（図示せず）との間で電流を流すようになっている。ＬＥＤ駆動回路基板は、例えば、ハウジング１００３内に配置することができる。キャップ１００９は、ＬＥＤ回路基板１０００の上部に配置して突出部１００７に固定することができる。キャップ１００９内には第１及び第２の導電性プロング１０２０が存在できる。導電性プロング１０２０の各々は、ＬＥＤ１０１０のそれぞれのコネクタに係合するように構成することができる。導電性プロング１０２０は、トレース１０３０を含み、該トレースは、突出部１００７から下方に延びて、プロング１０２０をハウジングコネクタ１０４０に電気的に接続する。

図１８は、突出部１００７及び該突出部上に配置されるキャップキャップ１００９の断面を示すが、プロング１０２０は示されていない。図示のように、キャップ１００９は、突出部１００７上に配置されて歯状突起１０４５を用いて突出部に係合しており、キャップ１００９を突出部１００７にしっかり固定して、その間にＬＥＤ回路基板１０００をしっかり固定するようになっている。

図１９は、本発明によるＬＥＤ回路基板の例示的な実施形態を示す。図１９の実施形態は、前述の組立体の例示的な実施形態の一部又は全てに利用することができる。例示的な実施形態は、半田部１１３０においてＬＥＤ回路基板１１００に電気的に接続されるＬＥＤ１１１０を含み、２つのＬＥＤ接続部のそれぞれに１つの半田部がある。半田部１１３０の各々は、ＬＥＤ接続部の各々に関する導電性トレースを経由するように構成されるレイアウト１１４０に接続される。熱伝導率が約２．５Ｗ／（ｍ＊Ｋ）の断熱層１１５０は、レイアウト１１４０と銅等の熱伝導材料で作られているコア部１１６０との間に配置することができる。熱伝導率の高い材料のヒートシンク１１２０は、断熱層１１５０で分離されることなくＬＥＤ１１１０とコア部１１６０との間に配置することができる。ヒートシンク１１２０は、ＬＥＤ１１１０からのコア部１１６０への直接的な熱放散を助長し、ＬＥＤが断熱層１１５０によってコア部１１６０から分離される場合よりも２０倍大きな割合である。コア部の反対側には、ＬＥＤ回路基板１１００の底面に配置された他のレイアウト１１８０と共に第２の断熱層１１７０が配置されている。レイアウト１１８０は、ＬＥＤ回路基板１１００の底面と、ＬＥＤ回路基板の上面のレイアウト１１４０との間の導電性トレースを備えることができる。ピン部１０９０は、それぞれの導電性トレースを電気的に係合して、それぞれの半田付けパッド１１３０とそれぞれのピン部１０９０との間に電流を流すように構成することができる。機械構造１１９０は、コア部１１６０に係合して、ＬＥＤ回路基板１１００からの熱を更に発散させるように、及び／又はＬＥＤ支持組立体内でＬＥＤ回路基板を支持するようになっている。

当業者であれば、本発明が前記の説明及び関連の図面に示される教示の利点を有する、本発明の多数の変形例及び他の実施形態を考えることができる。従って、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されることはなく、変形例及び他の実施形態が請求項の範囲に含まれることが意図されていることを理解されたい。本明細書では特定の用語が使用されているが、これらは限定的ではなく一般的かつ記述的意味でのみ使用されている。

２３０ ＬＥＤ駆動回路
２３２ 回路基板
２３４ スペーサ
２３６ 回路基板
２４０ ピン部
２４５ ピン部
２５０ ＬＥＤ
２５５ ＬＥＤ回路基板
２６０ 基板
２７０ バレル
２８０ 第２の要素
２８５ 第１の要素
５６０ 空隙

Claims (17)

1. 発光ダイオード（ＬＥＤ）を支持し、位置調整するための装置であって、
   第１の要素及び第２の要素を含む位置調整装置を有し、前記第１の要素には位置調整開口が形成されると共に、前記第１の要素は少なくとも１つの取り付け部によって前記第２の要素に連結されており、前記第１の要素と前記第２の要素の間には空隙が設けられており、
   第１の主面及びこの第１の主面の反対側の第２の主面を含むＬＥＤ回路基板を備え、前記第１の主面が第１のコンタクトパッド及び第２のコンタクトパッドを有し、前記第１のコンタクトパッド及び前記第２のコンタクトパッドが前記発光ダイオードからのそれぞれのコネクタを受けるように構成され、前記第２の主面が平坦な第１の領域、平坦な第２の領域、及び第３の領域を有し、
   さらに、前記第２の主面の前記第３の領域の全域で前記ＬＥＤ回路基板に取り付けられる基板を備え、
   前記ＬＥＤ回路基板は、前記ＬＥＤが前記位置調整開口に位置調整された状態で前記第１の要素に取り付けられ、前記ＬＥＤ回路基板及び前記基板の少なくとも一部が前記空隙と整合され、
   前記ＬＥＤ回路基板の前記第２の主面の前記平坦な第１の領域が、前記平坦な第１の領域の一部で発光ダイオード駆動回路の第１のピン部に係合するように構成され、前記ＬＥＤ回路基板の前記第２の主面の前記平坦な第２の領域が、前記平坦な第２の領域の一部で前記発光ダイオード駆動回路の第２のピン部に係合するように構成されることを特徴とする装置。
2. 前記基板は、約３０ワット毎メートル・ケルビン（３０Ｗ／（ｍ＊ｋ））よりも大きな熱伝導率の材料を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記基板は、約３０ワット毎メートル・ケルビン（３０Ｗ／（ｍ＊ｋ））よりも大きな熱伝導率の接着剤でＬＥＤ回路基板に接着される、請求項２に記載の装置。
4. 前記第１のコンタクトパッドは、前記第２の主面の前記第１の領域と電気接触し、前記第２のコンタクトパッドは、前記第２の主面の前記第２の領域と電気接触し、前記第１のコンタクトパッド及び前記第２のコンタクトパッドは、相互に電気接触しない、請求項１に記載の装置。
5. 前記発光ダイオード駆動回路の前記第１のピン部は、第１の接触面領域をもつ第１の接触面を有し、前記第１の接触面は、前記第１の接触面領域の全域で前記回路基板の前記第１の領域に係合し、前記発光ダイオード駆動回路の前記第２のピン部は、第２の接触面領域をもつ第２の接触面を有し、前記第２の接触面は、前記第２の接触面領域の全域で前記回路基板の前記第２の領域に係合する、請求項１に記載の装置。
6. 前記ＬＥＤ回路基板の前記第１の領域は、前記第１の接触面領域よりも大きく、前記ＬＥＤ回路基板の前記第２の領域は、前記第２の接触面領域よりも大きい、請求項５に記載の装置。
7. 前記基板と前記発光ダイオード駆動回路との間に空気通路が形成される、請求項１に記載の装置。
8. 発光ダイオード（ＬＥＤ）を位置調整するための装置であって、
   第１の面及び第２の面を含む第１の要素を備え、
   前記第１の要素の第２の面は、発光ダイオードが搭載されたＬＥＤ回路基板を受け入れるように構成され、
   前記第１の要素は、該第１の要素を貫通して前記発光ダイオードを受け入れるように構成される開口部を有し、
   前記装置は更に、
   第１の面及び第２の面を含む第２の要素を備え、
   前記第１の要素は、第１の取り付け部によって前記第２の要素に取り付けられ、
   前記第１の要素と前記第２の要素との間に、前記取り付け部に隣接した空隙が形成され、
   更に、第１の主面、第２の主面、及び周縁部を含むＬＥＤ回路基板と、
   第１の主面、第２の主面、及び周縁部を含む基板と、を備え、
   前記ＬＥＤ回路基板の前記第１の主面は前記第１の要素の前記第２の面に取り付けられ、前記基板の前記第１の主面は前記ＬＥＤ回路基板の前記第２の主面に取り付けられ、前記ＬＥＤ回路基板の周縁部及び前記基板の周縁部の少なくとも一部は前記空隙と整合されていることを特徴とする装置。
9. 前記第２の要素は、ＬＥＤ回路基板を受け入れる開口部を有する、請求項８に記載の装置。
10. 前記第１の要素の前記開口部は、発光ダイオードが搭載されたＬＥＤ回路基板を位置調整するように構成される、請求項８に記載の装置。
11. 前記開口部は、収容される発光ダイオードに一致する大きさ及び形状である、請求項８に記載の装置。
12. 前記第１の要素、前記第２の要素、及び前記第１の取り付け部は、１つの単一部品の材料で形成される、請求項８に記載の装置。
13. 前記第１の要素は、実質的に非導電性の材料を含む、請求項８に記載の装置。
14. 発光ダイオード（ＬＥＤ）を支持するための装置であって、
    第１の主面、反対側の第２の主面及び周縁部を含むＬＥＤ回路基板を備え、前記第１の主面が第１のコンタクトパッド及び第２のコンタクトパッドを有し、前記第１のコンタクトパッド及び前記第２のコンタクトパッドが前記発光ダイオードからのそれぞれのコネクタを受けるように構成され、前記第２の主面が平坦な第１の領域、平坦な第２の領域、及び第３の領域を有し、
    さらに、第１の要素、第２の要素、及びそれらの間に構成された空隙を含む位置調整部材を備え、前記第１の要素は少なくとも１つの取り付け部によって前記第２の要素に連結されており、前記第１の要素には位置調整開口部が構成され、前記位置調整部材は、前記ＬＥＤ回路基板を受け入れるように構成され、前記位置調整開口部は、前記発光ダイオードを受け入れて位置合わせするように構成され、前記ＬＥＤ回路基板の前記周縁部の少なくとも一部が前記空隙と整合するように構成され、
    前記第２の主面の前記平坦な第１の領域に電気接続するように構成される第１のピン部、及び前記第２の主面の前記平坦な第２の領域に電気接続するように構成される第２のピン部を含む、発光ダイオード駆動回路を備えた装置。
15. 前記発光ダイオード駆動回路の前記第１のピン部及び前記第２のピン部の各々は、バレル及び軸部を備え、前記軸部は、前記バレル内で伸長位置に付勢される、請求項１４に記載の装置。
16. 前記第１のピン部は、第１の接触面領域を有する第１の接触面を備え、前記第２のピン部は、第２の接触面領域を有する第２の接触面を備え、前記第１のピン部と前記第１の領域との間の電気接触は、前記第１の接触面領域の全域で確立され、前記第２のピン部と前記第２の領域との間の電気接触は、前記第２の接触面領域の全域で確立され、前記第１の領域のサイズは、前記第１の接触面領域のサイズよりも大きく、前記第２の領域のサイズは、前記第２の接触面領域のサイズよりも大きい、請求項１５に記載の装置。
17. 前記第１のピン部及び前記第２のピン部は、前記第２の主面の前記第１の領域及び前記第２の領域とそれぞれ協働して、前記ＬＥＤ回路基板と前記発光ダイオード駆動回路との間の何らかの互いに直交する３軸の移動である相対移動時に、前記第１の領域と前記第１のピン部との間、及び前記第２の領域と前記第２のピン部との間の電気接触を維持するようになっている、請求項１６に記載の装置。

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