CN101918245B - 用于车辆的灯 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车之类的灯，包含被埋进聚合物材料中的一个或多个LED。该灯可以置于车辆暴露的表面上，而该LED及其他电气部件的封装提供基本上对周边环境不透水的防水组件。该灯可以包含被布置在水密护罩中的光源和光波导。

Description

用于车辆的灯
背景技术
已经研发了各种类型的被照亮的门槛板(doorsill plate)。已知的安排例子公开在美国专利Nos.5,641,221、6,244,734、6,419,306、6,889,456、6,971,758、6,604,834、4,965,950和5,228,223中。
Schindele等人的美国专利No.5,641,221公开一种车辆的门入口条(door entrance strip)，它包含具有形成文字或符号的开孔的壁零件。明亮的箔被安装在壁零件的被覆盖侧，并通过该开孔可以看见。
Hulse的美国专利No.6,244,734公开一种用于车辆的被照亮的台阶(step-up)，该台阶包含安装在车辆门槛上的板。光波导由坚固的材料块形成，并被放置在适当位置以便通过沿该台阶板延伸的缝隙释放光。
Sano等人的美国专利No.6,419,306公开一种用于卡车的包含光波导板的被照亮的板，以及设有至少一个透光窗口的盖。光反射层形成在该光波导板的后表面。
Shibata等人的美国专利No.6,889,456公开一种被安放在光波导板的沟槽部分中的LED光源。该沟槽部分被用基底单元覆盖，且基底单元的四周边缘与光波导板结合。有需要形状的凹的或凸的部分被设置在对着光波导板的光发射可观察表面的表面中，为的是形成字符部分。
Inui等人的美国专利No.6,971,758公开一种照亮装置，包含对着平坦的光波导单元的侧表面的LED和用于屏蔽来自LED的光并向该波导单元后侧发射光的屏蔽表面。
Kalana的美国专利No.6,604,834公开一种照亮器装置，包含被密封在透明或半透明材料中的电致发光面板。该电致发光面板被安置在基底上并被外壳顶端覆盖。
Yamada的美国专利No.4,965,950公开一种显示器装置，它包含被布置在显示器面板后表面的光导单元，该显示器面板被夹持在机壳上。一对光入射部分被形成在右端和左端，而一对光源被安装在光入射部分中。许多点刻(stipple)从右端和左端向中央有更大密度地被形成在后表面中。
Lan的美国专利No.5,228,223公开一种用于摩托车的牌照板，它包含被两个光贯穿(light-piercing)的牌连接的主体。白的底板被夹在光贯穿的牌之间，而一个不透明的空白无数字的板与该主体连接。一个透明的防水帽把它们全包围起来，且其上包含多个小灯泡的PC牌被连接在主体的座体中。
发明内容
本发明的一个方面是用于车辆的灯组件，它包含被配置成形成机动车的一部分的车辆部件。该灯组件还包含定义相对的内表面和外表面的外单元。该外单元包括有第一区和第二区的材料片，该第一区通过该片透射至少大部分入射到该片上的光，而第二区相对于第一区透射显著较少的光。该第一和第二区一起定义一种预定的图形。该灯组件还包含被布置在与该外单元的内表面相邻的光波导。该光波导定义光接收部分，且该光波导由透光材料制成，该透光材料使在光接收部分被引进光波导的大部分光被内反射。光源被机械连接到与光接收部分相邻的光波导，且该光源包含导电电路和与该电路连接的至少一个LED。该光源还包含封装该一个LED和至少大部分电路的热塑聚合物本体。该灯组件还包含被固定于该外单元的基底单元以借此定义一个水密腔。该光波导和光源被布置在水密腔内。该外单元可以包括一片有基本上均匀的约1.0-2.0毫米厚度的聚合物材料。该光波导可以有约2.0毫米到约5.0毫米的厚度。还有，该光波导可以包含本体部分和整体形成的第一连接器，而该光源的热塑聚合物本体可以包含与第一连接器啮合并机械地把光波导和光源互连的整体形成的第二连接器。该第一和第二连接器之一可以是突出部，而第一和第二连接器中的另一个可以是凹槽，该突出部被安放在该凹槽中。该突出部和凹槽可以是T形的。该突出部可以包含平的相对的侧表面和在该相对的侧表面之间延伸的周围边缘表面，其中该周围边缘表面垂直于该相对的侧表面。
本发明的另一个方面是一种制作照明装置的方法。该方法包含提供有第一连接器的电动力的光源的步骤。还提供一片有一般光滑的相对的侧表面的透光材料，该相对的侧表面内反射被引进该片内的光。该方法还包含切割该片以形成有包含第二连接器的周围边缘的光波导。该第一和第二连接器被啮合以便把光源连接到光波导。该片透光材料可以用激光切割。该电动力光源可以包含电气电路元件和固定到该电气电路元件的LED。该LED的至少一部分和电气电路元件可以被封装在热塑聚合物材料中。此外，啮合第一和第二连接器的步骤可以包含使第一和第二连接器彼此可滑动地接触。切割该片的步骤可以包含形成在该片的周围边缘中的突出部和凹口之一，而封装LED可以包含形成包围该LED的本体，其中该本体包含突出部和凹口中的另一个。用激光在光波导的相对的侧表面之一上形成多处表面的凹凸不平，而这些表面的凹凸不平可以形成预定的图形。该光源和光波导可以被放置在基底单元的腔中，而盖单元可以与基底单元一起被密封以便使该腔水密。该盖单元可以包括透光材料，而一层挡光材料可以被涂覆到盖单元第一侧表面的部分上以形成预定的被光源照亮的图形。切割该片以形成光波导的步骤可以包含切割该片以形成T形突出部或凹口。该电动力光源可以被热塑本体封装，该热塑本体是围绕该LED的至少一部分被模铸的。
本发明的另一个方面是一种灯组件，它包含导电电路和被安装到该电路的多个LED。该灯组件还包含封装这些LED和至少一部分该电路并定义内和外侧面的透光的热塑聚合物本体。该聚合物本体包含被配置成内反射来自这些LED的光的光滑表面部分，以及使来自这些LED的光分散以便使来自这些LED的光从聚合物本体逸散的凹凸不平表面部分。一层基本上不透明的材料被布置在聚合物本体的外侧面，并覆盖外侧面的选择部分从而基本上阻挡光在该选择部分从聚合物本体逸散。该层基本上不透明材料定义聚合物本体外侧面上的敞开区，且该敞开区被来自LED的光照亮并形成被照明的图形。该敞开区可以由通过该层基本上不透明材料的开孔形成。该灯组件还可以包含被布置在被选择的通过该基本上不透明材料层的开孔之一中的至少一个不透明单元，以定义该不透明单元和光能够通过其逸散的一个开孔的边缘之间的间隙。该灯组件还可以包含在至少一个开孔上延伸并封闭该开孔的透光单元。该透光单元可以包含聚合物本体部分和被布置在该本体部分上的一层透光材料，其中当这些LED不被照亮时该层透光材料的外观基本上类似于铬。该灯组件可以包含在预选的时间周期之后断开这些LED的定时器。
附图说明
图1是按照本发明一个方面的安装在车辆等等上的车徽或车标的局部不全视图；
图2是沿图1的线II-II截取的不全的、局部分解的剖面图；
图3是按照本发明另一个方面的车徽或车标的局部分解的、不全的剖面图；
图3A是图3的车徽或车标的部分的放大视图；
图4是按照本发明又另一个方面的车徽或车标的局部分解的、不全的剖面图；
图5是图4的车徽或车标的部分的放大的不全的视图；
图6是按照本发明另一个方面的灯组件和门槛的等角投影图；
图7是图6被照明的门槛组件的分解等角投影图；
图8是图7的光波导和光源的分解等角投影图；
图9是图8的光波导和光源组件的顶视平面图；
图10是沿图9的线X-X截取的光波导和光源组件的剖面图；
图11是图10的光波导和光源组件的底视平面图；
图12是图11的光源的部分的不全的、放大视图，用于表明内部电气部件；
图13是按照本发明另一个方面的光源的部分的不金的剖面图；
图14是沿图6的线XIV-XIV截取的被照明的门槛组件的不全的剖面图；
图15是图14的被照明的门槛组件的不全的分解图；
图16是图6的被照明的门槛组件的另一个实施例的剖面图；
图17是图16的被照明的门槛组件的不全的分解图；
图18是按照本发明的另一个方面的电气装置的等角投影图；
图19是表明图18的装置的内部部件的等角投影图；
图20是表明图19的部件在图18的装置的制造期间的等角投影图；
图21是沿图20的线XXI-XXI截取的剖面线，表明在制造期间模铸工具中的部件；
图22是沿图20的线XXII-XXII截取的剖面图，表明在制造期间模铸工具中的部件；图20；
图23是表明在熔融的聚合物材料即将第二次压射注入之前位于第二模铸工具腔中图20部件的剖面图；
图24是按照本发明的另一个方面的装置在制造期间所使用的组件的等角投影图；
图25是包含图24的组件的成品的装置的等角投影图；
图26是在第一次模铸压射期间熔融聚合物材料注射之前位于模铸工具中的图24的组件剖面图；
图27是在第一次模铸压射期间熔融聚合物材料注射之前位于图26模铸工具中的图24的组件的剖面图，其中该剖线是穿过不同于图26的平面的平面截取的；和
图28是按照本发明的又另一个方面的位于模铸工具中的由第一次模铸压射形成的组件的剖面图。
具体实施方式
为了这里描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直”、“水平”及其派生术语都将与本发明有关，如在图2-4中的取向。然而应当理解，本发明可以假设各种替代的取向和步骤序列，除非那里明确地指出相反的情形。还应当理解，在下面说明书的附图和描述中示出的特定的装置和过程，都是所附权利要求书中定义的创造性概念的简单示出的实施例。因此，凡涉及这里公开的实施例的特定尺寸和其他物理特征，不应被认为是限制，除非权利要求书有另外的明确陈述。
参考图1，按照本发明一个方面的被照明的装置诸如车徽或车标1，包含被固定在结构3上的基底2和车标或车徽图案(design)4。如在下面更详细的讨论，结构3可以是一片车辆等防护板的金属部分，或者它可以包括车辆座椅的背部，或其他安装结构。在该示出的例子中，图案4有圆环类形状。应当理解，该图案4实际上可以包括任何形状或图案。尤其是，图案4包括汽车制造商等的标志或商标，使该车徽或车标1容易标识车辆的制造和/或型号。基底2可以是四边形的，或任何其他形状。例如，基底可以做成与图案4形状匹配或互补的形状，如虚线2A(图1)所示。也如在下面更详细的描述，基底2可以包含为图案4提供背后照明的多个LED 6。
接着参考图2，按照本发明一个方面的诸如车徽或车标1的灯装置，包含有多个被埋进透光聚合物材料7中的LED 6的基底2A。聚合物材料7最好是透明的，但它可以包括有色的半透明材料，或者它可以包括其他透光材料。被埋进透明的聚合物材料7内的导体8向LED 6输送电功率。一根或多根电功率线9被电连接到导体8，并输送来自功率源10的功率。电功率线9通过结构3中的开孔11。应当理解，除用于车辆等类型的常规电池功率源外，功率源10可以包含驱动LED 6所必要的电路(未画出)。另外，用于驱动这些LED的电路(未画出)可以放置在导体8上并埋进聚合物材料7中。基底2A可以按照美国专利申请公布No.20080062711中详细公开的安排制作，该申请标题为ELECTRICAL DEVICE HAVING BOARDLESSELECTRICAL COMPONENT MOUNTING ARRANGEMENT，2008年3月13日公布。
基底2A可以包含一对由透明聚合物材料7形成的安装/定位桩或凸台12。桩或凸台12被安放在结构3中的开孔15中以把基底2A定位在结构3上的适当位置中。结构3可以包含安放基底2A的凹槽或凹口区14以降低车徽或车标1在结构3表面15之上的突出程度。应当理解，基底2A的厚度或高度“H”通常十分小，在约3-6mm范围内。基底2A的部件厚度在图2中为举例说明的目的被夸张了。基底2A下侧19上的一层粘结剂18使基底2A被固定在结构3上。在一个优选实施例中，粘结剂18是压敏粘结剂(“PSA”)。然而，按照本发明，其他合适的粘结剂或固定安排也可以使用。
图2的车徽或车标1包含薄层材料20，该薄层材料20可以被固定到透明的聚合物材料7的顶表面21和侧表面22及23上。该薄层材料20包括薄膜、涂料或其他阻挡LED 6产生的光的基本上不透明的材料。层20可以是有色的以提供车徽或车标1需要的外观。层20的边缘24A、24B、24C和24D与形成图案4的材料间隔开以分别形成间隙25A、25B、25C和25D。图案4最好是由不透明塑料聚合物、金属或其他合适的材料制成的坚固单元，该材料阻挡来自LED 6的光并提供需要的耐磨性和外观特征。薄层20和图案4的材料两者都阻挡来自LED 6的光，使光只能通过间隙25A-25D逸散。这样给出的独特边缘照明安排使图案4特别显著。在该示出的例子中，薄层20包含分别在透明聚合物材料的侧表面23和24上延伸的边缘部分或边舌(flap)20A和20B，从而防止来自LED 6的光在边缘或侧表面23和24上逸散。
LED 6如果平坦地被安装在导体8上，最好是向旁边发射光(如平行于导体8)的侧向发射LED。然而，LED 6最好以约30°的角度“θ”被安装在导体8上。此外，LED 6被定向为向侧表面23和24发射光“L”。入射在侧表面23和24上的光L被向内反射回到聚合物材料7中。图2的线“L1”代表如果来自LED 6的光不被内(intervally)反射时应有的传播路径。以角度θ安装LED 6有利于来自LED 6的光在聚合物材料7内分散并避免或降低如果LED 6按平坦配置安装(即θ＝0°)可能形成的“热斑点”(更大光强度的区)。聚合物材料7的顶表面21可以是颗粒状、结霜状或别的非光滑形状以提供光从表面21的分散(逸散)。顶表面21在间隙25A-25D的区可以有凹凸不平的或粗糙的表面以改进光在这些区中的分散，而顶表面21在其他区可以是光滑的以改进光L的内反射。
因为LED 6和导体8被完全埋进透明的聚合物材料7内，车徽或车标1完全或基本上是防水的，因而提供高度的耐久性和抗风雨能力。还有，因为LED 6吸收相对少量的电功率，车徽或车标1对车辆的电功率系统没有明显影响。车徽或车标1可以在操作上与定时器等连接，该定时器等在车辆熄火后或其他灯被断开后继续点亮LED 6一段时间周期。由此可见，停泊在停车场等的有车标1的车辆，即使车辆被熄火(turn off)后也将给出车徽或车标独特的被照明的显示。因为LED 6的功率需求非常低，该定时器可以被配置成让车徽或车标1接通一段相对长的时间周期，例如10分钟、20分钟、30分钟或一小时或更长。因此，如果车辆包含在数分钟后关闭车辆前灯和/或内部灯的定时器，车标1可以保持被照亮一段实际上更长的时间周期。
接着参考图3，按照本发明另一个方面的装置例如车徽或车标1A，包含有侧向发射LED 6和导体8的基底2A，该侧向发射LED 6和导体8基本上按图2所示相同方式被埋进透明的聚合物材料7中。该LED 6如在上面结合图2所讨论的以一定角度(即非平坦的)被安装。然而，与图2的车徽或车标1不同，材料30的边缘31A、31B、31C和31D被置于形成图案4的材料下面，使图案4周围没有间隙之类形成。材料30可以是不透明的涂料、聚合物或其他的这类材料。接着参考图3A，图案4可以包括具有被布置在聚合物材料26上的透光材料薄层27的透光的或透明的聚合物材料26。层27是当LED 6被断开时产生类似铬外观的透光材料。然而，当LED 6被接通时，层27借助透射来自LED 6的光通过层27而透射光并照亮图案4。层27可以是从Craft Originators of Hamilton，Ontario，Canada购得的
Figure BPA00001184538800081
膜。层27可以包括如在美国专利No.6,101,748中所公开的一层或多层材料层，这里引用该专利的全部内容供参考。另外，层27可以包括半透明的有色聚合物材料或涂料层的透光层。再有，层27可以被除去，而聚合物材料26可以包括提供被照明图案4的有色的半透明材料。
如在上面的讨论，虽然图1中画出的基底2有一般四边形的形状，但车徽或车标1的基底可以被选择为图1中以2A标记的虚线所示的与图案4形状互补的形状。还是如在上面的讨论，图案4实际上可以有所需要的任何形状或配置以适当标识车辆的特定制造或型号，或提供另一种需要的装饰效果。因此，在本申请中示出的图案4和基底2的形状，仅仅为提供为了解本发明而用于举例说明的目的，因而不应被认为是对这些部件的形状的限制。
接着参考图4，按照本发明另一个方面的车徽或车标1B，包含一个或多个被埋进透光或透明的聚合物材料35中的侧向发射的LED6。如在上面结合图2讨论的，LED 6以一定角度(即非平坦的)被安装。电功率经导体8被输送到LED 6。除透明的聚合物材料35外，车徽或车标1B还包含由非半透明聚合物材料诸如黑的ABS材料制成的部分36。在该示出的例子中，该部分36包含形成与导体8相邻的层的主段37，以及环绕透明的聚合物材料35的侧表面40及41分别延伸的直立边缘或类似凸缘的部分38及39。边缘部分38及39防止来自LED 6的光从非半透明材料36与透明的聚合物材料35相遇处形成的界面40及41逸散。
来自LED 6的光在界面40及41处被向内反射，并通过被埋进图案或车徽部件45中的层50逸散。图案部件45可以用粘结剂等(未画出)固定在前表面46上，前表面46被布置在形成图案45的材料的下表面47上。应当理解，图案45可以有类似于图1所示形成车徽或车标1的图案4的材料的形状，或者，形成图案部件45的材料可以按特定应用要求而有另一种形状。
车徽或图案45可以有被埋进其中以形成图案4的材料层50。更具体地说，参考图5，图案或车徽45可以包含透明的或半透明的聚合物本体51，材料薄层50被埋进聚合物本体51以形成标志或图案4。该材料层50可以是前述美国专利No.6,101,748中描述的膜。应当理解，该凸起的层50事实上可以为提供需要的效果要求而包括多个层。在一个优选的实施例中，当从“A”表面观看图案或车徽45时，层50提供类似铬的外观。层50被凸起以提供非平面的外观。在该示出的例子中，层50被凸起的深度“H1”约1.5mm，而车徽45的整个厚度约3mm。然而，应当理解，实际上任何厚度都可以依特定应用的需要而被使用。例如，层50不必被凸起，并能够包括平坦的层或材料。透明或其他透光聚合物材料52被布置在由凸起的层50形成的腔53中。当来自LED 6的光“L”入射到透明的聚合物材料52上时，光“L”被透射通过聚合物材料52、凸起的层50，并通过透明的聚合物材料51。光L然后通过聚合物材料51的外表面46逸散。
涂料或其他不透明膜的第一和第二层54和55被布置在围绕凸起层50的区中的透明聚合物材料51之上以阻挡来自LED 6的光“L”的透射。层55最好是一层阻挡光透射的聚合物材料，黑的涂料等等。层54包括可以被着色的涂料或其他聚合物层以提供围绕铬凸起层50的所需要的背景颜色。压敏粘结剂(“PSA”)可以用于把图案或车徽45固定到透明聚合物材料35(图4)的前侧表面46和黑聚合物部分36上。最好是，不把该PSA涂覆到透明聚合物材料52上以便不阻挡光“L”透射通过材料50的凸起层。
本发明的灯装置或组件/车徽/车标1可以被用在车辆的外部，诸如防护板，保险杠等等上。另外，灯组件1例如可以被放置在例如座椅的背等等上。还有，按照本发明的灯组件1可以被安装到建筑物、房屋或其他不动结构的外部从而提供装饰或信息性效果。
接着参考图6，按照本发明另一个方面的灯组件或装置，包括车辆部件诸如门槛组件60，该门槛组件60有包含延长的平坦部分62和向上延伸的导槽部分63的初级结构61。使用时，车辆门(未画出)位于初级结构61的平坦部分62之上，而导槽部分63的侧表面64被布置与车辆门的下边缘部分(未画出)直接相邻或接触。灯组件70(亦见图7)被安装到初级结构61上，且包含通过初级结构61的平坦部分62中的开孔66可看到的上表面71。
参考图7，灯组件70包含光源/波导组件74、上单元或形成上表面71的贴花(appliqué)75、支承单元76和可选的反射层或单元77。
该上单元75由聚碳酸酯或其他合适的聚合物材料薄片制成，厚度约1.0mm到2.0mm。在该示出的例子中，上单元75约1.5mm厚。上单元75可以由具有透光性质的聚合物材料层或片80制成，然后用油墨78或其他挡光材料涂覆于该材料片80的下表面79，留出没有油墨78的区81，以便使来自光源/波导组件74的光可以通过该区81被透射。该区81可以形成字母、图案等。尤其是，区81可以形成拼出车辆牌子或型号的字母，当门打开露出被照明的门槛组件60(图6)时，用户能够读出这些字母。区81也可以形成图案或形状，而不是字母、数字等等。片80的上表面71可以包括耐磨材料的保护涂层以改进灯组件70的耐久性。适合作表面71的涂层或层的材料的一个例子是可从West Bend，WI的Serigraph公司购得的
Figure BPA00001184538800111
产品。该片80最好是透明的或半透明的材料。尤其是，该片80可以包括白色聚合物材料，该白色聚合物材料提供足够的光透射能力以照亮区81，而同时不让用户通过该区81看到光源/波导组件74和/或空白单元及反射单元77。
光源/波导组件74包含接头87上与光波导86连接的光源85。电线88和89从光源86延伸并连接至通常的12伏车辆电源。
接着参考图8，光源/波导组件74包含光波导86和光源组件85。光波导86可以由一片有相对均匀厚度的丙烯酸材料或其他合适的聚合物制成。光源85和光波导86的厚度将取决于特定应用要求而变化。在该示出的例子中，光源85和光波导86的厚度在约2.0mm到4.0mm范围内，更可取的是约3.0mm。然而，光源85和光波导86可以有不同的厚度。在该示出的例子中，光波导86是从大片材料切割的以形成包含诸如向内延伸部分92的凹口的周边91，该向内延伸部分92有形状与光源组件85的突出部95精密地对应的表面93。光波导86可以用激光切割、锯形成，或者另行切割一片聚合物材料形成。另外，光波导86可以用合适的聚合物材料等模铸。如在下面更详细的描述，光源组件85包含被模铸在聚合物本体96内的一个或多个LED和其他电气部件。在该示出的例子中，除向内延伸部分92外，光波导86包括矩形棱镜。来自光源组件85的光在光波导86内被内反射，随后从上表面97逸散并通过上单元75的区81(图7)。
光源85的突出部95被配置成精密地安放进光波导86的周边91的凹口或向内延伸部分92内，从而机械地和光学地使光源组件85与光波导86互连。在该示出的例子中，突出部95在平面视图中一般呈T形(图9)，有第一部分98和横向延伸部分99及100。光波导86的向内延伸部分92包含与突出部95的第一部分98对应的第一部分101，以及与光源组件85的突出部95的横向部分99及100分别对应的侧部分102及103。突出部95可以被加工成尺寸略大于光波导86的周边91的向内延伸部分92的尺寸，从而形成压配合以便机械地把光源组件85与光波导86互连而无需使用粘结剂。粘结剂材料(未画出)可以可选地在即将组装前被涂覆到突出部95和/或向内延伸部分92以便在光源组件85和光波导86之间提供牢固的连接。还有，为确保光源组件85被光学耦合到光波导86，少量的透光材料诸如透明的密封剂或粘结剂材料在组装时也可以被涂覆到周边91的突出部95和/或向内延伸部分82。
接着参考图9-11，光波导86包含形成分散图形的凹凸不平表面部分106，该分散图形导致来自光源组件84的光在光波导86内向光波导86的上表面97分散，使光从光波导86的上表面97逸散。在该示出的例子中，分散图形106的轮廓107取字母的形式，这些字母具有的形状基本上与上单元75的透光区81(图7)相似。分散图形106可以与区81有相同大小和形状，或者它可以稍大或稍小。一般说，分散图形106可以稍大于区81以确保区81被完全照亮，并有相似的形状以便在上单元75的邻近透光区81提供有效的光分散。在该示出的例子中，分散图形106被激光形成在光波导86的下表面105上。分散图形106包括由入射下表面105上的激光产生的多个小的表面凹凸不平，诸如低的斑点、高的斑点或两者的组合。应当理解，提供边界线107的目的是为了表明分散图形106相对于邻近的光波导86的下表面105的光滑部分108的轮廓，但分散图形不一定要包含形成在光波导86上的真实的线107。
参考图10，光源组件85包含被埋进聚合物本体111中的内部电气组件110。接着参考图12，该电气组件110可以包含导电电路元件112和一个或多个诸如电阻器、二极管、电容器等的电气部件115、116，这些电气部件115、116被焊接或者用别的方法电学地和/或机械地被连接至电路元件112。在该示出的例子中，电气部件包含被配置成沿箭头“A”方向发射光的侧向发射LED 114，以及一个或多个也被固定到导电元件112上的附加的电气部件115和116。一根或多根导电线88和89向电路元件112输送功率，并延伸到聚合物本体111的外侧。按照2008年3月13日公布的标题为ELECTRICAL DEVICEHAVING BOARDLESS ELECTRICAL COMPONENT MOUNTINGARRANGEMENT的美国专利申请公布No.2008/0062711中公开的安排，该侧向发射LED 114和/或其他电气部件115、116可以被固定到电路元件112上并被模铸进聚合物本体111中。
参考图13，光源组件85可以包括有印刷电路板118的电气组件110A，该印刷电路板118被焊接或者用别的方法被固定到电路元件112A上，侧向发射LED 114A和其他电气部件115A及116A被安装到印刷电路板118上。电气组件110A可以按下面结合图18-28更详细的描述制成。LED 114A可以包括被配置成按特定应用需要而提供不同颜色的红绿蓝(“RGB”)LED。另外，该RGB LED可以被配置成取决于具体操作条件(如周围光的水平)而改变颜色，使灯组件70(图6)在不同的操作条件下提供不同颜色的光。电气部件115、116等被配置成当常规的12伏D.C.电源与线88和89连接时驱动LED 114(图12)或114A(图13)。这样允许灯组件70与常规的12伏车辆功率源(或其他常规功率源)连接。虽然光源85被画成由电线88和89提供功率，但应当理解，如在上面指出的申请Nos.11/842,606和61/013,097中描述的，光源组件85可以被配置成包含提供插头型连接的电插座等等。
在该示出的例子中，LED 114/114A被适当定位，以使来自LED114的光一般通过突出部95(亦见图9和11)沿箭头“B”方向被透射/被投射。来自LED 114的光因而被透射进光波导86，使该光被内反射直到它通过光波导86的上表面97逸散。或者，光源组件85可以包含一对间隔开的突出部95A和95B(图9)，该对突出部95A和95B被分别安放在对应的光波导86的向内延伸部分92A和92B中。如果光源85和光波导86被按此方式配置，则平坦表面138被形成在光源85的聚合物本体111上，该平坦表面138紧密配合地贴着对应的光波导86上的平坦表面139，以便使来自LED 114的光分别通过聚合物本体111和光波导86的平坦表面138和139被透射。
接着参考图14和15，被照明的车辆部件或门槛组件60的初级结构61可以由聚合物材料制成，有桩119在邻近开孔66的边缘120向下延伸。上单元75包含邻近上单元75的周围边缘122的多个开孔121，而支承单元76包含多个开孔123。组装期间，桩119被插入通过上单元75的开孔121，又通过支承单元76的开孔123，然后桩119的端部125(图14)被熔融而形成增大的头部或夹持器部分126，它物理互连支承单元76到初级结构61。支承单元76包含主壁板(web)128和相对于基底壁板128横向延伸的侧壁或侧壁板129。向外延伸的凸缘部分130从侧壁板129向外延伸，并形成周围边缘131。在该示出的例子中，壁板128和129的厚度在0.10-0.20mm范围内，而可取的是约0.15mm。当初级结构61的桩119被熔融时，支承单元76的凸缘部分130牢固地把上单元75的外边缘部分132卡紧在凸缘部分130与初级结构61之间，从而形成水密的密封。初级结构61、上单元75和支承单元76一起定义腔133，而光源/波导组件74被布置在腔133内。
除桩119外或代替桩119，也可以把粘结剂材料、密封剂等涂覆于支承单元76的凸缘130、上单元75的边缘部分132和/或初级结构61的边缘表面124，以便粘结互连初级结构61、上单元75和/或支承单元76以提供水密的密封。在该示出的例子中，光源/波导组件74的上表面97和下表面105不是分别粘结连接到上单元75或支承单元76的。光源/波导组件74的周边表面91也可以没有粘结剂材料。因为不是粘结结合光源/波导组件74与这些其他部件，与光漫射/降质等关联的问题被缓解或消除了，不然这个问题可能由于粘结结合光源/波导组件74到其他部件而出现。
腔133由此被密封而形成容纳光源/波导组件的水密腔。这样提供一种耐久的和抵抗与潮湿相关的降质的组件。
在该示出的例子中，支承单元76可以由防止光从光源/波导组件74逸散的不透明聚合物材料形成。支承单元76的表面135可以包括一层反射材料，诸如反射油墨或放置在支承单元76的主壁板128上的反射材料薄片，以提供增加返回进入光源/波导组件74的光波导86的光的反射。接着参考图16和17，该灯组件另外可以包括有凸缘部分130A的支承单元76A，粘结结合该凸缘部分130A与上单元75A的边缘部分123A。类似地，可以粘结结合上单元75A与邻近开孔66A的周围边缘120的初级结构61A的边缘表面部分124A。可以粘结结合反射单元或层77A与支承单元76A的壁板128A以提供增加的进入光源/波导组件74A的光的反射。反射单元77A可以包括不透明的聚合物薄片，诸如有反射质量的白的聚合物材料，而支承单元76A可以由不透明的光吸收聚合物材料诸如黑色聚合物制成。反射单元77A可以被粘结结合到支承单元76A，或者反射单元77A可以用恰当的模铸工艺与支承单元76A整体地形成。
在该示出的例子中，初级结构61在边缘120附近的厚度是约1.0-2.0mm，最好约1.5mm。这样，在该示出的例子中，门槛组件60在灯组件70附近的厚度“T”(图14)是约5.0mm。还有，在该示出的例子中，光源/波导组件74具有的长度“L”(图11)约40-50mm，而宽度“W”约15-25mm。光源85的本体111的主部分是约16-20mm乘16-20mm，而更具体地说是约18mm乘约18mm(不包含T形突出部95)。
电气装置201(图18)包含由聚合物材料等形成的用于封装内部电气部件204的外部分202。内部电气部件204可以包含一个或多个印刷电路板(“PCB”)205和206，以及一个或多个集成电路(“IC芯片”)207-210和/或一个或多个LED 211-213。在该示出的例子中，IC芯片207-210可以包括微处理器，光、温度或其他传感器等等，而LED211及212可以包括红绿蓝(“RGB”)LED。IC芯片207-210及LED211-212可以分别被焊接或用别的方法连接到PCB 205及206的表面214及215。另外，导电的环氧树脂、粘结剂等也可以用于把IC芯片207-210及LED 211-212固定到PCB 205及206上。IC芯片207-210和LED 211-212可以包含多根引线216，它们被电学地和机械地分别连接到PCB 205及206的表面214及215上的导电材料217。PCB 205及206可以按照已知方法构造，而各种电气部件诸如IC芯片207-210和LED 211-212可以用已知方法被连接到导电材料217。除IC芯片207-210和LED 211-212外，各种各样的其他电气部件诸如电阻器、电容器、二极管、晶体管、光传感器、电感器等等(未画出)，如果特定应用需要，也可以被固定到PCB 205及206上。
PCB 205及206可以用有多段延长段221-223的导体220互连，这些延长段221-223最初被横向段224和225互连。延长段221-223可以用焊接或其他合适的电的和机械的连接与PCB 205及206的表面214及215连接。导体220最初是作为一块单元被制作的，而横向段224和225随后被切割以形成三个分开的延长段221-223。用于特定应用的延长段221-223的数目可以按需要变化。在该示出的例子中，导体220是从一片金属诸如黄铜、铜或其他合适的导电材料被冲压出来的。然而，导体220可以包括导线、可弯曲电路，或“带形电缆”、延长的导电条轨等等。
除了导体220外，附加的导体226-234也可以被连接到PCB 205及206。导体226-234可以由被冲压的金属片形成，或者，导体226-234可以包括导线、条轨(rail)、带形电缆等，取决于特定应用的要求。回头参考图18，电气装置201的外部分202可以包含从外部分202的本体部分237的侧面236向外延伸的部分235，以便用导体232-234形成能用标准连接与电功率源偶联的电插座238。再次参考图19，电气装置201可以包含一个或多个电气部件诸如直接与导体229-231连接的白LED 213。
在诸如IC芯片、LED 211-212和/或其他部件(未画出)，以及导体220和226-234经由焊接等被固定到PCB 205及206以形成图19的组件240之后，把组件240放置在模铸工具268中(图21和22)，而聚合物材料241被模铸到组件240上以形成中间产品组件242(图20)。聚合物材料241分别在PCB 205及206的上表面214及215上形成聚合物层245及246。封壳部分247-252分别在IC芯片207-210和LED 211-212的顶部上被模铸。导槽或沟槽253-258围绕封壳部分247-252延伸，而小的塑料桥259-264延伸在聚合物层245及246和封壳部分247-252之间。如在下面更详细的讨论，桥259-264由模铸腔中输送熔融聚合物材料的小通路造成，熔融聚合物材料来自形成聚合物层245及247的腔部分，而该模铸腔部分在IC芯片207-210和LED 211-212之上形成封壳部分247-252。聚合物材料241具有的熔融温度最好低于被用来形成PCB 205及206和被用来形成组件240的任何其他部件的材料。
接着参考图21，被用来形成图20中间组件242的模铸工具268包含第一模铸部分269和第二模铸部分270。PCB 205及206被置于模铸腔271中，然后熔融的聚合物材料被注入模铸腔部分272-274内以形成层245及246和封壳部分247-252。如图22中所示，小通路275把腔部分273与腔部分274以流体状态互连，从而使熔融材料从腔部分273流进腔部分274因而形成封壳部分247-252。通路275也充满熔融聚合物材料，由此形成把封壳部分247-252与PCB 205及206的层245及246分别互连的桥部分259-264(图20)。通路275有非常小的剖面面积，以使熔融材料进入环绕电气部件207-212的腔部分274的流动受到限制。虽然通路275的大小可以取决于被封装的电气部件的大小、被模铸的聚合物材料的类型或其他变量而变化，但通路275的剖面面积一般约0.004英寸2，并通常落在约0.002英寸2到约0.050英寸2范围。然而，通路275的剖面面积可以落在该范围之外，且通路259的剖面面积可以大到0.100英寸2、0.25英寸2或更大，或者它可以小到0.001英寸2或更小。由此可见，电气部件207-212没有遭受压力和力，否则如果装置201的整个外部分202(图18)按单次模铸压射工艺被模铸的话，这些压力和力会出现。借助使电气部件207-212与全部力和/或热隔离，电气部件207-212基本上受到保护而使这些部件不会从PCB 205及206和/或导体226-234脱落，不然如果使用单次模铸压射工艺，被注入模铸腔中的熔融聚合物将产生该全部力和/或热。
接着参考图23，中间组件242在模铸工具268中被第一次模铸压射而形成之后，该中间组件242然后被置于有第一模铸部分281和第二模铸部分282的第二模铸工具280的腔283中。PCB 205及206和/或导体226-234可以包含一个或多个小孔或其他定位件(未画出)，这些小孔或其他定位件与销钉或模铸工具268及280的其他这类部件(也未画出)啮合从而使组件240及242分别定位在模铸工具268及280中。第二模铸工具280的腔283可以有基本上与电气装置201的外表面285对应的内表面284(图18)。熔融的聚合物被注入层245及246之上的腔283中，层245及246先前已被模铸在PCB 205及206上。被注入腔283中的熔融聚合物还封装先前在模铸工具268中形成的封壳部分247-252。腔283可以包含凹表面286，该凹表面286形成LED 211及212之上的突出部287及288从而形成按预定图形分配光的透镜。用于形成装置201的外部分202的聚合物材料可以是透明的，或者可以被覆盖以给出特有的外观。用于形成封壳247-252的模铸工具和工艺类似于在共同待决的美国专利申请No.11/842,606中详细描述的工具和工艺，该申请于2007年8月21日被递交，这里引用其全部内容，供参考。除安装在PCB 205及206上的电气部件外，一种或多种附加的电气部件或装置诸如白的LED 213和/或其他电气部件(未画出)也可以在类似于上述工艺的两次压射工艺中被封装和过模铸(overmold)。然而，直接安装在导体226-234上的电气部件基本上按上面指出的共同待决美国专利申请No.11/842,606中详细描述的相同方式被过模铸。应当理解，模铸工具268和280如在上面详细的描述，可以包含用于封装被安装在PCB 205及206上的部件的部分，而这些相同的模铸工具268和280可以包含同时封装诸如白LED213的部件的其他腔部分，这些部件基本上按上面指出的共同待决美国专利申请No.11/842,606中详细描述的相同方式被安装到导体226-234上。
再次参考图18，聚合物外部分202可以包含整体形成的安装件诸如分别有开孔292及293的延伸部290及291，这些延伸部290及291接纳扣件之类以固定电气装置201。或者，其他的安装件诸如凸台、机械扣件的小孔等等(未画出)可以形成在外部分202上用于定位和/或安装电气装置201。还有，应当理解，导体220和/或226-234不一定必须按平面配置形成。这些导体可以形成为各种三维的、非平面的配置，使电路板205及206可以彼此相对地被置于非平面配置中。由此可见，电气装置201的整个形状可以按特定应用要求是非平面的。例如，如果装置201包括的灯必须适应受限制的空间，那么可以选择PCB的数量和大小，以及PCB彼此相对的取向和位置，以在受约束的区域内达到精密配合。由此可见，多个LED或其他电气部件可以被包含在装置201中，且这些LED或其他电气部件可以被安装到为这些LED或其他电气部件提供适当电连接的PCB，不会使电气装置201受到限制，而如果单个大的PCB被用于安装所有部件，那么电气装置201则要受到限制。
此外，因为PCB和其他电气部件被完全封装在聚合物材料中，这些内部部件被密封以使它们不被暴露于大气的湿气和其他元件。因此，装置201是非常耐用和抗风雨的，这使它可以被用来为车辆、建筑结构等等提供外部照明。还进一步，各种为LED和/或其他内部部件提供要求的电功率所必要的电气部件，也可以与PCB或其他内部导体连接。由此可见，通常的12伏DC功率源可以与电插座238(图1)连接，且安装到PCB 205或206和/或导体226-234的电气部件可以被用来向LED和/或其他部件提供适当的电压和电流。
按照本发明的一个方面，IC芯片207-210之一可以包括光强传感器，如果装置201被暴露于充分弱光的条件下，该光强传感器会接通一个或多个LED 211-213。电气装置201可以包括能够被固定于机动车等的外表面的被照明的车徽或车标。如果装置201包含被模铸进装置201内的传感器，该车徽或车标可以被配置成当车辆被暴露于弱光条件下时被自动地照亮。
接着参考图24，按照本发明的另一个方面，PCB 205及206可以在最初被安装到单个大的由被冲压的金属片等形成的导电电路元件或壁板300上。导电电路元件300可以包含最初被横向段诸如横向段224和225(图19)互连的多个导电部分，这些横向段224和225是在PCB被附着于导电电路元件300之后被切割的。PCB 205及206可以用焊接或其他已知方法与导电电路元件300连接。各种电气部件诸如LED、IC芯片、电阻器等等可以借助焊接等被固定在PCB上，而另外的电气部件可以经焊接等被直接固定在导电壁板上。得到的组件310然后按两次压射工艺被过模铸，其中封壳部分首先按图26和27所示的类似于上面结合图19-23详细描述的工艺方式围绕第一模铸工具302中的电气部件301被模铸，以便形成完整的装置306(图25)。然后用如图28所示的第二模铸工具304进行一次或多次另外的模铸压射，以便给出可以有基本上类似于电气装置201(图18)的外部配置的成品零件。
接着参考图12，组件310(图24)可以另外在第一模铸步骤或压射期间被放置在模铸工具312中。模铸工具312包含上腔313和可选的下腔314。上腔313包含围绕部件301形成小间隙316的圆环状脊或突出部315。间隙316在第一模铸压射期间限制熔融聚合物材料围绕PCB 205及206和围绕部件301的流动。间隙316由此提供熔融聚合物材料的被降低的流动，这样使小通路275(图22)对模铸工具312是不需要的。模铸工具312可以可选地包含有形成小间隙318的圆环状突出部317的下腔314，该小间隙318用于限制熔融聚合物材料在电路元件300相对一侧上的PCB 205和206的区中的流动。
接着参考图13，模铸工具320形成腔324并包含有形成小间隙323的圆环状脊或突出部322的上工具零件321，该小间隙323用于限制熔融聚合物材料围绕安装在PCB 205上(或安装在电路元件300上)的电气部件207-212的流动。模铸零件321的表面325紧紧贴在电气部件207-212上，以便使工具320中第一次模铸压射或步骤产生的中间零件的电气部件被聚合物材料升起的脊包围，部件207-212的上表面326被暴露出来。
由模铸工具312(图12)和模铸工具320(图13)产生的中间零件可以被放置在第二模铸工具诸如模铸工具280(图23)或模铸工具304(图28)中以提供第二次(或更多次)模铸压射来形成成品的装置。
在前面的描述中，本领域熟练技术人员容易明白，可以对本发明进行修改而不偏离这里已公开的概念。这样的修改应当被认为包含在下面的权利要求书中，除非这些权利要求以它们的措辞明确地另行申明。除非明确地另行申明，本申请的一个实施例或变化形式的特征并不与本发明其他实施例或变化形式的特征相互排斥。

Claims (24)

1.一种用于车辆的灯组件，包括：
车辆部件，被配置成形成机动车的一部分；
定义相对的内表面和外表面的外单元，该外单元包括有第一区和第二区的材料片，该第一区通过该片透射至少大部分入射到该片上的光，该第二区相对于第一区透射显著较少的光，于是使第一和第二区一起定义一种预定的图形；
光波导，被布置在与该外单元的内表面相邻，该光波导定义光接收部分，其中该光波导由透光材料制成，该透光材料使在光接收部分被引进光波导的大部分光被内反射；
光源，被机械连接到与光接收部分相邻的光波导，该光源包含导电电路和与该电路连接的至少一个LED，该光源还包含封装该一个LED和该电路的至少大部分的热塑聚合物本体；
基底单元，被固定于该外单元以借此定义水密腔，且其中该光波导和光源被布置在该水密腔内。
2.权利要求1的灯组件，其中：
该外单元包括有基本上均匀厚度的材料片。
3.权利要求2的灯组件，其中：
该外单元的内表面和外表面基本上是平的。
4.权利要求3的灯组件，其中：
该外单元具有1.0-2.0mm的厚度。
5.权利要求4的灯组件，其中：
该外单元包括聚合物材料层。
6.权利要求1的灯组件，其中：
该基底单元包括基本上是平的内表面；和
该光波导包括聚合物材料片，该聚合物材料片有基本上平的第一和第二相对的表面，该第一和第二相对的表面分别被布置与外单元的内表面和基底单元的内表面相邻。
7.权利要求6的灯组件，其中：
该光波导的第一和第二表面分别与外单元的内表面和基底单元的内表面直接接触。
8.权利要求6的灯组件，其中：
该光波导具有2.0mm到5.0mm的厚度。
9.权利要求1的灯组件，其中：
该光波导包含本体部分和整体形成的第一连接器；而其中：
光源的热塑聚合物本体包含整体形成的第二连接器，该第二连接器与第一连接器啮合并机械互连该光波导和该光源。
10.权利要求9的灯组件，其中：
被选择的第一和第二连接器之一包括突出部，而第一和第二连接器的另一个包含凹槽，且其中该突出部被安放在该凹槽中。
11.权利要求10的灯组件，其中：
该突出部包含沿第一方向延伸的第一部分，以及沿第二方向延伸的第二部分，该第二方向是第一方向的横向。
12.权利要求11的灯组件，其中：
该突出部是T形的。
13.权利要求12的灯组件，其中：
该突出部包含平的相对的侧表面和在该相对的侧表面之间延伸的周围边缘表面，而其中该周围边缘表面垂直于该相对的侧表面。
14.权利要求1的灯组件，其中：
该基底单元定义周围外部边缘；和
该外单元定义大致与基底单元的周围外部边缘相同大小和形状的周围外部边缘。
15.权利要求14的灯组件，其中：
该基底单元定义一般平的外表面，该基底单元的该外表面和该外单元的该外表面定义小于5.0mm的厚度。
16.权利要求15的灯组件，其中：
该车辆部件包含有开孔从中通过的一般平的壁板部分，而其中：
该外单元穿过所述开孔延伸。
17.权利要求16的灯组件，其中：
该车辆部件的壁板部分包括与开孔的周围边缘相邻的上表面部分，而其中：
该车辆部件的上表面和该基底单元的外表面定义其间的尺寸为5.0mm或更小。
18.权利要求1的灯组件，其中：
该光波导包括定义第一厚度的聚合物材料片；而其中：
该光源的本体包含在其间定义第二厚度的上和下侧面，该第二厚度与第一厚度近似相同。
19.权利要求1的灯组件，其中：
该光源的光波导和聚合物本体两者包括丙烯酸聚合物材料。
20.权利要求1的灯组件，其中：
该基底单元包括有周围边缘的中心壁板，以及相对于围绕该周围边缘的中心壁板横向延伸的侧壁，以及相对于该侧壁横向延伸的凸缘，而其中该凸缘被密封于车辆部件并在该车辆部件及该基底单元之间形成水密接头。
21.权利要求20的灯组件，其中：
该中心壁板有具有一般平的上和下表面的基本上均匀的厚度。
22.权利要求20的灯组件，其中：
该中心壁板定义内侧，并包含：
被布置在中心壁板内侧上的反射材料层。
23.权利要求22的灯组件，其中：
该反射材料层包括定义第一反射率的第一材料；和
该中心壁板还包括定义基本上低于第一反射率的第二反射率的第二材料。
24.权利要求23的灯组件，其中：
该侧壁和该凸缘由该第二材料制成。
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