CN111520689B - 具有改进的印刷电路板的光引擎 - Google Patents

Abstract

一种用于半导体灯和/或灯具的光引擎包括印刷电路板(PCB)和附接到PCB的多个半导体发光元件。PCB包括间隙结构，所述间隙结构具有与PCB实质上相同的尺寸和形式。

Description

具有改进的印刷电路板的光引擎

技术领域

本发明涉及用于LED灯的光引擎，涉及包括这种光引擎的LED灯和/或灯具，以及涉及用于生产这种光引擎的方法。

背景技术

在使用多个LED的灯和灯具中，LED通常均匀地散布在可用区域，以便实现发射光的均匀分布。

在一种现有的解决方案中，提供在整个发光区域上延伸的印刷电路板(PCB)，并且LED均匀地散布在PCB上。然而，PCB是昂贵的并且是灯或灯具的生产成本的主要因素。

在另一种现有的解决方案中，使用多个单独的PCB，每个PCB仅承载一些LED。这些PCB通过诸如导线的附加电连接件而彼此连接。这在灯或灯具的生产期间带来额外的步骤。

发明内容

鉴于已知的现有技术，本发明的目的在于提供一种用于灯和/或灯具的光引擎，其在降低与PCB相关联的成本的同时保持生产简单。

该目的通过根据独立权利要求的光引擎、灯、灯具和用于生产光引擎的方法来解决。优选实施例由从属权利要求给出。

为了保持以下描述更容易阅读，可以提及使用灯的光引擎。应当理解，根据本发明的光引擎可以用于灯以及用于灯具。

根据本发明的用于半导体灯和/或灯具的光引擎包括印刷电路板(PCB)和例如通过焊接附接到PCB的多个半导体发光元件(诸如LED)。光引擎还包括PCB中的间隙结构，该间隙结构具有与PCB基本上相同的尺寸和形式。

术语“光引擎”通常用于包括LED和机械结构的组件，该机械结构保持LED并且包括用于向LED供应来自驱动器的电力的导电迹线。特别地，机械结构可以是PCB。

本文中术语“间隙结构”是指PCB内部的一个或多个间隙，即没有PCB材料的区域，其将不同的PCB部分彼此分开。不同的PCB部分优选地彼此连接。此外，间隙结构的间隙可彼此连接。

在本文中，各PCB部分彼此连接意味着各PCB部分形成单个PCB，即通过PCB材料连接各PCB部分，而不是例如通过导线电连接各PCB部分。

本文中术语“包括”意味着间隙结构至少部分地被具有PCB材料的区域围绕。

间隙结构还可以包括在PCB外部的没有PCB材料的区域。例如，PCB和间隙结构可一起具有圆形周边。沿着周边的一个或多个部分，可以由PCB形成周边，沿着周边的剩余部分，可以由没有PCB材料的区域(在本文中也称为间隙(即使它未分隔不同的PCB部分))形成周边。然而，根据本公开的间隙结构包括位于两个PCB部分之间的至少一个间隙。

由于间隙结构和PCB具有基本相同的尺寸和形式，因此同样具有基本上相同尺寸和形式的另一PCB可以被放置到间隙结构中，使得组合PCB的总尺寸基本上对应于单个PCB的尺寸。如果间隙结构包括沿着周边的间隙，则组合PCB的总尺寸将比单个PCB的尺寸大一定量，该量对应于沿着周边的间隙。

这样的配置允许通过根据本发明的以下方法从单个PCB生产具有基本上相同尺寸和形式的两个PCB：首先，提供第一印刷电路板(PCB)，其具有用于诸如LED的半导体发光元件的多个预定位置。半导体发光元件的预定位置可以包括焊盘，半导体发光元件可以在稍后的步骤中附接(例如，焊接)到该焊盘。替代地，半导体发光元件可以已经附接到预定位置。

然后将第一PCB切割成第二PCB和第三PCB，使得第二PCB上的用于半导体发光元件的预定位置和第三PCB上的用于半导体发光元件的预定位置分布在与第一PCB上的用于半导体发光元件的预定位置基本上相同的区域。

将第一PCB分成第二PCB和第三PCB可以通过任何已知的分板(depanel ing)工艺(例如铣削冲压(模切)等)来完成。

换句话说，第一PCB上的可用区域用于两个PCB，该两个PCB具有用于半导体发光元件的基本相同的位置，并且因此具有相同的发光区域。因此，第一PCB的可用区域可用于产生两个光引擎，因此节省了成本。

在该方法的实施例中，在切割第一PCB之后，第二PCB包括基本上具有第三PCB的尺寸和形式的间隙结构，并且反之亦然。

在光引擎的实施例中，PCB包括彼此连接的多个PCB部分。以此方式，所得光引擎可作为整体来处理，且不需要PCB外部的PC部分之间的额外电连接。

在另一实施例中，至少一个PCB部分具有弧形的形状，也称为圆环的一部分。多于一个(即，两个、三个、四个、五个或更多个)PCB部分可以具有弧形的形状。优选地，弧形PCB部分被布置在不同的径向位置。每个弧形PCB部分的一端可以连接到径向相邻的PCB部分的起点。可以看到这样的PCB具有阶梯螺旋的形状。因此，间隙结构也将具有阶梯螺旋的形状。

在另一实施例中，每个弧形PCB部分可以延伸180°的角度(从PCB的中心观察)。每个弧形PCB部分的端部可以与径向相邻的PCB部分的起点重叠例如约10°和约15°之间的角度。

在另一实施例中，弧形PCB部分中的一个或多个可包括在弧形的内侧上和/或在弧形的外侧上的至少一个突出部。因此，间隙结构还将包括从弧形间隙结构部分延伸的对应的突出部。因此，PCB和间隙结构是互锁的，使得对于距PCB中心的某些径向距离，PCB和间隙结构在沿圆周方向看时是交替的。

在另一实施例中，半导体发光元件在一个或多个突出部(尤其在所有突出部)上附接到PCB。由于上述的互锁结构，第一PCB和(在生产过程中，代替间隙结构存在的)第二PCB可以具有在发光区域上以基本相同的分布附接到PCB的LED。在一个或多个突出部处，多于一个(即，两个、三个或更多个)半导体发光元件可以附接到PCB。

在另一实施例中，PCB的形状和间隙结构的形状基本上彼此中心对称。这允许从单个初始PCB制造两个PCB。

在另一实施例中，半导体发光元件基本上沿着一个或多个圆布置在PCB上。因此，可以实现发光区域的半导体发光元件的均匀分布。

特别地，对于圆中的一个圆上的所有相邻半导体发光元件对，相应圆上的相邻半导体发光元件之间的角度可以是相同的，也使得发光区域的半导体发光元件能够均匀分布。

本发明还涉及包括如本文所述的光引擎的半导体灯和/或灯具。

还可以在不参考间隙和间隙结构的情况下描述根据本发明的光引擎，如将在下面解释的。根据本发明的光引擎可包括印刷电路板(PCB)和附接到PCB的多个半导体发光元件，其中PCB包括多个(即两个、三个、四个、五个或更多个)PCB部分，PCB部分具有弧形的形状，也称为圆环的一部分。优选地，弧形PCB部分被布置在不同的径向位置。

弧形部分彼此连接。在一个实施例中，每个弧形PCB部分的一端可以连接到径向相邻的PCB部分的起点。可以看到这样的PCB具有阶梯螺旋的形状。

在一实施例中，每个弧形PCB部分可以延伸180°的角度(从PCB的中心观察)。每个弧形PCB部分的端部可以与径向相邻的PCB部分的起点重叠例如约10°和约15°之间的角度。

在一实施例中，弧形PCB部分中的一个或多个可以包括在弧形的内侧上和/或在弧形的外侧上的至少一个突出部。

在一实施例中，半导体发光元件在一个或多个突出部(特别是在所有突出部)上附接到PCB。在一个或多个突出部处，多于一个(即两个、三个或更多个)半导体发光元件可以附接到PCB。

附图说明

下面将参考附图解释本发明的优选实施例。其被示出为：

图1根据本发明的光引擎的实施例；

图2彼此嵌套的根据图1的两个光引擎；以及

图3根据本发明的灯具的实施例。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的优选实施例。在多个附图中，相同或相似的元件或具有相同效果的元件可以由相同的附图标记指示。为了防止多余的描述，重复对这些元件的描述可以被省略。

图1示意性地示出了根据本发明的光引擎的实施例。光引擎包括PCB 1。多个LED 2在预定安装位置附接到PCB 1。LED 2经由在PCB 1中或在其上的导电迹线(未示出)彼此连接。PCB 1可以由诸如FR4的任何已知的PCB材料制成。

PCB 1包括多个弧形PCB部分4。在图1的实施例中，示出了四个弧形PCB部分4，但是也可以使用任何其他数量的弧形PCB部分。每个弧形PCB部分4延伸大约180°的角度。(除了最里面的弧形PCB部分4之外的)每个弧形PCB部分4的端部与相邻的(径向向内的)弧形PCB部分4的起点重叠大约10°至15°的角度。在该重叠范围内，两个弧形PCB部分4通过连接部分6相互连接。连接部分可以基本上是径向连接部分。因此，在每个重叠部分处出现径向台阶，导致具有阶梯螺旋形式的PCB 1。

最外面的弧形PCB部分4包括朝向PCB 1的中心的多个突出部5(例如，径向突出部)。另外的(内部的)弧形PCB部分4包括朝向PCB 1的中心以及朝向PCB 1的外边缘的多个突出部5。在弧形PCB部分4的端部处的内部突出部5和在相邻弧形PCB部分4的起点处的外部突出部5重叠并且一起形成这两个弧形PCB部分4之间的连接部分6。

LED 2在每个突出部5上和每个连接部分6上被附接到PCB 1。在图1所示的实施例中，最里面的弧形PCB部分4包括两个内部突出部，其中一个是细长突出部7并且承载两个LED 2。

如在图1中可见，LED 2被布置成四个同心圆(以短划线指示)，其中每个圆上的LED位于一个弧形PCB部分4的内部突出部5上以及相邻弧形PCB部分4的外部突出部5上(包括这两个弧形PCB部分之间的连接部分6)。

PCB 1还包括用于接收安装元件(未示出)以将光引擎安装到灯或灯具的安装孔8。

上述光引擎的形式导致了间隙结构9，其包括各弧形PCB部分4和它们的突出部5之间的没有PCB材料的区域。间隙结构9还包括外弧形间隙10(在图1中由点线指示)。间隙结构9的形状也可被描述为彼此连接的多个弧形间隙的阶梯螺旋，每个弧形间隙包括多个内部突出部和外部突出部(外部弧形间隙10仅包括内部突出部)。基本上，PCB 1和间隙结构9(包括外部弧形间隙10)具有相同的尺寸和形式。

由于PCB 1和间隙结构9具有相同的尺寸和形式，因此可以将第二PCB 1放置到间隙结构9中。还可以通过沿预定切割线切割初始圆形PCB而从单个初始圆形PCB生产两个如图1所示的PCB 1。

这在图2中示意性地示出。在该图中，示出了两个如图1所示和所述的光引擎彼此嵌套，使得其中一个光引擎位于图1的间隙结构9中。

如在图2中可见，两个光引擎的LED 2被布置成四个同心圆(以以短划线指示)。

与在单个圆形PCB上采用相同数量的LED的光引擎相比，本文所述的光引擎仅使用一半PCB材料。

图3示意性地示出了根据本发明的灯具的实施例。灯具包括壳体11，壳体11例如可以安装到墙壁或天花板。壳体11还可以包括用于驱动光引擎的LED的驱动器。光引擎示出为附接到壳体11的发光表面。光引擎也可以由半透明或透明的盖(未示出)覆盖。

PCB可以以任何已知的方式(导线、插头/插座等)电连接到驱动器。

尽管已经通过上面解释的实施例详细地示出和描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，所属领域的技术人员可得出其它变化。

通常地，“一”或者“一个”可理解为单数或者复数，特别是具有“至少一个”、“一个或多个”等含义，除非明确排除，例如术语“正好一个”等。

另外，数值可以包括精确值以及通常的容差区间，除非这被明确排除。

在不脱离本发明的范围的情况下，实施例中(尤其在不同实施例中)所示的特征可被组合或替代。

附图标记列表

1 印刷电路板(PCB)

2 LED

4 弧形PCB部分

5 突出部

6 连接部分

7 细长突出部

8 安装孔

9 间隙结构

10 外部弧形间隙

11 壳体

Claims (7)

1.一种用于半导体灯和/或灯具的光引擎，所述光引擎包括印刷电路板(PCB)和附接到所述印刷电路板的多个半导体发光元件，其中所述光引擎包括在所述印刷电路板中的间隙结构，其中所述印刷电路板和所述间隙结构具有相同的尺寸和形式，其中所述印刷电路板包括彼此连接的多个印刷电路板部分，并且其中至少两个印刷电路板部分具有弧形形状，所述弧形具有圆环的一部分的形状，其中所述至少两个印刷电路板部分被布置在不同的径向位置处，其中至少一个印刷电路板部分包括在所述弧形的内侧上和/或在所述弧形的外侧上的至少一个突出部，并且其中所述间隙结构包括从弧形间隙结构部分延伸的对应的突出部，所述弧形间隙结构部分与所述印刷电路板的所述至少一个突出部互锁。

2.根据权利要求1所述的光引擎，其中所述印刷电路板的形状和所述间隙结构的形状彼此中心对称。

3.根据权利要求1所述的光引擎，其中半导体发光元件在一个或多个突出部处附接到所述印刷电路板。

4.根据前述权利要求中的一项所述的光引擎，其中所述半导体发光元件沿着一个或多个圆布置在所述印刷电路板上。

5.根据权利要求4所述的光引擎，其中，对于所述圆中的一个圆上的所有相邻半导体发光元件对，所述相应圆上的相邻半导体发光元件之间的角度是相同的。

6.一种半导体灯或灯具，其包括根据前述权利要求中的一项所述的光引擎。

7.一种用于生产用于半导体灯和/或灯具的光引擎的方法，其包括以下步骤：

提供第一印刷电路板(PCB)，其具有用于半导体发光元件的多个预定位置；

将所述第一印刷电路板切割成第二印刷电路板和第三印刷电路板，使得所述第二印刷电路板上的用于半导体发光元件的预定位置和所述第三印刷电路板上的用于半导体发光元件的预定位置分布在与所述第一印刷电路板上的半导体发光元件的预定位置相同的区域，所述第二印刷电路板和所述第三印刷电路板中的每个包括彼此连接的多个印刷电路板部分，所述多个印刷电路板部分具有弧形形状，所述弧形具有圆环的一部分的形状，所述多个印刷电路板部分被布置在不同的径向位置处，并且其中在切割所述第一印刷电路板之后，所述第二印刷电路板包括具有所述第三印刷电路板的尺寸和形式的间隙结构，其中所述第二印刷电路板包括在所述弧形的内侧上和/或在所述弧形的外侧上的至少一个突出部，并且其中所述间隙结构包括对应的突出部，所述突出部与所述第二印刷电路板的所述至少一个突出部互锁。

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