(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、当該方法は、
１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）をプリント回路基板に取り付けるステップであって、該プリント回路基板は第１の位置合せ特徴を有する、取り付けるステップと、
前記プリント回路基板上に取り付けられた前記１つ又は複数のＬＥＤの位置を光学的に感知するステップと、
前記１つ又は複数のＬＥＤの前記位置の光学的感知に基づいて、前記プリント回路基板上の前記第１の位置合せ特徴を修正して、該第１の位置合せ特徴によって利用可能にされるスペースを修正する修正位置合せ特徴を前記プリント回路基板に形成するステップと、
前記プリント回路基板上の前記ＬＥＤの位置ずれが前記修正位置合せ特徴によって相殺されるように、前記修正位置合せ特徴を使用して、前記プリント回路基板を支持面に取り付けることによって２次光学系を前記１つ又は複数のＬＥＤと位置合わせするステップと、を含む、
方法。
【請求項２】
前記プリント回路基板上の前記第１の位置合せ特徴は過大寸法の孔であり、前記第１の位置合せ特徴を修正するステップは、調整充填材を前記過大寸法の孔に追加することにより、前記過大寸法の孔によって利用可能にされるスペースを縮小させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の位置合せ特徴に近接して金属フィルムを固定するステップと、
前記１つ又は複数のＬＥＤの前記位置に基づいて、前記第１の位置合せ特徴によって形成された前記スペースよりも小さい孔を含む予め形成された金属リングを前記金属フィルムの上に位置合わせするステップと、
該位置合せに基づいて、前記金属リングを前記金属フィルムに固定して、前記修正位置合せ特徴を形成するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
二次光学系は前記支持面に取り付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記支持面は第１の開口部を含み、前記修正位置合せ特徴及び前記第１の開口部を通るボルトを用いて、前記プリント回路基板を前記支持面に取り付けるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記支持面は該支持面から突出する位置合せピンを含み、該位置合せピンを前記修正位置合せ特徴に通すことによって、前記プリント回路基板を前記支持面に取り付けるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記支持面はハウジングの一部を形成するヒートシンクであり、前記ハウジングによって前記ヒートシンクと二次光学系とが位置合わせされる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記支持面は二次光学系の一部である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
照明システムであって、当該システムは、
第１の位置合せ特徴を有するプリント回路基板と、
該プリント回路基板上に取り付けられた１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
前記第１の位置合せ特徴に固定され、該第１の位置合せ特徴によって利用可能にされるスペースを縮小させる修正位置合せ特徴を形成するための修正要素であって、前記修正位置合せ特徴の位置は前記１つ又は複数のＬＥＤの位置に基づく、修正要素と、
前記プリント回路基板上の前記ＬＥＤの位置ずれが前記修正位置合せ特徴の前記位置によって相殺されるように、前記修正位置合せ特徴を使用して、前記プリント回路基板に結合される二次光学系と、を有する、
システム。
【請求項１０】
支持面をさらに含み、前記二次光学系は前記支持面に取り付けられ、前記プリント回路基板は、前記修正位置合せ特徴を、開口部及び位置合せピンの一方から選択された前記支持面上の第２の位置合せ特徴と位置合わせすることによって前記支持面に取り付けられる、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記修正要素は金属リングを含み、該金属リングは、
前記第１の位置合せ特徴に近接する金属フィルムであって、前記第１の位置合せ特徴の開口部と略同じサイズの開口部を含む金属フィルムをさらに含み、
前記金属リングは、前記金属フィルムに固定されて、前記修正位置合せ特徴を形成し、前記金属リングは、前記第１の位置合せ特徴よりも小さい開口部を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記修正要素は調整充填材を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記修正位置合せ特徴は、前記二次光学系に取り付けられた支持面上の第２の位置合せ特徴と位置合わせされる、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第２の位置合せ特徴は前記支持面に開口部を含み、当該システムは、前記修正位置合せ特徴及び前記第２の位置合せ特徴を介して挿入されることによって、前記プリント回路基板を前記支持面に固定するボルトをさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第２の位置合せ特徴は、前記支持面から突出する位置合せピンを含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記二次光学系及び支持面がハウジングに取り付けられる、請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
照明システムを形成する方法であって、当該方法は、
第１の位置合せ特徴を有するプリント回路基板を提供するステップであって、前記プリント回路基板は金属相互接続パターンを有する、提供するステップと、
該金属相互接続パターンを介して１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を前記プリント回路基板に取り付けるステップと、
前記金属相互接続パターンを光学的に感知するステップと、
前記金属相互接続パターンの光学的感知の結果に基づいて、前記プリント回路基板上の前記第１の位置合せ特徴を修正して、前記プリント回路基板上に修正位置合せ特徴を形成するステップと、
前記プリント回路基板上の前記金属相互接続パターンの位置ずれが前記修正位置合せ特徴によって相殺されるように、該修正位置合せ特徴を使用して、前記プリント回路基板を支持面と位置合わせするステップと、を含む、
方法。
【請求項１８】
前記第１の位置合せ特徴は過大寸法の孔を含み、前記第１の位置合せ特徴を修正するステップは、前記過大寸法の孔のサイズを縮小するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の位置合せ特徴に近接して金属フィルムを固定するステップと、
前記金属相互接続パターンを光学的に感知した結果として、前記第１の位置合せ特徴によって形成されたスペースよりも小さい第１の開口部を含む予め形成された金属リングを前記金属相互接続パターンと位置合わせするステップと、
前記プリント回路基板を前記支持面に位置合わせするステップが前記第１の開口部を支持面上の第２の位置合せ特徴に位置合わせするステップを含むように、前記位置合せに基づいて、前記金属リングを前記金属フィルムに固定して前記修正位置合せ特徴を形成するステップと、をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
二次光学系が前記支持面に取り付けられ、前記修正位置合せ特徴は前記支持面上の１つ又は複数の第２の位置合せ特徴と位置合わせされる、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本願は、２０１６年１２月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／４３７,５９３号、及び２０１７年１２月２０日に出願された米国非仮特許出願第１５／８４９,３８４号の利益を主張するものであり、これらの文献は、本明細書に完全に記載されているかのように、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本願は、プリント回路基板上のＬＥＤの位置ずれに対処する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は典型的にはプリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けられ、ＰＣＢはヒートシンク又は二次光学系等の支持面に取り付けられる。ＰＣＢは、典型的には、ＰＣＢを支持面に位置合わせして取り付けるのを可能にする取付け孔又は他の機構を含み得る。
【０００４】
ＬＥＤのＰＣＢに対する位置ずれは、様々なプロセス公差によって発生する可能性がある。ＬＥＤから放射された光が二次光学系に最適に又は効率的に到達しない可能性があるので、そのような位置ずれは準最適な動作条件を生じさせる可能性がある。
【発明の概要】
【０００５】
以下の説明は、照明システムを形成するための方法を含む。回路基板を支持面と位置合わせするための１つ又は複数の位置合せ特徴を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）が提供され得る。１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）がＰＣＢに取り付けられ得る。ＰＣＢ上に取り付けられた１つ又は複数のＬＥＤの位置が光学的に感知され得、ＰＣＢ上の１つ又は複数の位置合せ特徴が、１つ又は複数のＬＥＤの光学的に感知された位置に基づいて修正され得る。結果として、１つ又は複数の修正位置合せ特徴がＰＣＢ上に形成され得る。ＬＥＤのＰＣＢに対する位置ずれがプリント回路基板上の１つ又は複数の位置合せ特徴に対する修正によって相殺されるように、１つ又は複数の修正位置合せ特徴を用いてＰＣＢを二次光学系と位置合わせすることができる。
【０００６】
以下の説明は照明システムも含む。ＰＣＢは、ＰＣＢを支持面と位置合わせするための１つ又は複数の位置合せ特徴を有し得る。１つ又は複数のＬＥＤがＰＣＢに取り付けられ得、１つ又は複数の位置合せ特徴のサイズを縮小する修正部品が、ＰＣＢ上の１つ又は複数の位置合せ特徴に固定され得る。その結果、ＬＥＤのＰＣＢに対する位置ずれを相殺するための１つ又は複数の修正位置合せ特徴を形成することができる。二次光学系は、二次光学系をＰＣＢと位置合わせするために、１つ又は複数の修正位置合せ特徴を使用してＰＣＢに結合され得る。
【０００７】
以下の説明は、別の照明システムを形成するための方法を含む。回路基板を支持面と位置合わせするための１つ又は複数の位置合せ特徴を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）が提供され得る。１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が、ＰＣＢ金属相互接続パターン上のはんだパッドを介してＰＣＢ上に取り付けられ得る。金属相互接続パターンの位置が光学的に感知され得、ＰＣＢ上の１つ又は複数の位置合せ特徴は、金属相互接続パターンの光学的に感知された位置に基づいて修正され得る。結果として、１つ又は複数の修正位置合せ特徴がＰＣＢ上に形成され得る。ＰＣＢ上の金属相互接続パターンの位置ずれがプリント回路基板上の１つ又は複数の位置合せ特徴に対する修正によって相殺されるように、１つ又は複数の修正位置合せ特徴を用いてＰＣＢを二次光学系と位置合わせすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】拡大取付け孔がその中に形成されたＰＣＢの断面図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＰＣＢの上面図である。
【図２Ａ】金属フィルムが取付け孔の周りに置かれた図１ＡのＰＣＢの断面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＰＣＢの上面図である。
【図３Ａ】ＬＥＤのアレイがその上に取り付けられた図２ＡのＰＣＢの断面図であり、ＬＥＤがＰＣＢ上の任意の基準と位置合わせされる。
【図３Ｂ】図３ＡのＰＣＢの上面図である。
【図４Ａ】図３ＡのＰＣＢの断面図であり、ＬＥＤ自体が、金属リングをＰＣＢの取付け孔の上に位置付けするための基準として使用され、金属リングは、取付け孔よりも小さい中心孔を有しており、金属リングは金属フィルムに溶接される。
【図４Ｂ】図４ＡのＰＣＢの上面図である。
【図５】支持面上に取り付けられる図４ＡのＰＣＢの断面図であり、二次光学系が、自動車のヘッドライトモジュール内の支持面と位置合わせされており、金属リングの中心孔が支持面に対してＰＣＢを位置付けするために使用される。
【図６】図５のヘッドライトモジュールを製造するために使用される方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
添付の図面と併せて例として与えられる以下の説明から、より具体的な理解を得ることができる。
異なる発光ダイオード（ＬＥＤ）の実施態様の例について、添付の図面を参照しながら以下でさらに十分に説明する。これらの例は互いに排他的ではなく、１つの例に見られる特徴は、更なる実施態様を達成するために１つ又は複数の他の例に見られる特徴と組み合わせることができる。従って、添付の図面に示される例は例示目的のためだけに提供されており、それらの例は本開示を決して限定することを意図していないことが理解されよう。全体を通して、同様の符号が同様の要素を指す。
【００１０】
本明細書では、第１、第２等の用語を使用して様々な要素を説明することがあるが、これらの要素はこれらの用語によって限定すべきではないことが理解されよう。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためにのみ使用される。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことができ、同様に第２の要素を第１の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用される場合に、用語「及び／又は」は、関連して列挙された項目のうちの１つ又は複数のありとあらゆる組合せを含む。
【００１１】
層、領域、又は基板等の要素が別の要素の「上に（on）」存在する又は「その上に（onto）」延びると言及されるとき、それは別の要素上に直接的に存在する又はその上に直接的に延びることができ、介在要素も存在し得ることが理解されよう。対照的に、ある要素が別の要素「上に直接的に（directly on）」存在する又は「その上に直接的に（directly onto）」延びると言及されるとき、介在要素は存在しない。ある要素が別の要素に「接続される」又は「結合される」と言及されるとき、それは別の要素に直接的に接続又は結合され得、介在要素が存在し得ることもまた理解されよう。対照的に、ある要素が別の要素に「直接的に接続される」又は「直接結合される」と言及されるとき、介在要素は存在しない。これらの用語は、図に示されている任意の向きに加えて、要素の異なる向きを包含することを意図していることが理解されよう。
【００１２】
本明細書では、「〜より下（below）」、「〜より上（above）」、「上（upper）」、「下（lower）」、「水平」、又は「垂直」等の相対的な用語を使用して、ある要素、層、又は領域と別の要素、層、又は領域との関係を図に示されるように説明することがある。これらの用語は、図に示される向きに加えて、装置の異なる向きを包含することを意図していることが理解されよう。
【００１３】
本明細書に開示される主題は、任意の適用可能なＬＥＤ装置、アレイ、システム等を含む多種多様な用途に使用され得る。本明細書に提供される例は、単に説明目的のために自動車のヘッドライトを列挙する。位置合せ技術を含む本明細書に開示される技術は、最適なビーム特性のために、ＬＥＤ光源をモジュール内のレンズ等の二次光学系に対して正確な位置に配置する。更なる例示的な用途としては、カメラ照明、街路照明、テレビ照明、太陽光照明、植物照明、消費財照明等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
ＬＥＤをＰＣＢに取り付けるための従来技術は、いくつかの理由でＬＥＤのＰＣＢに対する位置ずれを生じさせる可能性がある。例えば、位置ずれが、プロセス公差によりＸ方向及びＹ方向に発生する可能性がある。そのような位置ずれは、１００ミクロン以上の範囲であり得る。さらに、そのようなＬＥＤのＰＣＢに対する位置ずれは、ＰＣＢの支持面に対する位置ずれに追加される。例えば自動車のヘッドライト用途では、そのような累積的な位置ずれは理想的ではないヘッドライトビーム特性を生じさせる。
【００１５】
開示された主題によれば、照明システムのためのＬＥＤがＰＣＢに取り付けられ得、ＰＣＢは、例えばＰＣＢ及び支持面を貫通するか又はＰＣＢ及び支持面に取り付けられるナット又はネジによって、支持面上に取り付けられ得る。ＰＣＢを支持面と位置合わせするのを可能にする任意の他の取付け技術を使用することができる。支持面及び二次光学系は、自動車用のヘッドライトモジュールの一部であり得る。自動車のヘッドライトに使用されるレンズ等の二次光学系は、ＰＣＢ上に取り付けられたＬＥＤに対して正確に位置付けされたときに、最適に動作することができる。
【００１６】
本明細書に開示されるように、ＰＣＢは、取付け孔又は位置合せ孔等の位置合せ特徴を含むことができる。これらの位置合せ特徴は、支持面の対応する孔又は位置合せピンよりも大きくてもよい。位置合せ特徴を取り囲む領域は、金属リング等の修正要素を取り付けるために使用され得る金属フィルムでコーティングされ、ＬＥＤの位置に基づいて位置合わせされたより小さい開口部等の修正位置合せ特徴を生み出すことができる。明確にするために、位置合せ特徴又は修正位置合せ特徴は、ＰＣＢを支持面に取り付けるために使用されるボルト又はピン等の要素を配置することができる孔又はスペースを指す。
【００１７】
ＬＥＤは、はんだ付け又は超音波溶接等の任意の適用可能な技術を使用してＰＣＢに取り付けることができ、且つＰＣＢ上の基準を使用して位置付けすることができる。ＬＥＤは、金属相互接続パターンでＰＣＢ上に配置されるはんだパッドに取り付けることによって、ＰＣＢに取り付けることができる。基準は任意の種類の参照基準であり得る。例えば、基準は、ＰＣＢ上の孔又はマークであり得、或いはＰＣＢ自体の形状であり得る。取付け中に、取付けプロセス中のプロセス公差とＬＥＤの移動により、ＬＥＤのＰＣＢに対する固有の位置ずれが生じる可能性がある。
【００１８】
修正位置合せ特徴は、位置合せ特徴（例えば、ＰＣＢの取付け孔）よりも小さい開口部を有する金属リング等の修正要素によって形成され得る。修正要素は、ＬＥＤの位置に基づいて光学的に位置合わせされ、ＰＣＢ上に置かれ且つＰＣＢの取付け孔を取り囲む金属フィルムの上に位置付けされ得る。修正要素は、例えばレーザを使用することによって金属フィルムに適所で溶接することができる。特に、修正位置合せ特徴は、一旦その修正位置合せ特徴がＰＣＢ上の金属フィルムに取り付けられると、修正要素の開口部に対応する。ＬＥＤとの位置合せに基づいて、修正要素のより小さい開口部は、ＰＣＢを支持面に取り付けるために正確に位置付けされ得、それによってＬＥＤのＰＣＢに対する位置ずれがそのより小さい開口部の位置付けによって相殺される。支持面はヒートシンクとすることができ、あるいはまた支持面は照明システム内の二次光学系の表面とすることができる。修正要素のより小さい開口部は、ＰＣＢの位置付けが正確になるように支持面のねじ孔又は位置合せピンと同じサイズにすることができ、ＬＥＤのＰＣＢに対する位置ずれにもかかわらずＬＥＤを二次光学系と位置合わせすることができる。
【００１９】
開示された主題によれば、ＬＥＤの配置は、最適化されたビーム放射を放出するために二次光学系と正確に位置合わせされ得る。二次光学系は、反射キャビティ、自動車のヘッドライト、カメラレンズ、フレネルレンズ、ピローレンズ等の、ＬＥＤパッケージの外側に存在する任意の適用可能な光学系であり得る。そのような最適な位置合せは、１００ミクロン未満の位置合せ公差をもたらし得る。ＬＥＤの位置に基づいて、ＰＣＢを支持面及び二次光学系と正確に位置合わせすることによって、照明システムはその目標特性を示すことができる。
【００２０】
図１Ａは、過大寸法（oversized）の取付け孔１２等の位置合せ特徴がその中に形成されたプリント回路基板（ＰＣＢ）１０の断面図を示す。ＰＣＢ１０は、アルミニウム、ラミネート、樹脂含浸クロス、銅等を含むがこれらに限定されない任意の適用可能な材料から製造することができる。取付け孔１２は、打抜き加工又は穿孔加工等の任意の適用可能な方法によって形成することができる。複数の取付け孔１２は、それら取付け孔１２を支持面（図１Ａには図示せず）の取付け孔又は位置合せピンと略位置合わせすることができるように、離間され得る。取付け孔１２は、支持面（図１Ａには図示せず）の取付け孔又は位置合せピンよりも幅広の直径を有し得る。ＰＣＢ１０は、図１Ｂに示されるように、ＬＥＤへの接続のためにその上面にはんだパッドと共に金属トレースを有する金属コアとすることができ、金属トレースは金属相互接続パターンで配置することができる。ＰＣＢ１０は、適切なコネクタを介してワイヤに接続される電源端子を有することができる。一例では、ＰＣＢは、一辺が５ｃｍの長さを有する正方形であり得る。
【００２１】
図１Ｂは、図１ＡのＰＣＢ１０の上面図を示す。示されるように、ＰＣＢ１０上の取付け孔１２は、ＰＣＢ１０材料が取付け孔１２を取り囲むように位置付けされる。図１Ａ及び図１Ｂは、長方形のＰＣＢ１０及び円形の取付け孔１２を示すが、ＰＣＢ１０は、任意の適用可能な形状とすることができ、且つＰＣＢ１０に関連する用途に基づくことができることが理解されよう。同様に、取付け孔１２は任意の形状とすることができる。例えば、取付け孔１２は、非円形状であり得る。はんだパッド１１は、接着剤等の任意の適用可能な塗布材料を使用してＰＣＢ１０に取り付けられ得、又はＰＣＢ１０上にはんだ付けされ得る。
【００２２】
図２Ａは、取付け孔１２の周りに置かれたＰＣＢ１０上の金属フィルム１４を示す。金属フィルム１４は、ニッケル−コバルト鉄合金であるＫｏｖａｒ（商標）であり得る。あるいはまた、金属フィルム１４は、銅、ニッケル、金、及び合金等の金属の一部又は全体として製造することができる。本明細書に開示されるように、金属フィルム１４は、金属リングに溶接、はんだ付け、又は接着され得る。スクリーン印刷等の任意の適用可能なプロセスを使用して金属フィルム１４を堆積させることができる。示されるように、金属フィルム１４は、ＰＣＢ１０の取付け孔１２と略等しいサイズの中心開口部１３を有し得る。金属フィルム１４は、予め形成されたワッシャであり得、ＰＣＢ１０に固定され得る。ワッシャの中心開口部１３は、ＰＣＢ１０の取付け孔１２の大きさと略同じサイズである。
【００２３】
図２Ｂは、図２ＡのＰＣＢ１０の上面図である。示されるように、金属フィルム１４は、金属フィルム１４の中心開口部１３が取付け孔１２と位置合わせされるようにＰＣＢ１０上に配置される。図２Ｂは金属フィルム１４の円形開口部１３を示すが、金属フィルム１４の中心開口部１３が円形ではなく、取付け孔１２の形状に対応し得ることが理解されよう。はんだパッド１１は、ＰＣＢ１０に取り付けられ得、はんだパッドに配置されたＬＥＤの電気部品への電気接続を容易にする金属相互接続パターンで配置することができる。
【００２４】
図３Ａは、ＰＣＢ１０の表面上のはんだパッド１１にはんだ付け又は溶接された個々のＬＥＤ１８を含むＬＥＤのアレイ１９を示す。ＬＥＤのアレイ１９は、（各ＬＥＤ１８をその関連する取り付けパッドに位置合わせし、ＬＥＤ１８の電極をＰＣＢ１０の表面上のそれぞれのはんだパッド１１にはんだ付け又は溶接する）プログラムされた取付けツールを使用してＰＣＢ１０表面のはんだパッド１１上に位置付けされ得る。ＬＥＤ１８は、ＰＣＢ１０のマーク、孔、はんだパッド自体、形状等の、ＰＣＢ１０上の任意のタイプの基準を用いて光学的に位置合わせされ得る。位置合せツールが、ＰＣＢ１０のコーナー等の基準との物理的接触部を使用してＬＥＤ１８を位置合わせすることができる。そのような位置合せプロセスは、１００ミクロンの公差を有することがあり、これはシステム内の他の位置合せの位置合せ公差に追加される。さらに、ＬＥＤ１８は、はんだリフロープロセス中にずれる可能性がある。さらに、ＰＣＢ１０上のはんだパッド１１は、ＰＣＢ１０上のどの基準とも正確に位置合わせされないことがあり、これはＰＣＢ１０対するＬＥＤの位置ずれを増大させる可能性がある。このようなはんだパッドの位置ずれは、例えば＋／−１２５ミクロンであり得る。位置ずれの回数及び頻度に基づいて、ＬＥＤ１８は、ＰＣＢ１０に対して＋／−２００ミクロンを超える位置公差を有することがある。位置合せツールは、同じ基準を使用してＬＥＤ１８を位置合わせすることができる。従って、全てのＬＥＤ１８が相対的に同じように扱われるように位置合せツールによってＬＥＤ１８を同じ基準に位置合わせする結果として、ＬＥＤ１８の互いに対する位置合せは正確となり得ることに留意されたい。
【００２５】
図３Ｂは、図３ＡのＰＣＢ１０の上面図を示す。ＬＥＤ１８の長方形のアレイ１９が示されているが、アレイは任意の形状であってもよい。例えば、アレイは、用途に基づいて円形又は他の形状であってもよい。
【００２６】
本明細書にさらに開示されるように、ＰＣＢの位置合せ特徴（例えば、孔）は、修正要素を使用することによってサイズが縮小され、位置合せ特徴よりも小さい修正位置合せ特徴を形成することができる。修正位置合せ特徴の位置は、修正位置合せ特徴の位置によってＰＣＢと支持面との正確な位置合せが可能になるように、１つ又は複数のＬＥＤを基準として使用することによって決定され得る。修正要素は、図４Ａ及び図４Ｂに示されるような金属リング、図４Ｃ及び図４Ｄに示されるような充填材等であり得る。
【００２７】
図４Ａは、１つ又は複数のＬＥＤ１８が、予め成形された金属リング（例えば、ワッシャー）等の修正要素の金属フィルムの上での位置合せのための基準として機能するように、１つ又は複数のＬＥＤ１８の位置を感知するように構成される光センサ２２を示す。一例として、ＬＥＤ１８Ａを基準として使用して、ＬＥＤ１８Ａの位置に基づいて、光センサ２２が金属リング２４を位置合わせしてもよい。より具体的には、一例として、金属リング２４は、ＬＥＤ１８Ａのコーナーの位置に基づいて位置合わせされ得る。別の例として、ＬＥＤ１８Ａ及びＬＥＤ１８Ｂを一緒に基準として使用して、ＬＥＤ１８Ａ及びＬＥＤ１８Ｂの位置に基づいて、光センサ２２が金属リング２４位置合わせしてもよい。具体的な例として、ＬＥＤ１８ＡのコーナーとＬＥＤ１８Ｂのコーナーとの間の中点は、金属リング２４を位置合わせするための基準として機能し得る。
【００２８】
金属リング２４は、ＰＣＢ１０の取付け孔１２よりも小さい中心孔２６を含むことができる。本明細書で述べるように、中心孔２６は、ＰＣＢ１０上の基準の代わりに、１つ又は複数のＬＥＤ１８に基づいて位置合わせされ得る。こうして、金属リング２４の位置合せがＬＥＤのみに基づいているので、ＬＥＤ１８のＰＣＢ１０に対する位置ずれは無関係になり得る。ＬＥＤ１８のＰＣＢ１０に対する位置ずれが無関係になり得る理由は、照明システムの公差条件が、ＬＥＤ１８を支持面と位置合わせすることに依存し、ＰＣＢを支持面と位置合わせすることに依存しないためである。従って、ＬＥＤ１８のＰＣＢ１０に対する位置ずれは、ＰＣＢ１０の位置が支持面と位置合わせされている場合にのみ関連がある。ＬＥＤ１８に基づいて金属リング２４を位置合わせすることによって、ＬＥＤ１８とＰＣＢ１０とのあらゆる位置ずれが相殺されるであろう。一実施態様では、最も遠いＬＥＤが取付け孔１２に対して最も位置ずれしていると仮定することができるため、金属リング２４の中心点は最も遠いＬＥＤ１８Ａ又は１８Ｂと光学的に位置合わせされる。
【００２９】
金属リング２４のずれを軽減するために、金属リング２４をレーザで加熱することによって金属リング２４を金属フィルム１４に溶接することができる。金属リング２４は、ＮｉコーティングされたＫｏｖａｒ（商標）等の金属フィルムに容易に溶接することができる底面を有し得る。
【００３０】
本明細書でさらに説明するように、金属リング２４の中心孔２６は、支持面の取付け孔又は位置合せピンと略同じ直径であり得る。図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、金属リング２４の中心孔２６は、ＰＣＢ１０の取付け孔１２の中心と正確に位置合わせされていなくてもよく、そのずれは、ＬＥＤ１８のＰＣＢ１０に対する位置ずれに略等しい。金属リング２４の位置精度は、＋／−２５ミクロンであり得る。
【００３１】
図４Ｂは、金属リング２４である修正要素を含む図４ＡのＰＣＢの上面図である。示されるように、金属リング２４の中心孔２６は、ＰＣＢ１０の取付け孔１２の中心と位置合わせされていない。
【００３２】
金属リング２４がテープ、はんだ、エポキシ、又は他の手段を介してＰＣＢ１０に直接的に固定され得るので、金属フィルム１４を使用する必要がないことに留意されたい。しかしながら、金属フィルム１４の使用は、隆起フィルムの結果及び／又は金属フィルム１４に使用される材料の結果等、いくつかの用途に対して効果的な選択肢を提供し得る。
【００３３】
図４Ｃは、１つ又は複数のＬＥＤ１８の位置を感知するように構成された光センサ２２を示し、１つ又は複数のＬＥＤ１８は調整充填材２７等の修正要素の位置合せのための基準として機能する。一例として、ＬＥＤ１８Ａを基準として使用して、ＬＥＤ１８Ａの位置に基づいて、光センサ２２が調整充填材２７を位置合わせしてもよい。より具体的には、一例として、調整充填材２７は、ＬＥＤ１８Ａのコーナーの位置に基づいて位置合わせされ得る。別の例として、図４Ｃ及び図４Ｄに示されるように、ＬＥＤ１８Ａ及びＬＥＤ１８Ｂを一緒に基準として使用して、ＬＥＤ１８Ａ及びＬＥＤ１８Ｂの位置に基づいて、光センサ２２が調整充填材２７を位置合わせしてもよい。一例として、ＬＥＤ１８ＡのコーナーとＬＥＤ１８Ｂのコーナーとの間の中点は、調整充填材２７に対する基準として機能し得る。
【００３４】
調整充填材２７は、ＰＣＢ１０の取付け孔１２よりも小さい中心孔２８を形成することができる。本明細書で述べるように、中心孔２８は、ＰＣＢ１０上の基準の代わりに、１つ又は複数のＬＥＤ１８に基づいて位置合わせされ得る。こうして、調整充填材２７の位置合せがＬＥＤのみに基づいているので、ＬＥＤ１８のＰＣＢ１０に対する位置ずれは無関係になり得る。ＬＥＤ１８のＰＣＢ１０に対する位置ずれが無関係になり得る理由は、照明システムの公差条件が、ＬＥＤ１８を支持面と位置合わせすることに依存し、ＰＣＢを支持面と位置合わせすることに依存しないためである。従って、ＬＥＤ１８のＰＣＢ１０に対する位置ずれは、ＰＣＢ１０の位置が支持面と位置合わせされている場合にのみ関連がある。ＬＥＤ１８に基づいて調整充填材２７を位置合わせすることによって、ＬＥＤ１８とＰＣＢ１０とのあらゆる位置ずれが相殺されるであろう。一実施態様では、最も遠いＬＥＤが取付け孔１２に対して最も位置ずれしていると仮定することができるため、調整充填材２７の中心点は最も遠いＬＥＤ１８Ａ又は１８Ｂと光学的に位置合わせされる。
【００３５】
調整充填材２７は、金属フィルム１４上に堆積され、溶接、接着剤の使用、はんだ付け等の任意の適用可能な技術によって金属フィルム１４上に取り付けることができる。本明細書でさらに説明するように、調整充填材２７によって形成された中心孔２８は、支持面の取付け孔又は位置合せピンと略同じ直径であり得る。図４Ｃ及び図４Ｄに示されるように、調整充填材２７によって形成された中心孔２８は、ＰＣＢ１０の取付け孔１２の中心と正確に位置合わせされていなくてもよく、そのずれは、ＬＥＤ１８のＰＣＢに対する位置ずれに略等しい。調整充填材２７の位置精度は、＋／−２５ミクロンであり得る。
【００３６】
図４Ｄは、調整充填材２７である修正要素を含む図４ＡのＰＣＢの上面図である。示されるように、調整充填材２７の中心孔２８は、ＰＣＢ１０の取付け孔１２によって利用可能にされるスペースを縮小させる。
【００３７】
調整充填材２７がテープ、はんだ、エポキシ、又は他の手段を介してＰＣＢ１０に直接的に固定され得るので、金属フィルム１４を使用する必要がないことに留意されたい。一例として、調整充填材２７は取付け孔１２内に直接的に取り付けられ得る。しかしながら、金属フィルム１４の使用は、金属フィルム１４への塗布又は金属フィルム１４に使用される材料の容易さによってもたらされる利点の結果等、いくつかの用途に対して効果的な選択肢を提供し得る。
【００３８】
一実施態様によれば、ＬＥＤ１８は、ＰＣＢ１０のそれぞれのはんだパッド上に正確に位置付けされ得る。はんだパッドは、はんだパッド上に配置されるＬＥＤ１８を電子機器に接続できるようにする金属相互接続パターンで配置することができる。そのような構成では、金属リング２４又は調整充填材２７等の修正要素を位置付けするための基準は、ＰＣＢ１０のはんだパッド、又ははんだパッドパターンの他の任意の特徴とすることができる。この構成のＬＥＤ１８がそれぞれのはんだパッド上に正確に位置付けされるので、はんだパッドを修正位置合せ特徴の基準として使用することは、ＬＥＤ１８に基づいて修正位置合せ特徴を位置合わせするのと同じ結果をもたらすことができる。従って、そのように正確に位置付けされたＬＥＤ構成において、はんだパッドに基づいて修正位置合せ特徴を位置合わせすることは、はんだパッドとＰＣＢ１０との間のいかなる位置ずれも無関係にし得る。
【００３９】
図５は、本明細書に開示される主題に基づく照明システム３４を示す。一例として、照明システム３４はヘッドライトモジュールであり得る。図４ＡのＰＣＢ１０は、ヒートシンク等の支持面３０に取り付けられ得る。支持面３０及び二次光学系３２は、ＬＥＤアレイを支持面３０又は二次光学系３２のいずれかに位置合わせすると他方との位置合せも生じるように、取り付けられ、接続され、又は他の方法で関連付けられ得る。支持面３０及び二次光学系３２は、支持面３０と二次光学系３２との両方を保持するハウジング（図示せず）によって接続され得る。あるいはまた、支持面３０は、二次光学系３２の一部であってもよく、金属コネクタ、ネジ、クランプ等のコネクタを介して二次光学系３２に直接的に接続され得る。
【００４０】
支持面３０の取付け孔３６は、金属リング２４の中心孔２６によって形成された修正位置合せ特徴と同じ直径を有することができる。取付け孔３６は位置合せピン又はタブ或いは任意の他の位置合せ特徴とすることができることに留意されたい。取付け孔３６の直径及び金属リング２４の中心孔２６の直径に略等しい直径を有するロッドを含むボルト３８を使用して、ＰＣＢ１０を支持面３０に固定することができる。図５に示されるように、ボルト３８はロッドの直径よりも大きい頂部３９を有することができるが、そのような頂部は必須ではない。ボルト４０を支持面３０に固定するためにナット４０が使用され得る。あるいはまた、ナット４０の代わりに、ヒートシンク取付け孔３６のねじ切りが行われ、それによってボルト３８を取付け孔３６にねじ込むことができる。あるいはまた、ボルト３８は、支持面３０から延び、金属リング２４を介してＰＣＢ１０に取り付けるように構成された固定位置合せピンを表すことができる。全体として、本明細書に記載される位置合せを維持しながら、支持面３０を任意の方法でＰＣＢ１０に取り付けることができる。
【００４１】
従って、本明細書に記載の技術を使用して、ＬＥＤ１８を支持面３０と正確に位置合わせすることができ、こうして、ＬＥＤ１８のＰＣＢ１０に対する位置ずれがあっても、Ｘ軸及びＹ軸においてＬＥＤ１８を二次光学系３２と正確に位置合わせすることができる。
【００４２】
一実施態様によれば、ＬＥＤ１８は、二次光学系３２の焦点に位置付けすることができ、二次光学系３２は、所与の照明システムに対して所望の特性を有するビームを形成することができる。自動車のヘッドライトシステムの例では、車両の両方のヘッドライトは、同一のビーム又は僅かに異なるビームを有するように製造することができる。
【００４３】
図５ではボルト３８によってＰＣＢ１０を支持面３０に固定するように示されているが、取り付けられたＬＥＤ１８の位置を使用して固定機構を位置合わせする限り、ＰＣＢ１０を支持面３０に固定するための適用可能なあらゆる固定機構が使用され得る。
【００４４】
実際のＬＥＤ１８を使用して修正位置合せ特徴を位置合わせする代わりに、ＬＥＤ１８をＰＣＢ１０に取り付けた後に形成又は調整される１つ又は複数のタブ、ノッチ、スリット等の関連基準を使用して固定機構を位置合わせすることができる。関連基準が位置合せを行うために使用され得るが、位置合せが依然としてＬＥＤ１８に基づくように、関連基準の位置はＬＥＤ１８に基づくことに留意されたい。例えば、ＰＣＢを支持面に位置合わせするための基準として使用されるＰＣＢ側のノッチは、最初は過大寸法であってもよい。ＬＥＤがＰＣＢに取り付けられた後に、位置合せ部品がＰＣＢに溶接されて、ノッチを僅かに閉じて、狭くなったノッチをＬＥＤの実際の位置に位置合わせすることができる。次に、狭くなったノッチは、修正位置合せ特徴を位置合わせするための基準として使用され得る。関連する基準は、長方形又は他の任意の形状であり得、金属又は他の任意の適用可能な材料で作製され得る。
【００４５】
一実施態様によれば、支持面は、二次光学系をヒートシンク又はハウジングを介してＰＣＢ１０に取り付けるのではなく、二次光学系をＰＣＢ１０に直接的に取り付けることができるように、二次光学系の一部であるか又は二次光学系に取り付けることができる。二次光学系３２は、ＰＣＢ１０上の修正位置合せ特徴（例えば、中心孔２６を有する金属リング２４）を介してＰＣＢ１０に直接的に取り付けられるピン、ボルト、又は他の接続／位置合せ特徴を有してもよい。従って、修正位置合せ特徴特によって、二次光学系をＬＥＤ１８と正確に位置合わせすることができる。特に、修正位置合せ特徴によって、前述したように支持面／二次光学系の組合せ、又は二次光学系のいずれかが、ＰＣＢ１０ではなくＬＥＤ１８の位置に基づいて位置合わせするのを可能にし得る。
【００４６】
図６は、図５の照明システムを製造するために使用されるプロセス６００のフローチャートである。示されるように、ステップ５０において、過大寸法の孔又は他の位置合せ特徴がＰＣＢに形成され得る。孔は円形又は他の適用可能な形状であり得る。
【００４７】
ステップ５２において、ＰＣＢの孔の周りに金属フィルムが形成され得る。金属フィルムは、そのような部品をＰＣＢ上に直接的に固定するよりも効率的に部品を金属フィルム上に溶接するのを容易にすることができる。しかしながら、本明細書に開示されるように、修正要素は、修正要素のずれを軽減する適用可能な手段を用いて、ＰＣＢに直接的に固定してもよいことに留意されたい。
【００４８】
ステップ５４において、ＬＥＤをＰＣＢと位置合わせするためにＰＣＢ上の任意の基準を使用して、ＬＥＤをＰＣＢに取り付けることができる。金属相互接続パターンをＰＣＢに形成する金属トレースが、ＬＥＤと相互接続し、それらＬＥＤを電源端子に接続することができる。取付けツールを使用してＬＥＤをＰＣＢ上のパッドに取り付けることができる。
【００４９】
ステップ５６において、ＰＣＢに形成された位置合せ特徴よりも小さい中心開口部を含む金属リング等の修正要素を提供することができる。中心開口部は、支持面上の取付け孔又は位置合せピンと同じ直径を有することができる。修正要素の中心点は、ＬＥＤ自体との位置合せ、又は例えば金属相互接続パターンで配置されたはんだパッドとの位置合せに基づいて位置付けすることができる。一例として、金属製リングは、金属製リングから最も遠いＬＥＤと位置合わせしてもよく、その理由は、そのＬＥＤが、ＰＣＢの過大寸法の孔に関して最も位置ずれしていると推定され得るからである。はんだパッドは金属相互接続パターンで配置してもよく、本明細書に開示されるように、ＬＥＤがはんだパッド上に正確に配置されている場合に、修正要素は、金属相互接続パターンに基づいて位置合わせすることができる。
【００５０】
ステップ５８において、金属リングは、レーザによってＰＣＢ上の金属フィルムに溶接され得る。本明細書に開示されているように、金属フィルムが使用されない場合に、金属リング等の修正要素をＰＣＢに直接的に固定してもよい。
【００５１】
ステップ６０において、ＰＣＢは、中心リングを通してボルト又は位置合せピンを挿入すること等により、位置合せのための金属リングの中心開口部を使用して支持面に取り付けることができる。ボルトは、ナットを使用して締め付けてもよく、又は例えば支持面のハウジング内にねじ込んでもよい。
【００５２】
ステップ６２において、レンズ等の二次光学系が支持面と位置合わせされ得る。位置合せは、同じハウジング内に収容されている支持面及び二次光学系によってもたらされ得る。あるいはまた、二次光学系と支持面との位置合せは、任意の適用可能な取付け技術によって二次光学系を支持面に取り付けることの結果であり得る。
【００５３】
特に、本明細書に開示される技術に基づいて、ＰＣＢ上のＬＥＤは、位置ずれが＋／−２５ミクロンの範囲内となるように、二次光学系に対してＸＹ方向に高精度な方法で位置合わせされ得る。このような位置合せは最適なビーム特性をもたらし得る。
【００５４】
本発明の特定の実施形態又は実施態様を示し説明してきたが、本発明から逸脱することなく、そのより広い態様において変更及び修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神及び範囲内に入るような全てのそのような変更及び修正をその特許請求の範囲内に包含するものである。
【００５５】
特徴及び要素について特定の組合せで上述しているが、当業者は、各特徴又は要素が単独で又は他の特徴及び要素との任意の組合せで使用され得ることを理解するであろう。さらに、本明細書に記載の方法は、コンピュータ又はプロセッサによる実行のためにコンピュータ可読媒体に組み込まれたコンピュータプログラム、ソフトウェア、又はファームウェアで実施することができる。コンピュータ可読媒体の例は、電子信号（有線又は無線接続を介して送信される）及びコンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体の例には、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリ装置、内蔵ハードディスク及びリムーバブルディスク等の磁気媒体、光磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭディスク及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）等の光学媒体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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