(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光モジュール用の金属製入れ子フレームであって、
複数のバス・バー対と、バス・バー対上に取り付けられた複数の発光半導体デバイスと各バス・バー対を共に電気的および機械的に結合する可撓性継手とを備えることを特徴とする金属製入れ子フレーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、発光ダイオード（”ＬＥＤ”）およびその他の発光半導体デバイスに関する。詳細には、本発明は、ＬＥＤアレイまたはその他の発光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
モジュールを形成するために金属製リード・フレーム上に取り付けられたＬＥＤが知られている。そのようなモジュールの一例は、”複合発光ダイオード・モジュール（Multiple Light Emitting Diode Module）”と題する米国特許第５４０４２８２号である。この特許のＬＥＤは、発光モジュールを形成するように剛性金属製リード・フレーム上に取り付けられる。
【０００３】
米国特許第５４０４２８２号は、１つの自明の制限を有する。金属製リード・フレームは比較的剛性なので、仕上げモジュールは二次元平面を形成し、三次元空間での取り付けオプションが制限される。米国特許第５４０４２８２号のリード・フレームは、薄くされ、したがってより可撓性である場合でも、三次元空間に適合するように湾曲させると、個別のＬＥＤが光を多数の異なる方向へ送り、固定観測点でのモジュールの知覚される輝度が大幅に減少される。たとえば、米国特許第５４０４２８２号のモジュールを自動車のテールランプを形成するように湾曲させた場合、湾曲させたリード・フレーム上に取り付けられた多数のＬＥＤは、そのすぐ後方には光を送らない。知覚される後方輝度は、可視性および安全性に関して重要なので米国特許第５４０４２８２号のモジュールをこのような空間に適合するように湾曲させた場合、モジュールからの光の方向ずれによってモジュールの有用性が制限される。
【０００４】
この問題に対するいくつかの可能な解決策が提案されている。各ＬＥＤごとの取り付け部位を所望の方向へ光を送るように事前に慎重に湾曲させた、所望の形状に事前形成された金属製リード・フレームは１つの可能な解決策である。しかし、リード・フレームを湾曲させた後にリード・フレーム上にＬＥＤを取り付けることは、非常に困難であり、大量生産に容易には適応しない。
【０００５】
完全に可撓性のプリント回路ボードは別の可能な解決策であるが、金属製リード・フレームよりもコストがかかり、金属製リード・フレームほど熱を伝導せず、所望の最終形状を維持するための支持構造を必要とする。
【０００６】
複雑な三次元空間に適合するように成形できるＬＥＤモジュールは、各発光成分を同じ方向へ送り、自立型のものであり、従来技術の改良となろう。このモジュールはまた、容易に製造されるはずである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の好ましい実施例は、各剛性バス・バー行対間に可撓性接続手段を含む金属製入れ子フレームを備える。入れ子フレームが平坦である間にＬＥＤランプまたはその他の発光デバイスを入れ子フレーム上に取り付けることができ、製造が容易である。製造後、組み立てられたモジュールを所望の最終構造に湾曲させることができる。継手の可撓性のために、各ＬＥＤ行が他のあらゆる行と同じ方向へ光を送り、最大光濃度が得られるようにモジュールを湾曲させることができる。生成された多量の光を所望の方向へ集中させる能力のために、完成モジュール内で使用するＬＥＤの数を減少させることができる。金属製フレームを使用することは熱流に関しても好適である。
【０００８】
次に、図面を参照して本発明を詳しく説明する。
【０００９】
【実施例】
本発明の一部を備える可撓性接続手段が金属性入れ子フレームの第１の好ましい実施例を図１に示す。入れ子フレーム１０は、複数のバス・バー１１と、該バス・バー対どうしを結合する可撓性継手１５とを有する。図１中の陰影ＬＥＤランプ１７によって示したように、バス・バー１１上に複数のＬＥＤランプ１７が取り付けられる。この好ましい実施例では、クリンチングを使用してＬＥＤランプがバス・バーに結合される。ＬＥＤランプと金属製入れ子フレームとの間の最終接続が機械的に強靭であり、かつ導電性であるかぎり、ＬＥＤランプをバス・バーに結合するために使用される方法を厳密に決めることは重要ではない。
【００１０】
図２は、図１の一点鎖線の円で囲まれた部分の可撓性継手１５をさらに詳しく示すものである。可撓性継手１５は、本実施例では金属製の入れ子状形態を有する。継手１５は容易に湾曲させることができ、そのため、バス・バー対をｘ軸方向でもｚ軸方向でも分離することができる（三次元ベクトルについては図４のａを参照されたい）。継手が可撓性でかつ導電性のままであるかぎり、継手自体の厳密な形態の規定は、本発明の実施にとって重要なものとはみなされない。
【００１１】
図３に示した既知のＬＥＤランプが本発明の第１の実施例と共に使用される。ＬＥＤランプ１７は、ほぼ正方形の形状と、カバー・レンズ１８を含み実際の発光素子（図示せず）を含むハウジング１６とを有する。この開示では、取り付けパッド１９を使用して、ＬＥＤランプが電気的および機械的に金属製入れ子フレーム１０（図１参照）に取り付けられる。この実施例では、あるタイプのクリンチングを使用してＬＥＤランプを入れ子フレームに結合するが、ＬＥＤランプと金属製入れ子フレームの組合せのヒート・シンク容量を超えず、接続部が、クリンチングによって形成される接続部と同様に強靭であり、かつ導電性であるかぎり、はんだ付けや点溶接など他の手段を使用することもできる。
【００１２】
三次元成形の前の完成発ＬＥＤランプ・モジュールとして製造した発光モジュール５０を図４Ａに示す。金属製入れ子フレーム１０を所望の位置に適合するように湾曲させる前にモジュール全体が製造される。１つの発光モジュール５０のみを示す。場合によっては自動車のテールランプを備える最終設置場所では、複数の発光モジュール５０が必要になる。所望の設置場所に応じて、自動金属湾曲操作または手動湾曲操作によって発光モジュール５０の最終形状を作製することができる。
【００１３】
図４Ｂは、三次元成形の後の発光モジュール５０を示すものである。可撓性継手１５は、発光モジュール５０が階段の形態をとるように湾曲されている。各ＬＥＤランプ１７行は、互いに平行なままであり、各ＬＥＤランプ１７行は光を同じ方向へ送る。
【００１４】
図４Ｂに示した段段はそれぞれ、ほぼ同じものであるが、本明細書のいかなる部分も本発明をこの態様に制限するものではない。可変段寸法が有用であり、各可撓性継手１５は、所望の段寸法を形成するように他のあらゆる継手と異なるように湾曲させることもできる。実際には、完成発光モジュールは場合によっては、段を入れ子フレームの両側で異なるように形成することによって、どちらかの方向に湾曲した扇形として形成することもできる。
【００１５】
図５および図６はそれぞれ、ある仮想的ハウジングにはまるように湾曲された本発明と、同じハウジングにはまるように湾曲された従来の剛性モジュールを示す。可撓性継手１５を湾曲させることによって発光モジュール５０をテールランプ・ハウジング６０にはめこむことができる。高さ”ａ”は、各ＬＥＤランプ行を垂直方向に分離し、距離”ｂ”は連続モジュール行中のＬＥＤランプの中心を分離するものである。ＬＥＤランプ１７からのすべての光がほぼ同じ方向へ送られる。前述のように、高さａおよび距離ｂは各ＬＥＤランプ行間で異なるものであってよい。このように、入れ子フレーム１０および可撓性継手１５によって、仕上げ発光モジュール５０を様々な空間に適合することができる。
【００１６】
従来のＬＥＤモジュール１００をテールランプ・ハウジング６０にはまるように湾曲させると、剛性リード・フレーム上に大きな応力が加えられるだけでなく、モジュール１００上に取り付けられたＬＥＤからの光が複数の方向へ散乱する。
【００１７】
本発明は、廉価で信頼性高く組み立てることができ、複数の異なる設置場所にはまるように容易に湾曲され、モジュールを構成する各ＬＥＤランプがほぼ同じ方向へ光を送ることができるようにするＬＥＤモジュールをも製造する方法を提供できる。
以下に実施態様のいくつかを示す。
【００１８】
（実施態様１）
発光モジュール用の金属製入れ子フレーム（１０）であって、
複数のバス・バー対（１１）と、バス・バー対上に取り付けられた複数の発光半導体デバイス（１７）と各バス・バー対を共に電気的および機械的に結合する可撓性継手（１５）とを備えることを特徴とする金属製入れ子フレーム。
【００１９】
（実施態様２）
発光モジュールであって、
複数の発光デバイス（１７）と、
デバイスが取り付けられ、さらに、発光デバイスに機械的および電気的に結合されたバス・バー（１１）と、バス・バーに機械的および電気的に結合された少なくとも１つの可撓性継手（１５）とを備える金属性入れ子フレーム（１０）とを備えることを特徴とする発光モジュール。
（実施態様３）
少なくとも１つの可撓性継手（１５）によってモジュールを三次元取り付け空間に合うように湾曲させることができ、発光デバイス（１７）からの光が所定の方向へ送られることを特徴とする実施態様２に記載の発光モジュール。
【００２０】
（実施態様４）
少なくとも１つの可撓性継手（１５）が２つのバス・バー（１１）対間に段を形成し、段が高さと幅とを有することを特徴とする実施態様２に記載の発光モジュール。
（実施態様５）
複数の可撓性継手（１５）が複数の段を形成し、各段が高さと幅とを有し、各段の高さおよび幅を独立に変更することができることを特徴とする実施態様４に記載の発光モジュール。
（実施態様６）
発光モジュールを製造する方法であって、
ＬＥＤ（１７）をフレーム（１０）自体上に取り付ける間は平坦である可撓性入れ子フレーム（１０）上に複数の発光デバイス（１７）を取り付けるステップと、
デバイスを取り付けた後に、完成モジュールを予め定義された空間にはめ込むことができるように可撓性フレーム（１０）を湾曲させるステップとを含む方法。
（実施態様７）
発光モジュールが予め定義された空間にはめ込まれた後、発光デバイス（１７）がすべて、光を生成し同じ方向へ送ることを特徴とする実施態様６に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の入子フレームの平面図である。
【図２】図１に一点鎖線の円で示した可撓性接続部の詳細な図である。
【図３】本発明の第１の好ましい実施例で使用されるＬＥＤランプの等角図である。
【図４Ａ】三次元成形の前の、本発明の組立済み発光モジュールの一実施例を示す等角図である。
【図４Ｂ】三次元成形の後の、本発明の組立済み発光モジュールの一実施例を示す斜視図である。
【図５】成形後の発光モジュールの一実施例の側面図である。
【図６】成形後の従来のフレームとＬＥＤランプ・アセンブリの側面図である。
【符号の説明】
１０  入子フレーム
１１  バス・バー
１５  可撓性継手
１７  ＬＥＤランプ
５０  発光モジュール
６０  テールランプ
１００ 従来のＬＥＤモジュール
【図１】
0003715022.tif 000002
【図２】
0003715022.tif 000003
【図３】
0003715022.tif 000004
【図４Ａ】
0003715022.tif 000005
【図４Ｂ】
0003715022.tif 000006
【図５】
0003715022.tif 000007
【図６】
0003715022.tif 000008