CN107534051A - 用于板上芯片封装柔性发光二极管的方法和装置 - Google Patents

用于板上芯片封装柔性发光二极管的方法和装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种照明装置，其具有安装在单个平面柔性基材上的多个LED芯片，其中单个平面柔性基材以弧形取向设置。散热器在互补的弧形表面之间耦联到柔性基材，所述散热器具有弧形表面，该弧形表面成形为近似于柔性基材的弧形取向。发光涂层围绕弧形的单个平面柔性基材的顶部表面设置。

Description

用于板上芯片封装柔性发光二极管的方法和装置
技术领域
本技术总体上涉及发光二极管的技术领域，以及更具体地涉及柔性板上芯片封装LED的技术。
背景技术
本技术总体上涉及可在各种照明应用中用作光源的发光二极管(LED)照明部件、灯具和发光体。LED优于传统照明元件的一些显著优点是它们的功耗显著降低、不存在有害的化学物质、它们在耐冲击和振动方面的持久性以及它们的寿命。工商业应用和消费者应用在具有不同水平的技术挑战和限制下的各种应用中使用不同功率水平的LED。单独地或集群地应用的较高功率的LED(即大于约10W的那些LED)主要用于需要从受限尺寸中得到高水平流明输出的应用。典型的应用是功率水平为40W及以上的灯丝灯泡替代品、聚光灯、轨道灯等。中等功率的LED用于例如使用不同的光导以便在大的表面上产生均匀光输出的应用。
高流明LED组合件组装在金属芯印刷电路板(MCPCB，Metal Core PrintedCircuit Board)上或铝基材上，铝基材连接到陶瓷散热器、塑料散热器或铝散热器。陶瓷散热器使得能够使用不同厚度的膜方法来直接在散热器上制造互连。塑料散热器主要与MCPCB一起使用以用于相对低功率的解决方案。在热量通过散热体和PCB或MCPCB之间的热界面传导到其铝板中之后，进一步的热传导从PCB的底部进行，通过不同的热界面材料和不同的紧固方法(例如，螺钉)来增强。
在许多LED照明应用中，需要将若干大功率的LED以紧密配置设置，例如闪光灯、头灯等。发热部件、它们的电源、PCB、热界面材料、固定结构和散热体一起决定在照明应用中可实现的性能水平。所产生的大功率LED的结构是刚性的，因此限制了其使用和应用。因此，期望具有柔性的大功率LED。
附图说明
该技术的特征和优势将从以下结合附图的详细描述中变得明显，结合附图通过示例的方式说明该技术的特征；并且其中：
图1A是示出根据该技术一个方面的柔性COB LED阵列的一个方面的侧视图；
图1B是图1的俯视图；
图2是根据该技术一个方面的柔性基材的侧视图；
图3是图2所示柔性基材的后视图；
图4是图2所示柔性基材的俯视透视图；
图5A是根据该技术一个方面的柔性COB LED阵列的透视图；
图5B是根据该技术一个方面的柔性COB LED阵列的俯视图；
图5C是图5B的透视图；
图6是根据该技术一个方面的头灯的透视图；
图7A是根据该技术一个方面的柔性COB LED阵列的俯视图；
图7B是根据该技术一个方面的安装在散热器上的柔性COB LED阵列的透视图；
图8A是根据该技术一个方面的柔性COB LED阵列的俯视图；
图8B是根据该技术一个方面的安装在散热器上的柔性COB LED阵列的透视图；
图8C是根据该技术一个方面的安装在散热器上的柔性COB LED阵列的透视图；
图9是根据该技术一个方面的底板的俯视图；
图10是在该技术一个方面中的设置在底板上的中间板的俯视图；
图11是在该技术一个方面中的柔性基材的俯视图；
图12是在该技术一个方面中的设置在中间板上的柔性基材的俯视图；
图13是在该技术一个方面中的设置在柔性基材上方的磁性顶板的俯视图；
图14是根据该技术一个方面的设置在柔性基材的接触点上的LED裸片的放大图；
图15是在该技术一个方面中的从LED到柔性基材上接触点的导线连接的放大图；
图16是在该技术一个方面中的柔性基材的电源突出部的放大图；
图17是根据该技术一个方面的环形散热器的透视图；
图18是根据该技术一个方面的安装在环形散热器上的柔性COB LED阵列的透视图；
图19是在该技术一个方面中的壳体的透视图；
图20是在该技术一个方面中的壳体的剖视侧视图；
图21是在该技术一个方面中的壳体的俯视图；
图22是具有设置在壳体内的荧光粘合剂的壳体的透视图；
图23是具有设置在壳体内的柔性COB LED阵列和散热器子组合件的壳体和荧光粘合剂的透视图。
具体实施方式
尽管出于图示的目的，下文的详细描述包括许多细节，但是本领域技术人员将意识到，可对下文的细节进行多种变型和改变并且所述变型和改变被认为包括在本文中。因此，在不损失任何一般性并且不对提出的任何权利要求强加限制性的情况下提出本发明的下述实施例。还应理解的是，在本文中使用的术语仅出于描述具体实施例的目的，而不意在是限制性的。除非以其它方式定义，否则在本文中使用的所有技术和科学术语具有如本发明所属领域的普通技术人员所普遍理解的那样相同的含义。
如在本说明书和随附的权利要求中所使用的那样，，单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数的所指物，除非上下文中明确地另有命令。因此，例如，对“一层”的提及包括多个这种层。
在本公开中，“包括”、“包括有”、“含有”和“具有”等可具有在美国专利法中对它们描述的含义，并且可意味着“包含”、“包含有”等，并且通常被解释成开放性词语。词语“由……组成”或“由……构成”按照美国专利法限定那样是封闭性词语，并且仅包括通过这种词语具体列出的部件、结构、步骤等。“基本上由……组成”或“基本上由……构成”具有美国专利法对它们通常描述的含义。具体地，这种词语通常是封闭性词语，除了允许包括不实质性影响与其一起使用的项目的基本特性或功能和新颖特性或功能的附加项目、材料、部件、步骤或元件之外。例如，如果出现在“基本上由……组成”的语句中，即使没有在这种词语之后的项目列表中清楚地列举出，也可以允许在组合物中出现但不影响组合物的性质或特性的痕量元素。当使用像“包括有”或“包含有”的开放性词语时，应当理解，还应当如同明确阐述的那样，能够对“基本上由……组成”的语句和“由……组成”的语句提供直接支持，以及反之亦然。
如果有的话，说明书和权利要求中的词语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等用于在类似的元件之间进行区分，而不是必然表示具体顺序或时间次序。应当理解的是，这样使用的任何词语在适当的情况下是可互换的，从而在本文中描述的实施例例如能够按照除了所图示的那些或在本文中以其它方式描述的那些顺序之外的顺序工作。类似地，如果方法在本文中被描述成包括一系列步骤，则这些步骤的顺序不必是可以执行这些步骤的唯一顺序，并且某些阐述的步骤可以被省略和/或可将在本文中没有描述的某些其它步骤添加到该方法中。
如果有的话，说明书和权利要求中的词语“左边”、“右边”、“前面”、“后面”、“顶部”、“底部”、“上面”、“下面”等出于描述的目的而被使用，而不是必然用于描述永久不变的相对位置。应当理解的是，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，从而在本文中描述的实施例例如能够按照除了所图示的那些或在本文中以其它方式描述的那些顺序之外的顺序工作。如在本文中所使用的那样，词语“耦联”被定义成以电气或非电气的方式直接或间接地连接。在本文中被描述成彼此“相邻”的物体可以彼此物理接触、彼此非常靠近或在相同的一般范围或区域内，视使用该词语的上下文的情况而定。在本文中出现的短语“在一个实施例中”或“在一个方面”不必全部指的是相同的实施例或方面。
如在本文中所使用的那样，词语“基本上”指的是动作、特征、属性、状态、结构、项目或结果的全部或几乎全部的范围或程度。例如，“基本上”封闭的物体将意味着该物体完全封闭或几乎完全封闭。在一些情况下，相对于绝对完整性的精确的可允许偏离程度可取决于具体的上下文。然而，一般而言，对完整性的接近程度将使得具有与得到绝对和全部完整性相同的整体结果。当在否定含义中使用时，“基本上”的使用同样可适用于指代完全或几乎完全没有动作、特征、属性、状态、结构、项目或结果。例如，“基本上没有”微粒的组合物将完全没有微粒，或几乎没有微粒以至于效果上与完全缺少没有的情况相同。换言之，“基本上没有”一种配料或元素的组合物实际上仍然可以包含该物，只要没有可测量的影响。
如在本文中所使用的那样，词语“约”用于通过提供给定的值可以“稍微大于”或“稍微小于”端点来提供对数值端点的灵活性。除非以其它方式阐述，否则按照特定的数量或数值范围使用词语“约”还应当被理解为对没有词语“约”的这种数值项或范围提供支持。例如，出于方便和简洁的目的，“约50埃至约80埃”的数值范围还应当被理解成对“50埃至80埃”的范围提供支持。
如在本文中所使用的那样，出于方便的目的，可以在共同列表中呈现多个项目、结构元件、成分元件和/或材料。然而，这些列表应当被解释成犹如该列表的各构成部分被分别确定成单独且唯一的构成部分。因此，在没有相反指示的情况下，该列表的单独构成部分都不应当仅基于其在共同组中的出现而被解释成相同列表的任何其它构成部分在实际上的等价物。
浓度、数量和其它数值数据在本文中可以被表达或表现成范围格式。应当理解，这种范围格式仅出于方便和简洁的目的而被使用，因此应当被灵活地解释成不仅包括如该范围的限制所明确列举的数值，而且包括全部单独的数值或包含在该范围中的子区间，犹如各数值和子区间被明确列举出一样。作为示例，“约1至约5”的数值范围应当被解释成不仅包括约1至约5的明确列举出的数值，而且包括所指示范围中的单独值和子区间。因此，诸如2、3和4的单独值和诸如从1至3、从2至4和从3至5等的子区间以及1、2、3、4和5分别包括在该数值范围内。
该同样的原则适用于仅将一个数值列举成最小值或最大值的范围。另外，不管范围的幅度或所描述的特征如何，都应当应用这种解释。
该说明书全文中对“一示例”的提及意味着结合该示例描述的具体特点、结构或特征包括在至少一个实施例中。因此，短语“在一示例中”在该说明书全文的各种位置的出现不必全部指的是同一实施例。
在该说明书中可以提及提供了“改进的”性能的装置、结构、系统或方法。应当理解，除非另外阐述，否则这种“改进”是在与现有技术的装置、结构、系统或方法对比的基础上得到益处的量度。另外，应当理解的是，改进性能的程度可在公开的实施例之间变化，并且在改进性能的量、程度或实现上的平等性或一致性都不被假定为是普遍适用的。
下面提供对该技术的初步概述，然后更加详细地描述具体技术实施例。该初步概述意在帮助读者更快地理解该技术，而不意在确定该技术的关键或核心特征，也不意在限制所请求保护主题的范围。
广义地而言，本技术的各个方面改进板上芯片封装(COB，Chip On Board)LED在柔性基材上的制造并且使其成为可能。在该技术的一个方面，使用第一固定装置来将柔性基材保持在位，并提供用于对准芯片放置、导线接合和凝胶浸渍的总体位置参考目标，从而制造柔性COB LED。柔性基材包括在其上的导电迹线焊盘。将粘合剂放置在柔性基材上，然后将LED芯片(或裸片)放置在柔性基材上。然后将该组合件加热以便固化。然后将LED裸片的引线通过导线接合到柔性基材上的导电迹线焊盘。第二固定装置用于将柔性基材和接合的裸片子组合件保持在位，同时将硅酮或其它保护性材料的第一涂层沉积在LED裸片上。然后将该子组合件加热以便固化。可使用第三固定装置，并将其放置在子组合件上，其保持子组合件不移动，并且当硅酮凝胶浸覆LED阵列时提供流动坝，然后再提供第三加热步骤。在一些情况下也可执行凝胶浸覆而不需要第三固定装置。所得到的柔性COB LED阵列随后可用在任何数量的应用(例如，聚光灯、手持式闪光灯、头灯、自行车照明等)中，其中具有平面几何形状的阵列应用于弧形表面以提供光源。
在另一种制造方法中，将裸片固定到柔性基底、固化、导线接合、再次固化、选择性地涂覆硅酮以覆盖裸片和导线接合处，并以与上述相同的方式固化。然后将该组合件用导热粘合剂安装到具有所需弧形形状的预成形铝(或其它导热)结构并插入到透明或半透明的塑料壳体中。将最终的发光(例如硅酮荧光体或其它)涂层注入到在透明/半透明壳体的外壁和柔性COB LED组合件的发光表面之间的预定空间中，从而填充该空间。在可选的方面中，在将柔性COB LED组合件放置在壳体内之前，壳体预先装载有适量的硅酮荧光体涂层。然后用附加的硅酮荧光体材料填充任何剩余的空间。在一个方面，然后将该组合件放置在真空腔室中以去除可能存在于涂层材料中的不期望的气泡。将整个组合件再次固化。所得的非平面COBLED组合件用作插入到具有与其耦联的电源(即，电池、插接电源等)的最终照明产品中的嵌入模块。
现在参考图1A和图1B，根据本技术的一个方面，公开了COB LED结构5。COB LED结构5包括柔性基材10、LED芯片30、导热粘合层40、电路层50、多个电连接线60、粘合剂(例如透明环氧树脂或荧光粘合剂)80，以及封装涂层90。然而，应当理解的是，在本技术中使用的COB LED结构中并不需要所有的上述部件。此外，其它部件可使用来适于特定应用。
根据该技术的一个方面，柔性基材10包括由柔性聚合物制成的柔性印刷电路板(PCB)，柔性聚合物包括聚酰胺、PTFE、丙烯酸聚合物等。广义上而言，柔性PCB是导体(或导电材料)阵列，其接合到薄的电介质膜或形成有薄的电介质膜。在该技术的一个方面，使用单面柔性基材10，并且其包括单个导电层，所述导电层由在具有仅可从一侧接触的部件端接(或连接)特征的柔性绝缘膜上的金属或导电聚合物制成。例如，可以在基膜中形成孔，以允许部件引线穿过以便通过焊接进行互连。在另一方面，采用双接触柔性板(doubleaccess flex)，也称为裸背柔性板(back bared flex)。这些电路是具有单个导体层的柔性电路，所述导体层被处理以允许从两侧接近导体图案的选定特征。在该技术的另一方面，采用双面柔性PCB。双面柔性电路是具有两个导体层的柔性电路。这些柔性电路可制造有电镀通孔或没有电镀通孔。由于电镀通孔，电子部件的端接部设置在电路的两侧，从而允许部件放置在任一侧上。在该技术的另一方面，采用聚合物厚膜(PTF，Polymer Thick Film)电路。PTF是具有印刷在聚合物基膜上的导体的印刷电路。PTF是单个导体层的结构。
在该技术的一个方面，为基材提供基础的柔性聚合物膜的基础材料的范围为从约12μm至125μm(1/2密耳至5密耳)，然而，更薄和更厚的材料可能用于该技术的不同方面。更薄的材料更具柔性，并且对于大多数材料而言，刚度的增加与厚度的立方成正比。用作基膜的不同材料的非限制性示例包括但不限于聚酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚酰亚胺(PEI)以及各种氟聚合物(FEP)和共聚物聚酰亚胺膜。使用粘合剂作为接合介质来形成基材。在另一方面，使用金属箔作为柔性基材的导电元件。金属箔是从其蚀刻电路的材料。如本领域内已知的那样，可以使用各种不同厚度的金属箔。
根据该技术的一个方面，LED芯片30包括蓝宝石基材，并且包括依次堆叠的至少一个N型半导体层、半导体发光层和P型半导体层。在一个方面，N型半导体层是N型GaN(氮化镓)层，半导体发光层可由氮化镓或氮化铟镓构成，以及P型半导体层是P型GaN层。此外，P型半导体层和N型半导体层通过至少一个电连接线50而分别连接到外部电源的正端和负端。导热粘合层40用于将LED芯片30粘合到柔性聚合物基材。通常情况下，导热粘合层40由银膏、锡膏、铜锡合金或金锡合金构成。电路层50在柔性基材10上形成，并且包括电路图案。电连接线60用于将LED芯片30连接至电路层50。也就是说，LED芯片30的正端和负端分别连接到电路层50的正极和负极，从而向LED芯片30供电并接通LED芯片30。
在一个方面中，荧光粘合剂或涂层80被沉积在LED芯片30上，以提供荧光效果。更具体地，荧光粘合剂80可以将由LED芯片30产生的原始光转换成在可见光的光谱中具有特定波长的输出光。例如，具有紫外线光谱的原始光被转换成基本上蓝色(425nm至450nm)或基本上红色(650nm至700nm)的光。封装涂层90是透明的，提供电绝缘以封装电路层50、电连接线60和荧光粘合剂80。在一个方面中，封装涂层90包括硅酮凝胶或环氧树脂或现有技术中已知的其它材料。
在该技术的另一方面，组合件盖(或壳体)95布置在配置于单个柔性COB LED上的多个LED芯片30的顶部。在一个方面，壳体95是透明的并且保持作为照明组合件的一部分。然而，在另一方面，组合件盖或壳体95不是透明的，并且在完成进一步的制造步骤之后从照明组合件移除。发光涂层96(诸如荧光体涂层)围绕组合件盖95的内部沉积和/或使用一些其它固定装置直接放置在COB LED上。围绕覆盖多个LED芯片30的组合件盖95布置的单个发光涂层(例如，荧光涂层)导致从整个阵列发出均匀的光图案。在一个方面，在随着涂层硬化成刚性层从而COB LED被配置成其弧形形状之后，施加发光涂层96。有利地，当以弧形的方式设置时，结果是在弧形表面上分布高功率、紧凑的光源。相比于非COB LED阵列，本技术的柔性COB LED(或FCOB LED(Flexible COB LED))阵列提供高功率、均匀的照明选项，产生通常大于150流明的输出。
在该技术的一个方面，加强构件(例如，小直径的金属丝或薄的聚合物条带等)围绕柔性基底的背侧放置以增加柔性基材的刚度，但是继续允许基材可延展。有利地，加强构件有助于将柔性基材保持在选定的配置下。例如，如果柔性基材弯曲成弧形形状，则加强构件将柔性基材保持在弧形形状。该特征使得柔性基材和下面的散热器之间的接合受到干扰的可能性最小化。另外，具体参考图2至图4，公开了柔性COB基材120，其具有布置在基材120内并耦联到多个接合焊盘122的导线引线121(即，电路图案)。接合焊盘配置成在其上接收LED芯片30。在该技术的一个方面，LED芯片30通过粘合剂或其它方式固定到接合焊盘，其焊接到接合焊盘122上的正极和负极引线。加强构件123在LED芯片30被放置在基材120的前侧120B上的区域的后面被固定到基材120的背侧120A。当将LED芯片30接合到基材120之后，将柔性COB基材120形成为弧形形状时，可能会应力施加在LED芯片30和基材120之间的焊接接头或其它连接接头上。这可能导致接头断裂和产品故障。加强构件123最小化基材120在加强构件123区域中的弯曲，同时允许基材120在相邻的加强构件123之间的区域中弯曲。有利地，基材120和LED芯片30之间的接头上的应力被最小化。在一方面，加强构件123包括从基材的第一边缘124延伸到基材的第二边缘125的矩形的薄的聚合物材料。加强构件123包括至少与LED芯片30一样宽和/或与LED芯片30将耦联到基材120的区域一样宽的宽度。在一个方面，加强构件123包括粘合到基材120的背侧120A的耐热聚合物膜。
在常规的照明装置中，与反射器和透镜相关联的光输出损耗在每次光束通过透镜或从反射器反射时持续具有4％至12％的光损耗。透镜上的昂贵的涂层可将这些损耗减少到每次折射/反射少于2％，但是这些涂层在较低价格的消费品上可能是成本高昂的。在提灯的示例中，单个或多个高亮度的LED投射到锥形镜面反射器中，以将光围绕提灯投射成360度的圆形。备选地，这些LED向上投射，其中光照亮具有半透明或纹理表面的“漫射”管，以将光辐射成360度的圆形。这种配置由于光反射离开镜面表面的低效率以及经常投射的非均匀光图案而具有12％的光损耗以及更大且高得多的光损耗。此外，单点光源比相同流明输出的分布式光源明亮得多，使其更难于直接观看而没有高度不舒服的眩光。这导致需要漫射器，其拦截来自单点光源的光并从大得多的表面区域再次辐射以减少“眩光”。这类似于在家用灯具中使用灯罩。漫射器或灯罩的使用将显著降低总的光输出，其损耗通常大于总光源输出的50％。在头灯的示例中，可以采用一个或多个LED来提供光的重叠的圆形图案。单个LED将为给受限区域照明的点光束提供高亮度，并且通常将提供两个或更多个较小输出的LED，以投射重叠区域的光以进行近距离任务照明。投射若干光“点”的重叠技术不产生均匀的光区域，而是产生变化的光强度的圆形，这不是最佳的。在自行车头灯的示例中，使用反射器或全内反射(TIR，Total Internal Reflection)透镜的一个或多个高亮度LED可用来将光准直成紧密的点光束，而与在同心锥体中发射用于外围光线的一些外围光线相距有距离。通常情况下，该锥体从点光束的视线延伸出30度至45度。虽然这对于帮助骑乘者的可见性非常有效，但它不能向正在接近的汽车或其它威胁提供对骑乘者的有效可见性。各种配置尝试通过侧孔将一些LED光偏转、在侧面增加额外的低功率LED，或使用聚碳酸酯灯管将光偏转到骑乘者的侧面。尾灯具有类似的限制，并尝试通过附加的LED将光偏转到侧面，但是这仍然留下了光对于即将到来的威胁不可见的许多“黑暗”的接近角度。本技术的各个方面改善了这些缺陷。
参考图5A至图5C，根据本技术的一个方面，例如，平面的直线形FCOBLED条带100形成为360度的环，并且可接合到在灯或闪光灯中使用的360度环形铝结构。在该方面，环形铝结构用作FCOB LED结构的散热器。与设置在条带100上的多个LED芯片30中的至少一个LED芯片30的中心垂直的假想轴线相对于与多个LED芯片30中的相邻一个LED芯片30的中心垂直的假想轴线以非平行的角度设置，但是在其它布置中，与LED芯片30之一垂直的假想轴线基本上和与相邻LED芯片30垂直的假想轴线平行。选择在FCOB LED阵列中使用的LED芯片30包括相对于与柔性基材10垂直的轴线选择照明角度。在该技术的一个方面，LED芯片将投射基本上均匀的光集中度，其具有120度(例如，与LED芯片的中心轴线偏离60度)的锥形投射。由于LED芯片30的不同的圆锥形状，不同芯片30的照明区域必然是不同的。然而，在一个方面，多个LED芯片中的至少一个LED芯片的照明区域不同于在多个LED芯片中的相邻一个LED芯片的照明区域，因为主要照明区域指向与相邻芯片的不同方向。有利地，FCOBLED的环形结构提供了在单个基材上制造的LED芯片30的一致的360度照明。
虽然具体参考的是形成为大致360度形状的条带100，但是可以理解的是可以形成多种形状。例如，在一个方面，单个平面的柔性基材设置成弧形取向，该弧形取向形成从120度至180度的弧度范围。安装在第一弧形基材上的第一多个LED芯片30构成第一照明子组合件，以及安装在第二弧形基材上的第二多个LED芯片构成第二照明子组合件。第一子组合件和第二子组合件各自包括大致180度的弧度，并耦联在一起以形成大致360度的环。第一子组合件和第二子组合件由单个电源供电。然而，可选择性地向第一子组合件和第二子组合件中的每一个供电，以根据需要将它们交替地接通或一起接通。
在另一方面，平面的直线形FCOB LED条带(如图5A中所示)可以被成形为120度的弧度并且被接合到120度的散热器，用于面向前的任务照明的宽泛围照明。例如，图6公开了具有设置在其前面的120度弧度的FCOB LED灯131的自行车灯130。有利地，光均匀地照亮用户的前面和侧面。例如，在自行车灯应用中，自行车的前面和侧面被照亮，以便高度意识到道路危险、动物和其它兴趣点。此外，骑自行车的人对于在前面在整个180度弧度(FCOB的120度加上每个LED芯片30任一侧的30度)内的所有接近的行人车辆等具有高可见性，并且没有暗点/暗角度，在上述暗点/暗角度处接近的驾驶员看不到FCOB LED的直接照明。如果与具有类似形状的红色FCOB LED的类似红色尾灯(即，发光粘合剂与LED灯组合以产生红光)组合，则骑自行车的人将对所有接近的行人车辆等具有完整的360度的可见性。在该技术的一个方面，FCOB LED与现有的点光束LED132(或其它光源)组合，这将提供对前方目标的较长距离照明。在一个方面，当外围光线由FCOB LED 131提供时，点光束132可紧密地准直成更亮的点光束。虽然参考在自行车中的使用，但是应当理解的是，FCOB LED阵列可在任何数量的应用中与任何数量的产品一起使用。例如，作为头灯、闪光灯、提灯、大灯、灯和其它照明应用的使用都在本文中加以考虑。通常而言，通过将计算出的几何形状应用于FCOBLED图案，可以在安装到适当的铝或其它金属结构之后获得复杂的弧形曲线和角度。在该技术的一个方面，其中将FCOB LED安装到具有120度弧度的固定装置上，所产生的光将向外辐射以提供大于180度的照明。在该技术的另一方面，FCOBLED被制作为平面弧形，然后安装到具有30度向下倾斜的120度弧度的固定装置上。所得到的光图案是180度的水平照明图案，其中垂直光以30度向上开始，并且向下均匀地分布直到笔直向下的90度。
在该技术的一个方面，参考图7A至图7B，FCOB LED的平面弧形图案可接合到水平定位的圆锥形(成角度)半圆(或全圆)铝结构，以产生具有45度向下倾斜光的半圆形(或全圆)光环。在该方面，平面柔性基材150近似成形为环，其具有通过环一侧的开口153，其中通过环的开口153的相对侧面151、152形成楔形开口。如此布置，平面柔性基材150设置在截头圆锥形的散热器154上，形成单个环形组合件155，其中与至少一个LED芯片30垂直的假想轴线不平行于与散热器154的底部表面或顶部表面对应的平面。在一个方面，当与手持式闪光灯结合使用时，单个环形组合件155以如此的方式设置在闪光灯上，使得与至少一个LED芯片垂直的假想轴线不平行于或不垂直于闪光灯的纵向轴线。
现在参考图8A至图8C，FCOB LED 160形成U形且围绕圆柱形散热器161设置。与本文所参考的FCOB LED类似，多个LED 162通过导线163在柔性平面基材上电耦联在一起。FCOB LED 160是顺应性的并且围绕圆柱形散热器161的半径弯曲，以形成能够在向前和向侧面两个方向上投射光的照明装置。虽然具体参考了圆柱形散热器160，但是U形的FCOBLED160可围绕任何数量的弧形表面设置，以产生多种不同形状的照明装置。U形基材的侧部部分164、165设置在散热器161的相对侧。然而，根据散热器161的相对尺寸和/或U形基材的具体几何形状，也可以下述方式围绕圆柱形散热器布置平面基材，其中与在U形基材的第一侧164上的LED芯片垂直的假想轴线不平行于与在U形基材的第二侧165上的LED芯片垂直的假想轴线。
根据该技术的一个方面，FCOB LED通过一系列步骤制造。应该指出的是，在这些方法中不要求特定的顺序，除非由在本文所阐述的权利要求所要求，但是通常在一些实施例中可以顺序地执行方法步骤。广义而言，根据该技术的一个方面，提供底板，且中间板设置在该底板上。底板设置有与设置在中间板内的对准孔对应的引导柱。柔性基材设置在中间板的顶部。柔性基材在其中同样具有对准孔，用于围绕底板内的引导柱放置。磁性顶板设置在柔性基材的顶部。磁性顶板也设置有与设置在底板内的引导柱对应的对准孔。底板、中间板和顶板在本文中称为“板组合件”。
将裸片(或LED芯片)30(通过本领域已知的粘合剂或其它手段)固定到柔性基材并固化。一旦固化，将裸片焊接到导电接触点，之后将树脂放置在组合件的顶部部分。然后将组合件再次固化。一旦固化，将柔性基材组合件从板组合件移除。用传导粘合剂围绕散热器的表面制备弧形散热器。之后，柔性基材组合件围绕弧形散热器设置。在一个方面，具有成形为接近弧形散热器的内部空腔的弧形盖或壳体用荧光粘合剂制备，其中放置柔性基材/散热器组合件。
现在参考图9至图23，根据该技术的一个方面，提供基本平坦的金属底板200。底板200包括多个引导柱201和对准孔202。基本上平面的中间板205设置在底板200的顶部。根据该技术的一个方面，中间板205包括与底板的引导柱201对应的多个对准孔。以这种方式，两个板相对于彼此适当地定位。如图11和图12所示，柔性基材子组合件210设置在中间板205的顶部。子组合件210包括多个对准孔211，以放置在底板的相应引导柱201上。柔性基材子组合件210包括多个纵向柔性印刷电路板(即柔性基材)212，每个柔性基材具有在印刷电路板212的顶部表面214上均匀地分布的多个接触点213。接触点包括多个基本上椭圆形的接触点215，每个接触点215设置在多个圆形接触点216的上方。接触点213围绕印刷电路板212排列以允许放置裸片或LED芯片30。根据该技术的一个方面，柔性印刷电路板212包括围绕电路板212一侧设置的突出部217。突出部217包括接触点218和219，用于一旦完全组装就为电路板212供电。
根据该技术的一个方面，基本上平面的磁性顶板220设置在柔性基材子组合件210的顶部。顶板220还包括对准孔221，该对准孔配置成与柱201配合以确保整个组合件的适当对准。除了对准孔之外，顶板220包括与柔性印刷电路板212的尺寸基本上对应的多个孔222。以这种方式，限定了工作区域，其中可以放置LED芯片30，且焊接、放置树脂以及其它固化程序在工作区域内进行。顶板220将柔性印刷电路板210固定在板组合件225内，以允许用机器将材料在工作区域内放置在柔性印刷电路板212上。
现在具体参考图14至图16，使用导热粘合剂将裸片(或LED芯片)230固定到椭圆形接触点215，并且该子组合件在150摄氏度下固化约1.5小时。第一连接导线231焊接到裸片230上的正极引线231和圆形接触点216。第二连接导线233焊接到裸片230上的负极引线234和椭圆形接触点215。树脂设置在焊接的子组合件的顶部，之后该子组合件在150度下固化约1.5小时。根据一个方面，如本领域已知的那样，使用光学定位的仪器来完成裸片和导线焊接。突出部217包括引线218和219，其电耦联到基材210上的LED芯片30，并且用于将组合件耦联到与最终产品相关联的电源。
根据该技术的一个方面，现在参考图17至图23，提供了弧形散热器240。在一个方面，弧形散热器240包括金属环，尽管多种其它形状和布置可预期用于本文。金属环240包括围绕环的至少一部分设置的导热粘合剂241。具有焊接到接触焊盘的LED芯片30和固化树脂的柔性基材子组合件210围绕金属环240的外部放置。在优选的方面，当围绕金属环240设置时，柔性基材210的相对端部彼此相邻。弧形LED子组合件250可设置在透明壳体260内。壳体包括透明塑料、玻璃、聚合物或其它合适的透明材料，并且被成形为近似于弧形LED子组合件250。在该方面，壳体260成形为近似于环形。壳体260包括空腔261，其配置成将由环形内壁263和环形外壁264限定的金属环接收在其中。环形槽262围绕空腔261的底部设置，用于将LED子组合件250的一端部接收在其中。根据该技术的一个方面，将适量的发光粘合剂(包括但不限于荧光粘合剂)270放置在壳体260的空腔261内。普通的黄色荧光体材料是铈掺杂的钇铝石榴石(Ce3+：YAG)，但也可以使用其它材料。在放置荧光粘合剂270之前或之后，将LED子组合件250放置在壳体260中。在一个方面，LED子组合件250的内表面邻近于壳体260的内环的内壁262。LED子组合件250和壳体260的尺寸定制成使得当LED子组合件250放置在壳体260内时，LED子组合件250的外表面与壳体260的内壁之间存在空间。以这种方式，发光粘合剂270围绕外壁264的整个内表面分布，以协助围绕壳体的整个外表面分布光。在该技术的一个方面，真空被施加到子组合件250和壳体260的组合件，以便从发光粘合剂270去除气穴。
虽然本文已经描述了环形壳体260，但是应当理解的是，在本文中可预期使用多种形状的壳体，以便适应任何数量的FCOB LED形状(包括例如图7和图8所示的那些)和/或者在发光粘合剂270已经固化之后可以移除壳体260。另外，虽然已经示出了单件壳体，但是应当理解的是，可以使用多件式壳体以适应不同的几何形状和/或不同的应用。例如，在一个非限制性示例中，L形FCOB LED围绕散热器设置，其需要将散热器放置在壳体的底部部分中，其中在将FCOB LED放置在底部部分中之后，顶部部分与其耦联。在该方面，一个或多个孔位于壳体内以允许注入荧光粘合剂。在另一方面，壳体可仅部分地封装FCOB LED。在一个非限制性示例中，FCOB LED可以如此的方式放置在弧形散热器上，使得只有其上施加有FCOB LED的散热器的部分预期被封装。也就是说，散热器的表面面积大于FCOB LED。预期仅覆盖弧形LED子组合件(即，发光柔性元件)的壳体被安装到散热器。在安装过程中，荧光粘合剂被预先施加到壳体并且顺应于弧形LED子组合件的表面。
当然，应当理解的是，上述布置仅仅是本发明原理的应用的示例。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以设计出许多修改和替代布置，并且所附权利要求旨在覆盖这些修改和布置。因此，尽管上文已经关于当前被视为本发明的最实用和优选的实施例描述了本发明的特性和细节，但是本领域技术人员将意识到，在不背离在本文中提出的原理和理念的情况下，可以进行多种改变，包括但不限于尺寸、材料、形状、形式、功能和操作、装配和使用方式的变化。

Claims (35)

1.一种照明装置，包括：
安装在单个平面柔性基材上的多个LED芯片，其中所述单个平面柔性基材以弧形取向布置，并且其中所述多个LED芯片中的每一个由单个电源供电；
具有弧形表面的散热器，所述弧形表面成形为近似所述单个平面柔性基材的所述弧形取向并且在所述散热器和所述柔性基材的互补弧形表面之间耦联到所述柔性基材；
围绕弧形的所述单个平面柔性基材的顶部表面设置的发光涂层；和
耦联到所述多个LED芯片的电源。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述发光涂层包括荧光体涂层，其封装设置在所述基材上的所述多个LED芯片以及弧形的平面柔性基材的整个顶部表面。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，与所述多个LED芯片中的至少一个LED芯片的中心垂直的假想轴线平行于与所述多个LED芯片中的相邻一个LED芯片的中心垂直的假想轴线。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，与所述多个LED芯片中的至少一个LED芯片的中心垂直的假想轴线不平行于与所述多个LED芯片中的相邻一个LED芯片的中心垂直的假想轴线。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述多个LED芯片中的至少一个LED芯片的照明区域与所述多个LED芯片中的相邻一个LED芯片的照明区域不同。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述单个平面柔性基材以弧形取向设置，该弧形取向形成120度至180度的弧度范围。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，安装在第一弧形基材上的第一多个LED芯片构成第一照明子组合件，以及安装在第二弧形基材上的第二多个LED芯片构成第二照明子组合件。
8.根据权利要求7所述的照明装置，其特征在于，所述第一子组合件和第二子组合件各自包括大致180度的弧度，其耦联在一起以形成大致360度的环。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述第一子组合件和第二子组合件由单个电源供电。
10.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于，功率可选择性地提供给所述第一子组合件和第二子组合件中的每一个。
11.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述平面柔性基材是矩形的。
12.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述平面柔性基材被近似成形为环，其具有通过所述环一侧的开口，其中通过所述环的所述开口的相对侧限定楔形开口。
13.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于，所述平面柔性基材设置在锥形散热器上，形成单个环形组合件，其中与所述LED芯片中的至少一个LED芯片垂直的假想轴线不平行于与散热片的底部表面对应的平面。
14.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于，所述平面柔性基材设置在截头圆锥形的散热器上，形成单个环形组合件，其中与所述LED芯片中的至少一个LED芯片垂直的假想轴线不平行于与散热器的顶部表面对应的平面。
15.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于，还包括手持式闪光灯，其中与所述LED芯片中的至少一个LED芯片垂直的假想轴线不平行于或不垂直于所述闪光灯的纵向轴线。
16.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述平面基材被成形为近似U形。
17.根据权利要求16所述的照明装置，其特征在于，所述平面基材围绕圆柱形散热器设置，并且其中所述U形基材的侧部部分设置在所述散热器的相对侧上。
18.根据权利要求16所述的照明装置，其特征在于，所述平面基材围绕圆柱形散热器设置，并且其中与所述U形基材的第一端部上的LED芯片垂直地设置的假想轴线不平行于与所述U形基材的第二端部上的LED芯片垂直地设置的假想轴线。
19.根据权利要求11所述的照明装置，其特征在于，还包括设置在每个所述LED芯片后面的多个加强构件。
20.根据权利要求19所述的照明装置，其特征在于，所述加强构件包括围绕柔性基材的背侧设置的矩形柔性材料。
21.根据权利要求20所述的照明装置，其特征在于，所述加强构件从所述柔性基材的第一端部延伸到所述柔性基材的第二边缘。
22.根据权利要求19所述的照明装置，其特征在于，每个所述加强构件包括至少与所述LED芯片的宽度一样大的宽度。
23.根据权利要求19所述的照明装置，其特征在于，所述加强构件包括耐热聚合物膜。
24.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，还包括从柔性聚合物基材的横向侧延伸的突出部，所述突出部包括用于耦联到电源的电耦联件。
25.根据权利要求24所述的照明装置，其特征在于，所述突出部不由所述发光涂层覆盖。
26.一种照明装置，包括：
安装在单个平面柔性基材上的多个LED芯片，其中所述单个平面柔性基材以弧形取向设置，并且其中所述多个LED芯片中的每一个由单个电源供电；
刚性散热器，其具有弧形表面，所述弧形表面被成形为近似所述单个平面柔性基材的弧形取向，并且在所述散热器和所述柔性基材的弧形表面之间耦联到所述柔性基材；
围绕弧形的所述单个平面柔性基材的表面设置的发光涂层，其围绕所述弧形基材的顶部表面形成刚性封装层；和
耦联到所述多个LED芯片的电源。
27.根据权利要求26所述的照明装置，其特征在于，还包括围绕所述柔性基材的背面设置在所述多个LED芯片的每一个后面的加强件。
28.根据权利要求26所述的照明装置，其特征在于，还包括从所述柔性基材的侧边缘横向延伸的突出部。
29.根据权利要求28所述的照明装置，其特征在于，还包括封装所述柔性基材、散热器和涂层的透明壳体。
30.一种制造照明装置的方法，包括：
(a)在底板顶部设置中间板，其中所述底板包括与设置在所述中间板内的对准孔对应的引导柱；
(b)在中间板的顶部设置柔性基材组合件，所述柔性基材组合件包括用于围绕所述底板的引导柱放置的对准孔，并且还包括能够从所述柔性基材组合件移除的多个矩形柔性基材条带，其中柔性基材条带的每一个包括多个导线接合焊盘，所述导线接合焊盘配置成在其上接收LED芯片；
(c)在所述柔性基材的顶部设置磁性顶板，所述磁性顶板包括与设置在所述底板内的引导柱对应的对准孔，其中所述磁性顶板还包括对应于至少所述导线接合焊盘的孔；和
(d)围绕多个所述柔性基材条带中的每一个固定多个LED芯片。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：从所述中间板移除所述柔性基材组合件，以及在所述多个LED芯片中的每个LED芯片后面围绕所述柔性基材的背侧设置加强构件。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，将所述柔性基材布置成弧形形状并将所述柔性基材围绕弧形散热器放置。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，还包括将所述柔性基材和弧形散热器放置在弧形壳体中。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，还包括将发光组合物放置在所述弧形壳体内。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，还包括将真空施加到所述弧形壳体以从所述发光组合物中去除气泡。
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