CN100578827C - 具有塑料部件及发光二极管的装置、工具机及部件制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有一个塑料部件(10a-10k)及一个发光二极管(12a-12l)的装置。本发明提出：发光二极管(12a-12l)被浇注在塑料部件(10a-10i)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有一个塑料部件及一个发光二极管的装置、一种手持式工具机及一种用于制造手持式工具机的部件的方法。
背景技术
已有人提出：例如为了制造一个发光二极管或LED指示器使一个塑料部件与一个发光二极管相组合。在此情况下发光二极管与一个其上设有导体线条的印刷电路板焊接，及在焊接后为了保护由一个视盘覆盖。
发明内容
根据本发明，提出一种具有一个塑料部件及一个发光二极管的装置，该塑料部件是手持式工具机的一个部件并且构成一个标记单元或一个信号单元，该发光二极管被浇注在塑料部件中，其中：发光二极管包括一个透镜形式构成的、透明的罩，该罩通过一个透镜形式的区域注塑到塑料部件中。
根据本发明，提出一种手持式工具机，包含根据本发明所述的装置。
根据本发明，提出一种用于制造手持式工具机的部件的方法，包括浇注一塑料部件，通过将发光二极管浇注到该塑料部件中将发光二极管组合到该塑料部件中，在塑料部件中成型出一个透镜形式的区域，其中，该塑料部件构成一个标记单元或一个信号单元并且发光二极管包括一个透镜形式的透明的罩。
本发明提出，发光二极管被浇注在塑料部件中。由此可实现一个结实的组件，其中发光二极管通过材料锁合被固定地、防丢失地及抗机械损坏地保持在塑料部件中。可有利地取消尤其在最终装配中装配发光二极管的单独装配步骤。尤其是也可将多个发光二极管浇注成一个结实的组件。通过浇注入发光二极管可实现一个具有发光功能的塑料部件，该部件尤其可抗振动。
在这方面，应将一个组件称为发光二极管，该组件包括一个布线的半导体芯片、导体脚及一个透镜，该透镜例如由玻璃或环氧树脂构成。在这方面，“浇注”这一概念的意义范围也应包括“压力注射成型包封”。除了单组分或多组分的压力注射成型方法外还可使用人造树脂的浇注方法。
如果发光二极管由塑料部件的塑料压力注塑包封，则在发光二极管与塑料部件之间可达到特别可靠的连接。并且尤其是这样的塑料部件也可装备发光二极管，这种塑料部件由特别稳定的高温和/或高压塑料来制造。这可实现成本有利的批量生产，及可取消对温度敏感的和/或易破碎的粘接材料。一个注射成型模具的浇注点可这样有利地选择，即注射入的熔化塑料仅以减小的压力和/或减小的速度到达导体脚的区域。由此，即使在600至2000巴的高压及至200℃以上的高温下也可以可靠地避免导体脚的损坏。也可考虑本发明的一些构型，其中模具具有使导体脚与注射入的熔化塑料隔离的装置。
作为用于进行压力注射成型包封的材料可尤其是考虑热塑性塑料，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚酰胺(PA)，聚碳酸酯(PC)及聚丙烯(PP)，其中每种材料也可具有短纤维的玻璃纤维增强部分。并且也可考虑热固性塑料的压力注射成型。
在本发明的另一构型中提出，发光二极管包括一个透镜形式构成的透明的罩。该罩可有利地使发光二极管的导体脚与半导体芯片之间的导电连接与熔化塑料隔离。此外，在选择发光二极管时可采用成本有利的标准部件。
当罩用一个透镜区域超过塑料部件的表面伸出时，可有利地利用透镜形式构成的罩的聚焦特性。
而当在塑料部件中成型出一个透镜形式的区域时，也可实现具有适配专门应用的聚焦特性的塑料部件。在这方面，作为“透镜形式的”意味着：塑料部件表面的任何凸的或凹的、在其尺寸及其位置上适配发光二极管的造型，它的作用如同光学透镜。
当塑料部件由透明塑料制成时，可至少尽可能避免在塑料部件中吸收发光二极管的光。
当该装置包括至少一个浇注在塑料部件中的、用于发光二极管的供电的导体线条时，可实现一个结实的、防护外部影响的供电及在组件中的简单装配。导体线条例如可由金属线或冲压的金属片构成或通过喷镀、蒸镀或电镀施加在一个载体上。
当塑料部件构成一个手持式工具机部件，并尤其是一个手持式工具机壳体部件时，装置在其坚固性及抗冲击与抗振动的强度方面的优点尤其起到作用。
当塑料部件构成一个机动车电子装置部件时，则在装配方便性，抗故障的可靠性及长使用寿命方面的优点尤其起到作用。发光二极管尤其可有利地用作监控灯，它将给予机动车的操作者和/或机械师关于一个组件的功能正常性和/或工作状态的直接信息。
当所述装置包括至少一个被压力注塑上的用于冷却发光二极管的冷却器时，则可实现强光的大功率发光二极管的浇注。例如通过具有由金属作的散热片的冷却器或通过(导)热管可达到特别有效的热传递。
当在塑料部件中浇注入至少两个不同的发光二极管时，可实现塑料部件的多种信号功能。发光二极管可具有不同的定位，不同的颜色和/或不同的亮度。
当塑料部件构成一个标记单元或一个信号单元时，可达到信息密度的进一步提高。例如当塑料部件带有一个制造者标志和/或一个产品标志时，则该塑料部件可被用作信息单元。当发光二极管照明所述信息单元和/或信号单元时，可达到特别强烈的作用。
如果该装置包括至少一个用于根据一个工作状态特征参数驱动发光二极管的控制单元，则可通过发光二极管特别清楚地由视觉识别出包括塑料部件的器具的工作状态及可避免错误地使用在一个不适合的工作状态中。
当控制单元被设置用于：不仅持续地接通及关断发光二极管而且在至少一个工作状态中周期性地接通及关断发光二极管-即以闪烁模式操作发光二极管-时，在此情况下可提高信息密度。
附图说明
本发明的其它优点可从以下的附图说明中得到。在附图中表示出本发明的实施例。附图，说明书及权利要求书组合地包括多个特征。专业人员可符合目的地个别地考察这些特征及总结出有意义的其它组合。
附图表示：
图1：具有一个压力注塑包封的发光二极管的塑料部件，
图2：具有一个压力注塑包封的发光二极管及一个透镜形式的区域的、由透明塑料制成的另一个塑料部件，
图3：具有一个压力注塑包封的发光二极管的机动车接触轨，
图4：具有多个发光二极管的一个发光单元，
图5：具有多个发光二极管的另一发光单元，
图6：构成机动车光源的、具有不同的发光二极管的另一发光单元，
图7：具有大功率发光二极管及一个冷却器的另一塑料部件，
图8：具有多个压力注塑封入的发光二极管的一个手持式工具机的部件，
图9：具有压力注塑封入的发光二极管的另一手持式工具机的部件，
图10：具有一个构成标记及信号单元的、透明塑料部件的手持式工具机，
图11：图10中的塑料部件，
图12：具有一个构成标记及信号单元的、透明塑料部件的一个替换方案的手持式工具机，
图13：图12中的塑料部件的单个视图，
图14：一个塑料部件的照明单元，
图15：一个塑料部件的替换方案的照明单元。
具体实施方式
图1表示一个构成手持式工具机部件的塑料部件10a，该塑料部件用注塑方法由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物制成。一个发光二极管12a在制造塑料部件10a时置入在一个注射成型模具中及由塑料部件10a的塑料压力注塑包封，由此形成塑料部件10a与发光二极管12a之间的材料锁合的连接。因此发光二极管12a被注入或压力注注到塑料部件10a中。
发光二极管12a包括一个由具有一个p型搀杂区域及一个n型搀杂区域的III-V半导体组成的半导体芯片24a。该半导体芯片24a被包围在一个透镜形式的透明的罩14a内，该罩在其表面具有一个凸的透镜区域16a，该透镜区域被设置用于聚集半导体芯片24a产生的光。半导体芯片24a通过两个触点与导体脚26a，26a’相连接，通过这些导体脚可导入流过半导体芯片24a的电流。
透镜区域16a伸出超过塑料部件10a的表面，由此，塑料部件对发光二极管12a的发光特性仅在边缘上有所影响。
图2-9表示本发明的其它构型。其说明将基本上限制在与图1中所示实施例的区别上，其中保持相同的特征可参考对图1的说明。类似的特征设有相同的参考标号，其中为了区别这些实施例，在标号后面附加字母a-i。
图2表示塑料部件10b，它以注塑方法由透明塑料来制造。发光二极管12b除了在下侧面由塑料部件10b伸出的导体脚26b，26b’外均由透明塑料包围。塑料层也覆盖了发光二极管12b的透镜区域16b，其中在透镜区域16b中的塑料层具有另一造型，该造型构成一个透镜形式的区域18b，该区域聚焦由发光二极管12b发出的光。通过透明塑料的高折射率使透镜区域16b部分地失去其聚焦作用。这可通过透镜形式的区域18b来补偿。
图3表示一个构造成接触轨的塑料部件10c，它被设置用于对马达部件供电及因此构成一个机动车电子装置部件。该塑料部件10c包括两个插接触头28c，30c以及在塑料部件内部的多个由金属片冲裁出的导体线条20c。发光二极管12c在置入注射成型模具前与导体线条20c焊接及然后由热固性塑料压力注塑包封。通过这样形成的材料锁合连接保证了发光二极管12c区域中的密封性及可避免马达油及溅射水的侵入。发光二极管12c可被用作监控灯来指示马达部件的工作状态。在本发明的另一构型中发光二极管12c可与导体线条20c焊接或敛缝(verstemmen)连接。
图4表示具有多个发光二极管12d的一个载体板32d，该载体板通过印刷的印制导线20d与一个插接触头30d连接，通过该插接触头对所有的发光二极管12d供电。在安装到载体板32d上后，发光二极管12d与印制导线20d由透明塑料浇注成一个紧凑的组件。包括载体板32d及发光二极管12d的塑料部件10d的表面具有透镜形式的凹区域18d，这些区域起到散光透镜的作用。该塑料部件10d将用作照明画的画廊照明装置的灯装置。
图5表示另一与塑料部件10d相似的塑料部件10e，它的表面具有透镜形式的凸的区域18e，这些区域将由发光二极管12e产生的光聚焦到约20°的辐射角。
图6表示具有多个发光二极管12f-12f’”的、构成机动车光源的塑料部件10f。这些发光二极管12f-12f’”被浇注在塑料部件10f的一个弯曲表面的下面。该表面被划分成四个区域34f-40f，确切地为：一个装有红发光二极管12f的尾灯区域34f，一个装有白发光二极管12f’的倒车灯区域36f，一个装有橙黄发光二极管12f”的闪光灯区域38f及一个装有红发光二极管12f’”的制动灯区域40f。在本发明的另一构型中区域34f-40f可用多组分注塑方法由不同颜色的透明塑料压力注塑包封。
图7表示另一替换方案的塑料部件10g的一部分，在其中浇注有一个构成为大功率发光二极管的发光二极管12g及一个用于冷却发光二极管12g的冷却器22g。该塑料部件10g构成一个手持式工具机壳体的前部区域，其中发光二极管12g被设置用于照明一个工作区域，例如一个钻孔区域。
图8表示一个塑料部件10h，它被设置来作为一个紧凑组件使用到手持式工具机壳体中。该塑料部件10h中浇注了三个发光二极管12h-12h”，当速度超过了配置给一个相应的发光二极管12h-12h”的速度阈值时，所述发光二极管由一个包括塑料部件10h的手持式工具机的电子控制部分驱动。在相应的发光二极管12h-12h”的区域中的一个三角形罩42h的宽度至少定性地相应于配置给相应的发光二极管12h-12h”的阈值的大小。该塑料部件10h可被用于灵活地指示手持式工具机的、专业人员认为有意义的、所有的随时间变化的特性参数，例如用于指示及显示转速或转矩。
图9表示构成手持式工具机部件的另一塑料部件10i，它具有注塑封入的两个不同的发光二极管12i，12i’，即一个红发光二极管12i及一个绿发光二极管12i’，它们被设置用于指示包括该塑料部件10i的手持式工具机的一个蓄电池块的充电状态。在该蓄电池块充足电的情况下，手持式工具机的一个控制单元驱动绿发光二极管12i’，而在剩余电量小时该控制单元驱动红发光二极管12i。
在图10中所示的手持式工具机44j包括一个具有设置在侧面的塑料部件10j的壳体46j，该塑料部件具有四个浇注封入的发光二极管12j-12j’”。在图11中单个表示的塑料部件10j由透明塑料组成及在一个背面上具有浮雕形式的彩色标记及信号单元48j，在工作中该单元由发光二极管12j-12j’”照射。该标记及信号单元48j映射出一个制造者标志，即一个图形商标50j及文字串52j。
手持式工具机44j还包括一个根据该手持式工具机44j的工作模式控制四个发光二极管12j-12j’”的控制单元54j。该控制单元54j可使这些发光二极管12j-12j’”持续地接通或持续地关断或以闪烁模式周期地接通及关断、即使其闪光。通过持续接通对操作者发出手持式工具机44j一般准备就绪的信号，而通过持续关断来指示手持式工具机44j缺少电源。
如果控制单元54j等待操作者的输入，则该控制单元54j以周期的闪烁模式驱动发光二极管12j-12j’”，在该模式中使发光二极管12j-12j’”以每秒3次(3sec-1)的周期接通及关断。这种输入例如涉及在手持式工具机44j的左转方式与右转方式之间的一个选择。如果操作者进行了输入，则控制单元54j接入持续发光的模式。此外，通常当手持式工具机44j进行一个不由外部影响的过程时也持续接通闪烁模式。这种过程的一个例子是手持式工具机44j的蓄电池块56j的充电。
图12表示一个替换方案的手持式工具机44k，它具有一个透明的塑料部件10k(图13)，它被构型成一个字符串及从内部由手持式工具机44k的壳体46k上的相应槽伸出。整体浇注的塑料部件10k的形状由多个字母58k-58k””组成，它们通过接片彼此固定地连接。字母58k-58k””被浇注在一个载体板32k上，该载体板在浇注前设有发光二极管12k。这些发光二极管以模仿字母的轮廓布置(图14)及被浇注在塑料部件10k中，由此发光二极管12k，载体板32k及字母58k-58k””构成一个紧凑的组件。
图15表示一个替换方案的具有发光二极管121的载体板321，这些发光二极管被构造成可面装配的“SMD”半导体部件及它们可直接地及无导体脚地从正面与一个载体板321焊接。该载体板321从正面印上印制导线201。
图12-15中所示的发光二极管12j-121由一个控制单元54j，54k根据手持式工具机44j，44k的工作特征参数来驱动。
参考标号表
10塑料部件 12发光二极管
14罩 16透镜区域
18区域 20导体线条
22冷却器 24半导体芯片
26导体脚 28插接触头
30插接触头 32载体板
34区域 36区域
38区域 40区域
42罩 44手持式工具机
46壳体 48标记及信号单元
50图形商标 52文字串
54控制单元 56蓄电池块
58字母
Claims (14)
1.具有一个塑料部件(10a-10k)及一个发光二极管(12a-12l)的装置，该塑料部件是手持式工具机的一个部件并且构成一个标记单元或一个信号单元(48j，48k)，该发光二极管(12a-12l)被浇注在塑料部件(10a-10l)中，其特征在于：发光二极管(12a-12k)包括一个透镜形式构成的、透明的罩(14a，14b，14g)，该罩通过一个透镜形式的区域(18b，18d-18g)注塑到塑料部件(10b，10d-10g)中。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于：发光二极管(12a-12l)由塑料部件(10a-10k)的塑料压力注塑包封。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：该罩(14a)的一个透镜区域(16a)伸出超过塑料部件(10a)的表面。
4.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：塑料部件(10b，10d-10h)由透明塑料制成。
5.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：在塑料部件(10c-10k)中浇注入至少一个导体线条(20d，20e，20g，20l)，用于发光二极管(12c-12l)的供电。
6.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：设有至少一个被压力注塑的冷却器(22g)，用于冷却发光二极管(12g)。
7.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：在塑料部件(10f-10i)中浇注入至少两个不同的发光二极管(12f-12f’”，12i，12i’)。
8.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：塑料部件(10j，10k)至少为一个制造者标志。
9.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：设有至少一个控制单元(54j，54k)，用于根据一个工作状态特征参数驱动发光二极管(12j，12k，12l)。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于：控制单元(54j，54k)被设置用于在至少一个工作状态中周期性地接通及关断发光二极管(12j，12k，12l)。
11.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：发光二极管(12l)被构造成可面装配的半导体部件。
12.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：塑料部件是手持式工具机的壳体的一个部件。
13.一种手持式工具机，包含根据以上权利要求之一所述的装置。
14.用于制造手持式工具机的部件的方法，包括浇注一塑料部件，通过将发光二极管浇注到该塑料部件中将发光二极管组合到该塑料部件中，在塑料部件中成型出一个透镜形式的区域，其中，该塑料部件构成一个标记单元或一个信号单元并且发光二极管包括一个透镜形式的透明的罩。
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