小型電子機器接続用のコネクタ組立体

专利摘要:
本発明のコネクタ及びコネクタ組立体は、小型の大電力電気部品、具体的には小型ＬＥＤ（１５４）と共に使用する。コネクタ及びコネクタ組立体は小型ＬＥＤと共に使用することが意されているが、これらのデバイスはそのように限定されておらず、他の小型電子デバイスと共に使用してもよい。これらのコネクタ及びコネクタ組立体は、半田付けの代わりに小型電子部品及び電気コンタクト間に機械的接続部を提供し、ＰＣＢ型差込み接続部又は他の接続部で使用される部品間に信頼性の高い電気的接触を提供する。また、コネクタは、ＬＥＤが発生する熱をコネクタ組立体から逃がすヒートシンクを有し、ＬＥＤ及びヒートシンク間に信頼性の高い機械的接続部を提供する。
公开号:JP2011508406A
申请号:JP2010540652
申请日:2008-12-18
公开日:2011-03-10
发明作者:ギングリッチ、チャールズ、レイモンド；デイリー、クリストファー、ジョージ；ブチャー、アラン、ウィアー
申请人:タイコ・エレクトロニクス・コーポレイションＴｙｃｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ；
IPC主号:F21K99-00

专利说明:

[0001] 本発明は、小型電子機器用のコネクタ組立体に関し、より具体的にはヒートシンクを有する小型ＬＥＤと共に使用するためのコネクタ組立体に関する。]
背景技術

[0002] ＬＥＤ（発光ダイオード）はさまざまな用途で使用され、これらＬＥＤのうち１種類は、表面実装用途等の小型電子機器で使用できるように縮小化されてきた。これら小型の大電力ＬＥＤは、差込み式としてコネクタ又はＰＣＢ（印刷回路基板）に組み込まれ、電気的に接触するために後にリフロー技法を用いて半田付けされる。リフロー技法は接続品質の低下という結果になるおそれがあるので、半田付けには困難が伴う。また、半田付けにより、処理コスト及び複雑さが増大する。]
[0003] また、これらの組立体は、ヒートシンクを一体化しておらず、熱放散能力が限定されているので、発生するおそれがある熱量の点で制限を受ける。設計上の作動温度はＬＥＤを基礎とするシステムの耐用年数を延ばす際に重要な要素であるので、発生する熱を最小にするか、ＬＥＤから熱を逃がせば、ＬＥＤの耐用年数を延ばすことができる。このため、熱的問題と共に電気的問題も、有効な設計にとって重要である。]
発明が解決しようとする課題

[0004] 発明が解決しようとする課題は、半田付けを要することなくＬＥＤを組み込むことができるように、小型ＬＥＤと共に使用するコネクタ又はコネクタ組立体を提供することである。]
課題を解決するための手段

[0005] 課題を解決するための手段は、小型電気部品、具体的には小型ＬＥＤと共に使用するためのコネクタ及びコネクタ組立体により提供される。コネクタ及びコネクタ組立体は小型ＬＥＤと共に使用することが意図されているが、これらのデバイスはそのように限定されておらず、他の小型電子デバイスと共に使用してもよい。これらのコネクタ及びコネクタ組立体は、小型電子部品との機械的接続部を提供し、ＰＣＢ型差込み接続部又は他の接続部で使用される部品間に信頼性の高い電気的接触を提供する。機械的接続部は、小型電子デバイスと共に使用されてきた厄介な半田接続部をなくす。さらに、ヒートシンクは信頼性高く熱を逃がすので、これらデバイスに大電流定格及び平均耐用年数の長い定格及び利用を提供する。]
[0006] 本発明の他の特徴及び利点は、本発明の原理を例示する添付図面と併用して、以下の好適な実施形態の詳細な説明から明白であろう。]
[0007] 本発明はモジュール化が可能であるので、小型電気部品から熱を逃がすために適切な寸法のヒートシンクをコネクタに含めることができる。ヒートシンク部品は、コネクタ内に一体に含めることもできるし、組立体の形成の必要に応じて追加することもできる。]
[0008] 本発明の利点は、複雑化や半田付けコストを追加することなく、信頼性の高い接続部を形成するよう小型電子機器に一体化できるコネクタを提供することである。]
[0009] 本発明の別の利点は、小型電子機器から熱を逃がすようコネクタの設計にヒートシンクを一体化することである。これにより、印加電流からの熱の発生の結果としての蓄熱を防止する。これにより、小型電子機器が低温及び大電力（すなわち大電流定格）の要求事項のいずれか、又は両方で作動することができる。]
[0010] 本発明のさらに別の利点は、ヒートシンク付きの大電力ＬＥＤ組立体がドライバ電子機器から離れて実装することができ、光を所望の向きに出力することができることである。]
[0011] 本発明のさらに別の利点は、コネクタ及び小型電子機器間の接続が簡単な機械的接続部であるので、組立が簡単であることである。これにより、信頼性の高い電気的接触を提供するよう既存の小型電子機器を機械的接続部に組み込むことができ、電気的接触を確立するために小型電子機器を半田付けする必要がなくなる。]
図面の簡単な説明

[0012] 本発明に係るコネクタ組立体の一実施形態を示す斜視図である。
図１のコネクタ組立体の分解斜視図である。
明確化のためにいくつかの部品を除去した状態の、図１のコネクタ組立体を別の角度から見た分解斜視図である。
図１のコネクタ組立体のラッチ構造を通る断面図である。
図１のコネクタ組立体の電源コンタクトを通る断面図である。
図１のコネクタ組立体の電源コンタクト接続部を背面から見た図である。
本発明の打抜き加工されたコネクタ組立体の第２実施形態を示す斜視図である。
図４のコネクタ組立体の分解斜視図である。
組立のさまざまな段階での図４及び図５のコネクタ組立体を示す斜視図である。
組立のさまざまな段階での図４及び図５のコネクタ組立体を示す斜視図である。
組立のさまざまな段階での図４及び図５のコネクタ組立体を示す斜視図である。
組立のさまざまな段階での図４及び図５のコネクタ組立体を示す斜視図である。
打抜き加工されたヒートシンクを除いた状態の、ＬＥＤ及びミニＣＴコネクタ間の弾性コンタクトを示す図である。
図６のコネクタ組立体の断面図である。
照明器具用ヒートシンクに組み込まれた図４のコネクタ組立体の２行２列のアレーを示す図である。
本発明の第３実施形態を前から見た斜視図である。
本発明の第３実施形態を後から見た斜視図である。
図１３の実施形態の分解図である。
図１３の実施形態を第２角度から見た分解図である。
図１５Ａのコンタクトカートリッジ組立体を逆から見た詳細図である。
図１６のコンタクトカートリッジ組立体の分解図である。
図１３のコネクタ組立体の断面図である。] 図１ 図１３ 図１５Ａ 図１６ 図４ 図５ 図６
実施例

[0013] 図１は、ヒートシンク組立体を含むコネクタ組立体１０を示す本発明の一実施形態である。図２Ａは、熱伝導性材料からなるヒートシンク／光反射体１６に対してＬＥＤ１４を保持する、小型ＬＥＤ１４（フィリップス・ルミレッズ・ライティング社から市販されているＬＵＸＥＯＮ（登録商標）Ｒｅｂｅｌ等の小さな表面実装型ＬＥＤを含む）上に組み立てられたレンズ／ＬＥＤ入れ子１２を具備する組立体１０の分解図である。レンズ１２は光学的に透明な熱可塑性材料である。図１には六角形で示されているが、反射体１６及びレンズ１２は、特定用途用に予め都合よく選択された任意の形状である。このため、円形、八角形等であってもよい。反射体１６は、開口２０間に複数のアーム４０を有し、中央隆起パッド４１を反射体の周辺４３に連結する。また、反射体１６は、開口２０内に若干延びる各アーム対４０間に配置された複数のタブ４２を有する。レンズ１２は複数のラッチ２４を有する。各ラッチ２４は、その端部付近に第１歯３５を、ラッチ２４の第１歯３５とは反対側にラッチ２４の基部により近い第２歯３６を有する。これらのラッチ２４は、第２歯３６が隣接する反射体タブ４２に衝突する際に各ラッチ２４が内方へ撓んだ状態で、開口２０を通って挿入される。ＬＥＤ１４の熱パッド５０が反射体１６の中央パッド４１と接触すると、アーム４０は撓み、中央パッド４１はＬＥＤ熱パッド５０に力を及ぼす。挿入完了後、各ラッチ２４はその自由状態に弾性的に戻り、第２歯３６はタブ４２に係止する。このため、図２Ｃに示されるように、中央パッド４１及びＬＥＤ熱パッド５０間の圧力で、レンズ１２を保持する。アーム４０は、ＬＥＤ１４から熱を逃がすよう導くために、中央隆起パッド４１及び反射体１６の周辺４３間に複数の熱伝導経路を提供する。] 図１ 図２Ａ 図２Ｃ
[0014] 図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄを参照すると、コネクタ後部１８の複数の又は第２組の開口２８を通って電源コンタクトが挿入される。電源コンタクトの端部は、電源接続部側を示す図３から明白であるようにコネクタ後部１８のいずれかの側から、図２Ｄから明白であるようにＬＥＤ側の方へ延びている。第２組の開口２８は、電源コンタクト２６がコネクタ後部１８を完全に通過することを防止する壁５１を有する。レンズラッチ２４が開口２２を通って挿入されると組立が継続し、第１歯が開口２２の側面に当接すると、各ラッチ２４は外方へ撓む。ラッチ２４が挿入されると、壁５１に支持された電源コンタクト２６は、ＬＥＤ電源パッド５２に接触し、ＬＥＤ１４及びコネクタ後部１８の電源接続部５４間に電気経路を提供する。ラッチ２４が挿入完了する際に、各ラッチ２４は、コネクタ後部１８の軽減嵌合突部５２に当接すると、その自由状態に弾性的に戻る。このため、嵌合電源ピン２６の力に抗して組立体を保持する。第１歯３５及び第２歯３６はラッチ２４の互いに反対側に位置する結果、ラッチ２４は第１歯３５に係止するよう撓むので、第２歯３６のタブ４２への係止は緩まない。コネクタ後部１８から延びる電源コンタクトの端部３０（図２Ｄ及び図３参照）は、電源配線に取り付けることができる。コネクタ後部１８は、タイコエレクトロニクス社から市販されているミニＣＴコネクタと互換性を有してもよい。] 図２Ａ 図２Ｂ 図２Ｃ 図２Ｄ 図３
[0015] ヒートシンク／光学反射体１６は、好適には打抜き加工され、或いはアルミニウム又はステンレス鋼から形成された熱伝導性材料製であるが、熱伝導性ポリマから構成されてもよい。ヒートシンク／光学反射体１６は、ＬＥＤからの熱を伝導してヒートシンクの外面に逃がす。熱はその後、ヒートシンク／光学反射体１６上で空気の自然の対流により除去される。また、ヒートシンク／光学反射体１６は、組立体から離れる向きの光形態の放射エネルギーを吸収ではなく反射する反射体として、組立体からの蓄熱を減少させる。]
[0016] 図４ないし図１１には、本発明の第２実施形態が示されている。本実施形態は、カークロレンズ（Carclo lens）を具備する打抜き加工されたＬＥＤコネクタ組立体１００である。カークロレンズは、ヒートシンク組立体１２０上に組み付けられた熱可塑性レンズキャリア１１２に組み込まれる。図５には、打抜き加工されたＬＥＤコネクタ組立体１００の分解図が示されている。図６に示されるヒートシンク１２０は、打抜き加工されたヒートシンク１２６から構成されている。このヒートシンク１２６を介してプラスチック製コンタクトキャリア１２８が実装され、コンタクトキャリア１２８に弾性（コンプライアント）電源コンタクト１３０が組み込まれており、これらは図８及び図１０により明瞭に見える。図７には、プラスチック製コンタクトキャリア１２８に組み込まれた弾性電源コンタクト１３０を具備するコンタクトキャリア組立体１２９が示されている。コンタクトキャリア組立体１２９は、図８に図示されているように、打抜き加工されたヒートシンク１２６の上面の開口パターンにスナップ係合する。図９に示されているように、ＬＥＤ２４が、プラスチック製コンタクトキャリア１２８内に成形された位置決めポケット内に配置されている。図５及び図６に戻ると、好適にはステンレス鋼製である保持クリップ１２２が、ＬＥＤ上に組み込まれていると共にプラスチック製コンタクトキャリアの回りの所定位置にスナップ係合されている。この保持クリップ１２２は、プラスチック製コンタクトキャリア（図５及び図７参照）上の突起すなわちバンプ１３６に係止する１対の開口１３４（そのうち１個のみが見える）を有する。一旦係止すると、ＬＥＤは、保持クリップ１２２の上面の切欠１３８を通して見ることができる。保持クリップ１２２は、ＬＥＤが弾性コンタクト１３０及びヒートシンク１２６と機械的に接触することを強制する下方への力をＬＥＤ１２４に与える。] 図１０ 図１１ 図４ 図５ 図６ 図７ 図８ 図９
[0017] ＬＥＤ１２４との接触を強制された弾性コンタクト１３０は、電源につながっている。弾性コンタクトは、弾性コンタクトに電力を与えることができるＰＣＢと嵌合することができる。或いは、弾性コンタクト１３０は、電源に配線で接続されてもよい。図５及び図１１に図示されているように、コンタクトキャリア組立体１２９は、電源に接続されたミニＣＴコネクタ１３２と嵌合する。図１０は、ＬＥＤ１２４及びミニＣＴコネクタ１３２間の弾性コンタクト１３０の接続部の詳細を示す。プラスチック製コンタクトキャリア１２８は、明確化のためにこの図から除かれている。図１１は、ヒートシンク１２６及びミニＣＴコネクタ１３２に組み込まれたコンタクトキャリア組立体１２９の断面図である。] 図１０ 図１１ 図５
[0018] 図４ないし図１１に示された形状において、小型ＬＥＤ１２４が発する光は、レンズ１１０により向きが決定される。蓄熱を減少させるために、熱は、熱を放散する打抜き加工されたヒートシンク１２６によりＬＥＤ１２４から逃げるよう伝導する。保持クリップ１２２は、弾性電源コンタクト１３０と接触状態を強制するためにＬＥＤ１２４に法線方向の力を与える金属であるのに対し、ＬＥＤ１２４と一体のパッド２００はヒートシンク１２６との接触状態を強制される。ステンレス鋼合金等の機械的強度の高い金属が好適であるが、用途によっては他の金属も使用可能である。打抜き加工されたヒートシンク１２６は、好適には、ステンレス鋼合金、アルミニウム又はアルミニウム合金、或いは銅又は銅合金等の、高い熱伝導性を有し、打抜き加工により形成することができる金属である。しかし、導電性ポリマであってもよい。打抜き加工されたヒートシンク１２６は、ヒートシンク組立体１２０がＰＣＢ表面又は図１２に示されるようにヒートシンク１２６を捕捉する構造を備えた照明器具ヒートシンク１４２等の表面にしっかりと、しかし取り外し可能に実装可能な足を有する。図１１は、図６の組立体の断面図である。この図は、保持クリップ１２２、ＬＥＤ１２４及びコンタクトキャリア１２８間のインタフェースを示す。保持クリップ１２２は、ＬＥＤ１２４及び打抜き加工されたヒートシンク１２６間と同様に、ＬＥＤ１２４及び弾性コンタクト間の信頼性の高い機械的接触を可能にする力を印加する。] 図１１ 図１２ 図４ 図６
[0019] 打抜き加工されたコネクタ組立体１００は、複数のコネクタ組立体１００から形成されたアレーに配置することができる。図１２には単純な２行２列のアレー１４０が示されているが、このアレーは任意の所望の寸法に拡張することができる。アレーは、熱放散を強化するために照明器具ヒートシンク１４２上に組み込むことができ、ＬＥＤがより大電流で作動することを可能になる。] 図１２
[0020] 図１３及び図１４は、本発明の第３実施形態を示す。図１３には、ＬＥＤコネクタヒートシンク組立体１５０が示されている。図１４には、ＬＥＤコネクタヒートシンク１５０の後端が示されている。この後端１５２は、ミニＣＴコネクタ互換性を有し、ミニＣＴコネクタが後端１５２に挿入されることを可能にする。] 図１３ 図１４
[0021] 図１５Ａ及び図１５Ｂには、ＬＥＤコネクタヒートシンク組立体１５０の分解図が示されている。コネクタヒートシンク組立体１５０は、前出のＲｅｂｅｌＬＥＤ等の小型ＬＥＤ１５４を具備する。小型ＬＥＤ１５４は、ヒートシンク本体１５６内に挿入されてヒートシンク本体１５６内に配置され、コンタクトカートリッジ組立体１５８により所定位置に保持される。コネクタ化したヒートシンクをパネルに取り付けるために、ヒートシンク本体１５６の外面上の任意の相手ねじ部に任意のねじ部１６２付き取付ナット１６０をねじ締めしてもよい。] 図１５Ａ 図１５Ｂ
[0022] 図１６にはコンタクトカートリッジ組立体１５８が示され、図１７はコンタクトカートリッジ組立体１５８の分解図である。コンタクトカートリッジ組立体１５８は、１対のスロット１６８を有するプラスチック製カートリッジ本体１６６を有する。１対のスロット１６８は本体１６６を貫通し、タブ１７０がスロット１６８とは反対側の本体１６６から延びている。スロット１６８は、スロット１６８内に配置されると共にカートリッジ本体１６６の一方の端から延びる弾性電源コンタクト１７２を受け入れる。熱伝導ばね様材料を有する弾性熱コンタクト／保持クリップ１７４は、カートリッジ本体内１６６のタブ１７０上に挿入される。] 図１６ 図１７
[0023] ＬＥＤコネクタヒートシンク組立体１５０の断面図である図１８を参照すると、ＬＥＤ１５４はヒートシンク本体１５６に挿入され、ＬＥＤ１５４は開口を通して見える。コンタクトカートリッジ組立体１５８は、ヒートシンク本体１５６に挿入され、ヒートシンク本体１５６内にＬＥＤ１５４を捕捉するので、ＬＥＤ１５４はヒートシンク本体１５６の中央開口内に配置される。弾性熱保持クリップ１７４は、コンタクトカートリッジ組立体１５８が挿入されると、ＬＥＤ１５４に向かって駆動される。弾性熱保持クリップ１７４のアーム１７８は外方へ撥ね、ヒートシンク本体１５６内の座ぐり内で保持構造１８１に係止する。この座ぐりは、保持クリップ１７４を含むカートリッジ組立体１５８の一端を受け入れるように構成されている。このため、ＬＥＤ熱パッド１８４と接触した状態で熱保持クリップ１７４の熱接触領域１８２を保ち、図１５Ａ及び図１５Ｂに示されるように電源コンタクト先端１８３が電源パッド１８５と接触状態を保つよう、力が作用する。弾性熱保持クリップ１７４の側面１８６がヒートシンク本体１５６の内面との接触状態をさらに維持するので、ＬＥＤ１５４からヒートシンク本体１５６への熱伝導経路を提供する。電源コンタクト１７２は、電源に配線されてもよいし、電源が得られるＰＣＢに差し込まれてもよい。] 図１５Ａ 図１５Ｂ 図１８
[0024] ヒートシンク本体１５６は、第１端から第２端まで本体を縦方向に貫通する中央開口を有し、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金を含むがこれらに限定されない導電性金属等の任意の熱伝導性材料製、又は熱伝導性樹脂製であってもよい。ヒートシンク本体が導電性金属からなると、コンタクトカートリッジ組立体の電源コンタクト１７２からヒートシンク本体１５６を絶縁するために、いくらかの小さな変更を要する。ヒートシンク本体１５６は、ヒートシンク本体１５６からの熱の除去を容易にするために、空気の軸流及び横流のため本体から軸方向に延びる所定の羽根パターンを有する。好適には、ヒートシンク本体は、ＬＥＤ１５４からの光路を妨害することなく、羽根領域を最大にする凹円錐面を有する。この円錐面は、組立体１５０の光出力を最大にする反射材料でコーティングされてもよい。ＬＥＤ１５４の電力損失から生ずる熱は、ＬＥＤ１５４からの熱を逃がすと共にヒートシンク本体１５６の外面上を通過する熱を移転する弾性熱保持クリップ１７４を通じてヒートシンク本体１５６に移転される。ＬＥＤ１５４及びヒートシンク本体１５６からのより効果的な熱移転は、ＬＥＤコネクタヒートシンク組立体１５０のより大きな電流定格という結果となる。]
[0025] 本発明は、フィリップス・ルミレッズ・ライティング社から市販されているＬＵＸＥＯＮ（登録商標）Ｒｅｂｅｌ等の小さな表面実装型ＬＥＤを含む小型ＬＥＤと共に使用することができる。また、本発明は、タイコエレクトロニクス社から市販されているミニＣＴコネクタと共に使用することもできる。]
[0026] １５０ＬＥＤコネクタヒートシンク組立体（組立体）
１２９コンタクトキャリア組立体
１２８コンタクトキャリア
１３０電源コンタクト
１５４ 小型ＬＥＤ
１８４熱パッド
１８５電源パッド
１５６ヒートシンク本体
１２２保持クリップ
１３４ 開口
１１２熱可塑性レンズキャリア
１１０ レンズ]

权利要求:

請求項1
小型電子部品と共に使用するための組立体（１５０）であって、上面にポケットを有するコンタクトキャリア（１２８）と、電源につながった状態の一端を有する電源コンタクト（１３０）とを有するコンタクトキャリア組立体（１２９）であって、前記電源コンタクトは他端が前記上面を貫通した状態で前記コンタクトキャリアを貫通する前記コンタクトキャリア組立体と、熱パッド（１８４）及び電源パッド（１８５）を有し、前記コンタクトキャリアの前記ポケットに収容される小型ＬＥＤ（１５４）と、開口パターンを有する上面を有するヒートシンク本体（１５６）であって、前記コンタクトキャリア組立体が前記ヒートシンク本体の前記上面の前記開口パターンを貫通する前記ヒートシンク本体と、前記ＬＥＤに組み込まれる開口（１３４）を有し、前記コンタクトキャリアに捕捉される保持クリップ（１２２）であって、捕捉された該保持クリップが前記ＬＥＤに力を作用し、該ＬＥＤを前記電源コンタクト及び前記ヒートシンク組立体と接触状態にするよう強制する前記保持クリップと、前記ヒートシンク本体に組み込まれた熱可塑性レンズキャリア（１１２）と、前記レンズキャリア内及び前記ＬＥＤ上に嵌まるレンズ（１１０）とを具備することを特徴とする組立体。
請求項2
前記電源につながった状態の一端を有する前記電源コンタクトは、前記電源コンタクト及び前記電源を接続するコネクタをさらに有し、該コネクタは、前記コネクタキャリア組立体と互換性のあるインタフェースを有することを特徴とする請求項１記載の組立体。
請求項3
前記ヒートシンク本体は熱伝導性材料からなることを特徴とする請求項１記載の組立体。
請求項4
前記ヒートシンク組立体はアルミニウム及びアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項３記載の組立体。
請求項5
前記保持クリップは機械的高強度を有する材料からなることを特徴とする請求項１記載の組立体。
請求項6
前記保持クリップはステンレス鋼からなることを特徴とする請求項５記載の組立体。
請求項7
アレーに配列された複数の小型ＬＥＤをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の組立体。
請求項8
前記ヒートシンク本体は、座ぐりとは反対側の端に凹円錐面を有することを特徴とする請求項１記載の組立体。
請求項9
前記円錐面は反射材料でコーティングされていることを特徴とする請求項８記載の組立体。