CN106969279A - 具有多个led以及光效应材料的可穿戴发光单元 - Google Patents

Abstract

光效应材料用于在光效应材料的与发光的一个或多个LED相对的侧上产生对于观察者而言可视的观察效应，所述LED发出的光被位于光效应材料的外表面上的分散元件分散。透明间隔件用于将LED与光效应材料的分散元件隔开，并且LED的发光晶片与光效应材料大致平行。

Description

具有多个LED以及光效应材料的可穿戴发光单元

技术领域

本发明总体属于可用于各种不同产品的LED发光模块，所述产品的实例包括但不限于鞋类和衣物。

背景技术

发光系统以往与鞋类和衣物两者一起使用，其实例在本人先前的美国专利No.5,649,755和No.7,347,577中阐述，通过引证将这些专利的公开内容特别结合于本文中。如果发光模块与衣物一起使用，其不仅需要耐用，而且需要耐洗。以往这样做的一种方式是在防水小袋(pouch)内包括发光模块和灯具两者，如在美国专利No.7,857,477中所教导的。然而，这样的小袋具有许多限制性，并且本发明因此旨在改进这些现有的装置。

发明内容

本发明总体涉及用在可附接至制品且特别是附接至衣服的发光单元的光效应材料，其中通过使用透明间隔件或间隔材料使得光效应材料与一个或多个发光二极管(LED)间隔开，使得从一个或多个LED发出的光将对发光单元的观察者产生观察效应，该观察效应由从LED发出的通过光效应材料而被分散的光导致。

在本发明一个实施例中，光材料由透明材料组成，该透明材料具有邻近LED的内表面和包含分散元件的外表面，所述分散元件足够小使得它们给予观察者形成多个光点的外观。在特别优选的实施例中，分散元件具有多面体形状(诸如金字塔)，该多面体形状具有内部基底以及连接至内部基底且延伸至会聚区域的多个壁，内部基底比会聚区域更邻近内表面，内部基底具有比会聚区域更大的面积，并且在特别优选的实施例中，内部基底具有的长度与用在LED中的发光晶片(light emitting die)的长度大致相同。

为了实现期望的光效应，光效应材料(或者至少其有效元件)必须与用在根据本发明的发光单元中的LED的发光晶片间隔开，并且特别优选的是，LED的发光晶片与光效应材料大致平行；尽管发光晶片无需严格与光效应材料平行，然而期望的是发光晶片与光效应材料更加平行而非垂直(并且因此大致平行而非大致垂直)，使得从发光晶片发出的光可在其撞击光效应材料时产生光效应。如已注意到的，LED的发光晶片不应与光效应材料抵靠而平齐(除非光效应材料自身制造成在发光晶片与光效应材料的有效元件之间产生透明间隔，所述有效元件诸如为包含在光效应材料的外表面上的分散元件)，使得从发光晶片发出的光可行进足够远(但不会太远)，从而在所发出的光与光效应材料(或者其有效元件)接触时产生分散光效应。

在发光晶片与光效应材料之间形成足够距离的一种方式是在光效应材料与LED之间包括透明间隔层，所述透明间隔层的实例为气泡膜包装或者折叠或形成为产生空隙的透明材料，并且使用透明间隔层的优点在于LED可通过诸如透明胶或胶带的粘合剂固定至透明间隔材料，这可帮助简化制造过程并且有助于LED在发光单元内相对于光效应材料的快速和轻易准确的放置。

由根据本发明的发光单元产生的视觉光效应是可由发光单元的观察者看见的光效应。当光从一个或多个LED发出，然后沿着穿过透明间隔件或间隔层的观察路径行进，并且然后与光效应材料接触(诸如当其进入光效应材料的内层，并且行进至位于光效应材料外表面上的多面体形分散单元的内部基底，并且然后通过多面体形分散单元的壁或会聚区域而分散时)，并且然后行进至观察者时，这样的观察者将观察到光效应。尽管光效应的确切性质将依据间隔(多个光效应材料是否包括在彼此之上)以及所使用的一个或多个光效应材料的性质而不同，一个或多个光效应材料的总体效应将会是这样的，即，相比于观察者沿着其中一个或多个光效应材料从观察路径移除的相同观察路径看到的，观察者观察到的光效应将位于更大观察区域上，并且观察效果将在视觉上有趣得多。实际上，依据所使用的一个或多个光效应材料，由单个LED产生的光效应可看上去像是在不使用光效应材料的情况下需要多个LED产生的光效应，所有这些可在制造成本低得多的情况下用于对观察者产生极大的视觉刺激。

因此，本发明的主要目的是在可用于制品并且特别是衣物和鞋类中的发光组件中提供光效应材料，其加强一个或多个LED的视觉效果。

通过结合附图以及下文阐述的优选实施例的详细描述，对于本领域技术人员而言，这个和其他的目的和优点将是显而易见的。

附图说明

图1示出了在本发明的光效应材料后方间隔开的LED，而图2示出了在本发明的光效应材料后方间隔开的多个LED的侧视图。

图3示出了根据本发明的光效应材料，其中材料的表面(诸如PVC)产生光效应，而图4示出了图3所示光效应材料的使用。

图5和图6示出了当观察根据本发明的与三个LED间隔开的两个不同光效应材料时观察者所感知到的。

图7-图9与图3所示光效应材料有关，图7示出了带有方形重复图案的光效应材料片，而图8提供与一个这种方形图案以及相邻方形有关的细节。图9为在概念上示出了如图8所示较小方形的侧视图，所述较小方形中的一些产生视觉光效应而一些不产生视觉光效应。

图10示出了根据本发明的使用光亮丝线织物的一个光效应材料，其中LED示出为相对于从织物相对侧观察LED的观察者而言在织物的后方发光。

图11为示出了根据本发明一个方面的LED发光单元的顶视平面图，其中带状线组件已连接至控制单元，防水袋已固定至带状线组件以使控制单元防水，并且然后已通过使用贴花(applique)壁而使得该组件固定至表面。

图12为图11的侧视图。

图13为示出根据本发明构建的一个贴花的侧视图，而图14为分解图。

图15A和图15示出了根据本发明的固定至一条裤子的贴花。

图16为根据本发明的发光单元的概念性图示，示出了连接至光效应组件的电子组件。图16A和图16B示出了图16所示电子组件的可替换实施例。图16C和图16D示出了附接至一条裤子的图16的发光单元，图16C从裤子外部示出了发光单元，图16D从裤子内部示出了发光单元。

图17示出了裙子，其具有结合到裙子中的根据本发明的LED。图17A和图17B为示出了根据本发明的一个方面可构建图17的裙子的两种方式。

图18示出了鞋类物件，其具有根据本发明的光效应材料的可移除片。

图19示出了鞋类物件，其具有根据本发明的光效应材料的可移除片并且将光效应材料分隔成可从一个或多个LED移开的单片。

图20A为示出了定位成向下插入到带状线中的LED的横截面图，而图20B示出了使用胶合剂安装和固定至带状线的LED。图20C和图20D示出了与图20A和图20B相同的视图，不同之处在于对中装置插入在LED与带状线组件之间但并不刺穿带状线组件的线的绝缘涂层。图20E和图20F示出了另一对中装置，其中绝缘涂层被刺穿，并且对中装置的一部分充当绝缘体同时将导线朝向LED引线偏压。

图21A和图21B示出了将两个绝缘线的两个暴露导体结合至轴向LED的轴向引线。

图22示出了根据本发明一个方面的复合LED嵌入式线，而图23为示出了包括在图22中的部分的分解装配图。

图24为示出了正连接至新组件中的电池和电子器件的图22的复合LED嵌入式线的分解装配图。

具体实施方式

已发现存在多种织物和/或材料能够加强从LED或者更优选从一起点亮或依次点亮的多个LED发出的光的效应，特别是如果LED与织物和/或材料之间的距离在可接受限度内变化的情况。为了便于提及并且出于定义的目的，这样的织物和/或材料在下文中将一般性地称为“光效应材料”。

光效应材料产生视觉上有趣的效应，其中当光效应材料在观察者与一个或多个LED之间处于可接受距离处时，来自相对于处于材料另一侧处的观察者而言处于这种材料后方的LED的光将呈现由材料产生的光的分散图案。光效应材料必须足够薄或透明，以允许来自LED的光穿过该光效应材料并且被观察者的眼睛看到，但是其还必须具有这样的结构，该结构允许来自LED的光中的一些沿着其结构部件反射以使光分散并且产生明显的光学效应。正因为此，如果光效应材料定位成直接邻近LED，则光效应材料将具有很少的光学效应或不具有明显的光学效应，而如果光效应材料定位成离LED太远，则情况同样如此。在选择带有分散元件的材料时，特别理想的是当材料与多色LED一起使用时，选择带有棱镜性质的透明或白色材料而非有色材料，使得带有反射元件的材料的颜色不会与LED的颜色产生干扰。对于这种光效应材料，重要的是反射和/或折射元件足够小，从而它们对每个LED赋予产生多个光点的外观，而非简单地充当棱镜或大的多面透镜。此外，特别有用的是如果多个LED与光效应材料间隔开，使得多个LED(特别是多个颜色的)能够彼此重叠以产生混合光效应。

图1示出了与光效应材料间隔开的LED(该LED可为双引脚LED、轴向引线LED或表面安装LED)。LED具有发光晶片，该发光晶片安置在基底上并且覆盖有圆顶。LED的发光晶片发出光，并且在本发明的一个特别有利的实施例中，光效应材料具有有效元件，这些有效元件产生的光效应具有的尺寸大致等同于用在LED中的半导体模的宽度的尺寸或者落在其几个尺寸量级范围内。此外，尽管LED与光效应材料之间的距离Y可变，然而已发现为LED尺寸(图1中的Z)的大约10至2000倍的距离是有效的，其中光效应材料具有大致等同于Z的厚度X。

能够用作根据本发明的光效应材料的材料实例(其为特别优选的实施例)为这样的材料，该材料在其相对于用于使光分散的LED的外表面上具有微观反射和/或折射元件(意味着从LED发出的光线将进入光效应材料的内表面并且然后在其外面上离开光效应材料并且然后继续行进至观察者)。这种材料的一个实例在图3和图8中示出。在该实例中，光效应材料形成为较大片材料的表层(诸如PVC或聚氨酯)，并且微观反射和/或折射元件可加工或切割到所述片中或者通过模制工艺制成。该实例中的反射和/或折射元件在被近距离观察时具有多面体形状(见图3)，然而这种形状的交替方形以图8所示的不同角度构造，其中三角形线代表图3所示多面体形的基底线，而图3的顶部多面体尖端将位于图8所示三角形的中央(只是这些尖端和交汇在这些尖端处的成角度表面未示出，使得多面体基底线的尺寸可准确说明)。还应当注意，这些元件相对于一个或多个LED的位置远离该表面延伸，如图4所示。

对于图3和图8所示的光效应材料，重复图案的交替方形(与相邻方形彼此不同)帮助形成具有微观表面的镶嵌状表面。由于这种光效应材料的微观元件的不同，微观表面中的一些方形可产生可被观察者观察到的光效应，而另一些方形则不会，这在图9中概念性示出为产生和不产生光效应的方形简单交替图案。(对于图9，值得注意的是，LED半导体模的物理尺寸确实大致等同于图8所示方形中的一个的多面体中的一个的单个基底线，而仅出于示意性的目的，LED未在图9中绘制成这种比例)。然而，交替图案可设计成更复杂的图案以产生期望的效应，其实例在图5和图7中示出。

在图5中，位于特定距离处的观察者观察到围绕中央较暗光点的光点圈(诸如十二个)，这些均由单个LED产生。该效应概念性地在图7中示出(尽管具有不同数量的光点)，其中不具有任何交叉网纹线的方形代表光效应材料的具有产生可观察到的效应的微观元件的方形，而具有交叉网纹线的方形不产生可观察到的效应(至少在材料正被观察者观察的特定距离处)。

尽管图8示出了其中微观元件布置成可用于实现可识别图案的镶嵌图案的光效应材料，然而微观元件也可随机布置或者近似随机布置以实现不同的光效应，诸如图6所示。

可用作根据本发明光效应材料的材料另一实例为光亮丝线织物材料，其可为薄的或者可以不为薄的，其中光似乎沿着结构织物部件行进以使光分散并且产生光学效应。在这种织物中，织物离光源越远，则越是可观察到光学效应，直到其中因为距离太远而使得效应消失的一个极限。这种光效应材料可独立使用或者固定至另一材料层(诸如例如透明PVC)，该另一材料层则可结合到鞋类结构中。

图10示出了使用织物材料的光效应材料，其中织物的光亮丝线帮助产生光效应。如图10所示，LED位于织物光效应材料的后方，并且观察者看到这样的光效应，其中线性织物材料在相对于观察者而言位于光效应材料后方的LED的中央点辐射出去的特定距离内被照亮。在这种情况下，结果是这样的设计，其中来自单个LED的光被极大加强从而给出与多个LED的光效应更为等同的光效应。

多个光效应材料可层叠在彼此之上以产生混合光效应。因此例如，两片光效应材料(诸如图2和图7所示)在该实例中可层叠在彼此之上，光效应材料的介于其内表面与分散元件所位于的其外表面之间的厚度用作介于位于两片光效应材料的外表面上的两层分散元件之间的透明间隔，从而加强混合光效应。

因此，可使用多种不同光效应材料以产生不同的光效应。所有这些材料的共性在于使用非常小的或者微观的元件，这些元件产生可视光效应，其中LED不再被简单观测为单个光源点，而是更加类似于由额外的一些LED产生的某种形式。

一个或多个光效应材料的片可用作根据本发明的发光元件的外表面，或者它们可被外部透明层保护。特别优选的是，如果使用外部保护透明层，则光效应材料的定位成邻近外部透明层材料的外表面被密封，从而在清洗周期过程中不允许液体(可包括肥皂和类似物)到达光效应材料的外表面的分散元件，从而不会有残留物陷在或沉积在分散元件上，所述残留物可减弱分散元件的光分散效应。

当正在制造根据本发明的发光单元时，光效应材料和间隔机构可构想为该单元的一个半部，而另一个半部则为LED和用于对LED供电的电子器件，诸如电源(其可为一个或多个电池)、由电源供电用于控制提供给LED的电流的控制器件(其可具有光定序器或定时器或其他电子器件，这些均可包括在PCB上)、开关(诸如运动检测开关，其实例为美国专利No.9,396,887)以及将LED连接至控制器件的一个或多个电连接器(诸如导线)。使用这样的构造，依据设计者的选择，两个所述半部(也即发光半部和电子器件半部)可分隔开(如果期望的话)或者可结合成单个单元(并且实际上如果期望的话而非特别优选的，LED可与其他电子器件安装在PCB 上)。因此例如，两个半部可包括在单个贴花构造中或者它们可分隔开，使得电子器件可布置在发光单元所附接的衣服或表面的下表面上，而发光半部可布置在另一表面上。

依据与电子器件有关而非与光效应材料自身的操作有关的多个因素，根据本发明的发光单元的电子器件半部可具有多种形式(同样，连接至LED的连接器也可具有多种形式)。因此例如，一个或多个LED可通过导线连接至PCB，并且一个或多个LED可焊接至导线的端部；可替换地，如下文将更加详细描述的，LED可通过在不适用焊接的情况下使用胶合剂附接至导线的端部，在特别优选的实施例中，多个轴向引线LED可通过一个表面(诸如来自于透明间隔层的表面)而连接在一起，并且可使用一片胶带(tape)或两片胶带形成轴向引线LED组件，其中带有一片胶带的粘合剂的外表面则用于将组件附接至透明间隔层。这样的多种构造替换方案的显著方面在于，LED和电子器件无需全部包括在防水隔室中，并且依据构造，在电源和开关已经是防水的情况下(诸如通过应用合适的防水材料)甚至无需包括在防水隔室中。

图11示出了根据本发明的发光单元1，其中安装有多个LED 5的带状线组件19连接至控制模块15，控制模块具有电源和控制电子器件，诸如运动检测开关、用于控制LED顺序的电子器件和类似物。控制模块15安装至带状线组件的第一端部，并且防水袋16在控制模块周围密封至带状线组件，以保护控制膜15而同时使得带状线组件19的位于其外部的部分暴露至环境。依据防水袋16的构造(其可具有任何数量的形状，但是围绕控制模块15紧密适配的袋有助于消除不必要的膨大)，防水袋16可通过收缩包裹步骤、热密封、超声焊接、夹具、胶合剂或某种其他密封装置而密封在带状线组件19周围，从而在防水袋16与带状线组件19之间形成防水密封。带状线组件19的终端19T(也即远离控制模块15的端部)可通过热密封、帽、胶合剂或者这些或其他密封装置的组合而相对于环境密封。所得到的结构-发光单元1可结合到各种制品(其示意性实例为衣服和鞋类)中，而无需考虑将带状线组件19和LED 5相对于环境保护起来。

由于根据本发明的特别优选的发光单元无需LED相对于环境密封，因此其可以多种方式用于多种产品，包括其中其可与衣服和鞋类一起使用的多种新的方式，通过下文的讨论，这些新的方式中的多个将变得更加显而易见。

可将光效应材料结合到衣服中的一种方式是使用位于贴花或补块内部的光效应材料或者甚至使用光效应材料50来制造外部贴花壁40。贴花或补块可通过热密封、缝合或胶合或其他附接机构方便地附接至制品，诸如例如衣服。这种贴花的实例在图11和图12中示出，其中外部贴花壁40保持发光单元1抵靠表面SUR，诸如衣服、背包或其他制品的表面。如果贴花壁40缝合或粘合至表面SUR，则可能理想的是留出贴花边沿40B用于形成缝合部或用于粘合，而贴花壁40的其余部分可从表面SUR向外延伸并且形成发光单元1保持于其中的口袋。应当注意，表面SUR无需是防水的，尽管其确实可能是防水的；如果SUR是不防水织物(诸如例如衣服中的棉或混棉)，则当清洗衣服时口袋将不防水，然而控制模块15中的部件将由防水袋16(其为密封的)保护，而LED和带状线甚至在清洗过程中将仍然被保护免受水的影响，这是由于已在本文中描述的创新性结构所导致的。还应当注意，尽管贴花壁40可用作相对于下层表面SUR的外表面，然而其也可用作相对于下层表面SUR的内表面，使得贴花位于表面SUR之下而非位于表面SUR之上。还应当注意，贴花壁40无需永久附接至表面SUR而是可通过可拆卸连接机构而可从表面SUR拆卸，可拆卸连接机构的实例为钩环紧固件，诸如紧固件。可拆卸贴花壁的多个优点中的一个在于，依据使用者选择，可通过这种可拆卸贴花而在制品中使用多个不同的发光单元1，并且这些单元可周期性变化。

贴花300可以多种不同方式构建，所述方式的实例在图13和图14中示出。尽管光效应材料50示出为位于外部材料层51之下，然而也可能的是，这两个层可组合成单层，使得该单层的表面具有光效应材料而该表面的其他部分包括不透明或打印设计材料。透明间隔材料(其一个实例具有枕头状构造301)用于将光效应材料50与LED 5间隔开，LED可通过间隔件301上的粘合剂或者通过图14所示单独的胶带层304而固定至间隔件(或者通过任何其他合适的方式，这依据所使用材料的构造而不同，诸如与复合LED嵌入式线108一起使用的胶带)。其他合适的间隔材料可包括气泡膜包裹型材料或者甚至透明实体间隔件，然而中空间隔材料是特别优选的，因为成本和重量降低。图14所示贴花(仅出于示意性的目的)示出了使用复合LED嵌入式线108和在端部固定有单个LED的两个其他线，所述单个LED可为轴向引线LED 99或多引脚LED。控制单元315示出为具有连接至其内部的三个输入部分(两个导线20和一个复合LED嵌入式线108)，然而该数量可变化。并且，与使用控制单元315和独立袋6(如图12所示)不同，图14示出了可具有箱子形式的可替换控制单元315，其中容纳有电源和控制电子器件，并且可添加灌封(potting)或其他材料以便在箱子内部的电子器件周围有效形成防水密封，从而形成密封的防水控制模块，其无需防水袋16来形成防水密封。

贴花300还可设计成对于特定应用或衣服而言有用的美感。例如，贴花300可在外部材料层303上包括使得控制模块315及其表面朦胧的不透明区域或图案或设计印刷材料，并且光效应材料50可设计成对于观察贴花300的观察者而言带来可观察到的与图案或设计印刷材料相称的特定美感设计特征，如图15A和图15所示。

目前描述的贴花是单个贴花，其有助于结合到衣服中，然而存在这样的时候，此时期望发光单元1的部件不是包括在单个贴花中。

图16概念性示出了根据本发明的发光单元，其中3个LED位于织物表面，并且然后气泡膜包裹的透明间隔层301用于将3个LED与光效应材料间隔开，并且然后透明覆盖件40用于形成外部保护表面。应当注意，出于易于视觉观察和理解的目的，图16所示的层示出为彼此间隔开，然而这样的间隔在制成品中将不会存在。还应当注意，图16示出发光单元的除了3个LED之外的电子部件相对于3个LED位于织物后方，这是一种制造选择，然而这些电子器件还可包括在附接至织物的外表面的一个或多个贴花中。

图16A和图16B示出了包括LED的电子部件可制造成在根据本发明的发光单元中使用的组件的一种方式，图16A与图16B的不同之处在于，图16A示出了使用两个电池6，而图16B示出了使用单个电池6。在该实施例中，电池或多个电池通过使用线20而与PCB 8间隔开，然而在可替换实施例中，一个或两个电池还可直接附接至PCB 8。PCB 8具有充当控制器的电子器件2(例如微处理器或集成电路并且可能是其他电子器件)以及直接安装至电子器件的开关3(诸如运动敏感开关)。主令手动开/关开关4(用于将发光单元1手动接通和断开)通过线20连接至PCB 8，然而在可替换实施例中该开关被省略。将电子部件连接至PCB 8的线20可通过使用焊料S而焊接至PCB 8(如图16A和图16B所示)，然而它们还可在不使用焊料的情况下通过其他装置连接。LED(在图16A和图16B中由参考标号5以不带有任何细节的方式功能性示出)可焊接至PCB 5P(线20也焊接至该PCB)，并且所得到的单个LED组件5A可以可选地涂覆有防水材料，防水材料的实例为浸渍密封。

图16A和图16B所示电子组件100是防水的并且甚至可在它们暴露于水的情况下(如在清洗周期中的情况)工作。由于电子组件是防水的，因此它们无需被放置在防水隔室中，这对于如何将电子组件结合到带有光效应材料和透明间隔的制品中而言提供设计和制造工艺方面的灵活性。

图16、图16C和图16D示出了通过将电子组件(除了LED组件5A之外)定位成与光效应组件200隔开而可如何将电子组件附接至衣服(在这种情况下是一条裤子)；两个组件均可位于织物的外表面上(并且独立地附接或包括在单个附接部分中)，或者光效应组件200可位于织物的外表面上并且电子组件可位于织物的内表面上(见图16)，尽管后一构造要求衣服中具有一个或多个孔使得LED组件5A可附接至并且定位在光效应组件200内。另外，光效应组件200无需总是与多个LED成单个组件，并且可使用多个光效应组件，或者甚至如果基于设计者选择而期望的话，可对每个LED使用单个光效应组件。

可将光效应材料结合到衣服中的另一种方式是将光效应材料用作位于包含一个或多个LED发光模块的另一层上的覆盖层，在这样的实施例中，特别优选的是，光效应材料的外层自由移动并且其相对于包含至少一个LED发光模块的下层的距离是变化的。可采用这种构造的衣服60的实例是裙子，裙子的实例在图17、图17A和图17B中示出。在该示意性实例中，外部衣服层61由光效应材料50制成或包括光效应材料，该光效应材料定位成当裙子位于静止位置时，该光效应材料位于安装至内部衣服层62的电子组件100之上(光效应材料50还可附接至透明外部织物或固定在其后方)。然而，如果有人穿着裙子并且到处移动(诸如跑动或可能在周围打转)，外部衣服层61可开始改变其与电子组件100的距离(见图17A)，因此改变光学效应。光效应材料50可通过多个装置(诸如褶状件或加强件或其他机构)而在静止模式(例如当其被悬挂在架子上时)与电子组件100隔离开，所述多个装置可用于在电子组件100与产生光效应的外部衣服层61之间形成静止距离。此外，由于电子组件100可包括具有颜色各异的多个LED5的带组件19，因此不同的LED它们自身可与它们相配对的光效应材料50相距不同的距离。

尽管目前阐述的示意性实例专注于衣服，然而已描述的理念对于在鞋类中使用具有特定的益处。

用于鞋类的发光模块常规已在其制造过程中结合到鞋子中，这意味着这些模块在鞋子制造过程中经受高热要求，其中介于90到140摄氏度范围内的炉子温度可造成损害并且还会使用在线中的PVC材料熔化(这也是为什么特别优选是将硅橡胶用作绝缘材料)。本发明有助于解决在鞋子制造工艺过程中对发光模块施加的高热的问题，这通过这样的方式实现，即将带状线组件和安装的LED与中央模块隔离开，使得在模制鞋底或鞋子其他部分的制造工艺过程中仅有带状线组件和安装的LED经受所使用的较高炉子温度。在这样的带状线组件和安装的LED已模制到鞋底中之后，控制模块可附接至带状线组件(诸如例如使用在2011年10月11日提交的美国序列No.13/294,095中公开的连接工艺，通过引证将该专利公开特别结合于本文中)，并且然后可将防水袋16固定在控制模块15周围，其中在无需使控制模块15经受炉子温度的情况下完成制造工艺，这减少了热导致的失效的可能性，这样的失效是昂贵的，因为任何这样的失效通常导致整个鞋子而并非仅仅是控制模块的失效。

由于不同的光效应材料可用于产生不同的光效应，因此可能理想的是允许不同的光效应材料在给定的制品中交替。该理念在图18中示出，其中光效应材料50可以通过任意数量的紧固件202(诸如例如卡扣或磁体)可移除地紧固至鞋类物件201这允许在不同时间在给定的鞋类物件上穿戴不同的光效应材料，这还允许使用者对鞋类进行定制。此外，如果期望颜色效应，则不同的可移除光效应材料可具有不同的颜色，并且特别是如果图形材料参与到由材料产生的光效应，则它们还可包括印刷图形材料，从而允许更大程度的定制。此外，包含颜色和/或图形的额外材料层可施加在光效应材料之上，以改变所产生的视觉效应，并且这种额外材料层自身可以从光效应材料可移除。

图18还示出了可以这样的方法将LED结合到一件鞋类中的特别优选的方式，该方法使得利用根据本发明的光效应材料所需的空间轮廓最小。由于理想的是将LED结合到鞋子的脚趾区域中，因此LED可结合到鞋头中或者脚趾盒的独立空间中，如图18所示，其中布置了三个LED 5，使得它们位于中底的高度并且穿过透明区域朝向位于鞋面中的光效应材料指向上方。(对于这样的构造，特别优选的是LED脚趾灯以尽可能靠近鞋底的方式安装在脚趾腔体的端部中)。透明区域可为中空的，意味着其顶部表面是由光效应材料形成，或者其可填充有透明材料(诸如PVC或聚氨酯)，或者其可具有其中该区域由透明材料密封的枕头状构造(图18所示)，然而其在该区域内部具有空气而非透明实体材料。该构造的优点在于，其允许LED与光效应材料之间的间隙尺寸可设计而无需光效应材料在鞋面中的轮廓的任何额外增大。可对鞋子的奇特区域使用类似构造(例如LED还可安装在外底的任何位置，或者如果期望的话安装成围绕整个外底，其中通过所需的间隔来产生良好的光效应)，并且如果期望的话，这种概念可用于鞋子的整个周缘周围。对于任何这种结构(包括位于脚趾区域中的结构)，特别优选的是，当透明区域未填充有实体材料时，从中底向上延伸至光效应材料的壁是光亮的或者甚至是反射性的。

可替换地，根据本发明的光效应材料可结合到一件鞋子的任何位置中，其中在一个或多个LED与光效应材料之间实现可接受的间隔。其另一实例在图19中示出，其中光效应构建成可移动地插入到狭缝212中或带条213的小袋中的板条211，该带条自身可相对于安装在鞋类的鞋舌215中的一个或多个LED 5可移除地调节。可插入不同光效应材料的不同板条以实现不同的视觉效应，并且光效应材料的不同板条可为有色的和/或具有不同的图形(或者不具有任何图形)。由于图19所示鞋类的带条可通过穿戴鞋类的人员来调节，因此基于由带条保持的光效应材料与嵌入在鞋类的鞋舌中的LED之间的间隔的不同，这个人员可以不同的方式来调节带条以实现不同的光效应。

对于已经描述的实施例，电子组件100可根据已经在用的已知方法制造，诸如LED与线的焊料附接。本说明书的其余部分将公开对电子组件的改进可如何带来改进的发光单元。

通过与标准带状线组件比较来描述第一改进，在标准带状线组件中，一个或多个多引脚LED焊接至带状线，带状线连接至包括电源的控制模块。与这种组件相反，本发明公开用于将多引脚LED连接至带状线组件的改进方法，这通过这样的方式来实现，即，在将多引脚LED保持就位的同时使得多引脚LED的引线刺穿线的绝缘涂层并且然后与线的导电元件接触并且通过使用胶合剂密封，胶合剂的特别优选的实例为氰基丙烯酸酯粘合剂。

图20A和图20B示意了用于将双引脚LED插入到带状线组件19中的过程。可将多个双引脚LED 10插入到带状线组件19中，如图11所示，并且尽管本申请示出使用了双引脚LED10以及带有两根线的带状线组件19，然而本文描述的相同概念可与插入在带有额外线的带状线组件中的具有额外引线的LED一起使用(例如三引脚LED插入在带有三根线的带状线组件中)，并且因此使用双引脚LED以及带有两根线的带状线组件作为示意仅仅是示意性的而非旨在是限制性的。

特别优选的是，双引脚LED的引线(在这种情况下是表示为11的两个引线)具有刀状或尖锐边缘11E，以帮助将这样的引线插入到带状线组件19的线20中。出于示意性的目的，线将具有外部绝缘涂层21以及内部导线22。与双引脚LED一起使用的内部导线22将通常由单股实体线组成，然而在不影响导入本发明的情况下也可使用多股。尽管内部导线22通常由铜制成，然而在用于根据本发明构建的发光模块中使用的短距离上也可使用其他类型的导电材料，因此内部导线22也可为铝线或多种其他导体，诸如石墨或导电聚合物，从而表面铜线的成本。因此对于本公开，对“导线”的提及意味着适于在绝缘外部接线材料内部使用的任何材料，无论实体的成股状的或者某种其他构造。还应当注意，绝缘外部接线材料可具有外部衬套并且包括位于这种外部衬套与导线22之间的其他非导电材料，或者绝缘材料可为围绕导线的不具有外部衬套的单一材料。因此，就其最宽泛的形式而言，本发明的方面旨在应用于具有由绝缘材料包围的导电芯的任何类型的线。

特别优选的是，根据本发明的插入到线20中的双引脚LED的引线11是间隔开的，使得它们位于到线22的外侧上，如图20B和图20D所示，使得相邻到线22在插入之后由于绝缘涂层21的弹性而偏压抵靠引线11。就这方面而言，当尖锐边缘11E与内部导线22接触时，起初用于帮助刺穿绝缘涂层21的刀状边缘将使得导线22朝向彼此略微移动，从而产生向外返回至它们原始位置的偏压，这有助于保持引线11与导线22之间的电接触。尽管这种偏压是特别优选的，然而依据线20的构造，还可能可接受的是，刀状边缘11E确实刺穿到导线22中。此外，独立的对中装置13(其实例在图20C-图20F中示出)可固定至双引脚LED 10，以帮助引线11的对中以及插入到带状线19中。特别优选的是，对中装置13具有引线11插入于其中的两个孔以及对中楔13W，该对中楔可优选具有金字塔形状(见图20C和图20E)，该对中楔用于迫使相邻线的绝缘涂层21向外朝向引线11，因此有助于组装之后将导线22偏压抵靠引线11，如图20D所示。由非导电塑料制成(并且优选地，由能够经受高温的塑料制成)的对中装置13还可构造成使得其具有这样的楔形件，该楔形件刺穿绝缘涂层21并且确实与相邻线20的导线22接触，使得该楔形件驱使它们彼此隔开并且朝向引线11，如图20F所示。

当双引脚LED 10安装至带状线组件19时，胶合剂G可用于帮助固定以及使所得到的组件防水。在这种组装过程中可存在多种方式使用胶合剂，现在将描述所述方式的实例。

使用胶合剂G的一种方法是将其施加至尖端11E(在它们插入到线20的绝缘涂层21之前)，或者将胶合剂(例如以液滴形式)施加至尖端11E 将插入于其中的绝缘涂层21的顶部。在插入之后，可对由尖端11E刺穿的绝缘涂层21的底部施加额外的胶合剂G，如图20B所示。可替换地，在插入后步骤中，胶合剂可在插入之后仅施加至绝缘涂层21的底部。

特别优选的是，一旦双引脚LED安装至带状线组件19，则双引脚LED10的引线11与外部环境大致隔离而不发生接触。如果双引脚LED 10安装成与带状线组件19平齐，则引线11将从双引脚LED基底10B直接延伸进入绝缘涂层21的顶部21T，其中不存在或大致不存在暴露的表面区域，因为基底10B将轻微变形并且使得顶部21T平坦化；可替换地，如果在该位置施加胶合剂，则引线11的否则可能暴露的任何部分将仍然被胶合剂涂层密封(如图20B所示)。引线11的位于线19内的部分由于位于线19内部而与外部环境隔离。如果刀状边缘11E延伸穿过导线而穿透绝缘涂层21的底部21B，则在特别优选的实施例中，暴露的刀状边缘11E可被施加在该位置的胶合剂完全或大致完全密封，如图20B和图20D所示。

带有固定至其的一个或多个双引脚LED(如上文所述)的带状线组件将完全或至少大致防水，其可暴露于带有水的环境(或者甚至被清洗)而不会导致双引脚LED的失效。双引脚LED的插入方式也将确保在正常使用过程中或者甚至当带状线组件在清洗机器中被清洗时(假设其端部也被保护或密封)，这样的双引脚LED保持安装在带状线组件上的适当位置。由于这种结构，这种带状线组件可与控制模块一起使用而无需将带状线组件与控制模块隔离，这进而带来了更为简单且更为廉价的构建可能性以及更大的设计灵活性。

目前已通过参照具有多引脚结构的LED将本发明描述为使用用于将LED连接至带状线组件的改进方法，所述具有多引脚结构的LED是如今在用的非表面安装的最常见LED类型。这种LED具有两个或多个引脚(或引线)11，这些引脚从保持半导体模的基底结构引出，半导体模具有环氧树脂透镜/外壳或圆顶(见图20A)。来自这种LED的光从半导体模发出。当制造这种双引脚LED的串时，一个引脚通常被布置成与一个隔离导线的导线接触，而另一个引脚将通常被布置成与另一个隔离导线的导线接触，一旦已移除绝缘涂层以允许引线与导线电接触，则这些引线通常通过焊接工艺而保持在适当位置。一旦一个或多个LED安装在隔离导线上，则光不会向下发射穿过基底或者穿过LED附接至其的隔离导线。

与这种如今通常使用的LED的串有关的一个问题在于，该串依赖于焊料将LED固定地连接至导线。焊料的使用引起环境方面的顾虑，并且是昂贵的，这里所说的昂贵不仅仅是针对焊料而言，而且还针对将与焊料结合的线的类型而言，此外还有焊接工艺中涉及到的劳动。如已经注意到的，本发明可通过这样的方式消除所有这种顾虑，即，消除焊料结合的需求、简化下层结构、以及形成能够通过使用不需要焊料的自动工艺而以廉价的方式制造的LED嵌入式线，而同时仍然在具有低轮廓(来自于较小圆顶的轮廓)方面实现优良的产品。

根据本发明的另一方面，总体在图21A中示出为99的轴向LED具有正和负轴向引线101。多个轴向LED可对齐，使得它们的轴向引线处于单个平面中并且彼此平行，如图22和图23所示。LED一侧的轴向引线通过导线106而连接在一起，这可通过自动环线工艺(automated wire looping process)完成；而LED另一侧的轴向引线通过第二导线106连接在一起，这可通过另一自动环线工艺完成。尽管可使用多个环将导线固定至轴向引线，然而已发现单个环107也起作用。一旦轴向引线LED 99它们的轴向引线已通过两根导线106而电连接在一起，则可通过使用两条透明胶带105使该组件固定和防水。尽管特别优选的是，两条透明胶带105中的每一个均具有粘性层，使得两个粘性层接触到一起以彼此接合并且将轴向LED与导线的子组件保持在两片透明胶带之间，然而两条透明胶带105中的一个的仅一个内侧需要在其上具有粘合剂。此外，特别优选的是，这些胶带105的片中的至少一个在其中具有透明纤维，用于加强所得到复合LED嵌入式线的强度和耐久性。

尽管已将本发明的该方面描述为使用两条胶带105，然而已经注意到的是，这些条中的一个可能在其上不具有粘合剂，并且因此可以不被认为是一片“胶带”而是塑料条。因此，出于本发明的目的，“胶带”应当包括可结合在一起或者连接在一起以形成防水覆盖部分(类似于两片胶带粘在一起)的任何材料层。此外，尽管并非特别优选的(因为需要使用热并且因此不容易自动化进行)，然而可使用收缩包裹材料(诸如聚烯烃或其他复合物)以封包和密封一系列轴向LED，这些LED的轴向引线已根据本发明的教导而电连接在一起。

应当注意，对于轴向LED的串而言，在该串与交流电流一起使用时，无需使得其所有的轴向引线均串行连接，使得一组轴向LED将由于一种极性的电流而在一个时间亮起，而另一组轴向LED将由于相对极性的电流而在另一时间亮起。

还值得注意的是，还存在这样的特定应用，其中一片或两片胶带105可具有颜色或者应用于它们整个表面或这种表面的一部分上的某种其他特征，从而在由包括在根据本发明的复合LED嵌入式线内的一个或多个轴向LED发出光时产生预定的效果。

根据本发明该方面的复合LED嵌入式线可用于多种应用，包括(仅仅列举几个)衣物、鞋类、圣诞灯以及其中期望LED串的任何应用。如果根据本发明的复合LED嵌入式线用在衣物中，则可使用多余胶带105来提供可缝合的表面，使得复合物可容易结合到一件衣物中。

本发明的另一优点在于，相比于双引脚LED的圆顶，轴向LED可具有更低轮廓的圆顶104。此外，尽管现有技术的双引脚LED串不会在大于180度的范围内发出光，然而根据本发明的复合LED嵌入式线108可以更为球形的方式发出光，因为轴向LED不需要阳极和阴极引线穿过其引出的基底，而且其也不是安装在隔离导线之上。

根据本发明的复合LED嵌入式线将使得其部件(除了向外延伸超出胶带105的两个相对层的防水保护的导线引线109之外)防水，同时及其富有柔性并且轮廓低。实际上，根据本发明该方面的复合LED嵌入式线可缠绕在线轴(成带状的形式)上用于储存、用于在组装中使用或者用于应用。实际上，可通过使用连接器118将根据本发明的复合LED嵌入式线快速且容易地连接至电池117，并且如果期望的话，还可将可选的额外电子器件119电连接，以执行额外功能，诸如运动开关、轴向引线LED 100的定序和类似。一旦复合LED嵌入式线108连接至电池117和可选电子器件119，则通过使用两片额外的胶带105可使得新产生的组件快速且容易地防水并且相对于环境密封，所述两片额外的胶带以与包括在复合LED嵌入式线中的胶带105相同的方式起作用。实际上在非常简单的应用中，复合轴向引线LED嵌入式线108可连接至电池117以形成单次的一次性LED光源，诸如可用于紧急情况中。可替换地，与使用胶带105不同，复合轴向引线LED嵌入式线108可通过更为稳固的连接而连接至电池117，这允许电池117被更换或充电，并且电子器件119可包括用于连接至常规电源的接通/断开开关，在这种情况下还可结合有插塞或其他硬件以用于连接这种电源，并且任何这种插塞或其他硬件可被保护在其自身的封包中或者甚至可通过额外使用胶带来连接，以形成简单、廉价和易于安装的系统。此外，依据特定的应用，在任何这种结构中，胶带片中的一片可具有双面胶，从而可通过简单的胶粘动作将复合轴向引线LED嵌入式线固定至多种表面。

尽管本发明已描述其中轴向引线LED在不使用焊料的情况下电连接至导线(这允许这种导线由诸如铝的金属制成)的复合轴向引线LED嵌入式线，然而本文阐述的教导还可用于构成相对于现有技术仍然呈现出优势的次优选的实施例，其中轴向引线LED实际上焊接至诸如铜的导线，并且然后所产生的组件在不使用焊料时由本文描述的胶带封包。

此外，尽管轴向引线LED特别适用于以串的形式使用(如图22所示)，然而单个轴向引线LED可单独地连接至导线，如图21A和图21B所示。在这种应用中，将隔离涂层21从导线22剥离，并且使用胶合剂G将两根暴露的导线固定至轴向引线102和103(优选在暴露的导线已包裹在轴向引线周围之后)。

还值得注意的是，通过掌握本公开内容，本领域普通技术人员可通过这样的方式而选择产生不同的光效应，即，在单个应用中使用不同光效应材料的组合(诸如并排)，或者将多个光效应材料一起组合成重合的构造，在这样的构造中每个光效应材料对总的整体效应贡献其自身的效应。这样的设计者还可通过使用如在本申请人于2014年6月3日提交的美国序列No.14/199,689中教导的多序列LED来形成多个新的效应，通过引证将该专利公开内容特别结合于本文中。因此，与本文描述的其他创新性概念一起使用光效应材料开辟了在本发明之前无法获得的大量的各种设计者选择。

尽管前文详细描述示意了本发明的优选实施例，然而应当理解的是，本发明的额外实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。例如，尽管并非优选的，然而带状块组件可仅具有一根线并且短接在LED布置之间，使得所产生的组件将作为一串串联的灯来起作用，根据本文阐述的教导，LED中的每一个均通过胶合剂而安装和固定至该单根线。在不背离本创造性概念的情况下，还可在可替换实施例中做出其他修改。

因此，对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不背离本公开发明的精神和范围的情况下，可容易地对本文描述的确切概念做出进一步的改变和修改。

Claims (14)

1.一种制品，包括：

衣服；以及

固定至所述衣服的发光单元，其中所述发光单元包括：

光效应材料，具有内表面以及带有多个分散元件的外表面；

透明间隔件，邻近所述内表面；

一个或多个发光二极管(LED)，所述一个或多个LED中的每一个均具有发光晶片，所述发光晶片在通电时发光；

其中所述透明间隔件将所述光效应材料维持为与所述一个或多个LED相距预定距离；并且

其中所述多个分散元件具有多面体形状，该多面体形状具有内部基底以及延伸至交汇区域且连接至所述内部基底的多个壁，所述内部基底比所述交汇外部区域更靠近所述内表面，所述内部基底具有比所述交汇区域更大的面积。

2.根据权利要求1所述的制品，其中，所述多面体形状为金字塔。

3.根据权利要求2所述的制品，其中，所述外部区域为交汇点。

4.根据权利要求2所述的制品，其中，所述外部区域为平坦区域。

5.一种制品，包括：

衣服；以及

固定至所述衣服的发光单元，其中所述发光单元包括：

光效应材料，具有内表面以及带有多个分散元件的外表面；

透明间隔件，邻近所述内表面；

一个或多个发光二极管(LED)，所述一个或多个LED中的每一个均具有发光晶片，所述发光晶片在通电时发光；

其中所述透明间隔件将所述光效应材料维持为与所述一个或多个LED相距预定距离，并且每个发光晶片与所述光效应材料大致平行，使得从每个发光晶片发出的光被所述多个分散元件分散，从而对与所述衣服相距预定距离的观察者产生视觉效应，其中该视觉效应覆盖的观察区域比所述观察者在移除所述光效应材料的情况下看到的更大。

6.一种设备，包括：

外部透明层，具有外表面和内表面；

透明间隔层，定位成比所述外表面更靠近所述内表面；

光效应材料，所述光效应材料间隔在所述外部透明层的所述内表面与所述透明间隔层之间；

多个发光二极管(LED)，所述多个LED中的每一个均具有发光晶片，所述发光晶片在通电时发光；

电源；

控制装置，由所述电源供电以用于控制提供给所述LED的电流；

至少一个电连接器，将所述控制装置电连接至所述多个LED；

开关，用于对所述控制装置提供信号以用于接通包括所述多个LED、所述至少一个电连接器、所述控制装置以及所述电源的电路，以使得所述多个LED发光；

其中所述透明间隔层将所述光效应材料维持为与所述多个LED相距预定距离，并且所述多个LED中的每一个的所述发光晶片与所述光效应材料大致平行，使得从每个发光晶片发出的光被所述光效应材料分散，从而产生光材料观察效应；

其中所述光材料观察效应是对通过第一观察路径观察从每个发光晶片发出的光的观察者产生的，所述第一观察路径从每个发光晶片开始，然后经过所述透明间隔层，然后经过所述光效应材料，然后经过所述外部透明层，然后到达所述观察者；

其中对通过第二观察路径观察从每个发光晶片发出的光的观察者产生非光材料观察效应，在所述第二观察路径中已移除所述光效应材料，并且所述第二观察路径从每个发光晶片开始，然后经过所述透明间隔层，然后经过所述外部透明层，然后到达所述观察者；并且

其中当所述第一观察路径和所述第二观察路径具有相同预定距离时，相比于所述非光材料观察效应，所述观察者感知到所述光材料观察效应在更宽广的区域上延伸。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述光效应材料由带有多个分散元件的材料构成，并且所述多个分散元件中的每一个均足够小，使得由每个发光晶片产生的所述光材料观察效应看起来像是多个光点的效应。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述光效应材料具有第二外表面和第二内表面，所述第二内表面靠近所述透明间隔层，所述第二外表面密封至所述第一内表面，所述多个分散元件位于所述第二外表面上。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述多个分散元件具有多面体形状，该多面体形状具有基底和上顶点，所述基底比所述上顶点更加远离所述内表面，所述基底具有的长度大致等同于所述发光晶片的长度或者落在所述发光晶片的长度的几个尺寸量级内。

10.根据权利要求6所述的设备，其中，所述光效应材料由第一层光效应材料和第二层光效应材料构成，并且所述光材料观察效应是由通过所述第一层光效应材料产生的第一观察效应与通过所述第二层光效应材料产生的第二观察效应的组合产生的。

11.根据权利要求6所述的设备，其中，所述设备作为贴花固定至衣服，所述电源和所述开关被防水材料保护免受水的影响，并且在所述衣服已经浸泡在水中之后所述设备仍然起作用。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述多个LED、所述电源、所述控制装置和所述开关被保持在所述衣服与所述外部透明层之间。

13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述多个LED通过至少一个粘性材料固定至所述透明间隔层。

14.根据权利要求6所述的设备，其中，所述多个LED包括发出具有第一颜色的光的第一LED以及发出具有第二颜色的光的第二LED，并且所述第一LED和所述第二LED布置成使得：所述光材料观察效应是由通过所述第一LED产生的第一观察效应与通过所述第二LED产生的第二观察效应的组合产生的，并且所述第一观察效应的第一区域的至少一部分落在所述第二观察效应的第二区域内。