專(zhuān)利名稱：具有高光學(xué)精度的可替換發(fā)光二極管模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及照明模塊，并且更具體地涉及具有集成的光學(xué)特征和熱管理特征的可替換發(fā)光二極管(LED)模塊。本公開(kāi)尤其應(yīng)用于其中需要光學(xué)精度的機(jī)動(dòng)車(chē)行業(yè)，但是選定的屬性和特征可在其中可遇到類(lèi)似問(wèn)題的相關(guān)環(huán)境和應(yīng)用中使用。
背景技術(shù)：
大體上，用于機(jī)動(dòng)車(chē)應(yīng)用中的前照明的基于LED的照明組件包括LED光源，其與用于處理來(lái)自光源的光輸出的分離光學(xué)組件協(xié)作。由于分離地組裝光源與分離光學(xué)組件，故光輸出低于最佳。另外，并入到前照明應(yīng)用內(nèi)的LED照明組件不為可容易替換的。因此，盡管LED光源效率高并且具有延長(zhǎng)的操作壽命，但是如果問(wèn)題發(fā)生或光源失效，則必需移除整個(gè)光源。另外，沒(méi)有措施(provision)用于使新的LED光源與相關(guān)光學(xué)器件精確對(duì)齊。使用高效LED光源的另一重要方面為需要解決熱問(wèn)題。特別地，LED光源在升高的溫度下操作，并且有效地傳輸走熱維持該類(lèi)型的光源的高效率和延長(zhǎng)壽命的益處。因此，存在如下需要提供為可替換模塊并且與光學(xué)系統(tǒng)操作地集成的LED光源。另外，這樣的組件必須充分地管理熱問(wèn)題并且容易地并精確地安裝到相關(guān)機(jī)動(dòng)車(chē)輛。

發(fā)明內(nèi)容
由新組件提供的主要益處為將光源和光學(xué)器件兩者作為單元替換的能力。另一優(yōu)點(diǎn)涉及獲取在LED光源與光學(xué)布置之間的精確對(duì)齊。又一益處為相對(duì)于相關(guān)車(chē)輛精確地放置可替換LED模塊的能力。又一優(yōu)點(diǎn)涉及通過(guò)將熱管理特征并入到可替換模塊設(shè)計(jì)內(nèi)而改善總體燈壽命和效率。另外其它益處和優(yōu)點(diǎn)在閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明之后可變得對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員更顯而易見(jiàn)。


圖1為可替換LED模塊的第一優(yōu)選實(shí)施例的分解透視圖。圖2為圖1的實(shí)施例的正視分解視圖。圖3為部分地組裝的圖1的燈組件的透視圖。圖4為通過(guò)組裝的圖1的照明模塊的截面視圖。圖5示出可替換LED模塊的第二優(yōu)選實(shí)施例的分解透視圖。圖6為提供在外殼上的電連接件的放大的透視圖。圖7為組裝的圖5的照明模塊的放大的透視圖。圖8為組裝的圖5的照明模塊的放大的截面視圖。
具體實(shí)施例方式圖1-4中示出的為可替換LED模塊100的第一優(yōu)選實(shí)施例，其具有例如在機(jī)動(dòng)車(chē)行業(yè)中所需要的高光學(xué)精度。該照明模塊100為可替換的并且優(yōu)選地采用LED(發(fā)光二極管)光源，并且有利地使能夠期望地?zé)徇B接、機(jī)械連接和電連接到相關(guān)固定裝置(fixture),同時(shí)仍獲取光分布的高光學(xué)精度。更具體地，模塊100包括光源，其在該布置中為至少一個(gè)發(fā)光二極管102并且優(yōu)選為多個(gè)LED，如諸如前照明布置的特定應(yīng)用所需要的。在機(jī)動(dòng)車(chē)行業(yè)中，這樣的前照明布置包括利用該模塊作為日間行車(chē)光(DRL)或諸如位置光(position light)或指引光(indexlight)的其它類(lèi)似應(yīng)用。在該實(shí)施例中，各LED 102包括相關(guān)的對(duì)應(yīng)印刷電路板104，其提供期望的電子器件用于LED的操作。一旦安裝在相關(guān)的印刷電路板104上，光源102又安裝在諸如金屬塊106的導(dǎo)熱塊上，該導(dǎo)熱塊在本布置中具有相當(dāng)大的盤(pán)狀尺寸，以提供期望的熱質(zhì)量用于從LED 102和PCB 104傳輸熱。因?yàn)榛贚ED的燈典型地在低于200°C的溫度下或者更優(yōu)選地在某些實(shí)例中在100°C或更低的溫度下操作，所以輻射熱傳遞路徑為重要的。對(duì)流和傳導(dǎo)為可通過(guò)使用散熱裝置加強(qiáng)的熱傳遞的主要形式。該實(shí)例中的散熱裝置或金屬塊為提供大的表面積用于將熱從LED裝置輻射并且對(duì)流走的構(gòu)件。具有大的建造的表面積的相對(duì)厚重的金屬元件有效地從LED裝置傳導(dǎo)熱，并且質(zhì)量的大面積通過(guò)輻射和對(duì)流提供有效的放熱。以該方式，由LED傳導(dǎo)的熱有利地傳遞到位于模塊100的后方處的金屬塊106，并且另外，熱從光源傳輸?shù)脚渲迷趬K106的相對(duì)端部處的傳熱箔片(foil)或?qū)?08。熱由此通過(guò)金屬塊106從LED 102有效地傳輸?shù)絺鳠岵?08并且因而傳輸?shù)江h(huán)繞外圍環(huán)境，用于照明模塊100的有效的熱管理。優(yōu)選地，攜帶LED 102的印刷電路板104利用傳熱粘合劑連接到金屬塊106，以進(jìn)一步加強(qiáng)照明模塊100的熱傳輸特性。外殼120在優(yōu)選布置中示出為大體環(huán)形結(jié)構(gòu)，其具有形成在第一壁或后方壁124中的開(kāi)口 122。開(kāi)口 122在尺寸方面設(shè)置成接收通過(guò)其中的金屬塊106的鼻部126。另外，小尺寸的開(kāi)口 128被提供在壁124中并且與間隔件130協(xié)作用于接收諸如螺紋螺釘132的緊固件。緊固件延伸通過(guò)安裝板140(其由間隔件130支撐在距后壁124(圖4)預(yù)定尺寸處)，特別是在安裝板中的開(kāi)口 142，經(jīng)過(guò)在外殼壁124中的開(kāi)口 128，并且固定到金屬塊106-特別地，緊固件固定到塊中的螺紋開(kāi)口 144。如在圖4中也明顯的，安裝板140還接收與光分布透鏡150的軸向地延伸的安裝腿148相關(guān)的緊固件146。如可能最好地示出在圖2和4中的，透鏡150包括具有凹部154的放大的透鏡部152，其在截面方面為大體半球狀的并且被定向成捕獲從LED向外地引導(dǎo)的光。外殼120的第二部160形成封套，其為具有開(kāi)口 162的大致環(huán)形的環(huán)，該開(kāi)口 162在尺寸方面設(shè)置成保持地接合光分布透鏡150。第二部?jī)?yōu)選地搭扣配合(snap-fit)或粘合地固定到外殼120的剩余部(圖4)。外圍地間隔的定位凸緣或突片(tab) 164示出為從圍繞外殼120的周邊提供的邊緣166徑向向外地延伸。三個(gè)或更多個(gè)間隔的突片164提供用于外殼的高精度對(duì)齊，即三個(gè)突片通過(guò)鄰靠相關(guān)的固定裝置(未示出)的一個(gè)或多個(gè)表面168 (圖4)而限定期望的參考平面。因?yàn)長(zhǎng)ED光源102和光分布透鏡150相對(duì)于外殼固定,所以一旦突片164限定參考平面，則光輸出相對(duì)于鄰接突片164的相關(guān)固定裝置為精確的。如果LED 102中的一個(gè)或多個(gè)失效，則整個(gè)模塊100可從固定裝置容易地移除并且類(lèi)似的可替換LED模塊固定在合適位置中，而沒(méi)有在光輸出、分布和精度方面的任何損失。圖1-4中的實(shí)施例中的電連接通過(guò)連接器170提供。連接器170優(yōu)選地具有搭扣配合的肩部172，其集成地形成在環(huán)繞外殼中，以便電連接件的陽(yáng)構(gòu)件(未示出)可建立牢固并且有效的機(jī)械接觸和電接觸。另外，密封環(huán)180優(yōu)選地沿著外殼120的周邊提供，用于與相關(guān)固定裝置(未示出)的密封互連。該密封用于當(dāng)模塊固定到固定裝置時(shí)阻止水分進(jìn)入照明模塊內(nèi)。圖5-8示出可替換LED模塊的第二實(shí)施例。如果可能的話，處于“200”系列中的相似參考標(biāo)號(hào)將用來(lái)識(shí)別相似構(gòu)件，同時(shí)新的參考標(biāo)號(hào)識(shí)別新的構(gòu)件。因而，可替換LED模塊200包括光源，其由一個(gè)或多個(gè)LED 202組成。LED 202可以操作地與單個(gè)印刷電路板204相關(guān)，該印刷電路板204在一個(gè)表面上接收LED并且在相對(duì)表面上與導(dǎo)熱板片或傳熱箔片層208接觸，該導(dǎo)熱板片或傳熱箔片層208然后與額外的傳熱質(zhì)量282熱接觸。如在圖8中最好地示出的，熱構(gòu)件282還具有大致凸出表面284，其與金屬塊288的凹入表面286協(xié)作。凸出表面284和凹入表面286因?yàn)榫哂醒刂鼈兊泥徑拥慕佑|表面的不同曲率而提供用于選擇性調(diào)整。一旦完成光分布的方向的期望的設(shè)定，從環(huán)292延伸的延伸部290或金屬突片可被熔合或焊接，以將構(gòu)件保持在合適位置中。另外，通過(guò)具有三個(gè)或更多個(gè)凸起(lobe) 296 (圖5)的分離板294 (而不是具有與邊緣166相關(guān)的集成的凸緣或突片164，如在較早的實(shí)施例中所采用的)提供對(duì)齊，用于通過(guò)與相關(guān)的固定裝置的參考表面268 (圖8)鄰接接觸而建立可替換LED模塊的參考平面。另外，如在圖5、6和7中最好地示出，電連接器270包括外殼部298，其接收處于彈簧夾布置的電連接器270。當(dāng)固定到外殼220時(shí)，連接器270徑向向外地延伸，以提供與相關(guān)固定裝置(未示出)的彈簧接觸和合適電連接。再次，這提供高精度對(duì)齊并且還提供用于分別經(jīng)由凸起296和調(diào)整塊282、288和相關(guān)的凸出表面284和凹入表面286限定燈的光學(xué)平面的手段。由LED 202生成的熱類(lèi)似地由金屬塊282、283傳導(dǎo)到照明模塊200的后方，其中傳熱箔片208以與結(jié)合第一實(shí)施例所描述的相同的方式幫助將熱分布到外圍環(huán)境。這加強(qiáng)照明模塊的熱管理。設(shè)定光分布的方向還通過(guò)使用凸出表面284和凹入表面286并且隨后當(dāng)以期望方式對(duì)齊時(shí)固定這些兩個(gè)構(gòu)件的位置而簡(jiǎn)化，該凸出表面284和凹入表面286具有沿著它們的接觸表面稍微不同的曲率。同樣地，電連接利用在外殼的大體柱形表面上提供的彈簧接觸件270以有效的方式被實(shí)現(xiàn)。盡管示出了僅僅兩個(gè)終端或接觸件270，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可提供額外的插座或終端，例如用于減低亮度的選擇項(xiàng)，其中模塊可滿足不同應(yīng)用的要求。基于LED的組件提供用于有效的前照明并且為有利地可替換的。這消除與僅僅替換光源而不是光學(xué)器件相關(guān)的問(wèn)題，使得實(shí)現(xiàn)精確對(duì)齊和期望的光分布。另外，可替換模塊通過(guò)提供將熱傳導(dǎo)到模塊的后方的足夠的熱質(zhì)量而解決復(fù)雜的熱管理問(wèn)題。本公開(kāi)參考優(yōu)選實(shí)施例而進(jìn)行描述。顯然地，在閱讀和理解前述詳細(xì)描述之后，更改和更替將被本領(lǐng)域技術(shù)人員想到。意圖是本公開(kāi)被解釋為包括所有這樣的更改和更替。
權(quán)利要求
1.一種用于相關(guān)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的可替換光組件，其包括 夕卜殼; 至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)組件，其接收在所述外殼中； 透鏡，其接收在所述LED組件之上并且固定到所述LED組件； 基部，其從在其上的所述LED組件傳導(dǎo)熱；和 放置機(jī)構(gòu)，其用于相對(duì)于所述相關(guān)機(jī)動(dòng)車(chē)輛對(duì)齊并且放置所述外殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換光組件，其特征在于，還包括與所述LED組件熱接觸的傳熱材料質(zhì)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換光組件，其特征在于，所述放置機(jī)構(gòu)包括配置在所述外殼上的至少三個(gè)放置突片，用于定向所述光組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換光組件，其特征在于，還包括用于將所述LED和透鏡固定到所述外殼的機(jī)械緊固件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換光組件，其特征在于，還包括用于從所述LED組件傳輸熱的放大的熱質(zhì)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換光組件，其特征在于，所述透鏡包括環(huán)繞獨(dú)立LED的獨(dú)立透鏡部，其各具有大體半球狀凹部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換光組件，其特征在于，所述LED組件和透鏡固定到所述外殼，由此來(lái)自所述LED組件的光分布相對(duì)于所述透鏡精確地定位以最大化光分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換光組件，其特征在于，所述基部包括與導(dǎo)熱墊協(xié)作的放大的金屬塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換光組件，其特征在于，所述基部包括第一和第二部件，其分別具有協(xié)作的凸出和凹入表面，用于相對(duì)于所述透鏡定向所述LED組件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可替換光組件，其特征在于，所述凸出和凹入表面具有不同曲率。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換光組件，其特征在于，還包括在所述外殼上的電連接器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可替換光組件，其特征在于，所述電連接器沿著所述外殼的外圍部定位。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換光組件，其特征在于，還包括固定到所述基部的印刷電路板并且LED組件操作地連接到所述印刷電路板。
14.一種用于相關(guān)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的光組件,其包括 夕卜殼; 至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)組件，其接收在所述外殼中； 透鏡，其接收在所述LED組件之上并且固定到所述LED組件； 金屬基部，其至少部分地接收在所述外殼中，并且所述LED組件安裝在所述金屬基部上用于傳導(dǎo)來(lái)自所述LED組件的熱。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光組件，其特征在于，還包括放置機(jī)構(gòu)，其用于相對(duì)于所述相關(guān)機(jī)動(dòng)車(chē)輛對(duì)齊并且放置所述外殼。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的可替換光組件，其特征在于，所述放置機(jī)構(gòu)包括配置在所述外殼上的至少三個(gè)放置突片，用于定向所述光組件。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光組件，其特征在于，所述基部包括第一和第二部件，其分別具有協(xié)作的凸出和凹入表面，用于相對(duì)于所述透鏡定向所述LED組件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的可替換光組件，其特征在于，所述凸出和凹入表面具有不同曲率。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可替換光組件，其特征在于，所述LED組件和透鏡固定到所述外殼，由此來(lái)自所述LED組件的光分布相對(duì)于所述透鏡精確地定位以最大化光分布。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可替換光組件，其特征在于，還包括沿著所述外殼的外圍部定位的電連接器，用于建立與所述相關(guān)車(chē)輛的電接觸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在LED光源中的可替換照明模塊。該模塊改善與相關(guān)固定裝置的熱連接、機(jī)械連接和電連接。該可替換模塊還提供精確放置并且改善光分布的光學(xué)特性。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK103069215SQ201180041664
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者J.加萊, Z.巴科, I.穆德拉, I.莫爾納, L.納吉, K.M.科瓦奇 申請(qǐng)人:通用電氣公司