CN109983843A - 制造led照明组件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种制造LED照明组件（1）的方法，该方法包括以下步骤：制备用于多个发光二极管（11）的柔性载体（10）；将发光二极管（11）安装到该柔性载体（10）上；提供由能够弯曲成期望形状或形式的材料制成并且包含散热器（121）的柔性成形元件（12）；以及，将该柔性载体（10）以螺旋方式环绕该柔性成形元件（12）进行缠绕。本发明进一步描述了这种LED照明组件（1）以及包括这种LED照明组件（1）的LED照明单元（2）。

Description

制造LED照明组件的方法
技术领域
本发明描述了一种制造LED照明组件的方法、一种LED照明组件以及一种LED照明单元。
背景技术
发光二极管（LED）用于各种各样的照明应用中。一个或多个LED可以例如以串联布置连接，并且由电源驱动。通常，LED管芯或芯片被安装在诸如印刷电路板（PCB）的载体上，该载体已被制备以包括导电线路和接触区域，使得当LED管芯被安装就位时，LED被连接在电路中。用于LED照明应用的PCB通常由诸如玻璃纤维层压件之类的坚固材料制成，并且通常安装到散热器上，散热器在操作期间耗散来自LED的热。当使用多个LED时，PCB上的LED的位置确定光源的形状。这类结构的缺点在于，PCB至少必须关于每个特定的照明单元而设计和制造。被成形为适合一种类型的LED照明应用的PCB和散热器布置可能完全不适合于另一种LED照明应用，即使这些LED照明应用是非常相似的。这大大增加了开发一系列照明产品的成本。
因此，本发明的一个目的是提供一种制造LED照明组件的更经济的方式。
发明内容
本发明的目的通过权利要求1的制造LED照明组件的方法、通过权利要求8的LED照明组件以及通过权利要求14的LED照明单元而得以实现。
根据本发明，制造LED照明组件的方法包括以下步骤：制备用于多个发光二极管的柔性载体；将发光二极管安装到柔性载体上；提供由可弯曲成期望形状或形式的材料制成的柔性成形元件；在柔性成形元件中包含散热器；以及将柔性载体以螺旋方式环绕柔性成形元件进行缠绕。
本发明方法的一个优点在于，它允许使用单个载体设计来组装各种各样的LED照明单元。例如，载体可以是具有固定宽度的长条带，并且LED可以以固定的偏移或节距安装到该载体上。安装到柔性载体上的一组LED在连接到电源时将用作光源。在本发明方法中，通过将载体缠绕或围绕在不同种类的柔性成形元件周围，可以使用单个载体设计来实现用于在不同LED照明应用中使用的不同形状的LED光源。
根据本发明，LED照明组件包括包含散热器的柔性成形元件以及安装到柔性载体上的多个发光二极管。柔性载体被以螺旋方式环绕柔性成形元件进行缠绕。以此方式，本发明的LED照明组件有效地提供了可以在大范围的模式或应用中使用的单个类型的组件。
本发明的LED照明单元包括布置在容器中的这种LED照明组件，该容器包括多个部分反射性侧壁和由该侧壁限定的光出射开口，并且其中，LED照明组件嵌入在半透明柔性材料中。由于成形元件是柔性的并且可以具有任何期望的形式，并且柔性载体可以以任何数量的方式布置在柔性成形元件周围，因此本发明的LED照明单元的可能设计的范围实质上是无限的。本发明的LED照明单元的优点在于，它可以在不经由不同制造商修改的情况下被使用，以提供各种不同类型的LED照明单元。
从属权利要求和以下描述公开了本发明的特别有利的实施例和特征。实施例的特征可以在适当的情况下被组合。在一个权利要求类别的上下文中描述的特征可以被等同地应用于另一个权利要求类别。
“载体”可以是用于连接电路中的一个或多个LED的任何结构。优选地，柔性载体是具有高度柔性的薄印刷电路板（PCB）。这种薄PCB可以弯折或弯曲以呈现弯的形状。在本发明的一个优选实施例中，通过将铜箔附到诸如聚酰亚胺的塑料膜上来制备柔性载体。铜箔或塑料膜的厚度可以在30 μm - 100 μm（微米）的范围内。为了形成稍后将在电路中连接LED的导电线路，将光敏掩模施加至铜表面。在显影掩模之后，铜层被蚀刻成期望形状，例如形成在电极接触区域之间延伸的线路，其中，阳极和阴极接触区域形成在被成形为接纳LED管芯的安装区域的任一侧上。
LED管芯可以被安装就位，并且然后例如使用引线结合来结合到线路。在本发明的一个优选实施例中，在LED管芯和柔性载体上施加涂层。涂层可以用作保护LED和引线结合的层。涂层还可以是反射性的，以便为包含该LED照明组件的照明单元实现有利的光输出。
LED在操作期间释放热。特别是在用于实现非常明亮的光源的功率LED的情况下，确保LED不会变得太热是重要的，因为高温可能减损LED的性能并且可能缩短照明单元的寿命。因此，在本发明的一个特别优选的实施例中，柔性成形元件包括紧密靠近LED布置的散热器。例如，导线线圈或带可以被缠绕在柔性支撑元件周围，使得导线线圈或带直接在柔性载体下面，以在操作期间耗散来自LED的热。当然，散热器可以具有任何合适的形状或形式，例如它可以被实现为管或半管，以完全或部分地包围柔性支撑元件。优选地，柔性支撑元件也可以散热。支撑元件可以是杆、棒或任何合适形状的部件。
柔性载体以螺旋方式被缠绕或围绕在柔性成形元件周围，并且螺旋缠绕节距将有效地确定安装在柔性载体上的LED的位置。因此，在本发明的优选实施例中，在缠绕步骤之前具有确定缠绕节距或螺旋节距的步骤，以在缠绕之后实现所期望的LED布置。优选地，螺旋节距是基于柔性成形元件的尺寸和/或柔性载体的尺寸而确定的。优选地，LED管芯的安装区域被成形为将柔性载体围绕在柔性成形元件周围之后的该柔性载体的节距考虑在内。管芯安装区域基本上是空的矩形或正方形空间，在两侧上由阳极接触区域和阴极接触区域界定。可以在柔性载体上形成偏斜的安装区域，使得LED在缠绕之后呈现基本上“直立”的取向。例如，基本上平行于柔性PCB的边缘伸延的线路可以终止于倾斜的阳极接触区域。线路在管芯安装区域的另一侧上的对应成形的倾斜阴极区域处重新开始。
当然，柔性载体也可以设计成对各种可能的LED布置加以考虑。例如，可能期望实现LED的线性布置，其中，LED看起来是沿着公共线布置的。例如，可能期望实现直线线性布置或曲线线性布置，这取决于将被用于容纳LED照明组件的壳体单元的形状和设计。因此，在本发明的优选实施例中，该方法包括基于缠绕之后所期望的LED布置来确定发光二极管之间的安装节距的步骤。安装节距可以被理解为当安装到柔性载体上时相邻LED之间的距离。对于柔性载体设计而言，安装节距可以是恒定的。例如，简单地通过将短长度的柔性载体（具有相对小数量的LED）缠绕在短柔性成形元件周围、以及将长长度的柔性载体（具有更大数量的LED）缠绕在更长的柔性成形元件周围，相同的柔性载体设计可以用于构造“短”照明单元和“长”照明单元。当使用相同类型的柔性成形元件时，对于“短”和“长”的实现两者而言，LED在其缠绕位置之间的距离可以基本相同，从而产生不同长度但具有基本相似外观的照明单元。当然，安装节距也可以沿着单个柔性载体实施例变化，例如，如果柔性成形元件要具有不规则或复杂的形状的话。
柔性载体可以被制备为承载单组LED。同样地，单个柔性载体可以被制备为承载两组或更多组LED。例如，当LED照明组件要用于机动车的后照明单元时，该LED照明组件可以使用包括用于一组红色LED的线路和用于一组黄色LED的分离线路的柔性载体。通过在柔性载体上形成两组或更多组线路，以及如上文所描述的为接纳LED管芯（或裸芯）的安装区域的适当布置，可以实现具有多组LED的LED照明组件。可以确定柔性载体的安装节距和缠绕节距，以实现LED组的LED的期望的布置。可替代地或另外地，两个或更多个柔性载体可以缠绕在单个柔性成形元件周围以实现期望的LED配置。
柔性成形元件本身可以是杆或棒，或具有适当尺寸的任何合适的部件。在本发明的优选实施例中，成形元件由能够弯曲成期望形状或形式的材料制成。以此方式对LED照明组件的操纵，可以在适当的情况下在缠绕步骤之前或在缠绕步骤之后进行。例如，本发明的LED照明组件可以通过将导线线圈环绕柔性杆进行缠绕以形成柔性成形元件、将柔性载体环绕柔性成形元件进行缠绕、以及然后在将LED照明组件插入照明单元的壳体之前将整个LED照明组件弯曲成期望形状来制备。以此方式，一种类型的先前制备的LED照明组件可以容易地适应不同形状的壳体。
在使用本发明的LED照明组件的照明应用中可能期望均匀的光输出。然而，LED的线性布置通常将表现为一串分离的光源。因此，在本发明的优选实施例中，该方法包括将螺旋缠绕的载体和发光二极管包封在半透明柔性材料中的步骤，使得半透明柔性材料的层至少覆盖LED照明组件的LED。散射颗粒可以悬浮在半透明柔性材料中，以实现令人满意的均匀光输出。例如，材料的一种适当选择可以是硅树脂。这可以倾倒在布置在模具中的LED照明组件上，并且然后使用任何合适的固化技术来固化以凝固硅树脂。“模具”可以是照明单元的壳体，其成形为接纳LED照明组件。这种壳体可以称为容器或混合箱，并且优选地包括反射性侧壁以及由侧壁限定的光出射开口。本发明的LED照明组件可以布置成位于容器的“底板”或基座上，并且优选地嵌入在如上文所描述的半透明柔性材料中。这样的布置导致光源可以具有直线或曲线条带的外观，具有有利的均匀光输出。
结合附图考虑，通过以下详细描述，本发明的其他目的和特征将变得明白。然而，要理解的是，附图仅仅是为了说明的目的而设计的，因而不作为对本发明的限制的定义。
附图说明
图1示出了本发明的LED照明组件的实施例；
图2示出了图1的LED照明组件的柔性载体；
图3示出了图1的LED照明组件的柔性成形元件；
图4示出了本发明的LED照明组件的另一实施例；
图5示出了本发明的LED照明单元的实施例；
图6示出了本发明的LED照明单元的另一实施例。
在附图中，相同的数字始终指代相同的对象。图中的对象不一定是按比例绘制的。
具体实施方式
图1示出了本发明的LED照明组件1的实施例。该图示出了已经被环绕柔性芯12进行缠绕的柔性PCB载体10。LED 11通过形成在柔性PCB 10中或上的导电线路100电连接，并且可以作为单个光源而被控制。柔性芯12包括金属线圈121，金属线圈121环绕柔性材料（诸如硅橡胶、泡沫橡胶或任何其他固有柔性的材料）的杆120进行围绕。因此，芯12是固有柔性的，并且金属线圈121将在LED 11的操作期间被用作有效的散热器。如图中所示的LED 11的线性布置可以通过对各种参数（诸如柔性芯12的直径以及相邻LED管芯11之间的偏移距离S11）的适当选择或调整来实现。例如，柔性载体10可以被制备成具有如图2中所示的某个LED安装节距P11或载体偏移P11。如图3中所示，通过将柔性杆120插入先前制备的导线线圈121中，或者通过将这种导线缠绕在柔性杆120周围，可以组装柔性芯12。柔性PCB 10的宽度W10将确定用于该柔性载体10的LED 11之间最小的可实现的偏移距离或缠绕节距S11。通过为芯12选择适当的直径D12和/或通过使用适当的螺距来将柔性载体10缠绕在柔性芯12周围，可以增加LED缠绕节距S11。因此，即使当LED安装节距P11和芯直径D12固定时，仍然可能实现LED11的各种不同布置。例如，可能实现LED 11的不同线性布置，每个布置具有不同的缠绕节距或安装偏移S11。可替代地，可以选择芯直径D12和/或载体宽度W10和/或安装偏移S11以便在缠绕状态中实现LED 11的某种螺旋布置。
图4示出了本发明的LED照明组件1的另一个实施例。安装偏移S11和芯直径D12已经被选择为在将柔性载体10以螺旋方式环绕柔性芯12进行缠绕之后实现线性LED布置。在该实施例中，已经使柔性芯12成为曲线形状。柔性芯12的这种成形可以在缠绕步骤之前或之后完成。
图5是本发明的LED单元2的实施例的剖视图。这里，通过将柔性载体10缠绕在柔性芯12周围，使用本发明的方法制造了LED照明组件1。在此示例实施例中，柔性芯12的形状类似于棒并且具有长圆形（oblong）横截面，并且可以包括布置在柔性棒周围的散热器。柔性PCB载体10已经被螺旋地缠绕在柔性芯12周围以实现LED 11的线性布置。LED照明组件1被布置在混合盒20或容器20中，并嵌入在半透明填充物21（例如硅树脂）中。填充物21可以包括散射颗粒的悬浮物，以在容器20的光出射开口22处实现均匀的光输出。该图示出了直壁的容器20，但应该理解的是，容器20可以具有曲线形状以包含上面图4中所描述的类型的曲线LED照明组件1。
图6示出了LED照明单元2的这种实施例。这里，容器20或壳体20具有曲线形状并且是曲线状的机动车后照明单元的一部分。LED照明组件1被布置在容器20中并嵌入半透明填充物21中。在此示例性实施例中，柔性载体10已经被制备成为若干可独立控制的LED 11的组提供线路。一组LED——例如下面的行——可以包括红色LED 11，其将作为后灯和/或制动灯而被控制；另一组LED——例如上面的行——可以包括黄色LED 11，其将作为指示灯而被控制。可以容易地包括另一组LED，例如白色LED，其可以作为倒车灯而被控制。如上面所描述的那样，包括用于可独立控制的LED 11的组的线路（由虚线指示）的柔性载体10缠绕在柔性芯12周围。由于将可变参数（例如缠绕节距、芯直径）调整为基本上固定的参数（例如LED安装偏移、PCB宽度）的许多可能性，可以使用单个载体设计来制造各种各样的具有明显不同的外观和/或功能的这种照明单元2。
尽管已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明，但是将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行许多附加的修改和变化。例如，“智能”或可编程LED可以用于本发明的LED照明组件的实施例中。例如，可以控制这种可编程LED来形成移动的光图案。通过以适当的方式接通/切断可编程LED，可以实现特定的、移动的光图案或照明序列。
为了清楚起见，要理解的是，贯穿本申请使用的“一”或“一个”并不排除多个，并且“包括”不排除其他步骤或元件。

Claims (15)

1.一种制造LED照明组件（1）的方法，所述方法包括以下步骤：
- 制备用于多个发光二极管（11）的柔性载体（10）；
- 将所述发光二极管（11）安装到所述柔性载体（10）上；
- 提供由能够弯曲成期望形状或形式的材料制成并且包含散热器（121）的柔性成形元件（12）；以及
- 将所述柔性载体（10）以螺旋方式环绕所述柔性成形元件（12）进行缠绕。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述缠绕步骤之前具有确定缠绕节距（S11）的步骤，以在缠绕之后实现期望的LED布置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述缠绕节距（S11）是基于所述柔性成形元件（12）的尺寸和/或所述柔性载体（10）的尺寸而确定的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述载体制备步骤包括基于缠绕之后期望的LED布置来确定所述发光二极管（11）之间的安装节距（P11）的步骤。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述缠绕步骤之前具有将保护性涂层施加在所述发光二极管（11）和所述柔性载体（10）上的步骤。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括将所述螺旋缠绕的载体（10）和所述发光二极管（11）包封在半透明柔性材料（21）中的步骤。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，提供柔性成形元件（12）的步骤包括将导线线圈（121）缠绕在柔性材料的支撑元件（120）周围的步骤，使得所述导线线圈（121）可以在操作期间耗散来自所述LED（11）的热。
8.一种LED照明组件（1），包括：
- 柔性成形元件（12），其由能够弯曲成期望形状或形式的材料制成，并且包含散热器（121）；
- 多个发光二极管（11），其安装到柔性载体（10）上；以及
其中，所述柔性载体（10）被以螺旋方式环绕所述柔性成形元件（12）进行缠绕。
9.根据权利要求8所述的LED照明组件，其中，柔性载体（10）被制备成为两组或更多组可独立控制的LED（11）提供线路（100）。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的LED照明组件，包括两个或更多个环绕共享的柔性成形元件（12）进行缠绕的柔性载体（10）。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的LED照明组件，其中，所述柔性成形元件（12）包括纵向支撑元件（120），所述纵向支撑元件（120）由硅橡胶制成。
12.根据权利要求11所述的LED照明组件，其中，所述柔性成形元件（12）包括围绕在所述纵向支撑元件（120）周围的导线线圈（121）。
13.根据权利要求8至11中任一项所述的LED照明组件，其中，柔性载体（10）被缠绕在所述柔性成形元件（12）周围，以实现LED（11）的线性布置。
14.一种LED照明单元（2），包括布置在容器（20）中的根据权利要求8至13中任一项所述的LED照明组件（1），所述容器（20）包括多个部分反射性侧壁（23）和由所述侧壁（23）限定的光出射开口（22），并且其中，所述LED照明组件（1）嵌入在半透明柔性材料（21）中。
15.根据权利要求14所述的LED照明单元，其被实现为机动车的后照明单元（2），其中，柔性载体（10）包括安装在所述柔性载体（10）上的可独立控制的红色LED（11）和黄色LED（11）的组所用的线路（100）。
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