專利名稱：用于小型電子設備的端接的連接器組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于小型電子設備的連接器組件，更具體地涉及用于包括散熱器的小 型LED的連接器組件。
背景技術：
發(fā)光二極管(LED)用于各種應用之中，一類這樣的LED已被縮小以使它們能夠用 于小型電子設備，例如表面安裝的應用中。這些小型高功率LED被組裝在連接器或印刷電 路板上(PCB)上作為隨插即用件(drop-ins)，然后使用回流技術將它們焊接以提供電接 觸。由于回流會導致較差的連接，因此用焊接會遇到一些困難。但是焊接還增加了加工成 本和復雜性。當這些組件沒有結合散熱器并且散熱能力受到限制時，相對于能產(chǎn)生的熱量這些 組件還會受到限制。設計工作溫度是延長基于LED系統(tǒng)的壽命的重要因素，因此對于LED 使產(chǎn)生的熱量最小化，或者將熱移走能延長LED的壽命。因此，對于有效設計，電氣和熱的 關注是重要的。要解決的問題是需要用于小型LED的連接器或連接器組件，以使不需要焊接LED 或多個LED就能組裝到其上。另外，當需要除熱能力時，這些連接器或連接器組件應當包括 除熱設備。

發(fā)明內(nèi)容
解決方案由本發(fā)明提供，其中連接器或連接器組件用于小型電氣元件，特別是用 于小型LED。雖然連接器和連接器組件被設計成用于小型LED，但是這些設備沒有受到這樣 的限制，并且還可用于其他小型的電子設備。這些連接器和連接器組件用小型電子元件提 供機械連接，該小型電子元件提供了不論用于PCB類型的隨插即用連接或某種其他連接的 元件之間的可靠電接觸。機械連接消除了已經(jīng)用于小型電子設備的麻煩的焊接連接。另外， 散熱器可靠地除熱，由此給這些設備提供了更高的額定電流和更長的額定平均壽命和使用 率。


從以下與通過例子圖示本發(fā)明原理的附圖相結合的優(yōu)選實施例的更詳細地描述， 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將顯而易見。圖1是本發(fā)明的連接器組件的實施例的透視圖；圖2A是圖1的連接器組件的分解視圖；圖2B是從第二視角觀察的圖1的連接器組件的分解視圖，其中為了簡潔省略了一 些元件；圖2C是穿過閉鎖構件的圖1的連接器組件的橫截面視圖；圖2D是穿過電觸頭的圖1的電連接器組件的橫截面視圖3是描述電觸頭連接件的圖1的連接器組件的背視圖；圖4是本發(fā)明的模壓連接器組件的第二實施例的透視圖；圖5是圖4的連接器組件的分解視圖；圖6-9是圖4和圖5的連接器組件在各個組裝階段的透視圖；圖10圖示在沒有模壓散熱器的情況下LED和小型CT連接器之間的柔性接觸；圖11是圖6的連接器組件的橫截面視圖；圖12圖示了組裝到電燈組件散熱器上的圖4的2X2陣列的連接器組件；圖13和14圖示了本發(fā)明的第三實施例的前部和后部透視圖；圖15A是圖13的實施例的分解視圖；圖15B是從第二角度或視角觀察的圖13的實施例的分解視圖；圖16圖示了圖15A的觸頭盒(contact cartridge)組件的背面詳圖；圖17是圖16的觸頭盒組件的分解視圖；和圖18是圖13的連接器組件的橫截面視圖。
具體實施例方式本發(fā)明可被模塊化，以使合適尺寸的散熱器能夠包括在連接器中，以將熱從小型 電氣元件中傳遞出去。散熱器元件可整體地包括在連接器中，或者能夠根據(jù)需要增加以形 成組件。本發(fā)明的優(yōu)點在于其提供了一種能夠集成到小型電子設備中的連接器，以便不需 要復雜化和增加焊接成本而形成可靠的連接。本發(fā)明的另一優(yōu)點在于其將散熱器便利地結合到連接器設計中，以將熱從小型電 子設備中除去，由此防止由于施加電流產(chǎn)生的熱的熱累積。這允許小型電子設備在較低的 溫度下或者以更高的功率要求(即，更高的額定電流)工作，或者即在較低的溫度下又以更 高的功率要求工作。本發(fā)明的再一優(yōu)點在于具有散熱器的高功率LED組件能夠遠離激勵電子設備進 行安裝，允許光輸出被定向在需要之處。本發(fā)明的再一優(yōu)點在于由于連接器和小型電子設備之間的連接是簡單的機械連 接，因此簡化了組件。這允許現(xiàn)有的小型電子設備用機械連接進行組裝以提供可靠的電接 觸，并且不需要焊接小型電子設備來建立電接觸。圖1是本發(fā)明的實施例，其中描述了包括散熱器組件的連接器組件10。圖2A是組 件10的分解視圖，該組件10包括透鏡/LED座12，該座12組裝在小型LED14之上(小型LED 包括較小的能夠表面安裝的LED，例如LUXEON Rebel，其可從荷蘭的飛利浦Lumileds 照明公司(PhiIipsLumileds Lighting Company)買到，并且具有在加州的圣何塞的一些設 施)，使得LED14固靠包括導熱材料的散熱器/光學反射器16。透鏡12是一種光學上透明 的熱塑性塑料。盡管在圖1中被示為具有六邊形的形狀，但反射器16和透鏡12可以是用 于特定應用的任何方便的預選幾何形狀，從而其可以是圓形的、八邊形等。反射器16包括 在孔口 20之間的多個臂40，其將中心隆起的墊片41鏈接到反射器43的周邊。反射器16 還包括多個凸片42，其位于每對稍微延伸到孔口 20中的臂40之間。透鏡12包括多個閉 鎖24，每個閉鎖包括鄰近其端部的第一齒35，和在閉鎖24的相對側上遠離該第一齒35更
4鄰近閉鎖的底座的第二齒36。閉鎖24穿過孔口 20插入，在閉鎖的第二齒36碰到相鄰的反 射器凸片42時每個閉鎖向內(nèi)彎曲。當LED14的熱墊50接合反射器16的中心墊41時，臂 40彎曲并且中心墊41在LED熱墊50上施加力。當完全插入時，每個閉鎖24向其自由狀態(tài) 彈回且第二齒36接合凸片42，因此以中心墊41和LED熱墊50之間的壓力保持透鏡12，如 圖2C所示。臂40在中心隆起的墊41和反射器16的周邊43之間提供多個導熱通道，以從 LED14將熱導引開。參照圖2A、2B、2C和2D，電觸頭穿過連接器背部18的多個或第二組孔 口 28插入，電觸頭26的端部從連接器背部18的任何一側延伸，這可在電源接頭側上從圖 3清楚地看出，并朝向LED側延伸，這可從圖2D清楚地看出。第二組的孔口 28包括壁51， 其防止電觸頭26被完全壓入連接器背部18。當透鏡閉鎖24穿過孔口 22插入時裝配繼續(xù)， 每個閉鎖24在其第一齒碰到孔口 22的側部時向外彎曲。當閉鎖24插入時，由壁51支撐 的電觸頭26接合LED電墊52，并提供LED14和連接器背部18的電連接部分54之間的電 通道。當閉鎖24完全插入時，每個閉鎖24由于其接合連接器背部18中的釋放的配合凸緣 52而朝向其自由狀態(tài)回彈，因此保持組件抵抗配合的電觸頭26的力。第一齒35和第二齒 36在閉鎖24的相對側上，以使當閉鎖24彎曲以接合第一齒35時，第二齒36到凸片42的 接合不會松開。從連接器背部18延伸的電觸頭的端部30，參見圖2D和圖3，能夠被連接到 電源線。連接器背部18能夠與從賓夕法尼亞(PA)的米德爾頓(Middletown)的泰科電子 (Tyco Electronics)獲得的商業(yè)上有售的泰科電子小型-CT連接器兼容。散熱器/光學反射器16優(yōu)選地由鋁或不銹鋼模壓或形成的導熱材料組成，雖然其 可由導熱聚合物組成。其將熱從LED傳導到其外表面，在此熱然后通過空氣在散熱器/光 學反射器之上的自然對流而被移走。作為反射器，其還減小了來自組件的熱積累，該反射器 以從組件離開的光的形式反射輻射能，而不是吸收它。本發(fā)明的第二實施例在圖4-11中進行了描述。該實施例是LED模壓的連接器組件 100，其包括卡柯洛(Carclo)透鏡110，該透鏡被裝配到組裝在散熱器組件120之上的熱塑 性透鏡載體112。LED模壓連接器組件100的分解視圖描述于圖5中。散熱器組件120，如 圖6所示，是由模壓的散熱器126組成，塑性接觸載體128穿過該散熱器進行安裝，柔性電 觸頭130組裝在塑性接觸載體128中，從圖8和圖10可更清楚地看到。圖7示出了接觸載 體組件129，該組件包括裝配到塑性接觸載體128中的柔性電觸頭130。接觸載體組件129 咬合到模壓的散熱器126的頂面上的孔口模型中，如圖8所示。LED124定位在模制到塑性 接觸載體128的定位槽(pocket)中，如圖9所示。返回參照圖5和圖6，保持夾122，優(yōu)選為 不銹鋼，組裝在LED之上，并且咬合到圍繞塑性接觸載體的位置中。保持夾122包括一對孔 口 134(僅其中一個可見)，其接合圖5和圖7的塑性接觸載體上的凸起或隆起136。一旦 接合，LED通過保持夾122的頂部表面中的切口 138是可見的。保持夾122提供了 LED124 上的向下的力，該力促使LED機械接觸柔性觸頭130和散熱器126。受促使接觸LED124的柔性觸頭130和電源連通。柔性觸頭可配合到PCB，其能給 它們供電?？蛇x擇地，柔性觸頭130可硬連線到電源。如圖5和11所示，接觸載體組件129 配合到小型-CT連接器132，其連接到電源。圖10示出LED124和小型-CT連接器132之間 的柔性觸頭130的具體連接，為了清楚起見塑性接觸載體128已經(jīng)從該視圖中移除了。圖 11是裝配到散熱器126和小型-CT連接器132的接觸載體組件129的橫截面視圖。在圖4-11所示的設計中，由小型LED124產(chǎn)生的光通過透鏡110指引。為了減小熱累積，熱通過散熱的模壓散熱器126從LED124傳導出去。保持夾122是一種金屬，其給 予LED124上的法向力以促使其接觸柔性電觸頭130，同時與LED124為一體的墊200被迫 接觸散熱器126。優(yōu)選的是一種具有高機械強度的金屬，例如不銹鋼合金，雖然在某些應用 中，可以使用其他金屬。模壓散熱器126優(yōu)選是一種具有高導熱性并且能夠通過模壓形成 的金屬，例如不銹鋼合金、鋁或鋁合金，或者銅和銅合金。然而，其也可以是導電的聚合物。 模壓的散熱器126包括足部，其允許散熱器組件120被牢固地但可移除地安裝到表面上，例 如PCB表面上或電燈組件散熱器142，例如如圖12所示，其設置有俘獲散熱器126的特征。 圖11是圖6的組件的橫截面視圖。該視圖示出保持夾122、LED124和接觸載體128之間的 界面。保持夾施加力使得能夠在LED124和柔性觸頭之間，以及LED124和模壓的散熱器126 之間形成可靠的機械接觸。模壓的連接器組件100能夠被布置在由多個連接器組件100形成的陣列中。簡單 的2X2陣列140示于圖12中，但是該陣列能被擴展到任何希望的尺寸。該陣列能被裝配 到電燈組件散熱器142上以增強散熱，從而允許LED以甚至更高的電流工作。圖13和14示出了本發(fā)明的第三實施例。LED連接器的散熱器組件150示于圖13 中。LED連接器的散熱器組件150的后端示于圖14中。后端152是一種小型-CT的兼容的 連接器，允許小型-CT連接器插入到后端152。LED連接器的散熱器組件150的分解視圖示于圖15A和15B中。連接器的散熱器 組件150包括小型化的LED154，例如前述的Rebel LED。小型化的LED154被插入到散熱器 主體156中并且定位在散熱器主體156中，并且通過觸頭盒組件158保持就位。具有螺紋 162的可選的安裝螺母160可擰到散熱器主體156的外部上的可選配合螺紋164之上，以將 連接器化的散熱器安裝到面板。觸頭盒組件158示于圖16以及圖17的分解視圖中。觸頭盒組件158包括塑性 盒主體166，其包括一對延伸過主體的狹槽168和從主體延伸開并與所述狹槽相對的凸片 170。狹槽168接收定位在其中的柔性電觸頭172，并且從盒主體166的任一端延伸。柔性 熱觸頭/保持夾174，包括導熱的彈簧狀的材料，被插在盒主體166的凸片170之上。參照圖18，該圖是LED連接器的散熱器組件150的橫截面視圖，LED154被插入到 散熱器主體156中，在此LED154通過孔口可見。觸頭盒組件158被插入到散熱器主體156 中，俘獲散熱器主體156內(nèi)的LED 154，以使LED 154被定位在散熱器主體156的中心孔口中。 當插入觸頭盒組件158時，柔性熱保持夾174被驅(qū)動抵靠LED154。柔性熱保持夾174的臂 178向外彈起，接合散熱器主體156中的埋頭孔中的保持特征181，埋頭孔被配置為接收包 括保持夾174的盒組件158的一端。因此，施加了一種力，該力保持熱保持夾174的熱接觸 區(qū)域182與LED熱墊184接觸，并且保持電觸頭尖端183與電墊185接觸，如圖15A和15B 所示。其還維持柔性的熱保持夾174的側部186與散熱器主體156的內(nèi)部表面接觸，因此 提供了從LED154到散熱器主體156的導熱通道。電觸頭172可被用導線連接到電源或者 可以插入PCB，其從該PCB得到電能。散熱器主體156具有從第一端到第二端縱向延伸過所述主體的中心孔口，并且可 以由任何導熱材料組成，例如導熱金屬，包括但不限于不銹鋼、鋁及其合金，以及銅及其合 金，或者導熱樹脂。當散熱器主體包括導電金屬時，需要在本領域的技術內(nèi)進行某些小的改 變，以使散熱器主體156與接觸盒組件的電觸頭電隔離。散熱器主體156具有預定的從主體軸向延伸的翅片型式，用于空氣的軸向和橫向流動，以便從散熱器主體156移除熱。優(yōu)選 地，散熱器主體具有凹形圓錐面以使翅片區(qū)域最大化，而不會在遠離LED154的光路上產(chǎn)生 侵蝕。該圓錐面能涂有反射材料以使組件150的光輸出進一步最大化。來自LED154中的 功率損耗的熱通過柔性的熱保持夾174被傳遞到散熱器主體156，其將熱從LED154移走并 且將熱傳遞到越過散熱器主體156的外表面的空氣。從LED154和散熱器主體156的更有 效的熱傳遞導致LED連接器的散熱器組件150的額定電流更高。 本發(fā)明可用于較小的LED，包括較小的能夠表面安裝的LED，例如LUXEON Rebel，其可從荷蘭的飛利浦Lumileds照明公司買到并且具有在加州的圣何塞的一些設 施。本發(fā)明還可用于從賓夕法尼亞的米德爾頓的泰科電子獲得的泰科電子小型-CT連接
ο
權利要求
一種用于小型電子元件的組件(150)，包括接觸載體組件(129)，其中所述接觸載體組件(129)包括在頂部表面上具有槽的接觸載體(128)，以及一端連通電源的電觸頭(130)，所述電觸頭(130)延伸過所述接觸載體，并使相對端延伸過其頂部表面；小型的LED(154)，所述小型的LED(154)包括熱墊(184)和電墊(185)，所述LED(154)容納在所述接觸載體(128)的槽中；散熱器主體(156)，所述散熱器主體具有包括孔口模型的頂面，其中所述接觸載體組件(129)延伸過散熱器組件(156)的頂面上的所述孔口模型；保持夾(122)，所述保持夾(122)具有組裝在所述LED(154)之上的孔口(134)，所述保持夾(122)由所述接觸載體(128)俘獲，其中被俘獲的所述保持夾(122)在所述LED(154)上施加力促使所述LED與所述電觸頭(130)和所述散熱器主體(156)接觸；熱塑性的透鏡載體(112)，所述熱塑性的透鏡載體被組裝到所述散熱器主體(156)；以及透鏡(110)，所述透鏡被安裝到所述透鏡載體(112)中并且在所述LED(154)之上。
2.如權利要求1所述的組件(150)，其中一端與電源連通的所述電觸頭(130)還包括 在所述電觸頭(130)和所述電源之間提供連接的連接器，所述連接器具有與所述接觸載體 組件(129)兼容的界面。
3.如權利要求1所述的組件(150)，其中所述散熱器主體(156)包括導熱材料。
4.如權利要求3所述的組件(150)，其中所述散熱器主體(156)包括鋁及其合金。
5.如權利要求1所述的組件(150)，其中所述保持夾(122)包括具有高機械強度的材料。
6.如權利要求5所述的組件(150)，其中所述保持夾(122)包括不銹鋼。
7.如權利要求1所述的組件(150)，還包括布置成陣列的多個所述小型的LED(154)。
8.如權利要求1所述的組件(150)，其中所述散熱器主體(156)在與埋頭孔相對的端 部處具有凹形圓錐面。
9.如權利要求8所述的組件(150)，其中所述圓錐面涂有反射材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于小型高功率電氣元件并且特別地用于小型LED(154)的連接器和連接器組件。雖然連接器和連接器組件被設計為用于小型LED(154)，但是這些設備沒有被如此限制并且還能夠用于其他小型的電子設備。這些連接器和連接器組件提供了小型電子元件和電觸頭之間的機械連接而不是焊接連接，提供了不論用于PCB類型的隨插即用連接或其他連接的元件之間的可靠電接觸。連接器還包括散熱器以從連接器組件移除由LED(154)產(chǎn)生的熱，并且提供LED(154)和散熱器之間的可靠的機械連接。
文檔編號F21K99/00GK101910707SQ200880123396
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權日2007年12月27日
發(fā)明者克里斯托弗·G·戴利, 查爾斯·R·金里奇, 阿蘭·W·布徹 申請人:泰科電子公司