專利名稱：用于照明裝置的裝配設(shè)備，相應(yīng)的照明裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種用于照明裝置的裝配設(shè)備。更具體地，特別關(guān)注其在包括至少一個(gè)LED (發(fā)光二極管)模塊的照明裝置中的可能的使用來設(shè)計(jì)本公開。
背景技術(shù)：
包括LED模塊的照明裝置越來越多地用于照明應(yīng)用，例如用于家庭環(huán)境。通常，通過裝配多個(gè)具有不同功能的部件來制造這種照明裝置，例如，高功率LED模塊(即，光源)， 包含例如用于LED模塊的電子驅(qū)動(dòng)器、光學(xué)部件、殼體的印刷電路板(PCB)，如果需要的話還包括散熱片。LED模塊和殼體或散熱片之間的良好的熱耦合是一個(gè)關(guān)鍵需求，以實(shí)現(xiàn)LED模塊的良好的熱行為。事實(shí)上，在通常的LED模塊中，在增加工作溫度時(shí)功率被降低，這是因?yàn)檎螂妷嚎赡茈S著增加的結(jié)溫而減小。此外，在較低的工作溫度時(shí)，LED模塊的使用壽命可能更長，這是因?yàn)槔匣ǔ?qiáng)烈地取決于結(jié)溫。LED模塊和殼體或散熱片之間的良好的機(jī)械接觸對(duì)于實(shí)現(xiàn)良好的熱耦合是非常有利的。在一些現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備中，通過用螺釘裝配部件，來實(shí)現(xiàn)LED模塊和殼體或散熱片之間的這種熱接觸。這種螺釘將光源的PCB固定并抵壓在殼體或散熱片上，以確保熱接觸。 然而，這種設(shè)備可能提供附加成本，因?yàn)榭赡苄枰郊拥臋C(jī)械部件(例如，螺釘或墊圈)，并且，具有其相關(guān)的裝配時(shí)間的復(fù)雜的手動(dòng)或自動(dòng)裝配處理過程可能是必須的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于照明裝置的裝配設(shè)備，與現(xiàn)有技術(shù)解決方案相比， 可能以更低的成本制造并裝配此裝配設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過具有在權(quán)利要求書中闡述的特征的裝配設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的裝置和相應(yīng)的方法。如這里提供的，權(quán)利要求書形成本發(fā)明的公開內(nèi)容的主要部分。在一個(gè)實(shí)施方式中，這里描述的設(shè)備是用于照明裝置的裝配設(shè)備，其使用最少數(shù)量的部件，其中，部分部件可能具有多種功能。在一個(gè)實(shí)施方式中，提供這樣一種裝配設(shè)備，在不需要任何螺釘?shù)耐瑫r(shí)，其仍提供結(jié)合光學(xué)和機(jī)械子系統(tǒng)的穩(wěn)定的安裝結(jié)構(gòu)，并可用簡單且快速的裝配方法來裝配。在一個(gè)實(shí)施方式中，裝配設(shè)備包括殼體、反射器和蓋子。這些部件可與光源(例如，LED模塊)和驅(qū)動(dòng)器PCB(其包含用于光源的電子驅(qū)動(dòng)器)組合使用，以裝配照明裝置。在一個(gè)實(shí)施方式中，蓋子包括兩個(gè)卡扣式系統(tǒng)。主卡扣式系統(tǒng)確保經(jīng)由簡單的壓力插入與殼體的機(jī)械和熱耦合，避免任何螺釘，并且，輔卡扣式系統(tǒng)保持住驅(qū)動(dòng)器PCB。在一個(gè)實(shí)施方式中，殼體和光源與驅(qū)動(dòng)器PCB都沒有直接的機(jī)械接觸。
在一個(gè)實(shí)施方式中，在PCB上安裝光源。在此情況中，蓋子可能在反射器上施加垂直壓力，反射器反過來可能將光源的PCB推壓在殼體上，由此提供必需的熱耦合，不需要任何螺釘。在一個(gè)實(shí)施方式中，蓋子由單塊塑料制成，并且還包含光學(xué)部件，例如透鏡。分開的光學(xué)部件或單個(gè)獨(dú)特蓋子的選擇可能取決于產(chǎn)品需求。例如，如果必須支撐不同的光學(xué)方案或高質(zhì)量光學(xué)部件，那么分開的透鏡可能更適合。在一個(gè)實(shí)施方式中，提供分開的透鏡，其中，蓋子可能與透鏡接合。這樣，對(duì)于部件之間的連接，不需要附加的機(jī)械部件，并且，可能簡化并自動(dòng)化裝配過程，從而縮短生產(chǎn)時(shí)間并降低成本。


現(xiàn)在將參考附圖，僅通過實(shí)例描述本發(fā)明，包括四張圖，編為1號(hào)至4號(hào)，其示意性地示出了這里描述的裝配設(shè)備的部件。
具體實(shí)施例方式在以下描述中，給出許多具體細(xì)節(jié)，以提供對(duì)實(shí)施方式的充分理解。可不用一個(gè)或多個(gè)具體細(xì)節(jié)實(shí)踐這些實(shí)施方式，或用其它方法、部件、材料等來實(shí)踐。在其它實(shí)例中，未詳細(xì)示出或描述眾所周知的結(jié)構(gòu)、材料或操作，以避免使這些實(shí)施方式的方面模糊。本說明書中對(duì)“一個(gè)實(shí)施方式”或“一個(gè)實(shí)施方式”的參考表示，結(jié)合實(shí)施方式描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特征包括在至少一個(gè)實(shí)施方式中。因此，本說明書中的各種位置中的短語“在一個(gè)實(shí)施方式中”或“在一個(gè)實(shí)施方式中”的出現(xiàn)并非必須均指的是相同的實(shí)施方式。此外，可能以任何適當(dāng)?shù)姆绞皆谝粋€(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中結(jié)合具體特征、結(jié)構(gòu)或特征。這里提供的標(biāo)題僅是為了方便，并且不說明這些實(shí)施方式的范圍或含義。在這里，這些圖示出了用于光源(例如，LED光源L)的裝配設(shè)備。這里示出的典型的裝配設(shè)備包括殼體H、反射器R和蓋子1。在所示實(shí)施方式中，殼體H具有用于發(fā)射由光源L產(chǎn)生的光的“遠(yuǎn)端的”開口。反射器R將由光源L發(fā)出的光反射至殼體的開口的方向中。蓋子1用來封閉殼體H的開口， 例如，以保護(hù)裝置或在開口中固定的光學(xué)部件，例如透鏡。在所示實(shí)施方式中，蓋子1包括光學(xué)部件14(例如透鏡)和用于支撐光學(xué)部件14 并將其保持在殼體的開口中的支承結(jié)構(gòu)10。在一個(gè)實(shí)施方式中，蓋子由單塊的包括光學(xué)部件14和支承結(jié)構(gòu)10的塑料制成，這可能獲得更低的生產(chǎn)和裝配成本。在一個(gè)實(shí)施方式中，蓋子可能包括分開的部件，例如，如果支撐不同的透鏡或如果使用玻璃透鏡。這里示出的裝配設(shè)備可與光源和驅(qū)動(dòng)器PCB結(jié)合使用，以產(chǎn)生完整的照明裝置。 在這些部件上不施加特定限制例如，光源可能是安裝在附加的PCB上的LED模塊，并且對(duì)這些電路之間的電子元件的可能的分布不存在限制。在圖1所示的實(shí)施方式中，支承結(jié)構(gòu)10包括多個(gè)卡扣式元件12。在一個(gè)實(shí)施方式中，結(jié)構(gòu)10包括第一組卡扣式舌狀元件12A，以將蓋子10固定在殼體H上。結(jié)構(gòu)10還包括第二組卡扣式結(jié)構(gòu)12B，以將PCB (例如，驅(qū)動(dòng)器PCB D)保持在固定的垂直和軸向位置中。例如，當(dāng)電路D由卡扣式舌狀元件12B支撐時(shí)，PCB可能具有確保PCB和殼體不直接接觸的形式。以這種方式，PCB與通常在高溫下操作的殼體(即散熱片)隔離。因此，電路可以在較低的溫度下操作，從而具有改進(jìn)的可靠性。此外，PCB還與殼體電絕緣，從而還改進(jìn)裝置的安全性。在一個(gè)實(shí)施方式中，卡扣式元件12A和12B用作彎曲彈簧，并吸收裝配設(shè)備的其它零件或PCB電路的可能的制造公差。在一個(gè)實(shí)施方式中，將卡扣式元件12A和12B成組地(在所示實(shí)施方式中，數(shù)量為四個(gè))布置，例如，彼此以90°成角度地均勻地分布。每組包括夾在一對(duì)相對(duì)更短的卡扣式元件12A之間的相對(duì)更長的卡扣式元件12B?？凼皆?2B的遠(yuǎn)端具有向環(huán)形結(jié)構(gòu)10的“內(nèi)部”打開的凹槽(或類似的用于驅(qū)動(dòng)器PCB D的固定結(jié)構(gòu))。每個(gè)卡扣式元件12A的遠(yuǎn)端承載向結(jié)構(gòu)10的“外部”指向的鉤狀結(jié)構(gòu)。元件12A和12B用作彎曲彈簧，并吸收裝配設(shè)備的其它零件或PCB電路的可能的制造公差。圖2示出了兩片式蓋子1的一個(gè)可能的實(shí)施方式，所述蓋子包括上面描述的支承結(jié)構(gòu)10和光學(xué)部件14，例如透鏡。在典型的實(shí)施方式中，支承結(jié)構(gòu)10和光學(xué)部件14呈現(xiàn)出用于在其之間接合的互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)(例如，腔體和/或凸起)。圖3示出了所裝配的系統(tǒng)的3D視圖，其中，通過將驅(qū)動(dòng)器電路D插入卡扣式元件 12B中將驅(qū)動(dòng)器電路D安裝在照明裝置內(nèi)部。光源L可以是，例如，安裝在反射器R底部處的附加PCB上的LED模塊。在一個(gè)實(shí)施方式中，結(jié)構(gòu)10在反射器R上施加垂直的(關(guān)于這些圖的觀察點(diǎn)是 “向下的”)壓力，該反射器反過來又將光源(例如，LED模塊的PCB)抵壓在殼體H上，從而提供熱耦合，不需要任何螺釘。在一個(gè)實(shí)施方式中，殼體在光源附近包括散熱片，以改進(jìn)從光源L的熱傳遞。此外，可能用散熱膏或例如具有金屬芯部的PCB來改進(jìn)熱耦合和散熱。以下描述是在光源和散熱片之間提供良好的熱耦合的設(shè)計(jì)方法的實(shí)例。實(shí)驗(yàn)表明，以下簡單的模型應(yīng)用于光源和散熱片之間的熱接觸Rth=Rth^kF2其中，Rth是熱阻(單位是。K)，F(xiàn)是所施加的力(單位是牛頓)，Rthjn k是兩個(gè)常數(shù)。例如，在典型的應(yīng)用中，IV=O可以是0.2° K，k可以是60° K/N。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)將蓋子1固定至殼體H時(shí)，通過卡扣式元件12A產(chǎn)生力F。 例如，可能在機(jī)械復(fù)雜性、材料特性和熱耦合需求之間的平衡的基礎(chǔ)上，根據(jù)應(yīng)用需求來選擇“最佳的”力F。pt。機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)所有操作條件確保足夠的壓力，還包括最差的情況的條件，例如最高允許的工作溫度。因此，應(yīng)用預(yù)定的最佳的力F。pt，達(dá)到“最佳的”熱阻
Rth= Rthoo (1+δ)其中，δ代表離可達(dá)到的最小熱阻的相對(duì)偏離，并且必須對(duì)具體應(yīng)用進(jìn)行確定?，F(xiàn)在將參考圖4所示的典型的卡扣式系統(tǒng)描述可由卡扣式元件(例如，所考慮的卡扣式元件12Α)產(chǎn)生多大的力。在此典型情況中，卡扣式元件12Α的上表面成一定角度，并由此產(chǎn)生垂直的力Fx。 因此，必須估計(jì)卡扣12A相對(duì)于卡扣式系統(tǒng)接合點(diǎn)(圖4中的點(diǎn)C)的位移，以設(shè)計(jì)產(chǎn)生所需軸向力Fy的曲率?？蓪蝹€(gè)卡扣式系統(tǒng)的所需的軸向力計(jì)算為Fy = FT0T/n其中，F(xiàn)tot是總所需的力，其對(duì)于提供良好的熱耦合是必須的，η是卡扣的數(shù)量。此外，可能根據(jù)以下關(guān)系計(jì)算彎矩Mf (y) = Fy · b+Fx · a_Fx · y其中，a是蓋子和卡扣式系統(tǒng)接合點(diǎn)之間的標(biāo)稱距離(例如，圖4中的點(diǎn)A和B之間的距離)，b是卡扣離卡扣式系統(tǒng)接合點(diǎn)的標(biāo)稱距離(例如，圖4中的點(diǎn)B和C之間的距離)，y是離蓋子的垂直距離(例如，離圖4中的點(diǎn)A的垂直距離)。在y = 0時(shí)，彎矩達(dá)到其最大值，即
Mfflax = Mf (y = 0) = Fy · b+Fx · a == Fy · b+Fy · a · tan ( α )== Fy · [b+a · tan ( α )]== (FT0T/n) · [b+a · tan ( α )]其中，α是卡扣12Α的表面的傾斜度。在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)以下等式用最大彎矩Mfflax計(jì)算彎曲應(yīng)力of(y) = (b/2) · (Mf(y)/Jj其中，Jxx是二階幾何面矩，可以根據(jù)以下等式計(jì)算Jxx Jxx = 1/12 · 1 · h3其中，1是卡扣的寬度，h是卡扣在水平方向上的厚度。在y = 0時(shí)，彎曲應(yīng)力達(dá)到其最大值，即Qfflax= of(y = 0)== b/2 · Ftot/ (η · Jj · [b+a · tan ( α )]在一個(gè)實(shí)施方式中，也考慮由垂直分量Fy產(chǎn)生的張應(yīng)力σΝ = Fy/(h · 1) = Ftot/(η · h · 1)因此，可以將最大的總應(yīng)力(在坐標(biāo)y = 0處)計(jì)算為組合應(yīng)力στοτ= σ fflax+ σ Ν然后，可能將總應(yīng)力與可允許的材料特性進(jìn)行比較，以確定所需的位移μ (y)，其對(duì)于產(chǎn)生所需的力是必須的μ (y) = 1/(E · Jxx) · [Fy · b · y2/2+Fx · a · y2/2_Fx · y3/6]其中，E是楊氏模量。例如，圖4中的點(diǎn)B的位移(即y = a)導(dǎo)致μ β = 1/ (E · Jxx) · [Fy · b · a2/2+Fx · a · a2/2_Fx · a3/6]
= 1/ (E · Jxx) · [Fy · b · a2/2+Fx · a · a2/3]然后，可以用所需的位移μ B來設(shè)計(jì)卡扣式系統(tǒng)的輪廓。不損害本發(fā)明的潛在原理，細(xì)節(jié)和實(shí)施方式可能相對(duì)于這里僅通過實(shí)例描述的內(nèi)容而改變，甚至明顯地改變，而不背離由所附權(quán)利要求定義的發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于具有連帶的印刷電路板⑶的光源(L)的裝配設(shè)備，其中，所述裝配設(shè)備包括-殼體(H)，具有用于來自所述光源(L)的光的出射開口，-反射器(R)，用于將來自所述光源(L)的光朝著所述開口反射，-至少部分透明的蓋子(1)，以封閉所述殼體(H)的所述開口，其中，所述蓋子(1)包括-一組固定元件(12A)，用于將所述蓋子(1)固定至所述殼體(H)，以及 -一組保持元件(12B)，用于將所述連帶的印刷電路板⑶保持在所述殼體(H)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配設(shè)備，其中，所述蓋子(1)包括光學(xué)部件(14)和支承結(jié)構(gòu)(10)，并且其中，所述支承結(jié)構(gòu)(10)承載所述固定元件(12A)和所述保持元件(12B)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝配設(shè)備，其中，所述支承結(jié)構(gòu)(10)包括環(huán)形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝配設(shè)備，其中，將所述固定元件(12A)和所述保持元件 (12B)成組地布置，將其成角度地分布在所述環(huán)形支承結(jié)構(gòu)(10)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝配設(shè)備，其中，每組所述固定元件(12A)和保持元件(12B) 包括夾在一對(duì)相對(duì)更短的固定元件(12A)之間的相對(duì)更長的保持元件(12B)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中的任一項(xiàng)所述的裝配設(shè)備，其中，每個(gè)所述保持元件(12B)在遠(yuǎn)端處具有向所述環(huán)形支承結(jié)構(gòu)(10)內(nèi)部打開的凹槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中的任一項(xiàng)所述的裝配設(shè)備，其中，每個(gè)所述固定元件(12A)在遠(yuǎn)端具有向所述環(huán)形支承結(jié)構(gòu)(10)的外部指向的鉤狀結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中的任一項(xiàng)所述的裝配設(shè)備，其中，所述支承結(jié)構(gòu)(10)和所述光學(xué)部件(14)呈現(xiàn)出用于在其之間接合的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的裝配設(shè)備，其中，所述蓋子是單塊塑料。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝配設(shè)備，其中，所述固定元件(12A)和/或所述保持元件(12B)設(shè)計(jì)為用于吸收可能的制造公差的彎曲彈簧。
11.一種照明裝置，其中，所述照明裝置包括光源(L)和安裝在根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的裝配設(shè)備中的所述連帶的印刷電路板(D)，其中，將所述連帶的印刷電路板 (D)安裝在所述蓋子(1)的所述一組保持元件(12B)中，并且其中，將所述光源安裝在所述反射器(R)的底部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明裝置，其中，當(dāng)通過所述一組固定元件(12A)將所述蓋子(1)與所述殼體(H)接合時(shí)，所述蓋子(1)設(shè)計(jì)為在所述反射器(R)上施加壓力，并且其中，所述反射器00反過來又將所述光源(L)抵壓在所述殼體(H)上，由此在所述光源(L) 和所述殼體(H)之間提供熱耦合。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12中的任一項(xiàng)所述的照明裝置，其中，所述光源(L)是LED模塊，并且其中，所述連帶的印刷電路板(D)包含用于所述LED模塊的電子驅(qū)動(dòng)器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明裝置，其中，所述LED模塊安裝在具有金屬芯部的印刷電路板上，以改進(jìn)熱耦合。
15.一種提供用于具有連帶的印刷電路板(D)的光源(L)的裝配設(shè)備的方法，所述方法包括-提供殼體(H)，具有用于來自所述光源(L)的光的出射開口，-為所述殼體設(shè)置反射器(R)，以將所述光源(L)的光朝著所述開口反射， -應(yīng)用至少部分透明的蓋子(1)，以封閉所述殼體(H)的所述開口， 所述方法包括提供具有以下部件的所述蓋子(1) -一組固定元件(12A)，用于將所述蓋子(1)固定至所述殼體(H)，以及 -一組保持元件(12B)，用于將所述連帶的印刷電路板⑶保持在所述殼體(H)內(nèi)。
全文摘要
一種用于具有連帶的印刷電路板的光源(L)的裝配設(shè)備，其中，該裝配設(shè)備包括殼體(H)，具有用于來自光源(L)的光的出射開口；反射器(R)，用于將來自光源(L)的光朝向開口反射；至少部分透明的蓋子(1)，以封閉殼體(H)的開口。蓋子(1)包括一組用于將蓋子(1)固定至殼體(H)的固定元件(12A)，以及一組用于將連帶的印刷電路板(D)保持在殼體(H)內(nèi)的保持元件(12B)。當(dāng)蓋子(1)與殼體(H)接合時(shí)，這種結(jié)構(gòu)能夠在反射器(R)上施加壓力，并且其中，反射器(R)反過來又將光源(L)抵壓在殼體(H)上，由此在光源(L)和殼體(H)之間提供熱耦合。
文檔編號(hào)F21V17/16GK102171509SQ200980139039
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日
發(fā)明者亞歷山德羅·斯科爾蒂諾, 亞歷山德羅·比佐托, 克里斯蒂安·黑克爾, 西蒙尼·卡佩勒托 申請(qǐng)人:歐司朗有限公司