JP5854455B2 - 光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、概括的には半導体照明システムに関し、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）光モジュールに関する。

半導体照明システムは、ＬＥＤ等の半導体光源を使用し、白熱ランプ又は蛍光ランプ等の他のタイプの光源を用いる他の照明システムを交換するために使用されている。半導体光源は、素早い点灯、素早いサイクル（オン・オフ・オン）時間、長い有効寿命、低消費電力、所望の色を提供するためのカラーフィルタを要さない狭い発光帯域幅等の、ランプを凌駕する利点がある。

半導体照明システムは、最終システムを完成させるために共に組み込まれる異なる部品を有するのが代表的である。例えば、システムは、光エンジン（light engine）、光部品及び電源からなるのが代表的である。照明システムを組み立てる顧客が各個別部品の多くの異なる供給業者へ出向き、異なる製造業者から異なる部品を組み立てることは通常行われない。異なる供給元から様々な部品を購入することは、機能システムに統合することを困難にすることが判明した。この非統合的なアプローチにより、最終照明システムを照明器具に効率的に一括化することができない。

半導体照明システムの光エンジンは、回路基板に半田付けされたＬＥＤを有するのが一般的である。回路基板は、照明器具に実装されるよう構成されている。照明器具は、ＬＥＤに電力を供給する電源を有する。回路基板は、照明器具電源に配線される。回路基板は、回路基板及び照明器具に半田付けされる電線を使用して照明器具に配線されるのが代表的である。一般的に、回路基板を照明器具電源に配線することは、複数の電線及び接続部を要する。各電線は、回路基板及び照明器具間に個別の結合されなければならない。

特開２００８−３００８８４号公報

複数の電線で回路基板を配線することは、一般的にはかなりの量の空間を要する。空間が限定された照明器具では、電線は、接続するために追加時間を要することがある。さらに、複数の電線を接続することは複数の接続部を有し、ＬＥＤを接続するために要する時間が増大する。また、複数の電線の使用は、照明システムを誤配線する可能性を増大させる。特に、ＬＥＤ照明器具が熟練していない労働者により頻繁に取り付けられることにより、誤配線の可能性が高まる。照明システムの誤配線の結果、ＬＥＤを実質的に損傷させるおそれがある。また、回路基板及び照明器具間に電線が半田付けされるシステムにおいて、電線及び回路基板の交換が困難となる。

また、光エンジンは大量の熱を発生するのが代表的であり、システムを放熱するためにヒートシンクを使用することが望ましい。従来、ＬＥＤ製造業者は、光エンジンを効率的に放熱する熱インタフェースを設計するという課題を有していた。

発明が解決しようとする課題は、効率的に電源供給され得る照明システムに対するニーズである。十分に放熱する、ＬＥＤ付き照明システムに対するニーズがある。効率的で低コストの方法で組み立てられる、ＬＥＤ付き照明システムに対するニーズがある。最終使用用途に効率的に適合できる照明システムに対するニーズがある。

解決手段は、電源端子を有するＬＥＤパッケージを具備した光エンジンを有する光モジュールにより提供される。基部リング組立体が光エンジンを保持する。基部リング組立体は、支持構造体に実装されるよう構成された基部リングを有する。基部リングは固定構造を有する。基部リング組立体は、電源コンタクトを保持するコンタクトホルダを有する。電源コンタクトは、電源端子との分離可能な電源接続を形成するよう電源端子に向かってばね付勢される。上カバー組立体が基部リングに結合される。上カバー組立体は、基部リングを取り囲むカラー部を有する。上カバー組立体は、基部リングにカラー部を結合するために基部リングの固定構造と係合する固定構造を有する。カラー部はキャビティを有し、光部品はこのキャビティ内に受容される。光部品は、ＬＥＤパッケージからの光を受ける位置に配置されると共に、ＬＥＤパッケージが発生する光を放出するよう構成される。

電子デバイスで使用する典型的な一実施形態に従って形成された光モジュールを示す斜視図である。 図１に示された光モジュールの分解図である。 図２に示された光モジュール用のコンタクトホルダを下から見た斜視図である。 組立後の状態の光モジュールの部分断面図である。 別の一実施形態に従って形成された別のコンタクトホルダを下から見た斜視図である。 典型的な一実施形態に従って形成された光モジュールの部分断面図である。 さらに別の光モジュールの分解斜視図である。 図７に示された組立後の状態の光モジュールを上から見た斜視図である。 図７に示された組立後の状態の光モジュールの断面図である。 典型的な一実施形態に従って形成された別のコンタクトホルダを下から見た斜視図である。 図１０に示されたコンタクトホルダを保持する典型的な一実施形態に従って形成された光モジュールの部分断面図である。 図１１に示された光モジュールの分解斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明を例示により説明する。

一実施形態において、光モジュールは、電源端子を有するＬＥＤパッケージを備えた光エンジンを有して提供される。基部リング組立体が光エンジンを保持する。基部リング組立体は、支持構造体に実装されるよう構成された基部リングを有する。基部リングは固定構造を有する。基部リング組立体は、電源コンタクトを保持するコンタクトホルダを有する。電源コンタクトは、電源端子との分離可能な電源接続を形成するよう電源端子に向かってばね付勢される。上カバー組立体が基部リングに結合される。上カバー組立体は、基部リングを取り囲むカラー部を有する。上カバー組立体は、基部リングにカラー部を結合するために基部リングの固定構造と係合する固定構造を有する。カラー部はキャビティを有し、光部品はこのキャビティ内に受容される。光部品は、ＬＥＤパッケージからの光を受ける位置に配置されると共に、ＬＥＤパッケージが発生する光を放出するよう構成される。

別の実施形態において、光モジュールは、電源端子を有するＬＥＤパッケージを備えた光エンジンを有して提供される。基部リング組立体が光エンジンを保持する。基部リング組立体は、支持構造体に実装されるよう構成された基部リングを有する。基部リング組立体は、電源コンタクトを保持するコンタクトホルダを有する。電源コンタクトは、電源端子に電気接続される。上カバー組立体が基部リングに結合される。上カバー組立体は、キャビティを区画するカラー部を有する。上カバー組立体は、基部リング組立体及びカラー部間に配置された圧力ばねを有する。圧力ばねは、コンタクトホルダと係合してＬＥＤパッケージに向かってコンタクトホルダを付勢する。光部品は、カラー部に結合されると共にキャビティ内に受容される。光部品は、ＬＥＤパッケージからの光を受ける位置に配置されると共に、ＬＥＤパッケージが発生する光を放出するよう構成される。

さらに別の実施形態において、光モジュールは、電源端子を有するＬＥＤパッケージを備えた光エンジンを有して提供される。基部リング組立体が光エンジンを保持する。基部リング組立体は、支持構造体及び固定構造に実装されるよう構成された基部リングを有する。基部リング組立体は、電源コンタクトを保持するコンタクトホルダを有する。電源コンタクトは、電源端子との分離可能な電源接続を形成するよう電源端子に向かってばね付勢される。上カバー組立体が基部リングに結合される。上カバー組立体は、基部リングを取り囲むカラー部と、基部リングにカラー部を結合するために基部リングの固定構造と係合する固定構造とを有する。カラー部はキャビティを有し、光ホルダはカラー部に移動可能に結合される。光部品は、光ホルダによりキャビティ内に保持される。光部品は、ＬＥＤパッケージからの光を受ける位置に配置される。光部品は、ＬＥＤパッケージが発生する光を放出するよう構成される。光部品は、光ホルダがカラー部に対して移動すると、ＬＥＤパッケージに対して接近する方向及び離反する方向に移動可能である。

図１は、デバイス２１２（図１では概略的に表される）で使用する光モジュール２１０を示す図である。光モジュール２１０は、デバイス２１２のために発光する。デバイス２１２は、照明器具等の任意のタイプの照明デバイスであってもよい。典型的な実施形態において、デバイス２１２は缶型照明器具であってもよいが、別の実施形態では、光モジュール２１０は他のタイプの照明デバイスと共に使用してもよい。

図２は、光モジュール２１０の分解図である。光モジュール２１０は、ＬＥＤパッケージ２１６を有する光エンジン２１４を具備する。ＬＥＤパッケージ２１６は基板２１８を有する。基板１２８は、その一面上に複数の電源端子２２０や光エンジン２１４に電源供給される際に発光するよう構成されたダイオード２２２をその面上に有する。ダイオード２２２は、典型的な一実施形態では半導体である。

光モジュール２１０は、光エンジン２１４を保持する基部リング組立体２３０を具備する。光モジュール２１０は、基部リング組立体２３０に結合されるよう構成された上カバー組立体２３２を有する。光モジュール２１０は、上カバー組立体２３２によって基部リング組立体２３０内に保持される光部品２３４を有する。光部品２３４は、ＬＥＤパッケージ２１６から放出される光を受ける位置に配置される。例えば、光部品２３４は、ＬＥＤパッケージ２１６に隣接して基部リング組立体２３０内に保持されてもよい。図示の実施形態において、光部品２３４は反射器を構成する。光部品２３４は、別の一実施形態ではレンズ等の異なるタイプの部品であってもよい。図示の実施形態において、反射器は、金属化されたプラスチック体で製造される。或いは、反射器は、金属材料で製造されてもよい。光部品２３４は、光モジュール２１０からＬＥＤパッケージ２１６が発生する光を放出する。

光モジュール２１０は電源コネクタ２３６を有する。電源コネクタ２３６は電源ケーブル２３８を有する。任意であるが、電源コネクタ２３６が、電源ケーブル２３８の一端に接続された電気コネクタを有してもよい。電源コネクタ２３６は、ＬＥＤパッケージ２１６に電源供給するために光エンジン２１４に電気接続されるよう構成される。

基部リング組立体２３０は、基部リング２４０と、基部リング２４０により保持されるコンタクトホルダ２４２とを有する。基部リング２４０は、デバイス２１２等の他の構造体に固定されるよう構成される。基部リング２４０は、ねじ部を有する固定具や別の実施形態では別のタイプの固定具でもよい固定具２４４を用いて構造体に固定されてもよい。任意であるが、基部リング２４０の構造体は、光エンジン２１４が発生する熱を散逸するよう構成されたヒートシンクに固定される。基部リング２４０は、基部リング組立体２３０に上カバー組立体２３２を固定するのに使用される１個以上の固定構造２４５を有する。図示の実施形態において、固定構造２４５は、基部リング２４０上の外ねじ部を構成する。別の実施形態では、凹路、突起、固定具、ラッチ等の他のタイプの固定構造を用いてもよい。

基部リング２４０は、その底面に開口２４６を有する。開口２４６は、ＬＥＤパッケージ２１６を受容する。開口２４６は底面で開口しているので、ＬＥＤ２１６は、基部リング２４０が実装されるヒートシンク又は別の構造体上に着座するよう構成される。ＬＥＤパッケージ２１６は、上又は下から開口２４６内に挿入されてもよい。典型的な一実施形態において、ＬＥＤパッケージ２１６は開口２４６から除去できるのに対し、基部リング２４０は、基部リング２４０が実装される構造体に固定されたままである。例えば、ＬＥＤパッケージ２１６は除去され、基部リング２４０を除去することなく、異なるＬＥＤパッケージ２１６に交換されてもよい。ＬＥＤパッケージ２１６は、ＬＥＤパッケージ２１６が不良の場合や、異なる照明効果を有する異なるＬＥＤパッケージが望まれる場合に、交換されてもよい。任意であるが、ＬＥＤパッケージ２１６は、摩擦嵌めにより開口２４６内に保持されてもよい。別の実施形態では、基部リング２４０内にＬＥＤパッケージ２１６を保持するために、他のタイプの固定手段を使用してもよい。例えば、コンタクトホルダ２４２は、基部リング２４０内にＬＥＤパッケージ２１６を保持するために使用されてもよい。

コンタクトホルダ２４２は、基部リング２４０のキャビティ２４８内に受容される。コンタクトホルダ２４２は、基部リング２４０内に受容されるプラスチック体等の誘電性本体を有する。任意であるが、コンタクトホルダ２４２は、圧入によりキャビティ２４８内に保持されてもよい。或いは、基部リング２４０内にコンタクトホルダ２４２を保持するために、固定具等の他の固定手段を使用してもよい。任意であるが、コンタクトホルダ２４２は、コンタクトホルダ２４２及び基部リング２４０間に圧入を形成するよう基部リング２４０と係合する外周に押潰しリブ又は他の構造を有してもよい。コンタクトホルダ２４２は開口２５０を有する。基部リング組立体２３０が組み立てられると、開口２５０はダイオード２２２と整列するので、ダイオード２２２が発する光は開口２５０を通って方向付けられる。任意であるが、コンタクトホルダ２４２は、開口２５０から情報且つ外側へ延びる傾斜壁２５２を有してもよい。傾斜壁２５２は、ダイオード２２２が発する光を所定角度でダイオード２２２から外方へ方向付けることができる。

コンタクトホルダ２４２は、複数の電源コンタクト２５４（図３参照）を保持する。光モジュール２１０が組み立てられると、電源コンタクト２５４は光エンジン２１４で電源端子２２０と係合する。電源コンタクト２５４は、電源コネクタ２３６に接続されるよう構成される。電力は、電源コネクタ２３６を通って電源ケーブル２３８から電源コンタクト２５４に伝達される。電力は、電源コンタクト２５４を介して電源端子２２０に伝達される。典型的な一実施形態において、電源コンタクト２５４は、電源端子２２０に向かってばね付勢され、電源端子２２０と分離可能な電源接続を形成する。例えば、典型的な一実施形態において、電源コンタクト２５４は、電源端子２２０に向かってばね力を与えるばねコンタクトを構成する。典型的な一実施形態において、電源端子２２０に対して電源コンタクト２５４を保持するコンタクトホルダ２４２は、光エンジン２１４に向かってばね付勢される。

上カバー組立体２３２は、基部リング組立体２３０に結合されるよう構成されたカラー部２６０を有する。例えば、カラー部２６０は、基部リング２４０に螺合してもよい。上カバー組立体２３２は、上カバー組立体２３２のカラー部２６０及び基部リング組立体２３０間に配置されるよう構成された圧力ばね２６２を有する。上カバー組立体２３２は、光部品２３４を保持する光ホルダ２６４を有する。光ホルダ２６４は、カラー部２６０に結合するよう構成されている。典型的な一実施形態において、光ホルダ２６４はカラー部２６０に移動可能に結合されるので、光ホルダ２６４の相対位置はカラー部２６０の位置に対して変更することができる。このように、光部品２３４の位置は、カラー部２６０に対して変更することができる。

カラー部２６０は、キャビティ２６６を区画する本体を有する。カラー部２６０の本体は、プラスチック材料等の誘電体材料で製造することができる。或いは、カラー部２６０の本体は、金属材料等の別の材料で製造することができる。カラー部２６０は、キャビティ２６６の底部に開口２６８を有する。光モジュール２１０が組み立てられると、開口２６８は、ダイオード２２２及びコンタクトホルダ２４２の開口２５０と整列し、ダイオード２２２から放出される光を光モジュール２１０から放出されるようにできる。

図示の実施形態において、カラー部２６０は、カラー部２６０の上面２７２に近接した内ねじ部２７０を有する。光ホルダ２６４は、カラー部２６０に光ホルダ２６４を固定するためにねじ部２７０と係合する、対応するねじ部２７４（図４参照）を有してもよい。カラー部２６０に対する光ホルダ２６４の垂直方向の位置は、カラー部２６０に対して光ホルダ２６４を回転することにより制御することができる。例えば、光ホルダ２６４の時計回り等の一方向の回転は、光ホルダ２６４をキャビティ２６６内へ下げることができる。光ホルダ２６４の反時計回り等の逆向きの回転は、キャビティ２６６内における光ホルダ２６４の位置を上げる。このように、光部品２３４の位置は、一方向又は逆方向に光ホルダ２６４を回転することにより上げ下げすることができる。ダイオード２２２に対する光部品２３４の位置を変更することは、光モジュール２１０からの光出力に対して影響する。例えば、光モジュール２１０が発する光の角度は、ダイオード２２２から離反する方向又は接近する方向に光部品２３４を配置することにより増大又は減少することができる。

図３は、電源コネクタ２３６がコンタクトホルダ２４２に接続された状態のコンタクトホルダ２４２を下から見た斜視図である。コンタクトホルダ２４２は、底面２８０と、コンタクトホルダ２４２に形成され底面２８０に開口する複数の溝２８２とを有する。電源コンタクト２５４は、対応する溝２８２に受容されると共に、底面２８０で露出する。コンタクトホルダ２４２が基部リング２４０（図２参照）に挿入されると、底面２８０はＬＥＤパッケージ２１６と係合し、電源コンタクト２５４は底面２８０を通って電源端子２２０（図２参照）と係合する。

図示の実施形態において、電源コンタクト２５４は、嵌合インタフェース２８６を有するばねビーム２８４を具備する。嵌合インタフェース２８６は、電源端子２２０に実装される際に電源端子２２０と係合するよう構成されている。ばねビーム２８４は、コンタクトホルダ２４２がＬＥＤパッケージ２１６に実装されると、撓むことができる。このような撓みは、ばねビーム２８４を電源端子２２０に対してばね付勢させ、電源端子２２０に対してばね力を与える。

嵌合インタフェース２８６とは反対側の電源コンタクト２５４の端部は、電源ケーブル２３８の対応する電線に接続されるよう構成されている。図示の実施形態において、電源コンタクト２５４は、電源ケーブル２３８の電線に電気接続された端部に圧接コンタクト２８８を有する。電源コンタクト２５４は、異なるタイプの電気接続部を用いて電源ケーブル２３８の電線に電気接続されてもよい。例えば、電線は電源コンタクト２５４に半田付けされてもよい。電源ケーブル２３８の電線は、電源コンタクト２５４に電気接続された端部に嵌合コンタクトを有してもよい。電源コンタクト２５４が回路基板に接続され、電源ケーブル２３８の個別電線が回路基板に接続された状態で、回路基板が使用されてもよい。

典型的な一実施形態において、温度センサ２９０がコンタクトホルダ２４２に保持される。温度センサ２９０は、温度センサコンタクト２９２により電源ケーブル２３８の電線に電気接続される。図示の実施形態において、温度センサ２９０は、ＬＥＤパッケージ２１６やダイオード２２２の温度を監視するために、ＬＥＤパッケージ２１６に電気接続されることに適合する構成物を構成する。温度センサ２９０は、ＬＥＤパッケージ２１６に実装するために底面２８０で露出する。

図４は、組立後の状態における光モジュール２１０の部分断面図である。光モジュール２１０はヒートシンク２９４に実装されて図示される。組立中、基部リング２４０はヒートシンク２９４に実装される。ＬＥＤパッケージ２１６は、コンタクトホルダ２４２が基板２１８と係合するように、コンタクトホルダ２４２内へ挿入される。或いは、ＬＥＤパッケージ２１６は、コンタクトホルダ２４２内へ挿入されるのではなく、基部リング２４０の開口２４６内に挿入されてもよい。次に、コンタクトホルダ２４２及びＬＥＤパッケージ２１６は、基部リング２４０の上から基部リング２４０内へ挿入される。次に、圧力ばね２６２は、コンタクトホルダ２４２の上面に実装される。圧力ばね２６２は、コンタクトホルダ２４２の上面の周囲に延びる。任意であるが、コンタクトホルダ２４２は、圧力ばね２６２を受容する棚部２９８を有してもよい。次に、上カバー組立体２３２が基部リング組立体２３０に結合される。

典型的な一実施形態において、カラー部２６０は基部リング２４０に結合される。基部リング組立体２３０の固定構造２４５は、上カバー組立体２３２を基部リング組立体２３０に固定するために、上カバー組立体２３２の固定構造２７６に結合される。図示の実施形態において、基部リング組立体２３０の固定構造２４５は、基部リング２４０上の外ねじ部を構成する。上カバー組立体２３２の固定構造２７６は、カラー部２６０上の内ねじ部を構成する。カラー部２６０は、締付け方向にカラー部２６０を回転することにより、基部リング２４０に締め付けられる。カラー部２６０が締め付けられると、カラー部２６０の棚部２９９は、圧力ばね２６２と係合する。カラー部２６０をさらに締め付けると圧力ばね２６２が圧縮され、圧力ばね２６２をコンタクトホルダ２４２に強制する。圧力ばね２６２によりコンタクトホルダ２４２に及ぼされる圧力は、ヒートシンク２９４内へコンタクトホルダ２４２を下方へ駆動する。コンタクトホルダ２４２の底面２８０は、ＬＥＤパッケージ２１６に向かって押圧し、ＬＥＤパッケージ２１６をヒートシンク２９４内へ駆動する。圧力ばね２６２によりコンタクトホルダ２４２に及ぼされる圧力は、ヒートシンク２９４に向かってＬＥＤパッケージ２１６を保持する。圧力ばね２６２は、ＬＥＤパッケージ２１６及びヒートシンク２９４間で効率的に熱を伝導するために、ＬＥＤパッケージ２１６への十分な圧力を維持する。

熱インタフェースは、ヒートシンク２９４及びＬＥＤパッケージ２１６の対面間に区画され、ＬＥＤパッケージ２１６からヒートシンク２９４に熱が伝達される。典型的な一実施形態において、熱インタフェース材料は、ヒートシンク２９４及びＬＥＤパッケージ２１６間に設けられてもよい。例えば、ヒートシンク２９４及びＬＥＤパッケージ２１６間に、熱エポキシ、熱グリース、熱シート又は熱フィルムが設けられてもよい。熱インタフェース材料は、ＬＥＤパッケージ２１６及びヒートシンク２９４間の熱伝導を増大させる。コンタクトホルダ２４２によりＬＥＤパッケージ２１６に及ぼされる下向き圧力は、ＬＥＤパッケージ２１６及びヒートシンク２９４間の良好な熱接続を維持する。圧力ばね２６２は、コンタクトホルダ２４２に下向き圧力を与えるために、コンタクトホルダ２４２に向かって圧縮される。圧力ばね２６２は、ヒートシンク２９４に向かってＬＥＤパッケージ２１６を強制するために、コンタクトホルダ２４２に対するこのような下向き圧力を維持する。圧力ばね２６２は、ＬＥＤパッケージ２１６がヒートシンク２９４と熱接触した状態に保持するために、ＬＥＤパッケージ２１６に対する必要な力の量を維持する。

カラー部２６０が基部リング２４０に一旦結合すると、光ホルダ２６４及び光部品２３４はカラー部２６０に結合されてもよい。典型的な一実施形態において、光部品２３４のリップ部２６５は、光ホルダ２６４のスロット２６７内に受容される。組立中、光ホルダ２６４は、カラー部２６０に光ホルダ２６４を螺合することにより、カラー部２６０に結合される。ねじ部２７０はねじ部２７４と係合する。カラー部２６０に対する光ホルダ２６４の回転量は、ダイオード２２２に対する光部品２３４の垂直位置を定める。光部品２３４は、カラー部２６０に対して光ホルダ２６４の位置を制御することにより、ダイオード２２２に対して変更可能に配置可能である。ダイオード２２２に対する光部品２３４の位置は、光モジュール２１０の光効果を制御する。

図５は、別のコンタクトホルダ３００を下から見た斜視図である。コンタクトホルダ３００は、第１面３０４及び第２面３０６を有する回路基板３０２を具備する。回路基板３０２は、電源ケーブルの一端に設けられた電源コネクタ３１０と嵌合するための電源コネクタインタフェース３０８を有する。図示の実施形態において、電源コネクタインタフェースは、分離可能なインタフェースを区画する。分離可能なインタフェースにより、電源コネクタ３１０が回路基板３０２と嵌合及び嵌合解除することができる。電源コネクタ３１０を回路基板３０２に固定するために、電源コネクタインタフェース３０８にクリップ３１２が設けられる。電源コネクタインタフェース３０８は、第１面３０４に沿って露出したコンタクトパッド３１４を有する。電源コネクタ３１０は、電気接続を提供するためコンタクトパッド３１４に嵌合する個別コンタクト（図示せず）を有する。電源コネクタ３１０は、別の実施形態では、異なる部品を用いて異なる方法で回路基板３０２に電気接続されてもよい。

電源コンタクト３１６は回路基板３０２に電気接続される。図示の実施形態において、電源コンタクト３１６は、回路基板３０２を貫通するバイアに受容される。或いは、電源コンタクト３１６は回路基板３０２に表面実装されてもよい。電源コンタクト３１６は、第１面３０４から外方へ延びるばねビーム３１８を有する。ばねビーム３１８は撓むよう構成され、光エンジン２１４（図２参照）の電源端子２２０（図２参照）に実装される際にばね力を提供する。典型的な一実施形態において、回路基板３０２は、第１面３０４から延びる複数のスタンドオフ３２０を有する。スタンドオフ３２０は、ＬＥＤパッケージ２１６に実装される際にＬＥＤパッケージ２１６と係合するよう構成されている。回路基板３０２は、回路基板３０２を貫通する開口３２２を有する。開口３２２は、ダイオード２２２が発する光が回路基板３０２を通過できるように、ダイオード２２２（図２参照）と整列するよう構成されている。

図６は、典型的な一実施形態に従って形成された光モジュール３２８の部分断面図である。光モジュール３２８は、光エンジン２１４と共に使用するよう構成されている。別の実施形態では、異なるタイプの光エンジンを使用してもよい。光モジュール３２８は、光エンジン２１４に対して光部品３３４を保持するよう協働する基部リング組立体３３０及び上カバー組立体３２２を有する。ダイオード２２２が発する光は、光部品３３４内に放出され、光部品３３４によって光モジュール３２８から放出される。

基部リング組立体３３０は、基部リング３４０及びコンタクトホルダ３００を有する。基部リング３４０は、ヒートシンク等の別の構造体に実装するよう構成されている。基部リング３４０はコンタクトホルダ３００を保持する。また、基部リング３４０はＬＥＤパッケージ２１６も保持する。典型的な一実施形態において、基部リング３４０は、内部にＬＥＤパッケージ２１６を受容する開口３４２を有する。任意であるが、ＬＥＤパッケージ２１６は、光モジュール３２８の組立中やヒートシンクへの光モジュール３２８の実装等の、基部リング３４０内でＬＥＤパッケージ２１６の位置をほぼ維持するために、開口３４２内に圧入で保持されてもよい。基部リング３４０は、基部リング組立体３３０に上カバー組立体３３２を固定するための固定構造３４４を有する。典型的な一実施形態において、固定構造３４４は、基部リング３４０上の外ねじ部を構成する。別の実施形態では、他のタイプの固定構造を使用してもよい。

上カバー組立体３３２は、カラー部３６０と、上カバー組立体３３２及び基部リング組立体３３０間に位置するよう構成された圧力ばね３６２とを有する。カラー部３６０は、光部品３３４を保持する光ホルダとして機能する。典型的な一実施形態において、光部品３３４は、カラー部３６０に結合されると共に、カラー部３６０に対して固定位置に固定される。或いは、光部品３３４を保持するために光ホルダのような追加の部品が設けられてもよい。ここで、光ホルダは、カラー部３６０に対する光部品３３４の位置を変更するために、カラー部３６０に対して移動可能である。

カラー部３６０は、圧力ばね３６２を受容する棚部３６４を有する。組立の際、圧力ばね３６２は、棚部３６４及びコンタクトホルダ３００間に保持される。圧力ばね３６２は、コンタクトホルダ３００をＬＥＤパッケージ２１６へ強制する下向き圧力をコンタクトホルダ３００に及ぼす。圧力ばね３６２が生成する下向き圧力は、ヒートシンクに対するＬＥＤパッケージ２１６の保持を補助する。図示の実施形態において、圧力ばね３６２は、棚部３６４及びコンタクトホルダ３００間を波状に延びる波形ばねを構成する。コンタクトホルダに対する下向き圧力を生成するために、別の実施形態では他のタイプのばねを使用してもよい。

典型的な一実施形態において、上カバー組立体３３２は固定構造３６６を有する。図示の実施形態において、固定構造３６６は、カラー部３６０上の内ねじ部を構成する。別の実施形態では、他のタイプの固定構造を使用してもよい。固定構造３６６は、基部リング組立体３３０に上カバー組立体３３２を固定するために、基部リング組立体３３０の固定構造３４４と係合する。例えば、組立中、カラー部３６０は、固定構造３６６のねじ部が固定構造３４４のねじ部と係合した状態で、基部リング３４０に回転可能に結合されている。カラー部３６０が締め付けられると、棚部３６４は、圧力ばね３６２を下方へ押圧し、コンタクトホルダ３００の回路基板３０２に対して圧縮されるよう圧力ばね３６２を強制する。このような圧縮は、コンタクトホルダ３００をＬＥＤパッケージ２１６の方へ下方に駆動するばね力をコンタクトホルダ３００に及ぼす。スタンドオフ３２０は、回路基板３０２及びＬＥＤパッケージ２１６の基板２１８の間に延びる。圧力ばね３６２の下向き圧力は、スタンドオフ３２０によりＬＥＤパッケージ２１６へ伝達される。圧力ばね３６２は、ＬＥＤパッケージ２１６及びヒートシンク間に効率的な熱伝達を提供するために、ＬＥＤパッケージ２１６に対する十分な圧力を維持する。下向き圧力は、ヒートシンクに向かってＬＥＤパッケージ２１６を保持し、ヒートシンク及びＬＥＤパッケージ間の良好な熱伝達を確保する。

図７は、別の光モジュール４００の分解図である。光モジュール４００は、コンタクトホルダ３００内の光エンジン２１４と共に使用される。別の実施形態では、他のタイプの光エンジンを使用してもよい。さらに、別の実施形態では、他のタイプのコンタクトホルダを使用してもよい。

光モジュール４００は、基部リング組立体４３０及び上カバー組立体４３２を有する。上カバー組立体４３２は、基部リング組立体４３０に結合するよう構成される。基部リング組立体４３０は、ヒートシンク等の別の構造体に実装するよう構成される。基部リング組立体４３０は光エンジン２１４を保持する。基部リング組立体４３０は、固定具４３４を用いてヒートシンクに結合されてもよい。別の実施形態では、他のタイプの固定手段を使用してもよい。上カバー組立体４３２は、光部品４３６（図９参照）を保持するよう構成されている。図示の実施形態では光部品４３６は反射器を構成しているが、別の実施形態では、光モジュール４００内の他のタイプの光部品を用いてもよい。

基部リング組立体４３０は、ヒートシンクに実装するよう構成された基部リング４４０を有する。基部リング組立体４３０はまた、コンタクトホルダ３００を有する。光エンジン２１４及びコンタクトホルダ３００は、基部リング４４０に受容されると共に固定される。基部リング組立体４３０はまた、固定具４３４を有する。任意であるが、固定具４３４は、ヒートシンクに対して光エンジン２１４を保持するために使用されてもよい。図示の実施形態において、固定具４３４は、上カバー組立体４３２を基部リング組立体４３０に固定するための固定構造を構成する。固定具４３４は、以下では固定構造４３４と称することがある。別の実施形態では、他のタイプの固定構造を用いてもよい。例えば、固定構造は、ねじ、バヨネット型固定構造、又は基部リング組立体４３０に上カバー組立体４３２を固定する他の部品を構成してもよい。

上カバー組立体４３２は、カラー部４６０及び圧力ばね４６２を有する。カラー部４６０は実装構造４６４を有する。圧力ばね４６２は、カラー部４６０に圧力ばね４６２を固定するためにカラー部４６０の実装構造４６４と係合する実装構造４６６を有する。圧力ばね４６２は、ばね板４６８と、ばね板４６８から上方へ延びる側壁４７０とを有する。実装構造４６６は側壁４７０から延びている。典型的な一実施形態において、ばね板４６８は、開口４７４の周囲に延びる複数のばね部材４７２を有する。各ばね部材４７２は互いに分離しており、個別に撓むことができる。例えば、複数のばね部材４７２を区切るために、ばね板４６８にスリットが切断形成される。組立時に、ばね部材４７２はコンタクトホルダ３００と係合し、光エンジン２１４に向かってコンタクトホルダ３００を強制するためにコンタクトホルダ３００にばね力を与える。光エンジン２１４に対する下向き圧力は、光エンジン２１４及びヒートシンク間の熱インタフェースを維持する。圧力ばね４６２は、光エンジン２１４及びヒートシンク間の良好な熱伝達を確保するために、光エンジン２１４をヒートシンクと熱接触した状態を保持する下向き力を提供する。

典型的な一実施形態において、圧力ばね４６２は、上カバー組立体４３２を基部リング組立体４３０に固定するのに使用される１個以上の固定構造４７６を有する。例えば、固定構造４７６は、基部リング組立体４３０の固定構造４３４と係合するよう構成されている。図示の実施形態において、固定構造４７６は、固定具４３４と係合するよう構成されたバヨネット型コネクタを構成する。バヨネット型コネクタは側壁４７０により定められる。側壁４７０は上方へ傾斜しており、ばね板４６８から計って一様でない高さを有する。側壁４７０は、傾斜面４７８の端部に形成された切欠４８０を有する。固定具４３４は、上カバー組立体４３２が基部リング組立体と嵌合する際に、切欠４８０内に保持される。

図８は、組立後の状態の光モジュール４００を上から見た斜視図である。図９は、組立後の状態の光モジュール４００の断面図である。組立中、基部リング組立体４３０は、ヒートシンク又は他の支持構造体に実装される。光エンジン２１４及びコンタクトホルダ３００は、基部リング４４０内に保持される。基部リング４４０は、固定具４３４を用いてヒートシンクに固定される。図示の実施形態において、固定具４３４は、ヒートシンクに螺合するよう構成されたねじ固定具である。固定具４３４は、下頭部４９０及び上頭部４９２を有する二重頭固定具である。下頭部４９０及び上頭部４９２間に空間が形成される。上頭部４９２は、基部リング４４０上に位置する。

上カバー組立体４３２は、実装構造４６４，４６６を用いて圧力ばね４６２をカラー部４６０に結合することにより組み立てられる。光部品４３６は、上カバー組立体４３２を基部リング組立体４３０に結合される前又は後に、上カバー組立体４３２に結合されてもよい。

組立中、上カバー組立体４３２は、上頭部４９２が圧力ばね４６２の切欠４９４を通過した状態で、基部リング組立体４３０まで下げられる。上カバー組立体４３２は、圧力ばね４６２がコンタクトホルダ３００上に載置されるまで、基部リング組立体４３０へ挿入される。次に、上カバー組立体４３２は、ロック位置まで時計回り等に回転される。上カバー組立体４３２が回転すると、傾斜面４７８が上頭部４９２に係合する。上カバー組立体４３２は、上頭部４９２が側壁４７０の切欠４８０に受容されるまで回転する。

組立中、傾斜面４７８が上頭部４９２に沿って回転すると、圧力ばね４６２は下向きに強制される。例えば、ばね部材４７２は、コンタクトホルダ３００に向かって下向きに強制される。個別のばね部材４７２は、回路基板３０２の第２面３０６と係合する。ばね部材４７２は、回路基板３０２と係合する際に撓む。このような撓みは、光エンジン２１４に向かって回路基板３０２を強制するばね力を回路基板３０２に及ぼす。ばね力は回路基板３０２に下向きの圧力を与え、この下向き圧力は光エンジン２１４に伝達される。下向き圧力は、ヒートシンクに対して光エンジン２１４を保持する。下向き圧力は、スタンドオフ３２０によって回路基板３０２から光エンジン２１４に伝達される。圧力ばね４６２からの回路基板３０２に対する下向き圧力の量は、光エンジン２１４及びヒートシンク間に良好な熱接触を確保するのに十分である。また、圧力ばねからの下向きばね力は、光エンジン２１４に向かって欠き３０２を強制し、電源端子（図２参照）と嵌合するために電源コンタクト３１６を所定位置に保持する。このように、電源コンタクト３１６は、電源端子２２０との電源接続部を形成するよう電源端子２２０に向かってばね付勢される。

電源コンタクト３１６はばねビーム３１８を有する。ばねビーム３１８は、電源端子２２０との電源接続部を形成するよう電源端子２２０に向かってばね付勢される。電源コンタクト３１６は、分離可能なインタフェースにおいて電源端子２２０に接続される。例えば、電源コンタクト３１６及び電源端子２２０間に、非永久接続部が形成される。電源コンタクト３１６及び電源端子２２０間に電気接続部を形成するために、半田は不要である。

典型的な一実施形態において、光モジュール４００は、光モジュール４００の様々な部品を補修又は交換するために分解することができる。例えば、上カバー組立体４３２は、回路基板３０２や光エンジン２１４を交換するために除去できる。基部リング４４０がヒートシンクに結合されたままであるのに対し、回路基板３０２や光エンジン２１４は交換することができる。

図１０は、別のコンタクトホルダ５００を下から見た斜視図である。コンタクトホルダ５００は、第１面５０４及び第２面５０６を有する回路基板５０２を具備する。回路基板５０２は、電源ケーブルの端部に設けられた電源コネクタと嵌合するための電源コネクタインタフェース５０８を有する。図示の実施形態において、電源コネクタインタフェースは、分離可能なインタフェースを区画する。分離可能なインタフェースにより、電源コネクタが回路基板５０２と嵌合及び嵌合解除することができる。電源コネクタを回路基板５０２に固定するために、電源コネクタインタフェース５０８にクリップ５１２が設けられる。電源コネクタは、別の実施形態では、異なる部品を用いて異なる方法で回路基板５０２に電気接続されてもよい。

電源コンタクト５１６は回路基板５０２に電気接続される。図示の実施形態において、電源コンタクト５１６は、回路基板５０２を貫通するバイアに受容される。或いは、電源コンタクト５１６は回路基板５０２に表面実装されてもよい。電源コンタクト５１６は、第１面５０４から外方へ延びるばねビーム５１８を有する。ばねビーム５１８は撓むよう構成され、光エンジン２１４（図２参照）の電源端子２２０（図２参照）に実装される際にばね力を提供する。

回路基板５０２には１個以上の電子部品５２０が実装される。電子部品５２０は、回路基板５０２の電源スキームを制御することができる。任意であるが、電子部品５２０は温度センサであってもよい。別の実施形態において、他のタイプの電子部品を使用してもよい。電子部品５２０は、照明を制御するためのマイクロプロセッサ又は他のコントローラであってもよい。回路基板５０２は、その一側に沿って開口５２２を有する。開口５２２は、ダイオード２２２（図２参照）から放出される光が回路基板５０２を貫通するように、ダイオード２２２と整列するよう構成される。

図１１は、典型的な一実施形態に従って形成された光モジュール５２８の部分断面図である。光モジュール５２８は光エンジン２１４と共に使用するよう構成される。別の実施形態では、異なるタイプの光エンジンを使用してもよい。光モジュール５２８は、光エンジン２１４に対して光部品５３４を保持するよう協働する基部リング組立体５３０及び上カバー組立体５３２を有する。ダイオード２２２が発する光は、光部品５３４内に放出され、光部品５３４によって光モジュール５２８から放出される。

基部リング組立体５３０は、基部リング５４０及びコンタクトホルダ５００を有する。基部リング５４０は、ヒートシンク等の別の構造体に実装するよう構成されている。基部リング５４０はコンタクトホルダ５００を保持する。また、基部リング５４０はＬＥＤパッケージ２１６も保持する。典型的な一実施形態において、基部リング５４０は、ＬＥＤパッケージ２１６と整列する開口５４２を有する。基部リング５４０は、開口５４２がダイオード２２２と整列するように、ＬＥＤパッケージ２１６上に実装される。

上カバー組立体５３２は、カラー部５６０と、上カバー組立体５３２及び光部品５３４間に位置するよう構成された圧力ばね５６２とを有する。カラー部５６０は、光部品５３４を保持する光ホルダとして機能する。典型的な一実施形態において、光部品５３４は、カラー部５６０に結合されると共に、カラー部５６０に対して固定位置に固定される。或いは、光部品５３４を保持するために光ホルダのような追加の部品が設けられてもよい。ここで、光ホルダは、カラー部５６０に対する光部品５３４の位置を変更するために、カラー部５６０に対して移動可能である。

カラー部５６０は、圧力ばね５６２を受容する棚部５６４を有する。組立の際、圧力ばね５６２は、棚部５６４及び光部品５３４間に保持される。圧力ばね５６２は、光部品５３４をＬＥＤパッケージ２１６へ強制する下向き圧力を光部品５３４に及ぼす。圧力ばね５６２が生成する下向き圧力は、ヒートシンクに対するＬＥＤパッケージ２１６の保持を補助する。カラー部５６０が締め付けられると、棚部５６４は、圧力ばね５６２を下方へ押圧し、光部品５３４に対して圧縮されるよう圧力ばね５６２を強制する。図示の実施形態において、圧力ばね５６２は、棚部５６４及び光部品５３４間を延びる波形ばねを構成する。コンタクトホルダに対する下向き圧力を生成するために、別の実施形態では他のタイプのばねを使用してもよい。

図１２は、光モジュール５２８の分解斜視図である。コンタクトホルダ５００は、基部リング５４０に挿入されて図示される。コンタクトホルダ５００は、固定具５７０を用いて基部リング５４０内に固定される。固定具５７０が締め付けられると、コンタクトホルダ５００及び基部リング５４０は、ＬＥＤパッケージ２１６に押下する。電源コンタクト５１６は電源端子２２０に向かって付勢される。

基部リング組立体５３０は、光部品５３４の対応する実装構造５７４を受容する実装構造５７２を有する。図示の実施形態において、実装構造５７２は、相補的な実装構造５７４を受容する寸法、形状に設定され、配置されている。実装構造５７２は、基部リング５４０に対して光部品５３４を方向付ける。

基部リング組立体５３０は、上カバー組立体５３２を固定するのに使用される固定構造５７６を有する。上カバー組立体５３２は、固定構造５７６と係合して基部リング組立体５３０に上カバー組立体５３２を固定する相補的な固定構造５７８を有する。図示の実施形態において、固定構造５７６，５７８はバヨネット型結合を形成する。固定構造５７６は、基部リング５４０の側壁に形成された凹溝を構成する。固定構造５７８は、カラー部５６０の側壁から内方へ延びる突起を構成する。固定構造５７８は、基部リング組立体５３０に上カバー組立体５３２を固定するために、凹溝に受容されるよう構成される。或いは、固定構造５７６は側壁から延びる突起を構成し、固定構造５７８はカラー部５６０の側壁の内面の凹溝を構成してもよい。別の実施形態では他のタイプの固定構造５７６，５７８を用いてもよい。例えば、固定構造５７６，５７８は、カラー部５６０及び基部リング５４０間のねじ結合を可能にするねじを側壁に構成してもよい。固定構造５７６，５７８の他の例には、ラッチ、ピン、固定具、及び基部リング５４０に対してカラー部５６０を固定するのに使用される同様のものが含まれる。

典型的な一実施形態において、固定構造５７６は、カム面５８０と、カム面５８０の一端のロック切欠５８２とを有する。カム面５８０は、上カバー組立体５３２が嵌合方向に回転するように傾斜し、固定構造５７６は、カム面５８０に沿って乗り上げる。固定構造５７８がカム面５８０に沿って乗り上げると、上カバー組立体５３２は基部リング組立体５３０上へ下向きに引かれる。上カバー組立体５３２が下向きに引かれると、圧力ばね５６２は光部品５３４に向かって圧縮される。

組立中、上カバー組立体５３２は、固定構造５７８がロック切欠５８２に受容されるまで嵌合方向に回転する。ロック切欠５８２は、固定構造５７８を受容する空間を提供するためにカム面５８０から上方に切り欠かれる。固定構造５７８がロック切欠５８２に受容されると、嵌合方向とはほぼ逆の嵌合解除方向に沿った上カバー組立体５３２の回転が制限される。

２１０ 光モジュール
２１４ 光エンジン
２１６ ＬＥＤパッケージ
２２０ 電源端子
２３０ 基部リング組立体
２３２ 上カバー組立体
２３４ 光部品
２４０ 基部リング
２４２ コンタクトホルダ
２４４ 固定具
２４５ 固定構造
２５４ 電源コンタクト
２６０ カラー部
２６２ 圧力ばね
２６４ 光ホルダ
２６６ キャビティ
２７６ 固定構造
２８０ 底面
２８２ 溝
２８４ ばねビーム
２８６ 嵌合インタフェース
２９４ ヒートシンク
３０２ 回路基板
３０８ 電源コネクタインタフェース
３１０ 電源コネクタ
３２０ スタンドオフ

Claims (10)

1. 電源端子（２２０）を有するＬＥＤパッケージ（２１６）を具備した光エンジン（２１４）と、
   前記光エンジンを保持する基部リング組立体（２３０）であって、ヒートシンク（２９４）に実装されるよう構成された基部リング（２４０）を有し、該基部リングは固定構造（２４５）を有し、前記基部リング組立体は、電源コンタクト（２５４）を保持するコンタクトホルダ（２４２）を有し、前記電源コンタクトは、前記電源端子との分離可能な電源接続を形成するよう前記電源端子に向かってばね付勢される基部リング組立体と、
   前記基部リングに結合される上カバー組立体（２３２）であって、該上カバー組立体は、前記基部リングを取り囲むカラー部（２６０）を有し、前記上カバー組立体は、前記基部リングに前記カラー部を結合するために前記基部リングの前記固定構造と係合する固定構造（２７６）を有し、前記カラー部はキャビティ（２６６）を有する上カバー組立体と、
   前記キャビティ内に受容される光部品（２３４）であって、前記ＬＥＤパッケージからの光を受ける位置に配置されると共に、前記ＬＥＤパッケージが発生する光を放出するよう構成される光部品と
   を具備し、
   前記基部リング組立体（２３０）は、前記ＬＥＤパッケージ（２１６）が前記コンタクトホルダ（２４２）及び前記ヒートシンク（２９４）間に配置されて前記ヒートシンク（２９４）との間に良好な熱接続を維持するよう前記光エンジン（２１４）を保持することを特徴とする光モジュール。
2. 前記コンタクトホルダは、電源コネクタ（３１０）に電気接続されるよう構成された分離可能な電源コネクタインタフェース（３０８）を有する回路基板（３０２）を具備し、
   前記回路基板は前記電源コンタクトを保持し、
   前記電源コンタクトは、前記回路基板の回路により前記電源コネクタインタフェースに電気接続されることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
3. 前記電源コンタクトは、前記電力端子と係合する嵌合インタフェース（２８６）を有するばねビーム（２８４）を具備し、
   前記ばねビームは、前記電源端子に向かってばね力を与えるよう前記電源端子に向かって付勢されていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
4. 前記コンタクトホルダは、底面（２８０）を有する誘電性本体を具備し、
   前記誘電性本体は、前記底面に開口する複数の溝（２８２）を有し、
   前記電源コンタクトは、対応する前記溝に受容されると共に、前記底面で露出し、
   前記底面は前記ＬＥＤパッケージと係合し、
   前記電源コンタクトは、前記底面を通って前記電源端子と係合することを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
5. 前記光モジュールは、前記上カバー組立体及び前記基部リング組立体間に配置された圧力ばね（２６２）をさらに具備し、
   前記圧力ばねは、前記コンタクトホルダ上に前記ＬＥＤパッケージの方向に沿って付勢力を与え、前記ＬＥＤパッケージに向かって前記コンタクトホルダを強制することを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
6. 前記光モジュールは、前記上カバー組立体及び前記基部リング組立体間に配置された圧力ばね（２６２）をさらに具備し、
   前記圧力ばねは前記コンタクトホルダと係合し、
   前記コンタクトホルダは前記ＬＥＤパッケージと係合し、
   前記圧力ばねは、前記ＬＥＤパッケージ内へ前記コンタクトホルダを強制し、前記ヒートシンク（２９４）に向かって前記ＬＥＤパッケージを強制することを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
7. 前記コンタクトホルダは、前記ＬＥＤパッケージとは別体の回路基板を具備し、
   前記電源コンタクトは、前記回路基板及び前記ＬＥＤパッケージを相互接続し、
   前記コンタクトホルダは、前記ＬＥＤパッケージと係合するスタンドオフ（３２０）を有し、
   前記ＬＥＤパッケージの方向に沿った前記回路基板への圧力は、前記スタンドオフにより前記ＬＥＤパッケージに伝達されることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
8. 前記固定構造は互いに係合し、前記上カバー組立体を前記基部リング組立体に螺合させることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
9. 前記上カバー組立体は、前記カラー部に移動可能に結合された光ホルダ（２６４）を有し、
   前記光部品は、前記光ホルダにより保持され、
   前記光部品は、前記光ホルダが前記カラー部に対して移動すると、前記ＬＥＤパッケージに対して接近する方向及び離反する方向に移動可能であることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
10. 前記基部リング組立体の前記固定構造は、別の構造体に前記基部リングを固定するよう構成された固定具（２４４）を具備し、
    前記上カバー組立体の前記固定構造は、前記カラー部に結合された圧力ばねを具備し、
    前記圧力ばねは、前記固定具とのバヨネット型接続部を有し、前記固定具に前記圧力ばねを固定することを特徴とする請求項１記載の光モジュール。

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