TWI424786B - 具邊緣連接器之發光二極體照明單元及總成 - Google Patents

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Description

具邊緣連接器之發光二極體照明單元及總成
本發明係關於固態照明，且更特定言之，本發明係關於用於提供與LED照明總成上之LED光源之電連接之設備。
包括固態光之陣列之固態照明總成使用於大量照明應用。舉例而言，固態照明總成已用作(例如)建築照明及/或重點照明中之直接照明源。固態照明總成可包括(例如)排列於一或多個底板上之離散光源之二維陣列以形成照明面板。該等光源之每一者可包括一或多個發光二極體(LED)。可用於該等光源中之兩種類型LED包括無機LED，其通常包括形成p－n接合之半導體層；及有機LED(OLED)，其包括有機發光層。LED通常經由發光區域或層中之電子載流子(亦即，電子及電洞)之重組來產生光。
固態照明面板通常用作小型液晶顯示器(LCD)顯示幕之背光，諸如攜帶型電子裝置中使用之LCD顯示幕。此外，對將固態照明面板用作更大顯示器(諸如LCD電視顯示器)之背光的關注增加。
對於更小LCD螢幕而言，背光總成通常使用白色LED光源，其包括一以一波長轉換磷光體塗佈之藍色發光LED，該磷光體將某些藍色光轉換為黃色光。所得之藍色光與黃色光之組合光對於觀察者而言可呈現白色。
對於大型背光及照明應用而言，常需要提供一產生具有高演色性指數之白色光之光源，以使得由照明面板照明之物件及/或顯示幕可呈現得更自然。因此，該等光源通常包括一LED光源源陣列，其每一者可包括紅色、綠色及藍色LED晶片。當紅色、綠色及藍色LED晶片被同時激發時，所得之組合光可呈現白色，或接近白色，其取決於由該等LED晶片發射之紅色、綠色及藍色光之相對強度。
隨著朝提供具有更高密度及/或更大陣列之LED光源之固態照明面板的持續趨勢，存在對以允許照明面板及所得總成之成本、緊密性及/或可靠性之改良的方式提供與該等LED光源陣列之電連接的持續需要。
在本發明之某些實施例中，LED照明單元包括一方塊、複數個離散LED光源，及一邊緣連接器。該等LED光源位於且分散於該方塊之一主表面上且電連接至沿該方塊之一邊緣區域之電性接觸墊。該邊緣連接器包括連接至延伸遠離該邊緣連接器之複數個線之複數個觸點，且經組態以可釋放地連接至該方塊之一邊緣使得該等觸點直接連接至該等電性接觸墊且將該邊緣連接器之該等線電連接至該等LED光源。
在某些其他實施例中，該邊緣連接器可包括一主體，其中界定複數個凹陷式通道。該等凹陷式通道之每一者經組態以用一非零角度(例如，大約90°角)導引邊緣連接器線之一者的一部分遠離方塊之主表面。
該等LED光源可包括一密封劑內之至少一個LED晶片。LED照明單元可包括一反射器面板，其具有與該等LED光 源對準之孔徑。邊緣連接器可具有較低輪廓，以使得其在方塊之主表面上方之高度不超過密封劑之高度及/或不超過反射器面板之外表面在該方塊上方的高度。
該邊緣連接器可包括一鎖定機構，其經組態以可釋放地鎖定於方塊之主表面中之一開口上。該鎖定機構可包括一凸塊，其以該邊緣連接器中之一空穴及/或延伸入該空穴中之一彎曲構件來界定，且當連接器觸點直接連接至電性接觸墊時，該凸塊與該方塊中之開口嚙合。
本發明之某些其他實施例係針對一LED照明總成，其包括安裝至複數個桿體之複數個離散方塊；及複數個邊緣連接器，其分別連接至沿該等桿體之不同者之末端方塊。
本發明之某些實施例提供一包括一基板之固態照明總成，該基板包括一主表面、一與該主表面相鄰之邊緣，及該主表面上之複數個電跡線。複數個電性接觸墊位於該基板之主表面上且相鄰於該基板之邊緣安置。該複數個電性接觸墊之每一者連接至該複數個電跡線之一各別者。複數個固態發光裝置位於該基板之主表面上且經由該複數個電跡線之至少一者與該複數個接觸墊之至少一者電連通。該總成進一步包括一邊緣連接器，其位於該基板之邊緣上且包括與該等電性接觸墊之至少兩者接觸的至少兩個電觸點。
現將參看附圖在下文更充分地描述本發明之實施例，附圖中展示本發明之實施例。然而，本發明可體現為許多不同形式且不應被解釋為限於本文所陳述之實施例。實情為，提供該等實施例以使得該揭示內容將為徹底且完全的，且將本發明之範疇充分傳達給熟習此項技術者。全文中相同數字表示相同元件。
應瞭解，雖然可能在本文中使用術語第一、第二等來描述各種元件，但該等元件不應受該等術語限制。該等術語僅用以將該等元件相互區分。舉例而言，在不脫離本發明之範疇之情況下，可將第一元件稱為第二元件，且類似地，可將第二元件稱為第一元件。如本文所使用，術語"及/或"、縮寫"/"包括相關列出之項目之一或多者的任何及所有組合。
本文所使用之術語僅用於描述特定實施例之目的，而非意欲限制本發明。如本文所使用，單數形式"一"及"該"亦意欲包括複數形式，除非上下文另外加以清楚地指示。應進一步瞭解，當術語"包含"及/或"包括"使用於本文中時，其指定所陳述之特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但不排除一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其群之存在或添加。
除非另外加以定義，否則本文所使用之所有術語(包括技術術語及科學術語)具有與熟習本發明所屬於之技術者之通常所理解相同的意義。應進一步瞭解，本文所使用之術語應解釋為具有與其在該說明書之上下文及相關技術中之意義一致的意義，而不應解釋為理想化或過於正式的意義，除非本文明確地如此定義。
應瞭解，當將諸如層、區域或基板之元件稱為"位於另一元件上"或"延伸至另一元件上"時，其可直接位於或直接延伸至該其他元件上，或亦可能存在介入元件。相反，當將一元件稱為"直接位於另一元件上"或"直接延伸至另一元件上"時，則不存在介入元件。亦應瞭解，當將一元件稱為"連接至"或"耦接至"另一元件時，其可直接連接至或耦接至該其他元件，或可能存在介入元件。相反，當將一元件稱為"直接連接至"或"直接耦接至"另一元件時，則不存在介入元件。
諸如"下方"或"上方"或"上部"或"下部"或"水平"或"垂直"之相對術語在本文中可用以描述一元件、層或區域與另一元件、層或區域之關係(如圖式中所說明)。應瞭解，除了圖式中所描繪之方位之外，該等術語意欲包含裝置之不同方位。
現參看圖1，固態照明方塊10包括複數個離散LED光源12，其分散於該方塊10之一主表面上，且可以規則及/或不規則二維陣列排列。方塊10可包括(例如)一印刷電路板(PCB)，其上可安裝一或多個電路元件。詳言之，方塊10可包括一金屬核心PCB(MCPCB)，該金屬核心PCB包括一上面具有一聚合物塗層之金屬核心，該塗層上可形成圖案化金屬跡線(未圖示)。MCPCB材料及與其類似之材料可自(例如)The Bergquist Company購得。該PCB可進一步包括較重包層(4 oz.銅或更多)及/或具有熱通道之習知FR－4 PCB材料。MCPCB材料可提供與習知PCB材料相比經改良之熱效能。然而，MCPCB材料亦可能比可不包括金屬核心之習知PCB材料重。
在圖1所說明之實施例中，LED光源12每一者可包括每叢集三個LED晶片之多晶片叢集。在方塊10上，四個光源12在一第一路徑20中串聯，同時另外四個光源12在一第二路徑21中串聯。方塊10包括複數個電性接觸墊19，其可位於第一及第二路徑20、21之每一者之末端。第一路徑20之光源12(例如)經由印刷電路連接至沿方塊10之一第一邊緣區域排列之一組三個陽極墊22，及沿方塊10之一相對第二邊緣區域排列之一組三個陰極觸點24。第二路徑21之光源12連接至沿方塊10之該第二邊緣區域排列之一組三個陽極墊26，及沿方塊10之該第一邊緣區域排列之一組三個陰極墊28。
光源12內之LED晶片可包括(例如)有機LED及/或無機LED。圖2中說明光源12之例示性一者。圖2之光源12之每一者可包括一載體基板13，其上安裝複數個LED晶片16A-16C。在其他實施例中，光源12之一或多者可包含直接安裝於方塊10之表面上之電跡線上的LED晶片16A-16C從而形成多晶片模組或板上晶片總成。在2005年12月9日申請之共同讓渡美國臨時專利申請案第60/749,133號標題為"SOLID STATE BACKLIGHTING UNIT ASSEMBLY AND METHODS"之專利中揭示了適當方塊。
LED晶片16A-16C可包括至少一紅色LED晶片16A、一綠色LED晶片16B及一藍色LED晶片16C。該等藍色及/或綠色LED可為基於InGaN之藍色及/或綠色LED晶片，其可得自本發明之受讓人Cree,Inc.。該等紅色LED可為(例如)可得自Epistar、Osram及其他產商之AllnGaP LED晶片。
在某些實施例中，LED晶片16可具有邊緣長度為大約900 μm或更大之一方形或矩形周邊(亦即，所謂的"功率晶片")。然而，在其他實施例中，LED晶片16可具有500μm或更小之邊緣長度(亦即，所謂的"小型晶片")。詳言之，小型LED晶片可以比功率晶片更佳之電轉換效率來操作。舉例而言，具有小於500微米之最大邊緣尺寸(且與260微米一樣小)之綠色LED晶片通常具有比900微米晶片更高之電轉換效率，且已知每瓦特耗散之電功率通常產生55流明之光通量且每瓦特耗散之電功率產生多達90流明的光通量。
如圖2中所進一步說明，LED晶片16A－16C可由一密封劑14覆蓋，該密封劑可為透明的及/或可包括光散射粒子、磷光體及/或其他元件以達成一理想發光圖案、色彩及/或強度。雖未在圖2中說明，但光源12可進一步包括一環繞LED晶片16A－16C之反射器杯，一安裝於該等LED晶片16A－16C上方之透鏡，一或多個用於自該照明裝置移除熱量之散熱片，一靜電放電保護晶片及/或其他元件。
光源12之LED晶片16A－16C可如圖3中之示意性電路圖中所示在方塊10上電性互連。如圖所示，該等LED晶片16A－16C可經互連以使得第一路徑20中之紅色LED晶片16A串聯以形成串20A。同樣，第一路徑20中之綠色LED晶片16B可串聯排列以形成串20B。藍色LED晶片16C可串聯排列以形成串20C。每一串20A－20C之一端可連接至沿方塊10之一第一末端區域的陽極墊22A－22C之相應一者，且另一端可連接至沿方塊10之一第二末端區域的陰極墊24A－24C之相應一者。
串20A－20C之一或多者可包括第一或第二路徑20、21中所說明之相應LED晶片之所有者(或少於所有者)。舉例而言，串20A可包括來自第一路徑20中之所有光源12之所有紅色LED晶片16A。或者，串20A可僅包括第一路徑20中之相應LED晶片之一子集。因此，第一路徑20可包括在方塊10上大致平行延伸之三個連續串20A－20C。
方塊10上之第二路徑21可包括三個並聯地排列之串21A、21B、21C。該等串21A－21C分別連接至沿方塊10之第二末端區域之陽極觸點26A－26C且連接至沿方塊10之第一末端區域之陰極觸點28A－28C。
應瞭解，雖然圖1－圖3中說明之實施例包括每光源12三個LED晶片16A－16C，且其經電連接以形成每路徑20、21之至少三個LED串，但每一光源12中可包括多於及/或少於三個LED晶片16A－16C，且每路徑20、21可提供多於及/或少於三個LED串。舉例而言，光源12之每一者可包括三個LED晶片16A－16B及經連接以形成每路徑20、21之四個串之另一綠色LED晶片。類似地，在某些實施例中，每一光源12中之兩個綠色LED晶片可相互串聯以形成每路徑20、22之單一綠色LED晶片串。或者，方塊10可僅包括單一路徑20而非複數個路徑20、21及/或單一方塊10上可提供兩個以上路徑20、21。
本發明之某些實施例係針對提供一邊緣連接器，其可在一外部電性裝置與沿方塊10之第一邊緣區域之陽極墊22及陰極墊28之間提供一緊密、可靠及/或低成本的電性互連。
圖4、圖5及圖6分別為邊緣連接器100之透視圖、俯視圖及後視圖，該邊緣連接器根據本發明之某些實施例來組態且連接至方塊10之一邊緣。圖7、圖8、圖9及圖10為根據本發明之某些實施例之連接器100之正透視圖、後透視圖、正視圖及側視圖。
該邊緣連接器100包括複數個觸點110(圖9)，其電連接至遠離該邊緣連接器100延伸之複數個線102。該邊緣連接器100可經組態以可釋放地連接至方塊10之一邊緣以使得觸點110直接連接至方塊10上之陽極墊22及陰極墊28之不同者。
因此，該邊緣連接器100可將一組線102連接至陽極墊22，且將另一組線102連接至沿方塊10之第一邊緣區域之陰極墊28。再參看圖3，邊緣連接器100可將第一對線102連接至陽極墊22A及陰極墊28A以形成一經過紅色LED串20A及21A之電路路徑，將第二對線102連接至陽極墊22B及陰極墊28B以形成一經過綠色LED串20B及21B之電路路徑，且將第三對線102連接至陽極墊22C及陰極墊28C以形成一經過藍色LED串20C及21C之電路路徑。因此，當將一足夠正向偏壓電壓電位施加於各種線對上(且因此施加於陽極墊及陰極墊22及28之相關對上)時，電流流經LED串20A－20C之一或多者且導致相關LED晶片發光。
如圖4及圖7中所示，自邊緣連接器100延伸之線102可沿其長度之一主要部分相互分開且相對於彼此具獨立可撓性。或者，邊緣連接器100可將觸點110連接至另一類型之導電電纜中之線，諸如帶狀電纜及/或可撓性薄膜。
參看圖5，光源12可以一交錯網格排列於方塊10上，且其可導致光源12當中光源12'最接近邊緣連接器100。邊緣連接器100可具有與最接近之光源12'相鄰之切口角104用以增大連接器100與該最接近之光源12'之間的間距。舉例而言，如圖5中所示，邊緣連接器100可具有一邊緣表面，其以該邊緣連接器100之側表面106與前表面108之間成大約45°角延伸。
將邊緣連接器100之角104做成凹口可減少或避免該邊緣連接器100對由光源12'發射之光之干擾。減少或避免該光干擾對於避免若由光源12'發射之足夠光量到達邊緣連接器100而可能另外產生之不期望之陰影而言可為重要的。此外，當光源12'包括複數個不同色彩LED晶片時，邊緣連接器100可比一色彩LED更接近另一色彩LED，且若該連接器100之角104未做成凹口來提供與光源12'之足夠間距時，其可導致來自光源12'之不同色彩之不均陰影(亦即，色彩邊緣效應)。
邊緣連接器100可由一具有高漫射光反射率之材料(例如，亮白材料)形成，及/或其可至少部分地以該材料覆蓋以減少或避免邊緣連接器100對由光源12之一或多者發射之光的干擾。
雖然已將例示性邊緣連接器100說明為具有單一切口角104，但應瞭解，連接器100之另一角及/或其他部分可被做成凹口及/或另外做成凹部以增大與方塊10上之一或多個光源之間距。
邊緣連接器100之主體包括複數個凹陷式通道120，其每一者可經組態以遠離方塊10來導引線102之一者之一部分。參看圖8，第一通道部分120a可延伸以使得將該等線保持於一與方塊10之主表面之平面平行的平面中。第二通道部分120b可經組態以可釋放地連接至線102之一部分(諸如經由其之間的一干擾配合相關物)，且以一非零角度(諸如大約90°角)遠離方塊10之主表面之平面來導引該線之該經連接部分。由於可以一非零角度(例如大約90°角)遠離方塊10之主表面來導引該等線102，故線102可不影響緊鄰另一方塊、組件及/或封裝之方塊10之置放。
參看圖6，邊緣連接器100在方塊10上方之高度可與光源12之密封劑14之高度相同或比光源12之密封劑14之高度小。因此，邊緣連接器100可足夠薄以使得連接至連接器100之方塊10之一總成之最大高度可由方塊10的最高組件來設定(且詳言之為密封劑14的高度)，而非由邊緣連接器100之高度來設定。因此，邊緣連接器100可具有足夠薄的輪廓以不影響照明總成中之一方塊10陣列之厚度。
本發明之某些實施例係針對各種可被利用於將邊緣連接器100可釋放地連接至方塊10之鎖定機構。舉例而言，參看圖10，邊緣連接器100之主體可包括一具有一內表面之空穴130，該內表面具有一延伸入該空穴130之凸塊132。凸塊132可位於空穴130內以使得其與在方塊10之主表面中界定之開口134(圖1)嚙合，同時邊緣連接器100之觸點110直接接觸陽極墊22及陰極墊28。因此，隨著邊緣連接器100滑動至方塊10之第一邊緣上且觸點110變得與陽極墊22及陰極墊28之經界定者對準，凸塊132可至少部分地與方塊10中之開口134嚙合用以將邊緣連接器100鎖定於方塊10上。
參看圖9，凸塊132可沿邊緣連接器100之中心部分定位用以將線102及相關觸點110分為兩個組，諸如兩個相等的組。舉例而言，凸塊132可位於第一組線102及連接至陽極墊22之相關觸點110與第二組線102及連接至陰極墊28之相關觸點110之間。將凸塊132置放於該等第一與第二組線102及相關觸點110之間可提供更大間距且因此在被施加了相對極性電壓之第一組陽極墊22與第二組陰極墊28之間提供絕緣。陽極墊22與陰極墊28之間的該增大之間距可有助於防止該等陽極墊22與陰極墊28之間的不期望的電流路徑(例如，短路或部分短路)的形成，該等電流路徑歸因於濕度、離子鹽曝露、水分、溶劑聚集、生物物質聚集於墊22與墊28之間的表面上及其類似物而可能另外發生。
圖11、圖12、圖13、圖14及圖15展示可用以將邊緣連接器100可釋放地連接至方塊10之鎖定機構之某些其他實施例，該等圖式為邊緣連接器200之另一實施例之後透視圖、邊緣連接器200之正視圖、圖12之邊緣連接器200沿區段A-A之橫截面圖、圖12之邊緣連接器200沿區段B-B之橫截面圖、圖12之邊緣連接器200沿區段C-C之橫截面圖。
參看圖11-圖15，邊緣連接器200與圖4-圖10之邊緣連接器100類似，其類似之處在於邊緣連接器200包括複數個觸點210(圖12、圖13、圖15)，其電連接至遠離該邊緣連接器200延伸之線102。當邊緣連接器200連接至方塊10時，該等觸點210經定位以使得其直接連接至方塊10上之陽極墊22及陰極墊28之不同者。參看圖15，邊緣連接器200主體可包括複數個凹陷式通道220，其每一者經組態以遠離方塊10來導引線102之一者之一部分，且可以一非零角度(例如大約90°角)遠離方塊10之主表面之平面來導引該線之經連接部分。
邊緣連接器200可包括一第一狹長主體構件234及一第二狹長主體構件236。該第一狹長主體構件234進一步向連接器之前方延伸，隨後為該第二狹長主體構件236。該等第一及第二狹長主體構件234及236經組態以對準且滑動入方塊10中之不同長度邊緣凹口，此在圖1中沿與電性接觸墊19之相對側相鄰之方塊10之左側邊緣加以說明。該等第一及第二狹長主體構件234及236可因此起作用以將邊緣連接器200與電性接觸墊19對準，且可進一步起作用以允許邊緣連接器200與該邊緣連接器200之面向與方塊10之頂部表面相同之方向的頂部表面的連接，且在其底部表面正面向與方塊10之頂部表面相同之方向時防止邊緣連接器200之連接。
與圖4－圖10之邊緣連接器100相比，邊緣連接器200具有一包括一彎曲桿230之鎖定機構，該彎曲桿延伸穿過邊緣連接器200主體之至少一部分且進入一界定於該邊緣連接器200主體中之空穴240。圖14中展示彎曲桿230之橫截面。參看圖14，彎曲桿230可包括一放大末端232，其位於空穴240內之一位置處以使得該放大末端232與方塊10中之開口134(圖1)嚙合，同時邊緣連接器100之觸點110正直接接觸陽極墊22及陰極墊28。因此，隨著邊緣連接器100滑動至方塊10之第一邊緣上且觸點110變得與陽極墊22及陰極墊28之經界定者對準，放大末端232可至少部分地與開口134嚙合用以將邊緣連接器100鎖定於方塊10上。
參看圖11及圖14，彎曲桿230之一部分可延伸出邊緣連接器200之一後側部分，且可經組態以使得使用者可致動該彎曲桿230之向後延伸部分以便利/導致放大末端232自方塊10中之開口134釋放(例如，升高彎曲桿230之向後延伸部分以便利邊緣連接器200自方塊10之斷開)。
參看圖11及圖15，彎曲桿230可延伸穿過邊緣連接器200主體之中心部分用以將線102及相關觸點110分為兩個組，諸如兩個相等的組。舉例而言，彎曲桿230可位於第一組線102及連接至陽極墊22之相關觸點110與第二組線102及連接至陰極墊28之相關觸點110之間。因此，在第一組陽極墊22與第二組陰極墊28之間的相對極性導電路徑之間可獲得更大間距及(因此)更大絕緣，其可有助於防止該等陽極與陰極導電路徑之間的不期望的電流路徑(例如，短路或部分短路)的形成，該等電流路徑歸因於濕度、離子鹽曝露、水分、溶劑聚集、生物物質侵入於觸點110之間的表面上及其類似物而可能另外發生。
多個方塊10可經組裝以形成如圖16中所說明之更大照明桿體總成30。如圖中所示，桿體總成30可包括兩個或兩個以上經由(例如)環連接件而端對端連接之方塊10、10'、10"。因此，參看圖3及圖16，分別可將最左邊之方塊10之第一路徑20之陰極墊24電連接至中心方塊10'的第一路徑20的陽極墊22，且可將中心方塊10'之第一路徑20之陰極墊24電連接至最右邊之方塊10"的第一路徑20的陽極墊22。類似地，分別可將最左邊之方塊10之第二路徑21之陽極墊26電連接至中心方塊10'的第二路徑21的陰極墊28，且可將中心方塊10'之第二路徑21之陽極墊26電連接至最右邊之方塊10"的第二路徑21的陰極墊28。
最右邊之方塊10之陽極及陰極墊22及28可連接至邊緣連接器100、邊緣連接器200及/或根據本發明之某些實施例的另一邊緣連接器。
此外，可由一回送連接器35將最右邊之方塊10"之第一路徑20之陰極墊24電連接至該最右邊之方塊10"的第二路徑21的陽極墊26。舉例而言，回送連接器35可將最右邊之方塊10"之第一路徑20之藍色LED晶片16A的串20A的陰極24A與該最右邊的方塊10"的第二路徑21的藍色LED晶片的串21A的陽極26A電連接。以此方式，第一路徑20之串20A可由回送連接器35之一導體35A與第二路徑21之串21A串聯以形成藍色LED晶片16的單一串23A。方塊10、10'、10"之路徑20、21之其他串可以類似方式連接。
回送連接器35可包括一邊緣連接器，其可如(例如)上文所述而組態且展示為邊緣連接器100或邊緣連接器200。或者，該回送連接器35可包括一可撓性線路板、大線互連件(LWI)或任何其他適當連接器。此外，該回送連接器35可包括形成於方塊10上/中之印刷跡線。
雖然圖16中所示之桿體總成30為方塊10之一維陣列，但其他組態亦為可能的。舉例而言，方塊10可以二維陣列連接，其中所有方塊10均位於相同平面中；或以三維組態連接，其中所有方塊10並非均排列於相同平面中。此外，方塊10不需為矩形或方形，而是可為(例如)六邊形、三角形或其類似物。
參看圖17，在某些實施例中，複數個桿體總成30可經組合以形成一照明面板40，其可用作(例如)LCD顯示器之背光單元(BLU)。如圖17中所示，照明面板40可包括四個桿體總成30，其每一者包括六個方塊10。每一桿體總成之最左邊之方塊10包括一邊緣連接器(例如，邊緣連接器100或邊緣連接器200)，且每一桿體總成30之最右邊之方塊10"包括一回送連接器35。因此，每一桿體總成30可包括三個LED晶片串23(亦即，一者為紅色、一者為綠色且一者為藍色)。
在某些實施例中，桿體總成30可包括四個LED串23(一者為紅色、兩者為綠色且一者為藍色)。因此，包括九個桿體總成之照明面板40可具有36個單獨之LED晶片串。此外，在包括六個方塊10(其每一者具有八個固態照明元件12)之桿體總成30中，一LED串23可包括48個串聯之LED晶片。
圖18展示根據本發明之某些實施例之可包括複數個方塊10之照明總成400的分解透視圖，該等方塊上具有以二維陣列排列之光源14。方塊10安裝於相應桿體20上，該等桿體20可經安裝用於在一可包括一金屬板之蓋底44上起支撐作用。應瞭解，在某些實施例中，方塊10可直接安裝於蓋底44上。包括複數個供穿行之孔徑42之反射器面板40安裝於方塊10上方以使得孔徑42可與該等方塊10上之各別光源12對準。
一可選熱間隔件(諸如石墨熱間隔件41)可提供於蓋底44與桿體20之間。該熱間隔件41可包括(例如)一各向異性碳散播器，諸如可得自Cleveland,Ohio之Graphtec International,Ltd.的之Spreadershield。該熱間隔件41可幫助分散系統中之殘餘熱不均勻性。該熱間隔件41可藉由蓋底44與桿體20之間的壓縮力而保持在適當位置。另外或其他，該熱間隔件41可預安裝於蓋底44中，該蓋底44被使用(例如)雙面壓敏膠帶而保持於適當位置直至最終總成。
反射器面板40可具有與方塊12之二維陣列之長度及寬度類似之長度及寬度，或該反射器面板40可由更小反射器面板之一陣列形成，該等面板之每一者具有與方塊10之各別者類似之長度及寬度。該反射器面板40由具有高光反射率之材料形成及/或以該材料覆蓋，諸如亮白塑膠泡沫材料(例如，亮白聚對苯二甲酸乙二酯(PET)塑膠)。該反射器面板40可用以在該發射器面板40與其上之另一面板(諸如LCD顯示器面板)之間提供及/或改良光的再循環。除了反射入射光之外，反射器面板40可幫助分配該光以使得其在一隨機方向中反射，此可改良經由LCD顯示器100或其上之其他面板傳輸之光之均勻性。
圖19A為圖18中所示之照明總成400之橫截面圖。參看圖19A，方塊10可經由一黏著劑附加至各別桿體20。整個總成400可經由扣件50而扣緊於一起。扣件50可包括至少一扣件體52，其可延伸穿過反射器面板40、方塊10、桿體20及可選熱間隔件41，隨後進入蓋底44。扣件50可包括頭部54，其經組態以將反射器面板40嚙合且保持於蓋底44上。
如圖19A中所示，邊緣連接器100在方塊10上方之高度可與反射器面板40之一外部主表面在方塊10上方之高度相同或更小。因此，該邊緣連接器100可足夠薄以使得其不增大照明總成400之厚度。
圖19B為根據本發明之某些其他實施例之圖18中所示之照明總成400的橫截面圖。邊緣連接器100之厚度大於圖19A中所示之連接器100之厚度。詳言之，應注意圖19B中所示之邊緣連接器100具有一在反射器面板40之上部表面上方凸起的上部表面。
如上文所述，光源14之每一者可包括複數個間隔開之LED晶片，且該等LED晶片之每一者可產生不同主波長(色彩)之光。因為相較於接近光源14中之LED晶片之其他者而言，邊緣連接器100可更接近該等LED晶片之一者，所以相較於阻斷來自更遠LED晶片之其他色彩之光而言，邊緣連接器100可不對稱地阻斷來自該最近LED晶片之一種色彩之光更多。由邊緣連接器100產生之該潛在不對稱阻斷效應稱為近場色彩屏蔽(near－field color shadowing)。
由邊緣連接器100導致之近場色彩屏蔽之量可取決於該邊緣連接器100與光源14中之LED晶片之間的間距，且可取決於該邊緣連接器100之上部表面相對於光源14中之LED晶片的高度。
圖19B中已說明由光源14中之LED產生之例示性光線1900，該光線恰好經過邊緣連接器100之上部表面之一角，且在本文中稱為切線光線。在某些實施例中，邊緣連接器100與光源14之間的最小距離及/或邊緣連接器100之高度經界定以使得切線光線1900相對於水平面具有最大30度角，或更佳為使得該切線光線1900相對於水平面具有最大15度角，或甚至更佳為使得該切線光線1900相對於水平面具有最大7度角。如將根據本文之討論所瞭解，將邊緣連接器100之間距及高度組態用以為切線光線1900提供最大7度角可比為該切線光線1900提供最大30度角之組態提供更小的近場色彩屏蔽。
因此，可增大邊緣連接器100與光源14之間的最小距離以允許一較厚邊緣連接器100之使用，及/或可減小邊緣連接器100之厚度以允許邊緣連接器100與光源14之間的更小的最小距離。
圖19C為圖19A之邊緣連接器100及照明總成400之俯視圖。如圖19C中所說明，反射器面板40可包括一切口，其曝露方塊10(圖1)上之電性接觸墊19。因此，邊緣連接器100之觸點可電連接至方塊10之電性接觸墊19。
參看圖20，根據本發明之某些實施例之照明總成400可用作顯示器(諸如液晶顯示器(LCD)550)之背光。如圖20中所示，LCD 550可包括一照明總成400，其相對於LCD螢幕554安置以使得由該照明總成400發射之光556穿過該LCD螢幕554，且因此為該LCD螢幕554提供背光。LCD螢幕554包括經適當排列之擋板及相關過濾器，其經組態以選擇性地放行/阻擋來自照明面板540之選定色彩之光556以產生一顯示影像。
參看圖21，根據本發明之某些實施例之照明總成400可用作固態照明燈具或照明器具560之照明面板。由照明器具560發射之光566可用以照明一區域及/或一物件。固態照明器具在(例如)美國專利申請案第11/408,648號中加以描述，其被讓渡於本發明之受讓人且其揭示內容全文以引用之方式併入本文中。
在圖式及說明書中，已揭示本發明之實施例，且雖然使用了特定術語，但其僅用於通用及描述性意義而非用於限制之目的，本發明之範疇在以下申請專利範圍中陳述。
10,10',10"‧‧‧固態照明方塊
12,12',12"‧‧‧發光二極體(LED)光源
13‧‧‧載體基板
14‧‧‧光源
16A-16C‧‧‧LED晶片
19‧‧‧電性接觸墊
20‧‧‧第一路徑/桿體
20A-20C‧‧‧串
21‧‧‧第二路徑
21A-21C‧‧‧串
22‧‧‧陽極墊
22A-22C‧‧‧陽極墊
23‧‧‧LED串
23A‧‧‧串
24‧‧‧陰極觸點
24A-24C‧‧‧陰極墊
26‧‧‧陽極墊
26A-26C‧‧‧陽極觸點
28‧‧‧陰極墊
28A-28C‧‧‧陰極觸點
30‧‧‧桿體總成
35‧‧‧回送連接器
35‧‧‧A導體
40‧‧‧照明面板/反射器面板
41．．．熱間隔件
42．．．孔徑
44．．．蓋底
50．．．扣件
52．．．扣件體
54．．．頭部
100．．．邊緣連接器/LCD顯示器
102．．．線
104．．．切口角
106．．．側表面
108．．．前表面
110．．．觸點
120．．．凹陷式通道
120a．．．第一通道部分
120b．．．第二通道部分
130．．．空穴
132．．．凸塊
134．．．開口
200．．．邊緣連接器
210．．．觸點
220．．．凹陷式通道
230．．．彎曲桿
232．．．放大末端
234．．．第一狹長主體構件
236．．．第二狹長主體構件
240．．．空穴
400．．．照明總成
550．．．液晶顯示器(LCD)
554．．．LCD螢幕
556．．．光
560．．．照明器具
566．．．光
1900．．．切線光線
圖1為根據本發明之某些實施例之固態照明方塊之正視圖；圖2為根據本發明之某些實施例之包括複數個LED晶片之封裝式固態照明裝置的俯視圖；圖3為說明根據本發明之某些實施例之固態照明方塊中之LED晶片的電性互連的示意性電路圖；圖4為根據本發明之某些實施例之連接至圖1之方塊的邊緣連接器的透視圖；圖5為根據本發明之某些實施例之圖4之邊緣連接器及方塊的俯視圖；圖6為根據本發明之某些實施例之圖4之邊緣連接器及方塊的後視圖；圖7為根據本發明之某些實施例之圖4之邊緣連接器的正透視圖；圖8為根據本發明之某些實施例之圖4之邊緣連接器的後透視圖；圖9為根據本發明之某些實施例之圖4之邊緣連接器的正視圖；圖10為根據本發明之某些實施例之圖4之邊緣連接器的側視圖；圖11為根據本發明之某些其他實施例之邊緣連接器之後透視圖；圖12為根據本發明之某些實施例之圖11之邊緣連接器的正視圖；圖13為根據本發明之某些實施例之圖12之邊緣連接器沿區段A－A的橫截面圖；圖14為根據本發明之某些實施例之圖12之邊緣連接器沿區段B－B的橫截面圖；圖15為根據本發明之某些實施例之圖12之邊緣連接器沿區段C－C的橫截面圖；圖16為根據本發明之某些實施例之包括一邊緣連接器及複數個方塊之桿體總成的圖解說明；圖17為根據本發明之某些實施例之包括複數個邊緣連接器及方塊之照明面板的圖解說明；圖18為根據本發明之某些實施例之照明總成之分解透視圖，該照明總成包括以二維陣列排列之複數個方塊；圖19A－19B為根據本發明之某些實施例之圖18之照明總成的橫截面圖；圖19C為根據本發明之某些實施例之圖18之照明總成的一部分的俯視圖；圖20為根據本發明之某些實施例之照明總成之圖解說明，該照明總成包括一或多個方塊及邊緣連接器且經組態作為LCD顯示器之背光；且圖21為根據本發明之某些實施例之照明總成之圖解說明，該照明總成包括一或多個方塊及邊緣連接器且經組態作為固態照明燈具或照明器具之照明面板。
10．．．固態照明方塊
12．．．發光二極體(LED)光源
100．．．邊緣連接器/LCD顯示器
102．．．線

Claims (34)

  1. 一種LED照明單元，其包含：一方塊；複數個離散LED光源，其位於且分散於該方塊之一主表面上且電連接至沿該方塊之一邊緣區域之電性接觸墊；及一邊緣連接器，其包含連接至延伸遠離該邊緣連接器之複數個線之複數個觸點，該邊緣連接器經組態以可釋放地連接至該方塊之一邊緣使得該等觸點直接連接至該等電性接觸墊且將該邊緣連接器之該等線電連接至該等LED光源。
  2. 如請求項1之LED照明單元，其中該邊緣連接器包含一具有界定於其中之複數個凹陷式通道之主體，該等凹陷式通道之每一者經組態以導引該等邊緣連接器線之一者之一部分遠離該方塊。
  3. 如請求項2之LED照明單元，其中該等凹陷式通道之每一者經組態以可釋放地連接至該等邊緣連接器線之一者之一部分，且以一非零角度導引該線之該經連接部分遠離該方塊之該主表面之一平面。
  4. 如請求項3之LED照明單元，其中該等凹陷式通道之每一者經組態以用大約一90°角導引該線之該經連接部分遠離該方塊之該主表面之該平面。
  5. 如請求項1之LED照明單元，其中：該等LED光源之每一者包含一密封劑內之至少一個 LED晶片；且該邊緣連接器在該方塊之該主表面上方之一高度不超過該等LED光源之該等密封劑在該方塊之該主表面上方的一高度。
  6. 如請求項1之LED照明單元，其進一步包含一反射器面板，該面板包含一具有高光反射率之材料且界定在其中之孔徑，且其中：該反射器面板延伸越過該方塊之該主表面且該等孔徑與該複數個LED光源對準；且該邊緣連接器在該方塊之該主表面上方之一高度不超過該反射器面板之一外部主表面在該方塊之該主表面上方的一高度。
  7. 如請求項1之LED照明單元，其中該邊緣連接器包含一鎖定機構，該鎖定機構經組態以在該邊緣連接器連接至該方塊時可釋放地鎖定於該方塊之該主表面中之一開口上。
  8. 如請求項7之LED照明單元，其中該邊緣連接器包含一具有一空穴之主體，該空穴具有一界定一延伸入該空穴之凸塊之內表面，該凸塊位於該空穴內之一位置處使得該凸塊嚙合該方塊之該主表面中之該開口，同時該等邊緣連接器觸點直接連接至該等電性接觸墊且將該邊緣連接器之該等線電連接至該等LED光源。
  9. 如請求項7之LED照明單元，其中該邊緣連接器包含一具有一空穴之主體，該空穴具有一內表面，且該鎖定機構 包含一彎曲桿，其延伸入該空穴中且經組態以使得該桿之一末端部分嚙合該方塊之該主表面中之該開口，同時該等邊緣連接器觸點直接連接至該等電性接觸墊且將該邊緣連接器之該等線電連接至該等LED光源。
  10. 如請求項7之LED照明單元，其中：該邊緣連接器包含一主體；且該鎖定機構沿該主體之一中心部分延伸用以可釋放地鎖定於該方塊之該主表面中之該開口上，同時該等邊緣連接器觸點直接連接至該等電性接觸墊。
  11. 如請求項7之LED照明單元，其中該邊緣連接器包含一主體，其經組態以沿一平面保持該等線，且該鎖定機構延伸穿過該主體之至少一部分且將該等線沿該平面分為兩個組。
  12. 如請求項11之LED照明單元，其中該鎖定機構延伸穿過該主體之至少一部分以將該等線沿該平面分為兩個相等的組。
  13. 如請求項12之LED照明單元，其中該邊緣連接器經組態以將該第一組該等線與連接至該等LED光源之陽極端子而非陰極端子的電性接觸墊對準且連接；且經組態以將該第二組該等線與連接至該等LED光源之陰極端子而非陽極端子的電性接觸墊對準且連接。
  14. 如請求項1之LED照明單元，其中該邊緣連接器包含一具有高漫射光反射率之材料。
  15. 如請求項14之LED照明單元，其中該邊緣連接器包含一 亮白材料。
  16. 如請求項1之LED照明單元，其中該邊緣連接器經組態以在該邊緣連接器連接至該方塊時，將該等邊緣連接器觸點之一不同者對準且直接連接至該等電性接觸墊之一不同者。
  17. 如請求項16之LED照明單元，其中：該等LED光源之每一者包含複數個LED晶片，該等LED晶片之每一者電連接至該等電性接觸墊之一不同對；且該邊緣連接器經組態以經由該等電性接觸墊將該複數個線之一不同對電連接至該等LED晶片之一不同者。
  18. 如請求項16之LED照明單元，其中：該等LED光源之每一者包含一連接至一第一對該等電性接觸墊之紅色LED晶片、一連接至一第二對該等電性接觸墊之綠色LED晶片，及一連接至一第三對該等電性接觸墊之藍色LED晶片；且該邊緣連接器經組態以經由該第一對電性接觸墊將一第一對該等線電連接至該紅色LED晶片，經由該第二對電性接觸墊將一第二對該等線電連接至該綠色LED晶片，且經由該第三對電性接觸墊將一第三對該等線電連接至該藍色LED晶片。
  19. 如請求項1之LED照明單元，其中該複數個連接器線沿其長度之一主要部分彼此分開且相對於彼此獨立地可撓。
  20. 如請求項1之LED照明單元，其中該複數個連接器線包含 一帶狀電纜。
  21. 如請求項1之LED照明單元，其中：該邊緣連接器包含一主體，其具有一與該等LED光源之一最接近者相鄰之切口角。
  22. 如請求項21之LED照明單元，其中：該等LED光源以一在遠離該經連接之邊緣連接器之一方向中延伸之交錯網格排列於該方塊上。
  23. 如請求項1之LED照明單元，其中：該等LED光源之每一者包含一密封劑內之至少一個LED晶片；且該邊緣連接器在該至少一個LED晶片上方之一高度及自該邊緣連接器之上部表面至該至少一個LED晶片之一最近距離經組態以使得該至少一個LED晶片與該邊緣連接器的一最接近上部表面之間的一切線光線相對於水平面的角度不超過30度。
  24. 如請求項23之LED照明單元，其中：該等LED光源之每一者包含一密封劑內之至少一個LED晶片；且該邊緣連接器在該至少一個LED晶片上方之一高度及自該邊緣連接器之該上部表面至該至少一個LED晶片之一最近距離經組態以使得該至少一個LED晶片與該邊緣連接器的一最接近上部表面之間的一切線光線相對於水平面的角度不超過7度。
  25. 如請求項1之LED照明單元，其中： 該方塊包含沿其一邊緣部分之至少一個凹口；且該邊緣連接器包含一具有一界定於其中之空穴之主體，及自該主體沿該空穴之至少一部分延伸之至少一個狹長構件，該狹長構件位於該空穴中用以滑動入該方塊中之該凹口且導引該邊緣連接器用以在該邊緣連接器之一上部表面正相對於該方塊之一上部表面面朝上時將該等邊緣連接器觸點與該等電性接觸墊對準，且在該邊緣連接器之一下部表面正相對於該方塊之一上部表面面朝上時防止該邊緣連接器連接至該方塊。
  26. 一種LED照明總成，其包含：複數個離散方塊，該等方塊之每一者包含複數個離散LED光源，該等光源位於且分散於該方塊之一主表面上且電連接至沿該方塊之一邊緣區域之電性接觸墊；複數個桿體，其中複數個該等方塊安裝至該等桿體之每一者且由該每一者機械支撐以形成以一平面式陣列排列之複數個桿體方塊總成；及複數個邊緣連接器，其中該等邊緣連接器之每一者包含連接至延伸遠離該邊緣連接器之複數個線的複數個觸點，該邊緣連接器經組態以沿該等桿體之一者可釋放地連接至一末端方塊之一邊緣以使得該等觸點直接連接至該經連接之末端方塊的該等電性接觸墊，且將該邊緣連接器之該等線電連接至該經連接之桿體上之該等LED光源。
  27. 如請求項26之LED照明總成，其中該經連接之桿體上之 該末端方塊之該等電性接觸墊電連接至一電路路徑，該路徑延伸穿過附著於相同經連接之桿體之該等方塊之每一者上的複數個該等LED光源。
  28. 如請求項26之LED照明總成，其進一步包含一LCD面板，該LCD面板位於該複數個桿體上且經排列以使得來自該等LED光源之光可經過其。
  29. 一種固態照明總成，其包含：一基板，其包括一主表面、一與該主表面相鄰之邊緣，及該主表面上之複數個電跡線；複數個電性接觸墊，其位於該基板之該主表面上且相鄰於該基板之該邊緣安置，該複數個電性接觸墊之每一者連接至該複數個電跡線之一各別者；該基板之該主表面上之複數個固態發光裝置，其中該複數個固態發光裝置經由該複數個電跡線之至少一者與該複數個接觸墊之至少一者電連通；及該基板之該邊緣上之一邊緣連接器，其包括與該等電性接觸墊之至少兩者接觸的至少兩個電觸點。
  30. 如請求項29之固態照明總成，其中該邊緣連接器包含延伸遠離該邊緣連接器之複數個線，且其中該邊緣連接器經組態以可釋放地連接至該基板之該邊緣以使得該等電觸點直接連接至該等觸點墊且將該邊緣連接器之該等線電連接至該等固態光源。
  31. 如請求項30之固態照明總成，其中該邊緣連接器包含一具有界定於其中之複數個凹陷式通道之主體，該等凹陷 式通道之每一者經組態以導引該等邊緣連接器線之一者之一部分遠離該基板。
  32. 如請求項31之固態照明總成，其中該等凹陷式通道之每一者經組態以可釋放地連接至該等邊緣連接器線之一者之一部分，且以一非零角度導引該線之該經連接部分遠離該基板之該主表面之一平面。
  33. 如請求項32之固態照明總成，其中該等凹陷式通道之每一者經組態以用大約一90°角導引該線之該經連接部分遠離該方塊之該主表面之該平面。
  34. 如請求項29之固態照明總成，其中：該等固態發光裝置之每一者包含一密封劑內之至少一個LED晶片；且該邊緣連接器在該基板之該主表面上方之一高度不超過該等固態發光裝置之該等密封劑在該基板之該主表面上方的一高度。
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