(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5956346
(24)【登録日】2016年6月24日
(45)【発行日】2016年7月27日
(54)【発明の名称】ホルダアセンブリ
(51)【国際特許分類】
H01R 33/945 20060101AFI20160714BHJP
H01R 4/48 20060101ALI20160714BHJP
【FI】
H01R33/945 Z
H01R4/48 A
【請求項の数】18
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2012-543347(P2012-543347)
(86)(22)【出願日】2011年1月13日
(65)【公表番号】特表2013-513221(P2013-513221A)
(43)【公表日】2013年4月18日
(86)【国際出願番号】US2011021132
(87)【国際公開番号】WO2011088212
(87)【国際公開日】20110721
【審査請求日】2012年6月8日
【審判番号】不服2014-21257(P2014-21257/J1)
【審判請求日】2014年10月21日
(31)【優先権主張番号】61/366,260
(32)【優先日】2010年7月21日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/301,828
(32)【優先日】2010年2月5日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/295,550
(32)【優先日】2010年1月15日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/294,746
(32)【優先日】2010年1月13日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】591043064
【氏名又は名称】モレックス エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100116207
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 俊明
(74)【代理人】
【識別番号】100096426
【弁理士】
【氏名又は名称】川合 誠
(72)【発明者】
【氏名】ヴィクター ザデレジュ
(72)【発明者】
【氏名】ダニエル ビー マクゴーアン
(72)【発明者】
【氏名】ダニエル ジー アカマー
【合議体】
【審判長】
森川 元嗣
【審判官】
内田 博之
【審判官】
小柳 健悟
(56)【参考文献】
【文献】
実開昭57−122688(JP,U)
【文献】
実開昭54−115585(JP,U)
【文献】
実開昭58−130387(JP,U)
【文献】
特開2009−176733(JP,A)
【文献】
実開昭62−5490(JP,U)
【文献】
特開2003−68130(JP,A)
【文献】
米国特許出願公開第2009/0207617(US,A1)
【文献】
特開2003−124528(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01R 33/945, H01R 4/48
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部開口、ならびに、第1および第2のポケットを含むフレームと、
該フレームにそれぞれ支持された第1および第2の端子であって、少なくとも一方が2方向から端子内に挿入されるワイヤを受け入れて止めるように構成された、第1および第2の端子と、
前記第1および第2のポケットとそれぞれ位置合わせされた第1および第2の溝プレートであって、前記第1および第2の端子を定位置に拘束するように前記フレーム上に取り付けられるとともに、第1および第2のワイヤトラップ経路を提供するために前記フレームならびに前記第1および第2の端子と協調するように構成される第1および第2の溝プレートと、
を備える、ホルダ。
【請求項2】
前記端子のそれぞれは片持ち梁式に支持された接点を含み、該接点は前記内部開口内に配置される、請求項1に記載のホルダ。
【請求項3】
第1および第2のトレースが前記フレーム上に配置され、前記第1および第2のトレースは、相互に電気的に分離されるとともに、前記第1および第2の端子の1つと導通する、請求項1に記載のホルダ。
【請求項4】
前記フレームに支持された変換回路を更に含み、該変換回路は、入力電圧をDC電圧に変換するように構成される集積チップを含む、請求項3に記載のホルダ。
【請求項5】
前記フレームは、ワイヤを止めるように構成された前記端子内にワイヤをガイドする先細切欠きを含む、請求項1に記載のホルダ。
【請求項6】
前記第1および第2の端子の両方は、2方向から端子内に挿入されるワイヤを受け入れて止めるように構成される、請求項1に記載のホルダ。
【請求項7】
カバーと、
該カバーを支持するように構成されるフレームであって、内部開口と、複数のポケットと、複数の保持機構とを含み、さらに、前記フレーム上に配置された第1および第2のトレースであって、相互に電気的に分離された第1および第2のトレースを含むフレームと、
前記複数のポケットの中に取り付けられる複数の端子であって、該複数の端子のそれぞれが2方向から端子内に差し込まれるワイヤを受け入れて止めるように構成された複数の端子であって、該複数の端子のうちの1つが前記第1のトレースと導通し、前記複数の端子のうちの別の1つが前記第2のトレースと導通する、複数の端子と、
前記複数のポケットと位置合わせされた複数の溝プレートとを備え、
該複数の溝プレートは、前記複数の端子を定位置に拘束するように前記フレーム上に取り付けられるとともに、第1および第2のワイヤトラップ経路を提供するために前記フレームおよび前記端子と協調するように構成される、ホルダアセンブリ。
【請求項8】
前記端子のそれぞれは片持ち梁式に支えられた接点を含み、該接点は前記内部開口内に配置される、請求項7に記載のホルダアセンブリ。
【請求項9】
端子ブリックを更に備え、該端子ブリックは少なくとも第1および第2の端子を支持し、第1の端子が前記第1のトレースと導通し、第2の端子が前記第2のトレースと導通する、請求項7に記載のホルダアセンブリ。
【請求項10】
前記端子ブリックの第1および第2の端子は端子アレイに含まれ、該端子アレイは少なくとも4つの端子を含み、前記端子アレイの各端子は前記内部開口の中に伸びる接点を有する、請求項9に記載のホルダアセンブリ。
【請求項11】
AC電力をDC電力に変換するように構成された変換回路を更に備える、請求項9に記載のホルダアセンブリ。
【請求項12】
前記変換回路が、120VACをDCに変換するように構成された集積チップを含む、請求項11に記載のホルダアセンブリ。
【請求項13】
前記カバーが複数の突起を含み、前記フレームが複数の保持機構を含み、前記カバー及びフレームは、ともに取り外し可能に固定されるように構成される、請求項7に記載のホルダアセンブリ。
【請求項14】
前記複数の溝プレートが前記フレームに熱かしめされる、請求項7に記載のホルダアセンブリ。
【請求項15】
前記カバーおよびフレームが、ともに熱かしめされる、請求項7に記載のホルダアセンブリ。
【請求項16】
前記内部開口は、少なくとも2つの領域に沿って配置される肩部を含み、該肩部は、動作中、LEDアレイの基板に係合するように構成される、請求項7に記載のホルダアセンブリ。
【請求項17】
前記肩部が、前記基板が所定の向きであることを保証するために、動作中、基板に係合するように構成される少なくとも1つの突起を含む、請求項16に記載のホルダアセンブリ。
【請求項18】
前記フレームおよびカバーが、該カバーおよびフレームに圧力をかける締め具で固定されるように構成される、請求項7に記載のホルダアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本願は、全てが参照することにより本明細書に組み込まれる、2010年1月13日に出願された米国仮出願第61/294,746号、2010年1月15日に出願された米国仮出願第61/295,550号、2010年2月5日に出願された米国仮出願第61/301,828号、および2010年7月21日に出願された米国仮特許第61/366,260号に基づく優先権を主張する。
【0002】
本発明は、発光ダイオード(LED)を用いる照明の分野に関し、さらに詳細にはLEDのアレイに関する。
【背景技術】
【0003】
LEDは、照明を提供するために開発されてきた。LEDは、他の技術に比較して、より高い効率および非常に長い寿命(50,000時間以上)を提供する等潜在的な利点を有している。LEDの初期設計は、ホルダ上に取り付けられる単一のダイ(通常は、ブルーポンプ)を含み、そのダイの上には蛍光物質が封入される傾向がある、エミッタに集中する傾向があった。しかしながら、LEDは、電流レベルが低いほど効率が良くなる傾向があり、したがって所望されるレベルの効率は得るものの、単一のエミッタから高いルーメンの出力を得ることは困難である。したがって、エミッタは従来の光源によって通常提供される600〜800ルーメン(またはそれ以上)の光を提供するという望みを満たすには十分に適していない。ともに使用される多くのエミッタが所望されるレベルの光出力を提供できる一方、多くの別々の光源を使用することは、光の質の観点からは問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この問題に対処するため、十分な照明を提供するための費用効果の高い方法としてLEDアレイが開発されてきた。LEDアレイは、通常、なんらかのパターンで(例えば、直列または並列で)基板上に配置された多くのLEDのダイの上に存在する。電流がLEDに送達できるように、陽極および陰極がLEDに結合される。かかるLEDアレイはBRIDGELUXから入手できる。ただし、存在している1つの問題は、LEDに電力を提供するために使用することができ、必要な光学部品および/または熱管理をもサポートできる、より大きなハウジングにLEDアレイを取り付ける方法である。陽極および陰極にワイヤをはんだ付けすることはさらに難しくなるため、LEDアレイが熱伝導性の基板に設けられる場合、このプロセスはさらに複雑化することがある。したがって、ある個人は、LEDアレイを支えるおよび/または取り付けるための改善されたシステムを評価するだろう。
【課題を解決するための手段】
【0005】
ホルダアセンブリは、カバー、ならびにワイヤを受け入れるために適した第1の端子および第2の端子を備えるフレームを含む。ひとつの実施の形態では、端子は双方向ワイヤトラップである場合がある。所望される場合、端子は、LEDアレイ上で直接的に陽極および陰極に係合できる接点をさらに含むことがある。端子のうちの1つまたは両方とも接点を省略することができ、フレーム上に設けられるトレースと電気的に接触するように取り付けることができ、トレースはLEDアレイの陽極および陰極に電気的に接続できる。フレームは、AC電力をDC電力に変換するように構成される回路をさらに支えることができる。
【0006】
本発明は、例として示されており、類似する参照符号が類似する要素を示す添付図面に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1】ホルダアセンブリの実施の形態の斜視図である。
【
図2】
図1に示されるホルダアセンブリの分解斜視図である。
【
図3】
図1に示される実施の形態で使用するために適したフレームおよびLEDアレイの実施の形態の斜視図である。
【
図4】
図3に示されるフレームの部分分解簡略図である。
【
図5】
図3に示されるフレームおよびLEDアレイの簡略斜視図である。
【
図6】
図5に示されるフレームおよびLEDアレイの部分分解斜視図である。
【
図7】
図6に示される実施の形態とともに使用するために適したフレームの実施の形態の部分分解簡略図である。
【
図8】
図3に示される実施の形態の別の斜視図である。
【
図9】
図3に示される実施の形態の別の斜視図である。
【
図10】ホルダアセンブリの別の実施の形態の斜視図である。
【
図12】
図10に示される実施の形態の部分分解斜視図である。
【
図13】
図12に示される実施の形態の簡略部分分解斜視図である。
【
図14】
図13に示されるフレームとともに使用するために適した端子およびプレートの斜視図である。
【
図15】
図10に示されるホルダアセンブリで使用するために適したカバーの実施の形態の斜視図である。
【
図19】ホルダアセンブリの別の実施の形態の斜視図である。
【
図20】
図19に示されるホルダアセンブリの分解斜視図である。
【
図24】LEDアレイの実施の形態の斜視図である。
【
図25】
図19に示されるホルダアセンブリとともに使用するために適したフレームの別の実施の形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下の詳細な説明は、例示的な実施の形態を説明し、明示的に開示された組み合わせ(複数の場合がある)に制限されることを意図されていない。したがって、特に断りのない限り、本明細書に開示される特長はともに結合され、それ以外の場合は簡略にするために示されなかった追加の組み合わせを形成してよい。とりわけ、図は、ある図にともに示される多くの特長を示しているが、ある特長は、所望される特長を含んでいるが、高い費用対効果で製造可能な実施の形態を提供するために、所望により、削除できる。
【0009】
図1〜9は、リフレクタ15およびヒートスプレッダ90を支えるカバー20を含むホルダアセンブリ10の実施の形態の特長を示す。ヒートスプレッダ90は、ヒートスプレッダが別の表面にしっかりと結合できるようにフィンガ22および締め具開口部93を受け入れることのできる切欠き91を含む。フレーム40は、ヒートスプレッダ90の上に取り付けられる絶縁板85内に配置される。板85は、端子切欠き86、フレーム40に対応するサイズに作られた開口88、およびボス43を受け入れる位置合わせ穴87を含む。LEDアレイ30は、LEDアレイ30がヒートスプレッダ90との良好な熱伝導性を有するように、絶縁板の開口内に配置される(好ましくは、システムはLEDのダイとヒートスプレッダとの間に3C/W未満の熱抵抗があるように構成される)。さらに、熱パッド95がヒートスプレッダ90の上に配置できる。
【0010】
理解されるように、フレーム40は、LEDアレイ30の回りに延在し、したがって内部開口42を形成する壁41を含む。示されているように、壁41は端子52、62を支え、端子52、62は、それぞれトレース54、64に電気的に接続される。トレース52、62は、順々に、例えば、端子50、60と端子52、62との間に、電気的な接続を提供するために、端子50、60、または端子50’、60’に接続される。多くの用途には、端子50、60または端子50’、60’のどちらかが他方なしで使用され得ることに留意されたい。例えば、端子50、60は、ヒートスプレッダ90内の開口92を通して伸びることを目的とする。一方、端子50’、60’は、板85(不図示)上のパッドに係合することを目的とする。
【0011】
端子52は、LEDアレイ30上でパッド33に係合する接点52aを有する(本実施の形態でのパッド33は、LEDアレイ30用の陽極または陰極として機能してよい)。端子52は、LEDアレイ30上でパッド34に係合する接点62aを有する(本実施の形態でのパッド34は、LEDアレイ30用の陽極または陰極として機能してよい)。以上のように、これによって、LEDアレイ30のLEDチップ電力供給領域32に電力を提供できる。LEDアレイ30は、リフレクタ15の嵌合部分と嵌合することができる切欠き35a、35bを含むことがある。固定穴36a、36bは、フレーム40が従来の締め具(例えば、ネジ)を使用してヒートスプレッダ90に固定できるように、締め具凹部42aと位置合わせされる。
【0012】
理解できるように、内部開口42の曲線状の端縁43a、43bが設けられている。これらは、リフレクタにより多くの空間を与えるために役立つことがある。さらに理解できるように、接点52a、62aは、接点が内部開口42の中に伸びると、端子サポート52bが壁41と係合するように壁41内の端子溝45内に配置される。
【0013】
図10〜18は、ホルダアセンブリ110の別の実施の形態の特長を示す。LEDアレイが、示されている図の中でホルダアセンブリ110の一部として示されていないが、(陽極301、陰極203、および照明部303付きのLEDアレイ300等の)LEDアレイのより完全なアセンブリ内での包含が検討され、特定の場合にはきわめて有益となるだろうことに留意されたい。LEDアレイを省略すると、ホルダアセンブリの費用が削減され、したがってホルダアセンブリは輸入または輸出するためにより安価になる。ただし、LEDアレイは照明を提供することが必要とされ、容易にまたは誤って切断されることがないようにホルダアセンブリに取り付けることができるので、特定の場合には、複雑さがさらに削減されることによって(特に、ホルダアセンブリ内に取り付けることのできる複数のLEDアレイがある場合に)、完全なアセンブリを提供することがさらに望ましくなる。例えば、カバーが遠隔蛍光物質パックを支えていた、遠隔蛍光物質解決策が使用される場合、(かかる場合ではブルーポンプである可能性がある)照明部が、所望される光特性が送達されるように遠隔蛍光物質に適切に一致することを保証することが有利である可能性がある。
【0014】
ホルダアセンブリ110は、リフレクタ123を支え、フレーム140に取り付けられる(カバー110の中に一体化されることもあれば、カバー110に取り付けることができる別個の要素である場合もある)レンズ125を支えるカバー120を含む。所望される場合、カバーは、ホルダアセンブリが表面を支えるために容易に固定できるように、締め具開口126付きの締め具凹部127を含むことがある。フレーム140は内部開口151を含み、肩部152は、LEDアレイのしっかりとした係合を可能にするために内部開口151内に配置される。さらに、肩部152は(LEDアレイ内の対応する開口の中にきちんと嵌ることができる)突起147を支えてよく、第2の突起146を含んでもよい。2つの突起が設けられる場合、2つの突起146、147は、対応して嵌合するLEDアレイに配向特長を提供するように構成できる。
【0015】
LEDアレイとの係合を可能にするために、端子162は内部開口151の中に伸びる。示されるように、プレート170がフレーム140上に取り付けられ、フレーム140と協調して、第1のワイヤ溝171aおよび第2のワイヤ溝171bを形成する。プレート170は、熱かしめすることができるコラム168を用いてフレーム140に固定されてよい。カバー120は、突起121を、示されている図の中では半分のカラーである保持機構166と係合させることによってフレーム140に固定できる。ひとつの実施の形態では、2つの突起が内部開口151の対向する側にある2つの保持機構に係合できる。
【0016】
示されるように、フレーム140は先細切欠きを含み、プレート170も、ともに端子162の中にワイヤを差し込むためのガイドを形成する先細切欠き173を含む。端子162は、ポケット172と凹部174の間で固定される。ワイヤの双方向の係合を可能にするために(例えば、2つの方向でワイヤに係合できるワイヤトラップを提供するために)、端子は基部162bを含み、基部から第1の壁162eおよび第2の壁162fが平行方向で伸びる。第1の曲がった部分162dは、第1の壁162eから伸び、第2の曲がった部分162cは第2の壁162fから伸びる。動作中、(示されているワイヤトラップ設計とともに使用する方が簡単になる傾向があるので、好ましくは単一のストランドとなる)ワイヤの挿入によって、壁の内の一方が偏向する。ワイヤをその後取り除こうとする試みがより困難になるように、壁はワイヤに力をかけ、同時にその力は、壁にワイヤとの確実な電気的な接続を維持させる。基部162bは、片持ち梁式に接点162aをさらに支える。したがって、理解できるように、接点162aは、内部開口の中に完全に配置できる。
【0017】
示されているアレイホルダは、ともに2方向でワイヤの挿入を可能にするように構成される2つの端子を使用する。ただし、理解できるように、この端子の一方は、一方向の挿入だけしか可能とならないように構成することもできる(例えば、ワイヤの挿入が一方向からだけ可能となるように、プレートおよびフレームを改良できる、もしくは端子を改良できる)。
【0018】
図19〜23は、ホルダアセンブリ200の別の実施の形態を示す。示されるように、ホルダアセンブリ200は、一体化されたリフレクタ225およびレンズ223がフレーム240の上に取り付けられた状態のカバー220を含む。カバー220は、(熱かしめされる)ポスト244に係合する保持開口228を含み、第1のワイヤ溝272aおよび第2のワイヤ溝272bも含む。したがって、描かれている設計は、別々の構成部品の統合を可能にする。リフレクタおよび/またはレンズも、カバー220から別個に形成され、それに取り付けることができるだろうことに留意されたい。
【0019】
フレーム240は、端子262を定位置に保持するように構成されるポケット249も含む。上述のように、端子は、2方向でのワイヤの挿入を可能にするように構成される。ただし、端子262は、接点162a等の接点を省略し、代わりに端子パッド250の上に取り付けられる。トレース251、254は、端子262から伸び、パッド252、255まで伸びる。端子ブリック280は、フレーム240の上に取り付けられ、ハウジング280aによって支えられる端子アレイ280bを含む。端子アレイ280bの第1の端子281は、(端子262の内の1つに電気的に接続される)パッド252に係合する。このようにして、電流は、嵌合するワイヤから、ホルダアセンブル200によって支えられるLEDアレイに送達できる。
【0020】
示されるように、端子ブリック280は6つの端子281、282、283、284、285、286を支える。かかる構成は、3つのシリーズのLEDチップを含むLEDアレイに係合するために有効である。例えば、理解できるように、パッドの示されている位置および構成で、適切に構成されたLEDアレイのLEDチップのシリーズのそれぞれが直列で設置できる(したがって、LEDアレイの順方向電圧を増加する)。接点285、286の両方がパッド256に係合する一方で、接点282および283の両方がパッド253に係合する、という示されている構成は、かかる効果を有することを目的とする。すなわち、電流はトレース251に沿って、端子281を通って、次いで端子282、および次いで端子283を通って、次に端子286を通って、次いで端子285を通って、次いで端子284を通って、およびトレース254に沿って流れることができるだろう。
【0021】
逆に、順方向電圧が低く保たれることが所望されると、対応するLEDアレイ上の3つ全てのLEDチップのシリーズが、必要とされる順方向電圧を削減するように、ともに並列で電気的に接続できるだろう。したがって、端子ブリックの示されている構成、および端子ブリック上に設けられる端子に選択的に係合するためのトレースの使用は、チップ用のドライバを開発する上で多大な柔軟性を可能にする。当然のことながら、使用される端子の数は、LEDアレイ上に設けられる直列経路の数に基づくだろう。例えば、LEDチップの2つの経路が設けられると、両方の経路に係合するには4つの端子で十分だろうし、経路は(所望される順方向電圧および電流に応じて)並列または直列で結線できるだろう。
【0022】
いずれの場合も、理解できるように、端子281〜286は、LEDアレイ上の対応する接点に係合するように内部開口251の中に伸びる接点を有する。端子ブリックに設けられる端子の位置だけではなく、端子の数も選択されるLEDアレイに応じて変化する一方、示されている端子ブリック280がCREEによって提供されるLEDアレイに係合できるだろうことも留意されたい。
【0023】
大部分の建物は、使用可能な送電網上に存在する交流(AC)インフラストラクチャと機能するように結線される傾向がある。ただし、直流はダイオードとして働き、電流が単一方向だけで流れることを可能にするので、LEDチップは、直流(DC)と機能することを目的とする。1つの解決策は、AC電力をDC電力に変換する回路を有することである。かかる回路は周知であり、現代電子工学では一般的に使用されている。しかしながら、かかるシステムを使用するには、通常、LEDアレイにDC電力を提供するために、設備に(または送電網と設備の間に)変換回路を設置することが必要となる。それ以外の場合、AC電力との使用のために構成されるLEDアレイが必要になる。
【0024】
図25は、外部変換回路に対する要求事項の代替解決策を示す。理解できるように、(端子262に係合できるだろう)接点350がトレース351に電気的に接続されていることを除き、フレーム340はフレーム240に類似している。トレース351は回路390に伸び、トレース352は、(上述された)端子ブリックによって提供される端子に係合できるパッド354に離れて伸びる。かかるシステムの優位点は、(単一チップとして示されているが、電気的にともに接続された2つ以上の構成要素である場合もある)回路390の中に変換回路を組み込むことができるという点である。ひとつの実施の形態では、例えば、EXCLARAによって提供されるようなチップは120VACから所望されるDC電圧への変換を提供できるだろう。他の考えられる設計は、低圧AC(例えば、12または24VAC)の所望されるDC電圧への変換を含む。理解できるように、かかる回路は、望ましい調光器性能に、多岐に渡る異なる調光器プロトコルを提供できる。さらに、より高い質の構成部品を使用すると、かかる回路が(例えば、LEDチップ自体と同程度に大きい)50,000時間以上のライフサイクルを有し、したがって結果として生じるシステムが優れた性能および価値を与えたことを保証するだろうと期待される。
【0025】
入力電圧に応じて、必要な電流を提供するために、より大きなまたはより小さなトレースが使用されてよいことに留意されたい。さらに理解できるように、より高い電圧(例えば、120VAC)を使用したいという希望がある場合には、システムがアメリカ保険業者試験所(UL)等の規格団体の要求事項を満たすことができるように、ホルダアセンブリがクリープおよび隙間の要求事項に合格できることを保証するために注意が払われる必要がある。例えば、所望される電圧抵抗を提供するには絶縁カバーが十分に適していると判断された。
【0026】
本明細書に提示される開示は、好ましい実施の形態およびその例示的な実施の形態という点で特徴を説明している。本開示を見なすことにより上記開示の範囲および精神の範囲内での多数の他の実施の形態、変型、および変形が当業者の心に浮かぶだろう。