TWI843844B - Led光引擎組裝之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明描述一種照明引擎、系統及其製造方法。該系統含有塑形為一環之一可撓式印刷電路(FPC)。LED安裝於該FPC上以朝向該環之一中心發射光。定位於該環之一內部中之一光導透過該光導之一邊緣接收由該等LED發射之光。該光導具有形成於其內之槽,其接收定位銷以限制該光導朝向該等LED熱位移。本發明亦揭示其他裝置、系統及方法。
Description
本發明係關於一種發光二極體光引擎。
照明應用可使用發光二極體(LED)作為其光源。諸多LED安裝使用2類電路。2類電路提供免受電擊之保護且無著火風險。例如,在美國,2類相容電源供應器使用DC驅動器將一120 V (牆壁)電源轉換為低電壓12 V或24 V,DC驅動器使用小於60 V (在乾燥應用中,在潮濕應用中30 V)、小於5安培及低於100 W。此等考量可對一2類驅動可同時操作之LED之數目構成限制。然而,在諸多照明應用中,期望增加所使用之LED之數目及/或由LED使用且因此由電源供應器供應之功率,超過2類之數目及功率。因此,可額外關注與2類不相容之非2類照明系統之電路設計及安裝。
優先權
本申請案主張2019年12月27日申請之美國專利申請案第16/729,175號之優先權權利,美國專利申請案第16/729,175號主張2019年4月23日申請之美國臨時專利申請案第62/837,581號、2019年5月10日申請之美國臨時專利申請案第62/846,072號及2019年5月21日申請之美國臨時專利申請案第62/850,959號之優先權權利,該等案之各者之全部內容以引用的方式併入本文中。
相關申請案之交叉參考
本申請案係關於共同讓與之名稱為「Flexible Printed Wiring Structure for LED Light Engine」之美國專利申請案第16/729,131號、名稱為「Alignment Features for LED Light Engine」之美國專利申請案第16/729,151號及名稱為「LED Light Engine Features」之美國專利申請案第16/729,162號,其等所有申請於2019年12月27日。
下文將詳細討論非2類照明系統。照明系統可適合於室內或室外應用。當照明系統處於其中系統之LED之一或多者提供照明之一接通狀態及其中無LED提供照明之一切斷狀態兩者時,此等照明系統可由於減少眩光及悅目外觀而使用LED及光導技術提供照明。例如,如下文將更詳細描述,LED系統之室外應用(諸如行人路燈)可使用一垂直平面中之廣泛擴展之蝠翼形光分佈(諸如參閱圖5),而室內應用(諸如平面螢幕顯示器及照明器)可使用更多朗伯(Lambertian)(例如一漫反射表面,其中表面對一觀察者之一表觀亮度實質上相同,不管觀察者之視角如何)光分佈。具有光導光學器件之LED可與室內應用及室外應用兩者一起使用。
如上文所描述,2類照明系統可歸因於相對較低功率而設計及製造相對簡單。然而,針對相對較高功率及/或較高電壓(非2類)照明系統,額外安全相關因數可證明設計面臨更多挑戰。具體而言,當設計及製造一非2類系統之一高功率LED光引擎時,滿足稱為(例如) UL8750認可標準(在北美)或EN 61347-2-13及EN61347-1 (在歐洲)之標準會遇到挑戰。
圖1展示根據一些實施例之一光引擎之一實例之一分解圖。光引擎100可用於各種不同應用,諸如室內及/或室外照明、標牌、信號燈、緊急車輛照明、照明器、行人燈、桿燈及其他應用。光引擎100可為一非2類器件,其中歸因於針對用於其內之元件所選擇之尺寸及材料而不使用一阻燃障壁。
光引擎100含有與連接器連接在一起之若干元件,諸如螺釘或本技術中已知之其他機械緊固件或(例如)化學緊固件(諸如黏著劑)。光引擎100提供來自安裝於一可撓式印刷電路(FPC) 116 (亦指稱一可撓式印刷電路板)上之LED 116a之光。在一些實施例中,FPC 116可塑形為一圓環(但可使用其他形狀),且在一些實施例中,LED 116a向內面向環之中心或在其他實施例中,向外背向環之中心。
因此,LED 116a可由FPC 116安裝或否則機械支撐或黏著(例如經由一直接支撐要求(DSR))及由FPC 116供電且經定位以向內朝向圓環之一中心發射光。LED 116a可焊接或否則電耦合至FPC 116上。LED 116a之驅動器亦可定位於FPC 116上或否則連接至FPC 116。LED 116a、(FPC 116及別處之)隨附電路及機械/光學元件可經設計以在90°C、105°C或任何適合值之一最大操作溫度(MOT)運行,視需要取決於其中將使用光引擎100之應用及環境。
LED 116a可沿FPC 116配置成一行(例如,各LED 116a沿相同線居中)或可配置成二維圖案,諸如一陣列。在一些實例中,LED 116a可圍繞FPC 116對稱配置,具有圍繞環之相等間距(相鄰LED 116a之間具有實質上相同距離)。在一些情況中,此對稱性可用於產生一大體上均勻輸出光束。在其他實例中,LED 116a可圍繞可撓式印刷電路不對稱配置。不對稱配置之一實例可包含僅定位於環之一半上之LED 116a,且另一半缺乏LED 116a (諸如配置於一半圓或其總角分佈係約180°之任何數目個分段中)。在其他實例中,LED可覆蓋除約180°之外的角分佈(在任何數目個分段中)。此不對稱性可產生光束塑形,其可用於其中期望光束塑形之應用中。
一大體上平面之光導板(LGP) 112可定位於圓環之一內部中。LGP 112可形成為一實質上圓盤(如圖中所展示),或在其他實施例中,形成為一多邊形(例如八邊形)。形狀可取決於(例如)光引擎100期望之光配置及LED放置或光引擎100期望之光配置而非LED放置。LGP 112可透過LGP 112之一圓周邊緣接收由LED 116a發射之光。LGP 112可塑形為具有一圓形邊緣之一大體上平面圓盤。在一些實例中,LGP 112可具有約6 mm之一厚度及約383 mm (近似19英寸)之一直徑。在此應注意,如同所有其他量測,量測在約室溫(例如約20°C至約25°C)提供且具有與之相關聯之一容限。在一些實例中,LGP 112可由聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、玻璃或任何其他實質上透明材料形成。當LGP 112由具有6 mm之一厚度之PMMA形成時,可允許LGP 112通過一UL94 V0要求,其限制塑膠材料之可燃性。UL94 V0要求需要燃燒在一垂直樣品上10秒內停止且允許顆粒掉落,只要其不燃燒。藉由由具有6 mm之一厚度之PMMA形成LGP 112,LGP 112之最大操作溫度可大於90°C。在一些實例中,LED 116a可與LGP 112之一邊緣間隔大於或等於1.6 mm。LGP 112可在一或多個表面(諸如光透過其射出以照射其下之物件之一下表面或一上表面)上具有一分散圖案(例如點,參閱圖11)。
LGP 112可靜置於安置於一底盤120內之一密封墊114上。密封墊114可由底盤120支撐以允許LGP 112之邊緣居中於LED 116a上。密封墊114可為一前側密封墊,其如同提供於背板104之一溝槽中之一背板密封墊,可有助於保護光引擎100免於進水及灰塵。在一些實施例中,密封墊114可由聚矽氧(諸如白色聚矽氧)形成。底盤120可由一金屬(諸如鋁)形成。一熱電偶(TC)點118可用於量測底盤120之溫度。TC點118可位於(例如) LED側處之連接器之頂部上。
一反射器110可定位成緊鄰於LGP 112。在一些實施例中,反射器110可塑形為類似於LGP 112。在其他實施例中,反射器110可獨立於LGP 112之形狀形成。如上所述,反射器110可形成為一實質上圓盤。反射器110可定位成相鄰於LGP 112之上表面以使來自LGP 112之光朝向LGP 112反射回。
反射器110可由一金屬或其他反射材料形成。在一些實例中,反射器110可由鋁形成且反射實質上所有光,例如,對可見光譜(例如具有300 nm至700 nm之間的一波長)之全部或一部分具有大於或等於94%之一反射率。反射器110可使用電氣膠帶或另一黏著劑附接。電氣膠帶可定位於反射器110之頂面及底面之一或多個部分上。在一些實例中,頂面及/或底面上之膠帶可向外徑向延伸超出反射器110之圓周邊緣且可經由膠帶上之黏著劑彼此黏貼。在一些實例中,黏著膠帶部分可大致正交於反射器110之頂面/底面之一平面彎曲,其可彎曲遠離LED 116a。
反射器110可具有面向LGP 112之一第一側及背向LGP 112之一第二側。在一些實施例中,反射器110可與一背板104由一或多個間隙填充物108分離。間隙填充物108可由發泡體或另一材料形成且可具有任何所要形狀,諸如一圓盤形狀或一半圓形形狀(其中平坦部分面向內)。間隙填充物108可具有經選擇以減小或消除反射器110與LGP 112之間的一間隙之一厚度及耐久性。減小或消除間隙可減小或消除由間隙填充物108引起之陰影。在其他實施例中,反射器110可僅沿反射器110之邊緣分離,代以在反射器110之直徑之一實質部分上接觸反射器背板104且消除間隙填充物108。
背板104可由一金屬形成。在一些實施例中,背板104可為約1.53 mm。背板104可定位成在與LGP 112對置之一側上相鄰於反射器110。背板104可藉由一或多個緊固件連接至底盤120。一電纜釋放器可安置於背板104上以提供用於懸吊或否則保持光引擎100之一或多個電纜之支撐。應力釋放器可防止自主連接點撕下電纜。
一組定位銷122 (亦稱為光導對準銷)可在光引擎100之底盤120下方之光學器件(圖1中未展示)中具有匹配槽,其可有助於滿足LED 116a及其活跡線與光學器件之輸入表面之間的一指定最小距離要求。在一些實例中,指定最小距離可為0.8 mm。定位銷122可隔開光學或機械元件之兩者或更多者。例如,定位銷122可用於解釋熱膨脹(結合LGP 112中之槽,如下文將更詳細描述),使得光導引擎100之元件能夠膨脹及收縮且不破壞任何此元件或引起任何此元件之無用位移。FPC 116中之一漏電及空隙距離可大於或等於約1.6 mm。此空隙距離可為外電跡線之邊緣至FPC 116之邊緣。
無LGP 112之一最大開口可經最小化或減小以防止電可達性且因此避開低溫衝擊測試對LGP 112之任何要求。光引擎100之大小、底盤120及/或背板104及其他金屬組件之一金屬選擇及LED 116a之一間距可經設計以最大化或增加散熱且在一最大功率輸出通過(例如)一UL8750熱測試。底盤120中之平坦部可經設計以防止LED 116a下方之氣隙之任何問題。
FPC 116可經設計使得供應電力至LED 116a之公電連接器及導線位於光學路徑外部,其可改良光發射表面均勻性及提高光學品質。FPC 116可視情況允許彎曲形狀。
圖2A至圖2G展示根據一些實施例之一光引擎及其組件之一部分之各種視圖(例如橫截面/俯視)。如所展示及描述,各種組件經設定大小及定位以容許在光引擎之溫度改變時自動調整具有不同熱膨脹係數(CTE)之材料之間的差異及對準來自光引擎之光之連續適當定向。另外,光引擎中之組件之大小及間距經設計以減小或最小化所展示之LED下方之氣隙之存在及防止污染物(諸如灰塵及水)進入光引擎。
儘管圖2A中僅展示光引擎200之一部分橫截面,但可提供圖1中所展示之諸多實體特徵(諸如存在一背板、反射器等等),圖2B及圖2C中僅展示一些實體特徵。如圖中所展示,光引擎200可含有多個FPC 216,其中各FPC 216含有多個LED 216a。FPC 216可與底盤220之底部重合。
類似於圖1之配置,圖2A中之FPC 216可依類似於圖1之方式的一方式依一半圓形形狀保持於一框架或底盤220中。底盤220可具有其中安置光學組件之一內腔及其中安置配線之一外腔。FPC 216可為(例如)約11.5 mm高及約381 mm長。底盤220內之一連接器224a (圖2B)可與FPC 216電接觸且透過FPC 216之一或多個延伸部216c (亦稱為FPC 216之指狀物)提供電力、接地及/或信號至FPC 216及LED 216a。使延伸部216c在底盤220中之腔之側壁上彎曲消除由光引擎200內之電力及控制電路形成之陰影。FPC 216可安置於底盤220之內腔之圓形內壁上。FPC 216可藉由(例如)絕緣膠帶保持於壁上或可焊接至連接一內腔及外腔之一搭橋,如下文將更詳細描述。在一些實施例中,各FPC 216可圍繞內壁之直徑之約一半延伸,光引擎200含有兩個FPC 216。在其他實施例中,各FPC 216可圍繞內壁之直徑之(例如)約三分之一或四分之一延伸。在一些實施例中,連接器224a可與FPC 216電接觸及向內面向LED 216a。LED 216a沿各FPC 216之放置可類似於相對於圖1所描述之放置。
在一些實施例中,諸如LGP 212之光學器件可安置於底盤220之至少一部分與FPC 216之間。如圖中所展示,一反射器210可安置於FPC 216及LED 216a上方且一LGP 212可安置於向內面向之LED 216a之間。LGP 212可圍繞底盤220之底面中之一開口(來自LED 216a之光透過其發射)居中。在一些實施例中,LGP 212可大於底盤220之底面中之開口,使得LGP 212之一邊緣與其他組件(諸如密封墊226及定位銷222)相互作用。在一些實施例中,底盤220中之開口可具有實質上垂直於底盤220之表面(其在整個開口中面向LGP 212)之側壁。在其他實施例中,僅相鄰於面向LGP 212之表面之側壁之一接近部分可實質上垂直於面向LGP 212之表面,而剩餘部分(比接近部分更遠離面向LGP 212之表面)可具有一倒角邊緣。倒角邊緣可依(例如)約35°之一銳角形成。
一背板204可經由多個緊固件(諸如螺釘)附接至底盤220。螺釘可圍繞背板204對稱安置。例如,8個螺釘(及因此螺釘孔)可沿背板204之圓周安置,螺釘之間具有一約35°角。背板204可不完全平坦;如上所述,在一些實施例中,背板204可具有形成於反射器210上之一中心區域中之一凹槽或可具有形成於反射器210上之溝槽。在一些實施例中,背板204之一中間部分可依一約90°角彎曲於安置於外腔上之背板204之部分與安置於反射器210上之部分之間。背板204之中間部分可安置於反射器210之一邊緣上或接近反射器210之一邊緣(例如在反射器210之一邊緣之數mm內)。在其他實施例中,中間(彎曲)部分可依約35°之一銳角形成以延伸在接近反射器210之邊緣之大致相同範圍內延伸。定位銷222可用於使LGP 212保持於底盤220中。
如同圖1,可使用一密封墊226來防止空氣及/或水分進入至光引擎200中。密封墊226可基本上平坦或具有自一基底部分延伸之多個隆起。在一些實施例中,密封墊226之高度可為約5.08 mm,隆起之間的密封墊226之寬度係約3.86 mm且跨基底部分226a係約3.96 mm,且隆起之高度係約2.54 mm。密封墊226可具有約373.9 mm (針對外邊緣距離)或約364.9 mm (針對中心至中心距離)之一直徑。定位銷222a可安放於底盤220中之一加工孔中,使得當完全壓縮密封墊226時,定位銷222a不接觸LGP 212。
在一些實施例中,自底盤220上之FPC 216至LGP 212之距離可為約1.5 mm,背板204之頂部與底盤220之底部之間的距離可為約32.2 mm,其中保持FPC 216及LED 216a之底盤220之一內腔之寬度可為約11.5 mm,背板之一厚度可為約1.59 mm,LED 216a之頂部至反射器210之間的一距離可為約0.51 mm,反射器210與LED 216a之中間之間的距離可為約2.44 mm,LED 216a之中間與LGP 212之底部之間的距離可為約3.56 mm,底盤220之內壁上之FPC 216與反射器之間的距離可為約0.71 mm,LGP 212之底部與底盤220之底部之間的距離可為約20.3 mm,且底盤220中之腔之底部之間的距離、定位銷222之長度可為約9.53 mm且定位銷222可為約3.84 mm。電氣膠帶可附接至反射器210且自反射器210之一邊緣延伸。在一些實施例中,電氣膠帶可圍繞反射器210之整個圓周自反射器210之邊緣延伸。在一些實施例中,電氣膠帶可為具有大於約1.6 mm之一寬度之一電絕緣聚醯亞胺膠帶,其滿足UL510產品類OANZ2之阻燃要求。電氣膠帶可具有約0.06 mm之一厚度且在任一方向上自反射器210之邊緣(即,自邊緣向內及向外)徑向延伸大於約1.6 mm (諸如約1.75 mm)之一距離。自反射器210之邊緣之徑向延伸之長度可在兩個方向上相同或可不同(例如向內小於向外)。歸因於反射器210與LGP 212之間的分離,使用電氣膠帶可有助於防止產生疊紋,如下文將更詳細描述。
圖2C展示根據一些實施例之一光導板。LGP 212可具有用於保持定位銷222a、222b之槽212a,其係形成於LGP 212內之開口,定位銷222a、222b使LGP 212維持適當位置。在一些實施例中(諸如圖2E中所展示之實施例),絕緣膠帶218a可覆蓋FPC 216之「L」部分上之焊接接頭(圖中未展示),焊接接頭耦合FPC 216與定位銷222a、222b後面之底盤220。例如,絕緣膠帶可為透明或白色膠帶而非黃色以提供增強反射率。在一些實施例中,若使用反射條帶,則可避免使用膠帶。在一些實施例中,絕緣膠帶218b亦可在其中LED條帶已使用焊接接合之區域中安置於FPC 216與底盤220之間。然而,可避免在LED 216a下方使用絕緣膠帶。
在一些實施例中,定位銷槽212a之徑向寬度可儘可能大以允許組裝容限且防止LGP 212在歸因於操作光引擎200及/或外部環境變化而温度升高之後接觸定位銷222a、222b。類似地,在一些實施例中,定位銷槽212a之橫向寬度可相對較緊以避免橫向方向上之移動。上及下定位銷222a可控制LGP 212之x位置,右及左定位銷222b可控制LGP 212之y位置,且定位銷222a、222b之各者可控制LGP 212之旋轉。銷槽212a可具有約2.5 mm之一徑向寬度,定位銷222a、222b之各者之直徑可為約1.588 mm,銷槽212a之寬度可為約1.66 mm,且銷槽212a之端與銷槽212a之筆直部分之端之間的距離可為約1.67 mm。此容許定位銷222a、222b限制LGP 212朝向LED 216a熱位移(膨脹),同時最小化LGP 212與LED 216a之間的距離。歸因於所使用之不同材料,LGP 212與LED 216a之間的距離可在約30°C之最糟情況周圍熱條件下最小化至1.5 mm (在一些實施例中,LGP 212由PMMA形成,底盤220由具有3倍於PMMA之CTE之一CTE之鋁形成)。
由背板204中之溝槽204a提供之壓縮力及由底盤220中之一突出部220d提供之底盤支撐力不對準或平衡。溝槽204a確證向下壓力接近反射器210之一圓周。此可導致圍繞LGP 212之一邊緣之扭矩,其趨向於使LGP 212在中心處向下變形,但亦會誘發至薄反射器中之變形。假定底盤220係平坦及剛性的,因此一固定邊界條件存在於底盤220與LGP 212之間的接觸表面區域(表面區域2,其中定位底盤支撐力2)處。因此,可無需考量底盤220。背板204僅與表面區域1 (其中定位壓縮力1)處之反射器接觸。每螺釘之壓縮力經調諧以在完成螺合之後提供背板204之預期變形。此變形對應於背板204與反射器/LGP 212之間有意存在之過盈量(約1.53 mm)。結果係約123 N (近似27.6 lbf)及每螺釘約7.3 N-m (近似65 in-lb)之一最大扭矩。孔螺合之標稱扭矩係約13.6 N-m (近似120 in-lb)。
為簡化及限制模型化此設計之運算時間,亦假定不存在密封墊226。密封墊226可視需要包含於模型化之一第二輪中。組件之間的接點經設定為接合,其可不完全有效,但此等接點被最小化;應為更適當過盈條件之「非穿透」接點不會聚。此外,當不存在背板時,LGP 212安放成高於LED 216a之底部邊緣,使得LED 216a之至少一部分可見。然而,此預期密封墊226位於LGP 212上且無背板下壓於LGP 212上。因此,用於下壓密封墊226之力可相對較高。
圖2D展示根據一些實施例之一光引擎之一部分之另一橫截面三維圖。圖2D展示定位銷222a、222b之一者,其可具有一1.6 mm直徑。LGP 212可具有安置於其內以用於放置定位銷222a、222b之一凹口。底盤220可進一步含有使底盤220之一外腔220f與底盤220之一內腔220g分離之一隆起220e。一或多個外AVX連接器224a安置於外腔220f (其亦可含有其他電子器件)中。類似地,一間隔物224b可安置於尤其含有LGP 212及FPC 216之內腔220g中。在其他實施例中,反射器210可與安置於使底盤220之外腔220f與內腔220g分離之隆起220e上之FPC 216上之一L形間隔物(而非所展示之C形間隔物)機械互鎖。
面向定位銷222a、222b之壁與最遠離壁之定位銷222a、222b之一部分之間的距離可為約3.96 mm,自保持定位銷222a、222b之底盤220之部分之角之距離。自相鄰於LGP 212之腔之底部至腔之頂部之方向上之LED 216a之長度可為約5.18 mm。LED 216a之底部與相鄰於間隔物220b之內腔220g之底部之間的距離可為約2 mm。
如上文所指示,背板204可具有一中心圓盤及外接中心圓盤之一外環。中心圓盤及外環可由自中心圓盤及外環兩者依高達一直角(例如約30°、約35°、約60°或約90°)延伸之一中間部分連接,但延伸角可相同或不同。中心圓盤可接觸反射器210且可避免使用間隙填充物208。
在其他實施例中,如圖2F之平面圖中所展示,間隙填充物208可使反射器210與背板204分離。如圖中所展示,間隙填充物208可經由(例如)雙面黏性壓敏黏著劑(PSA)膠帶附接至背板204。在其他實施例中,間隙填充物208可附接至反射器210而非背板204,或間隙填充物208除附接至背板204之外,亦可附接至反射器210。間隙填充物208可由諸如EPDM/氯丁橡膠/苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)之發泡體或具有UL辨識及大於約90°C之MOT之另一材料形成。如上所述,間隙填充物208可具有任何所要形狀。在圖2F中,間隙填充物208由不同形狀(安置於反射器210之中心中之一圓盤及更靠近反射器210之邊緣之半圓形圓盤)形成。半圓形圓盤圍繞反射器210對稱安置,其中各平坦部分面向圓盤。因此,如圖中所展示,半圓形圓盤之中心相對於彼此依約90°安置且各中心與圓盤之中心距離相同,使得半圓形圓盤對彼此橫跨對稱安置。間隙填充物108可具有經選擇以減小或消除反射器110與LGP 112之間的一間隙之一厚度及耐久性。歸因於(例如)上述壓縮,不同間隙填充物之厚度可不同;例如,四個半圓形墊之厚度可為約3.8 mm (近似3/16英寸),而中心墊之厚度可為約6.4 mm (近似1/4英寸)。減小或消除間隙可減小或消除由間隙填充物208引起之陰影。
圖2G展示根據一些實施例之光引擎之一部分之一截面圖。如上所述,底盤220可具有其中安置光學組件之一內腔220a及其中安置配線之一外腔220b。包含內腔220a及外腔220b之底盤220可由背板204覆蓋。配線可包含使用施加於凸轂220c之膠帶來保持於外腔220b內之正線232a及負線232b兩者之組(各FPC 216一個),凸轂220c依一定間隔安置於整個外腔220b中。膠帶(其可為(例如)鋁膠帶)及轂220c之組合可有助於確保導線232a、232b保持留在外腔220b內且不變成捏縮於底盤220與背板204之間。導線232a、232b可透過背板204中之一出射孔204b離開外腔220b。導線232a、232b可經應變釋放固定。在一些實施例中,熱縮套管可用於固定導線232a、232b。導線232a、232b可為(例如)具有約1.6 mm (近似0.063英寸)之一直徑之約1.1 m長(近似32英寸)導線(AWG22,絞合,300 V,105°C,UL辨識)。
圖2H展示根據一些實施例之一光引擎之一部分之一透視圖。如圖中可見,FPC 216可各具有電附接至其之LED 216a。FPC 216可各具有延伸於底盤220中之隆起220e上之一延伸部。FPC 216由一間隙230分離且經對準使得定位銷222之一者與間隙230對置。對準有助於防止LED 216a之光由定位銷222遮擋。
光引擎可具有存在於LED 216a與外部環境之間的一元件。元件可為一光學元件(諸如一透鏡)、一視窗或偵測器(諸如一運動偵測器)及/或一不透明板。一光擴散器可由擴散或散射光之任何材料(例如一半透明材料,諸如磨砂玻璃或灰色玻璃)形成或可使用一繞射元件來散射光。來自光引擎之光可對稱或不對稱分佈。例如,來自光引擎之光可在一實質上半圓形範圍(或(例如)約120°至約180°範圍)內分佈。不對稱分佈可使用若干不同技術之一或多者完成,其尤其包含限制光引擎中之LED分佈以提供所要輻射圖案、使用光引擎內之一反射器將光自LED導引至所要輻射圖案及/或提供一光學元件以將光自LED導引至所要輻射圖案。此一光引擎可用於(例如)提供其中期望一特定定向範圍內之較大量照明之照明室內或室外環境。
所展示之FPC可分成覆蓋約180°且可被單獨控制之兩個可撓式半條帶(其上之LED可情況一樣)。在各種實施例中,條帶可覆蓋不同於180°之一角範圍,條帶可覆蓋相同或不同角範圍,且可使用任何數目個條帶。
圖3A展示根據一些實施例之具有實質上均勻間距之一對稱LED設計之一實例;圖3B展示根據一些實施例之一不對稱LED設計之一實例;圖3C展示根據一些實施例之一對稱設計之另一實例。光引擎300之可撓式半條帶316a、316b可覆蓋約180°。各可撓式半條帶316a、316b可含有多個LED 316c。如圖中所展示,各可撓式半條帶316a、316b可含有38個LED 316c,其等之間具有一均勻間距。LED可含於具有(例如) 5 mm×5 mm之一大小之一封裝中。如上所述,在各種實施例中,條帶可覆蓋不同於180°之一角範圍,條帶可覆蓋相同或不同角範圍,且可使用任何數目個條帶。另外,可撓式半條帶316a、316b之一或兩者上之LED 316c之間可具有非均勻間距及/或可撓式半條帶316a、316b之兩者上之LED 316c可具有均勻間距,但可撓式半條帶316a、316b之間的節距可不同。用於單獨控制可撓式半條帶316a、316b之各者之正線334a及負線334b可自電纜應力釋放器306延伸。一正線334a及負線334b可透過AVX連接器332a、332b連接至可撓式半條帶316a、316b之各者。
除各可撓式半條帶316a、316b之僅一部分可含有LED 316c之外,圖3B之實例類似於圖3A之實例。在圖3B中,約30%之各可撓式半條帶316a、316b含有LED 316c,但在其他實施例中,一不同百分比之各可撓式半條帶可含有LED (各可撓式半條帶之百分百可相同或不同)。在圖3B中,LED 316c之分佈相對於彼此對稱但沿各可撓式半條帶316a、316b之長度不對稱。在一些實施例中,圖3A中所展示之各可撓式半條帶316a、316b上之相同數目個LED可含於圖3B之各可撓式半條帶316a、316b中(因此具有一較小均勻間距),但在其他實施例中,圖3A中所展示之相同均勻間距可用於圖3B中(因此具有較少LED)。如上所述,可撓式半條帶316a、316b之一或兩者上之LED 316c之間可具有非均勻間距及/或可撓式半條帶316a、316b之兩者上之LED 316c可具有均勻間距,但可撓式半條帶316a、316b之間的節距可不同。
在圖3C中,在某些方面類似於圖3B,各可撓式半條帶316a、316b之僅一部分可含有LED 316c。然而,不同於圖3B,在圖3C中,LED 316c之分佈相對於各可撓式半條帶316a、316及相對於彼此對稱。在圖3C中,約40%之各可撓式半條帶316a、316b含有LED 316c,但在其他實施例中,一不同百分比之各可撓式半條帶可含有LED (各可撓式半條帶之百分百可相同或不同)。在一些實施例中,圖3A中所展示之各可撓式半條帶316a、316b上之相同數目個LED可含於圖3C之各可撓式半條帶316a、316b中(因此具有一較小均勻間距),但在其他實施例中,圖3A中所展示之相同均勻間距可用於圖3C中(因此具有較少LED)。如上所述,可撓式半條帶316a、316b之一或兩者上之LED 316c之間可具有非均勻間距及/或可撓式半條帶316a、316b之兩者上之LED 316c可具有均勻間距,但可撓式半條帶316a、316b之間的節距可不同。
圖4A展示根據一些實施例之一光引擎之簡化幾何模型。如上所述,光引擎400可含有LED 416a、一LGP 412 (例如,其在一些實施例中係約4 mm厚)及一反射器410位於其中之一框架420。如上所述,LED 416a可安置於框架420上且內向面向LGP 412。反射器410可安置於LGP 412上且可具有約383.5 mm之一直徑。形成於LGP 412中以經由定位銷安放LGP 412之凹口可具有約3.97 mm之一深度、約1.8 mm之一寬度及約2.54 mm之一長度。一分散圖案412a (諸如點)可形成於與反射器410對置之LGP 412之一表面上。在一些實施例中,分散圖案412a可僅均勻安置於與反射器410對置之LGP 412之表面上。分散圖案412a可自LGP 412之中心徑向延伸以在到達LGP 412之邊緣之前終止。例如,若LGP 412之直徑係約382 mm,則分散圖案412之直徑可為約366 mm。厚LGP 412及一反射器410可保持於安置於框架420與一環418之間的框架420中之內腔中。一密封墊426保持於LGP 412下之框架420中之一凹槽內以避免液體或其他污染物進入至其中存在LED 416a及其他電子器件之外腔中。反射器410、框架420及環418可全部由一金屬(諸如鋁)形成。
圖4B展示根據一些實施例之一光引擎之另一簡化幾何模型。圖4B展示相較於圖4A之額外組件。一背板404經由連接器附接至底盤420,其中發泡間隔物408安置於背板404與反射器410之間以在反射器410之整個表面上提供作用於反射器410之額外壓力。反射器410可使用(例如)安置於反射器410之邊緣之兩側上之電氣膠帶428保持於底盤420中。電氣膠帶428可保持於背板404與底盤420之間且接觸背板404及底盤420兩者。
圖4C展示根據一些實施例之一光引擎之另一簡化幾何模型。圖4C略微不同於圖4B。然而,不同於圖4A及圖4B,背板404不直接接觸反射器410。相反地,在圖4C中,反射器直徑經減小以滿足1.6 mm之最小UL空隙距離(具有約380 mm而非383.5 mm之一直徑)且一白色反射片430安置於反射器410之整個表面上。在一實施例中,反射片430可由塑膠(例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET))形成且與背板404直接接觸。反射片430可使用具有85°C或更高之一UL最大溫度之雙面黏性膠帶來粘貼至反射器410。此避免在反射器410之邊緣處使用膠帶且提高反射器410之平坦度。
圖4D展示根據一些實施例之一光引擎之另一簡化幾何模型。圖4D略微不同於圖4C。然而,不同於圖4C,儘管反射器直徑亦經減小以滿足1.6 mm之最小UL空隙距離,但一反射片430不存在於反射器410之整個表面上。相反地,在圖4D中,一反射材料430a安置於LGP 412之邊緣上且相鄰於反射器410之邊緣。在一實施例中,反射材料430a由塑膠(PET)形成。在一些實例中,反射材料430a可形成為圍繞反射器410之整個圓周之一環。在其他實施例中,反射材料430a不是形成為一環,而是可形成為連接在一起(例如藉由膠帶)但亦避免在反射器410之邊緣處使用膠帶之四分體或間隔物。
圖4E展示根據一些實施例之一光引擎之一簡化幾何模型之一放大部分。圖4E類似於圖4D。LGP 412及反射器410可保持於安置於框架420與反射材料430b之間的框架420中之內腔中。一背板404經由連接器附接至底盤420。如同圖4D,反射器直徑亦經減小以滿足1.6 mm之最小UL空隙距離,其中反射材料430b係安置於LGP 412之邊緣上且相鄰於反射器410之邊緣之膠帶。反射材料430b可為(例如)白色。反射材料430b可進一步附接至反射器410之一頂部。在一些實施例中,反射材料430b可形成為圍繞反射器410之整個圓周之一環。在其他實施例中,反射材料430b不是形成為一環,而是可形成為四分體或間隔物。反射材料430b可在壓縮反射器410之後附接至反射器410以移除或減少反射器410與LGP 412之間的空氣層以移除或減少其等之間的空氣層且因此防止空氣重新進入以防止形成間隙。
在一些實施例中,一高反射率側層或環安置成相鄰於反射器410之邊緣。在一些實施例中,側層或環可形成為圍繞反射器410之整個圓周之一環。在其他實施例中,側層不是形成為一環,而是可形成為四分體或間隔物。側層防止光逸出而由背板404吸收。
在一些實施例中,若反射器直徑滿足1.6 mm之最小UL空隙距離,則一透明雙面黏性黏著劑可施加於LGP 412上以將反射器410及LGP 412附接在一起。雙面黏性黏著劑可延伸於整個LGP 412上但僅黏貼至分散圖案412a之頂部以維持一足夠折射率階躍。替代地,分散圖案本身412a可具有黏著劑以將反射器410及LGP 412附接在一起。在其他實施例中,雙面黏性黏著劑可僅延伸於反射器410上以留下LGP 412之邊緣未覆蓋且僅黏貼至分散圖案412a之頂部以維持一足夠折射率階躍。在其他實施例中,雙面黏性黏著劑不是施加於分散圖案412a,可僅延伸於LGP 412及反射器410之邊緣上以在該等點處將反射器410及LGP 412附接在一起。
在各種實施例中,在組裝光引擎之後,一保護膜可在LGP安置於底盤內時施加於LGP。膜可為(例如)聚乙烯或使用一黏著劑附接至LGP之其他類型之塑膠模。在一些實施例中,膜可為約50 μm厚。膜可具有約341 mm之一直徑以覆蓋LGP。在一些實施例中,黏著劑定額可為150 g/25 mm。在一些實施例中,膜可具有使終端使用者移除膜之一拉片。拉片可在膜上折疊以避免在組裝期間陷入且可面向底盤上之一標記。
一分散圖案形成於LGP上且亦可形成於光引擎之一出射表面上。分散圖案可含有具有相對隨機化位置及大小之點以降低對疊紋形成之易感性。個別點之大小可介於(例如)約0.1 mm至約2 mm之間。點可不重疊且事實上可具有(例如)約0.1 mm至約2 mm之間的相鄰點之間的間距。泊松(Poisson)圓盤取樣隨機化係可產生光導板透鏡之點圖案之「短程序」或準隨機圖案之若干可用演算法之一者。期望此等圖案降低或抑制點圖案之易感性以在與一鏡面或主要為鏡面反射鏡接近時產生疊紋。疊紋由兩個影像之振幅疊加形成。泊松圓盤取樣係產生點圖案之一演算法。額外部分或元件可使用此演算法來填充可由點填充之間隙。「短程序」或準隨機圖案亦允許具有足夠點密度以不負面影響光學效率。使用分散圖案替代或結合LGP與反射器之間的間距(例如由反射器之邊緣處之膠帶形成)可防止產生疊紋。
圖5A至圖5C展示根據一些實施例之一FPC 500之實例。在一些對稱LED實施例中,如圖5A中所展示,各FPC 500可含有具有約15.875 mm之一節距且居中於FPC 500之高度內之24個LED 516a。如圖中所展示,FPC 500可具有一「L」形狀,其具有一主要部分502及具有在高度方向上延伸之一延伸部504之一端,一電連接器在一連接點506處焊接或否則連接至延伸部504。在一些實施例中,延伸部504具有約11 mm之一厚度及約25 mm之一寬度(而非FPC 500之主要部分502之11.5 mm寬度)。在一些實施例中,自最靠近具有延伸部504之FPC 500之端之LED 516a之中心至具有延伸部504之FPC 500之邊緣之距離可為約7.938 mm。在一些實施例中,具有延伸部504之FPC 500之端至具有延伸部504之FPC 500之邊緣可為約7.938 mm。
在一些不對稱LED實施例中,如圖5B中所展示,FPC 500之一者可含有所有38個LED 516a。LED可具有約6.5 mm之一節距且居中於FPC 500內之高度中。在一些實施例中,自最靠近具有延伸部504之FPC 500之端之LED 516a之中心至具有延伸部504之FPC 500之端之邊緣之距離可為約3.1 mm。在此情況中,LED 516a可圍繞整個光引擎(圖5中未展示)及沿FPC 500不對稱,其中LED 516a更靠近具有延伸部504之FPC之邊緣。
在其他不對稱LED實施例中,如圖5C中所展示,自最靠近FPC 500之端之LED 516a之中心至FPC 500之邊緣之距離可為約37.75 mm。在此情況中,LED 516a可圍繞整個光引擎200不對稱,但在FPC 500內對稱。應注意,在圖5A至圖5C所展示之所有實施例中,一或多個延伸部可用於變動由LED 516a產生之光之色彩分佈或強度分佈。
圖6展示根據一些實施例之用於組裝結構之一流程圖之一實例。如上文所描述,可進行但為了方便而未展示其他步驟。步驟之順序亦可不同於所展示之順序。在步驟602中,可將LED安裝或附接至FPC。如上所述,可藉由(例如)將LED焊接至FPC來實施附接。在操作604中,可將FPC附接至底盤之一內腔之壁。例如,FPC可圍繞壁彎曲且延伸至底盤之一外腔。接著,配線可連接至FPC且在整個外腔中延伸以耦合至外腔內之凸轂以使配線保持於外腔中。
在操作606中,可將各種組件插入至底盤之內腔中。組件可尤其包含:一密封墊,其插入至形成於腔之一底面中之一凹槽中;及定位銷,其插入至形成於腔之一底面中之其他凹槽中,使得定位銷延伸至腔中。接著,諸如一光導板及反射器之組件可定位於腔中。光導板可(例如)定位於腔中,使得光導之一第一表面接觸密封墊且光導之一邊緣與LED對置且經組態以接收由LED發射之光。光導可具有經組態以將定位銷接收於其內之槽且藉由將定位銷耦合於槽中來保持於腔中。一反射器亦可定位於腔中,使得反射器完全或幾乎完全覆蓋光導且經組態以使自光導入射於反射器上之實質上所有光朝向光導反射回。在操作608中,在將所有組件插入及定位於底盤內之後,可藉由經由螺釘或其他耦合機構將一背板附接至底盤來密封底盤。
圖7A展示根據一些實施例之一組裝程序之一流程圖之另一實例。儘管下文將描述各種操作,但可在不同實施例中省略一些操作,且可另外進行其他操作。另外,各程序內所描述之至少一些操作可依不同於所描述之順序之一順序。圖7中所展示之組裝可發生於位於一無塵室(例如一10,000級(ISO 7)或100,000級(ISO 8)無塵室)中之複數個組裝及子組裝階段中。儘管無塵室可為任何級,但歸因於成本考量,實際上期望將無塵室限制於ISO 7或更高。組裝及子組裝階段可位於不同實體位置中且可各含有一工作站及儲存區域以儲存用於程序及工作站之輸出中之組件。工作站可包含作為一或多個工作台(或平台)及/或專用設備以能夠在位置處進行程序,諸如量測工具能夠量測銷孔、器具能夠將定位銷插入於銷孔中、施加器能夠施加清潔液、器具能夠使配線在底盤內選路及固定、設備能夠在LGP插入至底盤之前保持及照射LGP及量測疊紋、器具能夠塑形及施加發泡保持器及夾鉗能夠保持不同組件等等。
組裝程序710、720、730、740及子組裝程序702、712、714兩者在無塵室中進行。將各種組件提供至不同組裝程序710、720、730及子組裝程序702、712、714。具體而言,可在第一組裝程序710期間組裝(組裝)燈具。然而,可在執行第一組裝程序710之前執行一第一子組裝程序712。圖7B展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第一子組裝程序之一實例。圖7C展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第一組裝程序之一實例。圖7D展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第二子組裝程序之一實例。圖7E展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第三子組裝程序之一實例。圖7F展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第二組裝程序之一實例。圖7G展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第三組裝程序之一實例。圖7H展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第四組裝程序之一實例。
第一子組裝程序702可採用底盤、密封墊及膠帶,如上文所描述。在操作中,第一子組裝程序702可包含底盤之一內部品質檢查(ICQ)以確保底盤未損壞,及底盤是否通過ICQ。如圖7B中所展示,在底盤之ICQ期間,在操作702a中,檢測底盤之形成底盤之金屬之變形或底盤中之任何其他明顯機械缺陷。應注意,如本文所使用,在一些實施例中,缺陷判定(機械或光學)限於為判定超過缺陷之一預定標稱範圍之缺陷(例如約1 mm以下之機械缺陷或光學缺陷,兩者之任一者無法由具有正常20/20視力之一使用者藉由一手動目視檢測來覺察)。亦在第一子組裝程序702期間在操作702b中使用一銷規來檢查定位銷之銷孔直徑。在檢測缺陷及銷孔直徑之後,在操作702c中檢測底盤之殘留物或可轉移污染物且隨後尤其藉由清除或否則移除任何污染物來清潔底盤。接著,在操作702d中在FPC鄰接底盤之位置處將用於使可撓式印刷電路(FPC)/LED條帶絕緣之膠帶施加於底盤。第一子組裝程序702進一步包含在操作702e中將用於密封總成之(若干)密封墊安裝至底盤中之溝槽中。接著,在操作702f中將總成儲存於無塵室中直至準備進一步組裝。
第一組裝程序710採用FPC、導線、銷及膠帶。如圖7C中所展示,第一組裝程序710可包含LED條帶之一ICQ。LED條帶之ICQ可包含在操作710a中目視檢測各LED條帶及在操作710b中供應電力至各LED條帶以判定LED條帶上之各LED是否點亮。亦在操作710c中檢查底盤以判定底盤是否足夠潔淨以允許FPC層壓於底盤上。若不夠潔淨,則可移除任何碎屑且繼續程序。若足夠潔淨,則在操作710d中使用一清潔液(諸如異丙醇(IPA))進一步擦拭底盤之LED安裝表面。
FPC之背面可塗佈有一PSA離型膜安置於其上之一壓敏黏著劑(PSA)。在使用IPA清潔之後,在操作710e中逐漸剝除附接至FPC之背面之PSA離型膜以避免乾燥FPC之背面上之PSA。在操作710f中,使FPC之端與光導合釘銷孔對準以確保總成之適當LED對準,即,確保光導銷在插入時不會阻擋LED條帶之LED之任何者。另外,FPC與底盤溝渠底面對準,使得LED條帶之底部邊緣沿LED條帶之長度與底盤溝渠底面(一電腦數值控制(CNC)加工表面)重合。接著,在操作710g中對LED及/或LED之間的FPC之平坦表面施加壓力,其中PSA離型膜繼續剝除,直至整個FPC安裝於底盤上。在一些實施例中,可施加約5 psi或約90 g/5×5 mm2
(LED大小)之一最小值達至少1 s以將FPC層壓於剛性底盤壁上。可在操作710h中使用一橡膠塗佈工具來將FPC研磨至底盤。接著,重複此程序以安裝一或多個其他FPC,如由操作710i指示之迴路所展示。
因此,將安裝表面、LED條帶層壓至底盤。在層壓LED條帶之後,在操作710j中將定位銷插入於底盤中以使LGP能夠定位於底盤內。定位銷可由手或工具(諸如尖嘴鉗)放置於底盤中。
接著,將供應電力至FPC及LED條帶之導線整合至系統中,其可包含在操作710k中將導線連接至FPC及在操作710l處使導線選路通過底盤。例如,待連接之四個導線之各者可具有一不同色彩且具有依約90°預彎曲之一較短剝離區段。為將導線連接至FPC,使用一導線定位模板定位適合於LED條帶之連接器位置之導線色彩。如此判定之導線之端由手或使用一工具保持,且較短剝離區段在適當位置(與色彩對準)處插入至連接器中。一旦插入,則導線由連接器保持。輕輕拖曳導線以確保導線鎖定於適當位置中。對剩餘導線重複此程序。在導線固定地緊固於連接器中之後,使用膠帶之區段來使導線選路通過由外腔形成之通道以使導線保持於適當位置中。如上所述,在組裝之後,可在操作710m中將結構儲存於無塵室中,直至準備最終整合。
第二組裝程序720可含有第二子組裝程序722及第三子組裝程序724。如圖7D中所展示,第二子組裝程序722涉及反射器之ICQ及邊緣膠帶之安裝。特定言之,在第二子組裝程序722期間,在操作712a中目視檢測反射器之表面之金屬變形或明顯缺陷。在一些實施例中,一雷射線檢測技術可添加至目視檢測,在該情況中,使用照射反射器表面之一雷射束之反射來判定缺陷是否存在。
在完成檢測且判定反射器無缺陷之後,在操作712b中預製絕緣膠帶施加於反射器之邊緣。具體而言,以一保護膜覆蓋反射器。捲起保護膜之邊緣,例如每次1/4區段。將膠帶施加於無保護膜之反射器之塗佈(反射)側。接著,在操作712c中使所施加之膠帶在反射器之邊緣上滾至反射器之背側,使得過量膠帶均勻碎褶。隨後,在操作712d中使保護膜在膠帶上重新平滑。在操作712e處中儲存含膠帶反射器,直至準備最終整合。
如圖7E中所展示,第三子組裝程序724涉及背板之ICQ及發泡間隔物及雙面膠之安裝(若存在)以附接間隔物。更具體而言,在操作714a中目視檢測背板之金屬變形或明顯缺陷。若未發現缺陷,則在一些實施例中,在清潔(移除殘留物)背板之後施加間隔物。特定言之,在操作714b中擦拭(例如使用IPA)背板之安裝表面以確保安裝表面乾燥且無污染物。接著,在操作714c中將雙面膠切割成一所要大小且施加於背板之一中心。接著,在操作714d中移除存在於雙面膠之一側上之一離型膜。接著,在操作714e中使用一對準模板將間隔物附接至雙面膠。如圖中所展示,背板之中心中之間隔物可為以背板之中心為中心之一圓盤。接著,在操作714f中將壓力施加於間隔物達至少約30 s。壓力可(例如)由手施加。其他發泡間隔物(諸如上述半圓形圓盤)(若存在)可依相同方式施加於背板之安裝表面。接著,在操作714g中儲存背板,直至準備最終整合。
如如圖7F中所展示,第二組裝程序720包含使用自第一組裝程序710提供之組裝燈具來整合光引擎與來自第二子組裝程序722及第三子組裝程序724之反射器及背板總成及提供LGP及螺釘或其他緊固件以使組件保持於底盤中。特定言之,在第二組裝程序720期間,在組裝由第二子組裝程序722及第三子組裝程序724產生之組件之前,底盤基本上不動。在操作722a中,藉由將底盤放置於一固定治具中來使底盤基本上不動。
在不動之後,在操作722b中使一導線進給通過背板。接著,在操作722c中,藉由在插入之前自LGP剝離保護膜以藉此暴露LGP來使覆蓋有一保護膜之LGP準備插入。其後,在操作722d中藉由使LGP與底盤中之定位銷對準且在對準位置中將LGP放置於底盤中來使LGP與底盤整合。在安裝LGP之後,在操作722e中將電力(例如約30 VDC,250 mA)施加於FPC以點亮LED且在操作722f中目視檢測LGP之頂部之由透射透過其之光證明之缺陷。若無缺陷存在,則在操作722g中自反射器移除保護膜且在操作722g中將反射器安裝於底盤中之LGP之頂部上。
接著,藉由將背板放置於總成上同時牽引鬆弛導線穿過背板中之孔來安裝背板。接著,在操作722j中藉由使用一載重板覆蓋組裝燈具、將一重量放置於載重板上及使用扣環鎖定組裝燈具來對含有底盤、LGP及反射器之組裝燈具加壓。一旦鎖定結構,則在操作722k中使用緊固件(諸如具有一十字圖案之自攻螺釘)固定結構。在固定結構之後,在操作722l中藉由移除重量且解鎖扣環來釋放結構。接著,提升結構,使得暴露燈具且在操作722m中自多個預界定視角進行一目視檢測以判定疊紋是否存在。
在一些實施例中,使用相對於垂直方向(垂直於發光表面平面)之約0°至約60°之一運動跨度視角在自單元約1.5 m處執行操作722m中之觀察。在一些情況中,若相關性足夠高,則可使用一固定60°視角。疊紋缺陷在此等角度可見,因為多個同心更亮/更暗交替環可在LGP發光表面(LES)中觀察到,其中LED接通或切斷。此等環缺陷通常為同心的,且可自LGP中心輻射或亦可偏離中心。其由反射器與LGP之間存在一(若干)可變寬度氣隙誘發之光學干涉引起。若偵測到疊紋缺陷,則可藉由移除間隙或替換包含間隙之部分(例如反射器)來修補疊紋缺陷。LGP上之反射器之平坦度及平坦放置及反射器與LGP透鏡之間的一空氣層或氣泡之一最小化陷入可實質上防止疊紋缺陷發生。因此,若在操作722p中判定使用一新反射器,則在操作722q中移除既有反射器且選擇一新反射器且程序返回至操作722g,其中在新反射器上移除反射器膜。另一方面,若在操作722p中判定未使用一新反射器,則在操作722r中移除背板且程序返回至操作722i,其中重新安裝背板。
一旦燈具通過目視檢測,則在操作722o中儲存或移動燈具以在一第三組裝程序730中實現後段製程,如圖7G中所展示。由第三組裝程序730添加之組件包含配線之一插塞、燈具之一標記及LGP之一保護膜。由於燈具可能相當重且由延伸穿過背板之導線懸吊,因此可在操作730a中在第三組裝程序730期間安裝一應變釋放索環。可在操作730b中將一標記附接至背板或燈具之另一部分以指示燈具之序列號及與由燈具提供之照明有關之其他資訊。序列號可包含數字/字母及/或一QR碼。在一些實施例中,可包含一簡單NFC傳輸器。可在操作730c中將一保護膜施加於LGP之光出射表面以在運輸期間保護燈具。
接著,可將保護燈具移動至一機載評估(OBA)站或用於封裝之一站,如圖7H中所展示。OBA站位於無塵室中且用於一OBA程序740。OBA程序740可包含操作740a中之一OQA檢查及操作730b中之燈具點亮以確保燈具仍在所要參數內操作。即,在操作730b中,可在封裝之前進行完成但未封裝產品(點亮及未點亮)之另一目視檢測。檢測可使用(例如)一光計來判定來自燈具之光是否具有足夠強度(且若足夠,則能夠被調整)及均勻(例如無疊紋)。在一些實施例中,此站之設備可包含經安置以聚焦於LGP (及燈具之可能其他部分)上之一顯示器或投影器以放大照明影像且允許更容易目視檢測。
封裝站位於無塵室外部且用於一封裝程序750。在封裝程序中,使用矽膠(5g)封包將燈具插入至一容器(諸如一袋)中。諸如,藉由用膠帶封裝容器或熱密封容器來封閉容器。組裝一紙箱運輸嵌件以保護燈具,將燈具放入至嵌件中,且將整個總成放入至運輸紙箱中。將另一單元標記放置於紙箱之側上以述明內容,且將一簡化紙標記放置於紙箱之側上以由製造商用於識別內容之類型、色彩及任何數目識別內容。接著,將紙箱放置於一托板上且準備運輸。
因此,顯而易見,可在不背離本發明之較廣範疇之情況下對此等態樣進行各種修改及改變。因此,本說明書及圖式應被視為意在繪示而非限制。構成本發明之部分之附圖依繪示而非限制方式展示其中可實踐標的之特定態樣。足夠詳細描述所繪示之態樣以使熟習技術者能夠實踐本文所揭示之教示。可利用及自本發明導出其他態樣,使得可在不背離本發明之範疇之情況下進行結構及邏輯取代及改變。因此,[實施方式]不應被視為意在限制,且各種態樣之範疇僅由隨附申請專利範圍及此等申請專利範圍所享之等效物之全範圍界定。
提供[中文]來允許讀者快速確定技術發明之性質。應瞭解,所提交之[中文]不會用於解譯或限制申請專利範圍之範疇或意義。另外,可在[實施方式]中看出,為了簡化本發明而將各種特徵一起群組於一單一態樣中。本發明方法不應被解譯為反映所主張之態樣需要比各請求項中明確列舉之特徵多之特徵之一意圖。確切而言,如以下申請專利範圍所反映,本發明標的存在於一單一揭示態樣之非所有特徵中。因此,以下申請專利範圍特此併入至[實施方式]中,其中各請求項獨自為一單獨態樣。
1:壓縮力
2:底盤支撐力
100:光引擎/光導引擎
104:背板
108:間隙填充物
110:反射器
112:光導板(LGP)
114:密封墊
116:可撓式印刷電路(FPC)
116a:發光二極體(LED)
118:熱電偶(TC)點
120:底盤
122:定位銷
200:光引擎
204:背板
204a:溝槽
204b:出射孔
208:間隙填充物
210:反射器
212:LGP
212a:定位銷槽
216:FPC
216a:LED
216c:延伸部
218a:絕緣膠帶
218b:絕緣膠帶
220:底盤
220a:內腔
220b:外腔
220c:轂
220d:突出部
220e:隆起
220f:外腔
220g:內腔
222:定位銷
222a:定位銷
222b:定位銷
224a:連接器
224b:間隔物
226:密封墊
226a:基底部分
230:間隙
232a:正線
232b:負線
300:光引擎
306:電纜應力釋放器
316a:可撓式半條帶
316b:可撓式半條帶
316c:LED
332a:AVX連接器
332b:AVX連接器
334a:正線
334b:負線
400:光引擎
404:背板
408:發泡間隔物
410:反射器
412:LGP
412a:分散圖案
416a:LED
418:環
420:框架/底盤
426:密封墊
428:電氣膠帶
430:反射片
430a:反射材料
430b:反射材料
500:FPC
502:主要部分
504:延伸部
506:連接點
516a:LED
602:步驟
604:操作
606:操作
608:操作
702:子組裝程序
702a:操作
702b:操作
702c:操作
702d:操作
702e:操作
702f:操作
710:第一組裝程序
710a:操作
710b:操作
710c:操作
710d:操作
710e:操作
710f:操作
710g:操作
710h:操作
710i:操作
710j:操作
710k:操作
710l:操作
710m:操作
712:子組裝程序
712a:操作
712b:操作
712c:操作
712d:操作
712e:操作
714:子組裝程序
714a:操作
714b:操作
714c:操作
714d:操作
714e:操作
714f:操作
714g:操作
720:第二組裝程序
722a:操作
722b:操作
722c:操作
722d:操作
722e:操作
722f:操作
722g:操作
722i:操作
722j:操作
722k:操作
722l:操作
722m:操作
722o:操作
722p:操作
722q:操作
722r:操作
730:第三組裝程序
730a:操作
730b:操作
730c:操作
740:組裝程序/機載評估(OBA)程序
740a:操作
750:封裝程序
圖1展示根據一些實施例之一光引擎之一實例之一分解圖。
圖2A展示根據一些實施例之一光引擎之一部分之一橫截面圖。
圖2B展示根據一些實施例之一光引擎之一部分之一橫截面圖之一分解圖。
圖2C展示根據一些實施例之一光導板。
圖2D展示根據一些實施例之一光引擎之一部分之另一橫截面三維圖。
圖2E展示根據一些實施例之一光引擎之一部分之橫截面圖之另一分解圖。
圖2F展示根據一些實施例之光引擎之一部分之一平面圖。
圖2G展示根據一些實施例之光引擎之各種部分之一截面圖。
圖2H展示根據一些實施例之一光引擎之一部分之一透視圖。
圖3A展示根據一些實施例之具有均勻間距之一對稱LED設計之一實例。
圖3B展示根據一些實施例之一不對稱LED設計之一實例。
圖3C展示根據一些實施例之一對稱設計之另一實例。
圖4A展示根據一些實施例之一光引擎之一簡化幾何模型。
圖4B展示根據一些實施例之一光引擎之另一簡化幾何模型。
圖4C展示根據一些實施例之一光引擎之另一簡化幾何模型。
圖4D展示根據一些實施例之一光引擎之另一簡化幾何模型。
圖4E展示根據一些實施例之一光引擎之一放大簡化幾何模型。
圖5A展示根據一些實施例之一FPC之一實例。
圖5B展示根據一些實施例之一FPC之另一實例。
圖5C展示根據一些實施例之一FPC之另一實例。
圖6展示根據一些實施例之用於組裝結構之一流程圖之一實例。
圖7A展示根據一些實施例之用於組裝結構之一流程圖之一實例。
圖7B展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第一子組裝程序之一實例。
圖7C展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第一組裝程序之一實例。
圖7D展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第二子組裝程序之一實例。
圖7E展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第三子組裝程序之一實例。
圖7F展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第二組裝程序之一實例。
圖7G展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第三組裝程序之一實例。
圖7H展示根據一些實施例之用於組裝結構之圖7A之第四組裝程序之一實例。
對應元件符號指示所有若干視圖中之對應部分。圖式中之元件未必按比例繪製。圖式中所展示之組態僅供例示,且絕不應被解釋為限制所揭示之標的之範疇。
702:子組裝程序
710:第一組裝程序
712:子組裝程序
714:子組裝程序
720:第二組裝程序
730:第三組裝程序
740:組裝程序/機載評估(OBA)程序
750:封裝程序
Claims (26)
- 一種組裝一照明系統之方法,該方法包括:判定一底盤(chassis)是否具有超過缺陷之一預定標稱範圍之機械缺陷;回應於判定一反射器無超過缺陷之該預定標稱範圍之機械缺陷,移除該底盤上之殘留物(residue);在判定該底盤是否具有超過缺陷之該預定標稱範圍之機械缺陷之後,將一密封墊(gasket)安裝於該底盤之一溝槽(groove)中;將發光二極體(LED)條帶安裝於該底盤上以形成一第一整合底盤;將定位銷插入至該等LED條帶之LED之間的該底盤中;使一光導板(light guide plate;LGP)與該底盤中之該等定位銷對準;及將該經對準LGP放置於該底盤中,使得該底盤中之該LGP由該等定位銷保持(retained)以限制該LGP朝向該等LED熱位移(thermal displacement)。
- 如請求項1之方法,其進一步包括:將該反射器整合於含有該LGP之該底盤中以形成一第二整合底盤,該反射器整合於該第二整合底盤中以實質上完全覆蓋該LGP且使由該等LED發射至該LGP中之光朝向該LGP之一出射表面反射。
- 如請求項2之方法,其進一步包括: 將一應變釋放機構安裝至該第二整合底盤之一外部分;及將一保護膜施加於該第二整合底盤中之該LGP之該出射表面。
- 如請求項3之方法,其進一步包括:進一步回應於判定該反射器無超過缺陷之該預定標稱範圍之機械缺陷,在將該反射器整合於該底盤中之前將一保護膜施加於該反射器之一邊緣。
- 如請求項4之方法,其進一步包括:進一步回應於判定一背板無超過缺陷之該預定標稱範圍之機械缺陷,在形成該第二整合底盤期間使用該背板及該密封墊密封該第一整合底盤,該密封墊接觸該LGP之該出射表面;移除該背板上之殘留物以形成一潔淨背板;及將一間隔物附接至該潔淨背板以分離該背板及該反射器。
- 如請求項5之方法,其進一步包括:在該反射器與該背板之間提供一白色反射片,該白色反射片具有大於該反射器之直徑之一直徑。
- 如請求項5之方法,其進一步包括:將一反射材料插入於該反射器與該等LED條帶之間。
- 如請求項5之方法,其進一步包括: 將一反射膠帶附接於該反射器與該等LED條帶之間、該反射器之一邊緣上及該反射器與該背板之間,該反射膠帶附接至該LGP、該反射器之該邊緣及與該背板對置之該反射器之一表面。
- 如請求項8之方法,其進一步包括:將一二次反射材料插入於該LGP上之該反射膠帶上及該反射膠帶與該等LED條帶之間。
- 如請求項1之方法,其進一步包括:藉由從包含以下一組動作中選擇至少一者執行來判定該LGP是否實質上無疊紋(Moiré fringes):量測自該LGP發射之光,及捕獲自該LGP發射之光且使用該所捕獲之光目視檢測該LGP。
- 如請求項1之方法,其進一步包括藉由以下操作將LED條帶安裝於該底盤上:將含有該等LED條帶之一可撓式印刷電路(flexible printed circuit;FPC)附接至形成該底盤中之一腔之一隆起之一內壁;使該FPC之一接腳在該隆起之一頂部上彎曲至作為該內壁之該隆起之一對置側上之一外壁;及與該FPC電接觸以驅動該等LED。
- 一種組裝一照明系統之方法,該方法包括: 使一可撓式印刷電路(FPC)上之發光二極體(LED)條帶與一底盤整合以形成一第一整合底盤,該等LED條帶含有LED;將一光導板(LGP)插入至該第一整合底盤中;點亮該等LED條帶以判定該LGP之一第一表面中是否存在光學及機械缺陷之至少一者;判定該LGP之該第一表面中是否存在超過缺陷之一預定標稱範圍之光學及機械缺陷;基於判定該LGP之該第一表面中不存在超過缺陷之該預定標稱範圍之光學及機械缺陷之一判定,將一反射器安裝於該LGP之該第一表面上以形成一第二整合底盤,該反射器經安裝以使由該等LED發射至該LGP中之光朝向與該LGP之該第一表面對置之該LGP之一第二表面反射;及藉由變動該第二整合底盤之一位置來判定該LGP之該第二表面中是否存在疊紋。
- 如請求項12之方法,其進一步包括:檢查該底盤中之銷孔之直徑;基於該等銷孔針對定位銷適當設定大小之一判定來將該等定位銷插入於該等銷孔中;及藉由使該LGP與該等定位銷對準且將該經對準LGP插入至該第一整合底盤中來將該LGP插入至該第一整合底盤中。
- 如請求項13之方法,其進一步包括:在將該FPC整合於該底盤中之前供應電力至該等LED條帶以判定各 LED條帶上之該等LED是否點亮;回應於該等LED點亮之一判定,清潔待層壓於該底盤上之該FPC;逐漸剝離該FPC之一背面上之一壓敏黏著劑(PSA)離型膜;使該FPC之一端與該等銷孔之一者對準以確保在插入至該底盤中時,無定位銷將阻擋該等LED之任何者;使該FPC之一底部邊緣與該底盤之一溝渠底面對準,使得該底部邊緣沿該FPC之一長度與該溝渠底面重合;及當剝除該PSA離型膜時對該等LED之間的該FPC之平坦表面施加壓力直至整個該FPC安裝於該底盤上,且其後將該等定位銷插入於該等銷孔中。
- 如請求項14之方法,其進一步包括:藉由針對各色彩進行以下操作來將供應電力至該FPC之不同色彩導線連接至該等LED條帶:使用一導線定位模板定位具有該色彩之一導線以連接至該FPC上之一連接器之一第一位置中,保持具有該色彩之該導線之一端,將該導線之該端插入至該第一位置中,且其後確保具有該色彩之該導線固定連接;及使用膠帶來使該等導線選路通過由該底盤中之一腔形成之一通道以使該等導線保持於適當位置中。
- 如請求項15之方法,其進一步包括:基於該底盤無超過缺陷之該預定標稱範圍之機械缺陷之該判定來移 除該底盤上之殘留物;及將一密封墊安裝於該底盤之一溝槽中。
- 如請求項16之方法,其進一步包括:在該反射器中不存在機械缺陷之該判定之後將保護膜自該反射器之一邊緣之一部分回滾;將膠帶施加於未由該保護膜覆蓋之該反射器之該邊緣之該部分以形成膠帶覆蓋邊緣;及使該反射器之該膠帶覆蓋邊緣上之該保護膜重新平滑且繼續回滾該保護膜、施加膠帶及使該保護膜重新平滑,直至該反射器之整個邊緣覆蓋膠帶,該膠帶經組態以提供該反射器之該邊緣與該底盤之間及該反射器與該LGP之間的間距。
- 如請求項17之方法,其中判定該反射器是否具有超過缺陷之該預定標稱範圍之機械缺陷包括進行目視檢測及使用雷射線檢測之至少一者以判定與該LGP之該第一表面對置之該反射器之一表面是否具有機械缺陷。
- 如請求項17之方法,其進一步包括:基於一背板無超過缺陷之該預定標稱範圍之機械缺陷之該判定來移除該背板上之殘留物以形成一潔淨背板;將一間隔物附接至該潔淨背板以形成一間隔背板;及在形成該第二整合底盤期間使用該間隔背板及該密封墊密封該第一整合底盤。
- 如請求項19之方法,其中密封該第一整合底盤包括:將該間隔背板放置於含有該LGP及該反射器之該第一整合底盤上以形成一組裝燈具;使用一負載板覆蓋該組裝燈具;將一重量放置於該負載板上;使用扣環鎖定該組裝燈具;使用緊固件固定該組裝燈具;及在固定該組裝燈具之後,藉由移除該重量及解鎖該等扣環來釋放該組裝燈具。
- 如請求項12之方法,其進一步包括:藉由將該底盤放置於一固定治具中且其後將該LGP插入至該第一整合底盤中來使該第一整合底盤不動。
- 如請求項12之方法,其中變動該第二整合底盤之該位置以判定該LGP之該第二表面中是否存在疊紋包括:使用相對於垂直於該LGP之該第二表面之一垂直方向之約0°至約60°之一運動跨度視角。
- 如請求項12之方法,其進一步包括:回應於該LGP之該第二表面中存在疊紋之一判定,判定是否使用一新反射器; 回應於使用該新反射器之一判定,將該反射器替換為該新反射器;及回應於不使用該新反射器之一判定,移除密封該第一整合底盤之一背板且在重新判定該LGP之該第二表面中是否存在疊紋之前重新安裝該背板。
- 一種組裝一照明系統之方法,該方法包括:將定位銷插入至一底盤中之一腔之一底部中之銷孔中,使得該等定位銷安置於附接至該腔之一側壁之LED條帶中之發光二極體(LED)之間;使一光導板(LGP)與該等定位銷對準,且將該經對準LGP插入至該底盤中,該LGP由該等定位銷保持;及點亮該等LED條帶以判定該LGP之一第一表面中是否存在超過缺陷之一預定標稱範圍之機械及光學缺陷之至少一者。
- 如請求項24之方法,其進一步包括自一恆定視點變動該底盤之一角度以判定該LGP之一第二表面中是否存在疊紋。
- 一種組裝一照明系統之方法,該方法包括:將發光二極體(LED)條帶安裝於一底盤上以形成一第一整合底盤;將定位銷插入至該等LED條帶之LED之間的該底盤中;使一光導板(LGP)與該底盤中之該等定位銷對準;將該經對準LGP放置於該底盤中,使得該底盤中之該LGP由該等定位銷保持以限制該LGP朝向該等LED熱位移; 將一反射器整合於含有該LGP之該底盤中以形成一第二整合底盤,該反射器整合於該第二整合底盤中以實質上完全覆蓋該LGP且使由該等LED發射至該LGP中之光朝向該LGP之一出射表面反射;將一應變釋放機構安裝至該第二整合底盤之一外部分;及將一保護膜施加於該第二整合底盤中之該LGP之該出射表面。
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