专利名称：用于照明装置的装配设备，相应的照明装置和方法
技术领域：
本公开涉及一种用于照明装置的装配设备。更具体地，特别关注其在包括至少一个LED (发光二极管)模块的照明装置中的可能的使用来设计本公开。
背景技术：
包括LED模块的照明装置越来越多地用于照明应用，例如用于家庭环境。通常，通过装配多个具有不同功能的部件来制造这种照明装置，例如，高功率LED模块(即，光源)， 包含例如用于LED模块的电子驱动器、光学部件、壳体的印刷电路板(PCB)，如果需要的话还包括散热片。LED模块和壳体或散热片之间的良好的热耦合是一个关键需求，以实现LED模块的良好的热行为。事实上，在通常的LED模块中，在增加工作温度时功率被降低，这是因为正向电压可能随着增加的结温而减小。此外，在较低的工作温度时，LED模块的使用寿命可能更长，这是因为老化通常强烈地取决于结温。LED模块和壳体或散热片之间的良好的机械接触对于实现良好的热耦合是非常有利的。在一些现有技术设备中，通过用螺钉装配部件，来实现LED模块和壳体或散热片之间的这种热接触。这种螺钉将光源的PCB固定并抵压在壳体或散热片上，以确保热接触。 然而，这种设备可能提供附加成本，因为可能需要附加的机械部件(例如，螺钉或垫圈)，并且，具有其相关的装配时间的复杂的手动或自动装配处理过程可能是必须的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于照明装置的装配设备，与现有技术解决方案相比， 可能以更低的成本制造并装配此装配设备。根据本发明，该目的通过具有在权利要求书中阐述的特征的装配设备来实现。本发明还涉及相应的装置和相应的方法。如这里提供的，权利要求书形成本发明的公开内容的主要部分。在一个实施方式中，这里描述的设备是用于照明装置的装配设备，其使用最少数量的部件，其中，部分部件可能具有多种功能。在一个实施方式中，提供这样一种装配设备，在不需要任何螺钉的同时，其仍提供结合光学和机械子系统的稳定的安装结构，并可用简单且快速的装配方法来装配。在一个实施方式中，装配设备包括壳体、反射器和盖子。这些部件可与光源(例如，LED模块)和驱动器PCB(其包含用于光源的电子驱动器)组合使用，以装配照明装置。在一个实施方式中，盖子包括两个卡扣式系统。主卡扣式系统确保经由简单的压力插入与壳体的机械和热耦合，避免任何螺钉，并且，辅卡扣式系统保持住驱动器PCB。在一个实施方式中，壳体和光源与驱动器PCB都没有直接的机械接触。
在一个实施方式中，在PCB上安装光源。在此情况中，盖子可能在反射器上施加垂直压力，反射器反过来可能将光源的PCB推压在壳体上，由此提供必需的热耦合，不需要任何螺钉。在一个实施方式中，盖子由单块塑料制成，并且还包含光学部件，例如透镜。分开的光学部件或单个独特盖子的选择可能取决于产品需求。例如，如果必须支撑不同的光学方案或高质量光学部件，那么分开的透镜可能更适合。在一个实施方式中，提供分开的透镜，其中，盖子可能与透镜接合。这样，对于部件之间的连接，不需要附加的机械部件，并且，可能简化并自动化装配过程，从而缩短生产时间并降低成本。
现在将参考附图，仅通过实例描述本发明，包括四张图，编为1号至4号，其示意性地示出了这里描述的装配设备的部件。
具体实施例方式在以下描述中，给出许多具体细节，以提供对实施方式的充分理解。可不用一个或多个具体细节实践这些实施方式，或用其它方法、部件、材料等来实践。在其它实例中，未详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作，以避免使这些实施方式的方面模糊。本说明书中对“一个实施方式”或“一个实施方式”的参考表示，结合实施方式描述的具体特征、结构或特征包括在至少一个实施方式中。因此，本说明书中的各种位置中的短语“在一个实施方式中”或“在一个实施方式中”的出现并非必须均指的是相同的实施方式。此外，可能以任何适当的方式在一个或多个实施方式中结合具体特征、结构或特征。这里提供的标题仅是为了方便，并且不说明这些实施方式的范围或含义。在这里，这些图示出了用于光源(例如，LED光源L)的装配设备。这里示出的典型的装配设备包括壳体H、反射器R和盖子1。在所示实施方式中，壳体H具有用于发射由光源L产生的光的“远端的”开口。反射器R将由光源L发出的光反射至壳体的开口的方向中。盖子1用来封闭壳体H的开口， 例如，以保护装置或在开口中固定的光学部件，例如透镜。在所示实施方式中，盖子1包括光学部件14(例如透镜)和用于支撑光学部件14 并将其保持在壳体的开口中的支承结构10。在一个实施方式中，盖子由单块的包括光学部件14和支承结构10的塑料制成，这可能获得更低的生产和装配成本。在一个实施方式中，盖子可能包括分开的部件，例如，如果支撑不同的透镜或如果使用玻璃透镜。这里示出的装配设备可与光源和驱动器PCB结合使用，以产生完整的照明装置。 在这些部件上不施加特定限制例如，光源可能是安装在附加的PCB上的LED模块，并且对这些电路之间的电子元件的可能的分布不存在限制。在图1所示的实施方式中，支承结构10包括多个卡扣式元件12。在一个实施方式中，结构10包括第一组卡扣式舌状元件12A，以将盖子10固定在壳体H上。结构10还包括第二组卡扣式结构12B，以将PCB (例如，驱动器PCB D)保持在固定的垂直和轴向位置中。例如，当电路D由卡扣式舌状元件12B支撑时，PCB可能具有确保PCB和壳体不直接接触的形式。以这种方式，PCB与通常在高温下操作的壳体(即散热片)隔离。因此，电路可以在较低的温度下操作，从而具有改进的可靠性。此外，PCB还与壳体电绝缘，从而还改进装置的安全性。在一个实施方式中，卡扣式元件12A和12B用作弯曲弹簧，并吸收装配设备的其它零件或PCB电路的可能的制造公差。在一个实施方式中，将卡扣式元件12A和12B成组地(在所示实施方式中，数量为四个)布置，例如，彼此以90°成角度地均勻地分布。每组包括夹在一对相对更短的卡扣式元件12A之间的相对更长的卡扣式元件12B。卡扣式元件12B的远端具有向环形结构10的“内部”打开的凹槽(或类似的用于驱动器PCB D的固定结构)。每个卡扣式元件12A的远端承载向结构10的“外部”指向的钩状结构。元件12A和12B用作弯曲弹簧，并吸收装配设备的其它零件或PCB电路的可能的制造公差。图2示出了两片式盖子1的一个可能的实施方式，所述盖子包括上面描述的支承结构10和光学部件14，例如透镜。在典型的实施方式中，支承结构10和光学部件14呈现出用于在其之间接合的互补的结构(例如，腔体和/或凸起)。图3示出了所装配的系统的3D视图，其中，通过将驱动器电路D插入卡扣式元件 12B中将驱动器电路D安装在照明装置内部。光源L可以是，例如，安装在反射器R底部处的附加PCB上的LED模块。在一个实施方式中，结构10在反射器R上施加垂直的(关于这些图的观察点是 “向下的”)压力，该反射器反过来又将光源(例如，LED模块的PCB)抵压在壳体H上，从而提供热耦合，不需要任何螺钉。在一个实施方式中，壳体在光源附近包括散热片，以改进从光源L的热传递。此外，可能用散热膏或例如具有金属芯部的PCB来改进热耦合和散热。以下描述是在光源和散热片之间提供良好的热耦合的设计方法的实例。实验表明，以下简单的模型应用于光源和散热片之间的热接触Rth=Rth^kF2其中，Rth是热阻(单位是。K)，F是所施加的力(单位是牛顿)，Rthjn k是两个常数。例如，在典型的应用中，IV=O可以是0.2° K，k可以是60° K/N。在一个实施方式中，当将盖子1固定至壳体H时，通过卡扣式元件12A产生力F。 例如，可能在机械复杂性、材料特性和热耦合需求之间的平衡的基础上，根据应用需求来选择“最佳的”力F。pt。机械设计应对所有操作条件确保足够的压力，还包括最差的情况的条件，例如最高允许的工作温度。因此，应用预定的最佳的力F。pt，达到“最佳的”热阻
Rth= Rthoo (1+δ)其中，δ代表离可达到的最小热阻的相对偏离，并且必须对具体应用进行确定。现在将参考图4所示的典型的卡扣式系统描述可由卡扣式元件(例如，所考虑的卡扣式元件12Α)产生多大的力。在此典型情况中，卡扣式元件12Α的上表面成一定角度，并由此产生垂直的力Fx。 因此，必须估计卡扣12A相对于卡扣式系统接合点(图4中的点C)的位移，以设计产生所需轴向力Fy的曲率。可将单个卡扣式系统的所需的轴向力计算为Fy = FT0T/n其中，Ftot是总所需的力，其对于提供良好的热耦合是必须的，η是卡扣的数量。此外，可能根据以下关系计算弯矩Mf (y) = Fy · b+Fx · a_Fx · y其中，a是盖子和卡扣式系统接合点之间的标称距离(例如，图4中的点A和B之间的距离)，b是卡扣离卡扣式系统接合点的标称距离(例如，图4中的点B和C之间的距离)，y是离盖子的垂直距离(例如，离图4中的点A的垂直距离)。在y = 0时，弯矩达到其最大值，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的表面的倾斜度。在一个实施方式中，根据以下等式用最大弯矩Mfflax计算弯曲应力of(y) = (b/2) · (Mf(y)/Jj其中，Jxx是二阶几何面矩，可以根据以下等式计算Jxx Jxx = 1/12 · 1 · h3其中，1是卡扣的宽度，h是卡扣在水平方向上的厚度。在y = 0时，弯曲应力达到其最大值，即Qfflax= of(y = 0)== b/2 · Ftot/ (η · Jj · [b+a · tan ( α )]在一个实施方式中，也考虑由垂直分量Fy产生的张应力σΝ = Fy/(h · 1) = Ftot/(η · h · 1)因此，可以将最大的总应力(在坐标y = 0处)计算为组合应力στοτ= σ fflax+ σ Ν然后，可能将总应力与可允许的材料特性进行比较，以确定所需的位移μ (y)，其对于产生所需的力是必须的μ (y) = 1/(E · Jxx) · [Fy · b · y2/2+Fx · a · y2/2_Fx · y3/6]其中，E是杨氏模量。例如，图4中的点B的位移(即y = a)导致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来设计卡扣式系统的轮廓。不损害本发明的潜在原理，细节和实施方式可能相对于这里仅通过实例描述的内容而改变，甚至明显地改变，而不背离由所附权利要求定义的发明的范围。
权利要求
1.一种用于具有连带的印刷电路板⑶的光源(L)的装配设备，其中，所述装配设备包括-壳体(H)，具有用于来自所述光源(L)的光的出射开口，-反射器(R)，用于将来自所述光源(L)的光朝着所述开口反射，-至少部分透明的盖子(1)，以封闭所述壳体(H)的所述开口，其中，所述盖子(1)包括-一组固定元件(12A)，用于将所述盖子(1)固定至所述壳体(H)，以及 -一组保持元件(12B)，用于将所述连带的印刷电路板⑶保持在所述壳体(H)内。
2.根据权利要求1所述的装配设备，其中，所述盖子(1)包括光学部件(14)和支承结构(10)，并且其中，所述支承结构(10)承载所述固定元件(12A)和所述保持元件(12B)。
3.根据权利要求2所述的装配设备，其中，所述支承结构(10)包括环形结构。
4.根据权利要求3所述的装配设备，其中，将所述固定元件(12A)和所述保持元件 (12B)成组地布置，将其成角度地分布在所述环形支承结构(10)上。
5.根据权利要求4所述的装配设备，其中，每组所述固定元件(12A)和保持元件(12B) 包括夹在一对相对更短的固定元件(12A)之间的相对更长的保持元件(12B)。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的装配设备，其中，每个所述保持元件(12B)在远端处具有向所述环形支承结构(10)内部打开的凹槽。
7.根据权利要求3至6中的任一项所述的装配设备，其中，每个所述固定元件(12A)在远端具有向所述环形支承结构(10)的外部指向的钩状结构。
8.根据权利要求2至7中的任一项所述的装配设备，其中，所述支承结构(10)和所述光学部件(14)呈现出用于在其之间接合的互补结构。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的装配设备，其中，所述盖子是单块塑料。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的装配设备，其中，所述固定元件(12A)和/或所述保持元件(12B)设计为用于吸收可能的制造公差的弯曲弹簧。
11.一种照明装置，其中，所述照明装置包括光源(L)和安装在根据权利要求1至10中的任一项所述的装配设备中的所述连带的印刷电路板(D)，其中，将所述连带的印刷电路板 (D)安装在所述盖子(1)的所述一组保持元件(12B)中，并且其中，将所述光源安装在所述反射器(R)的底部。
12.根据权利要求11所述的照明装置，其中，当通过所述一组固定元件(12A)将所述盖子(1)与所述壳体(H)接合时，所述盖子(1)设计为在所述反射器(R)上施加压力，并且其中，所述反射器00反过来又将所述光源(L)抵压在所述壳体(H)上，由此在所述光源(L) 和所述壳体(H)之间提供热耦合。
13.根据权利要求11或12中的任一项所述的照明装置，其中，所述光源(L)是LED模块，并且其中，所述连带的印刷电路板(D)包含用于所述LED模块的电子驱动器。
14.根据权利要求13所述的照明装置，其中，所述LED模块安装在具有金属芯部的印刷电路板上，以改进热耦合。
15.一种提供用于具有连带的印刷电路板(D)的光源(L)的装配设备的方法，所述方法包括-提供壳体(H)，具有用于来自所述光源(L)的光的出射开口，-为所述壳体设置反射器(R)，以将所述光源(L)的光朝着所述开口反射， -应用至少部分透明的盖子(1)，以封闭所述壳体(H)的所述开口， 所述方法包括提供具有以下部件的所述盖子(1) -一组固定元件(12A)，用于将所述盖子(1)固定至所述壳体(H)，以及 -一组保持元件(12B)，用于将所述连带的印刷电路板⑶保持在所述壳体(H)内。
全文摘要
一种用于具有连带的印刷电路板的光源(L)的装配设备，其中，该装配设备包括壳体(H)，具有用于来自光源(L)的光的出射开口；反射器(R)，用于将来自光源(L)的光朝向开口反射；至少部分透明的盖子(1)，以封闭壳体(H)的开口。盖子(1)包括一组用于将盖子(1)固定至壳体(H)的固定元件(12A)，以及一组用于将连带的印刷电路板(D)保持在壳体(H)内的保持元件(12B)。当盖子(1)与壳体(H)接合时，这种结构能够在反射器(R)上施加压力，并且其中，反射器(R)反过来又将光源(L)抵压在壳体(H)上，由此在光源(L)和壳体(H)之间提供热耦合。
文档编号F21V17/16GK102171509SQ200980139039
公开日2011年8月31日 申请日期2009年10月15日 优先权日2008年10月16日
发明者亚历山德罗·斯科尔蒂诺, 亚历山德罗·比佐托, 克里斯蒂安·黑克尔, 西蒙尼·卡佩勒托 申请人:欧司朗有限公司