倾斜发射器槽型文字发光装置制造方法

倾斜发射器槽型文字发光装置制造方法
【专利摘要】实施例提供了一种槽型文字发光装置和／或系统。发光系统，包括多个电连接的发光单元，包括向每个单元提供电信号的导体。每个发光单元包括外壳、安装在外壳内且具有多个凸片的印刷电路板(PCB)以及位于凸片上的多个发光元件。凸片相对于PCB的其余部分或外壳倾斜。施加在发光元件上的电信号使得发光元件发射大致远离所述外壳的光。发光系统进一步包括位于外壳内填充发光元件周围空腔和所述PCB周围空腔的密封剂，以及用于将单元安装在结构上的安装机构。
【专利说明】倾斜发射器槽型文字发光装置
[0001]本申请是Bruce Quaal等人于2011年I月20日提交的序列号为13 / 010，703的部分延续申请，也是Bruce Quaal等人于2011年I月20日提交的序列号为13 / 010,413的部分延续申请，还是Thomas C.Sloan于2008年12月12日提交的序列号为12 / 316,411的部分延续申请，此外，本申请还要求Drew Ferrie于2010年I月22日提交的临时申请序列号为61 / 297，681和Drew Ferrie于2010年12月21日提交的临时申请序列号为61 /425，713 的优先权。12 / 316, 411,13 / 010, 413,13 / 010, 703,61 / 425，713 和 61 /297,681的内容以引用的方式全文合并于此。
【技术领域】
[0002]本发明涉及使用倾斜发光以照明槽型文字(channel letter)的发光单元,尤其涉及利用倾斜或侧发射LED以照明槽型文字的LED基发光单元。
【背景技术】
[0003]近年来对LED的研发使其更明亮、更有效且更可靠。LED结实耐用，能耗较低，具有较长的使用寿命(高达100，000小时)，可在较低电压下工作，与诸如白炽、霓虹或荧光灯泡的传统灯具相比节能30-70%。由于这些发展，在先前为白炽、霓虹或荧光光源的领域的越来越多的照明应用中开始使用LED。
[0004]经常能够在建筑物的外部发现槽型文字，其常用于宣传商户的名字。典型地，由具有字母形状且深度约为2"-5"的铝或塑料外壳构成。外壳通常具有U形横截面，外壳中的顶部开口被透射来自外壳内的光的有色半透明透镜覆盖。
[0005]槽型文字典型地采用安装在槽型文字外壳内的霓虹或荧光光源进行照明。霓虹灯(氖气灯)和荧光灯提供了明亮且连续的光源，这允许槽型文字在夜间可见。然而，这些光源具有相对较短的使用寿命(20，000小时)，易损，需在高压(对霓虹灯而言是7，000-15，000伏特)下工作，且能耗较大。霓虹灯泡(氖管)还存在有低温启动的难题，这会导致灯泡损坏。
[0006]在不同的指示应用中越来越多地采用LED作为光源。Schwartz提出的美国专利号5，697，175中披露了低功率照明的指示标志，特别适用于道路上方常见的EXIT标志。每个标志的后部包括反射器，其具有一系列曲面表面的空腔。每个空腔对应于符号中的字母和背景区域。LED安装在空腔的中心处，以照明字母或背景区域。LED设置在单独垂直的电路板上或空腔底部中形成的中心投影上，LED朝外发射光。符号的字母和背景区域被空腔的曲面表面朝前反射的光照射，从而可见光仅来自于空腔的照射。
[0007]Hannah等人提出的美国专利号6，042，248披露了用于槽型文字照明符号的LED组件，其具有被半透明透镜覆盖的封罩/外壳。每个符号包括多个位于封罩底部的轨道模塑体，模塑体沿着槽型文字截面的纵轴延伸。线形阵列的LED安装在印刷电路板(PCB)上，PCB随后安装在轨道模塑体中。每个轨道模塑体保持设置在纵向边上彼此并列的两个PCB，LED朝外发射光。[0008]基于LED的槽型文字发光装置可从LumiLED股份有限公司购买，零件号码为HLCR-KR-RO100和HLCR-KR99-R0200，包括在两英寸中心上通过绝缘刺破式连接器(IDC)分别安装的LED。LED模组链随后安装在可弯曲的夹子或轨道上，各个夹子和轨道随后被安装在槽型文字内以将LED固定在位置上。通过AC / DC母电源和DC / DC子电源的组合提供电力。还包括感应LED作为温度和电流传感器。
[0009]Sloan等人提出的美国专利号6，932，495和7，241，031披露了槽型文字发光单元和使用发光单元的发光系统。在一些实施例中，这些发光单元可提供作为通过导体在链中互连的多个发光单元，从而施加在链上的电信号使得发光单元发射光。灯链可设置在诸如箱子、卷轴或机架的多种支持装置上，以使得购买者可用。对于特定的槽型文字，可使用不同长度的灯链，可从支持装置上剪切期望长度的灯链并将其安装在槽型文字内。随后在槽型文字中的灯链上施加电力，以使得单元发光。
[0010]不同类型的灯链在单位长度上具有不同数量的发光单元，换言之，具有不同密度的发光单元。这些灯链典型地按单位长度的成本来进行销售，对于具有更高密度的发光系统，单位长度的成本典型地更高。为适应用户对不同密度的灯链的不同需求，需维护并保存许多不同类型的发光系统灯链，以供用户使用。在一些槽型文字应用中，期望的是，在不同的地方需要不同密度的单元。这使得对于一项工作需购买多种具有不同密度的灯链。
[0011]灯链中的每个发光单元可具有一定数量的LED，例如两个、四个、八个、十六个等，基于各个实施方式。在特定情况下，期望的是，需要少于单元提供的全部数量的LED，例如在照明应被传播的地方。然而，传统的发光单元缺乏减少灯链中某些或全部LED单元中的LED数量的灵活性。
[0012]目前，通过在模塑塑料外壳内设置LED，或没有独立外壳时将整个发光单元包裹在密封剂中来构造发光单元。LED是平坦的，或平行于发光单元，朝向上方或直接远离发光单元的安装面。这使得光分布图形在中心处或发光单元上方具有更高的强度，而在侧边具有较低的强度。槽型文字内的这些发光单元的光分布对于在整个槽型文字上提供均匀照明的外观是非常重要的。均匀的分布能够提供槽型文字自身发光的外观，而不会显出其内具有独立的光源。一些发光单元合并了使用反射器或在这些LED上方设置透镜以帮助分散光，然而，透镜或反射器会导致光输出被损耗。

【发明内容】

[0013]本发明提供了一种槽型文字装置、系统以及制作这种装置和系统的方法。发光系统，包括多个电连接的发光单元，包括向每个单元提供电信号的导体。每个发光单元包括外壳、安装在外壳内且具有多个凸片印刷电路板(PCB)以及凸片上的多个发光元件。凸片相对于PCB的其它部分或外壳倾斜。施加在发光元件上的电信号使得发光元件发射实质上远离所述外壳的光。发光系统进一步包括外壳内填充发光元件周围空腔和所述PCB周围空腔的密封剂，以及用于将单元安装在结构上的安装机构。
[0014]其它实施例提供了一种发光单兀，包括外壳，安装在外壳内且具有多个凸片和凸片上的多个发光元件的印刷电路板(PCB)。这些凸片和发光元件相对于PCB的其它部分或外壳倾斜。施加在发光元件上的电信号使得元件发射实质上远离所述外壳的光。发光单元进一步包括外壳内的密封剂，填充PCB周围的空腔和发光单元周围的空腔。[0015]在另一实施例中，发光单元包括具有至少一个凸片和至少一个凸片上的至少一个发光元件的印刷电路板(PCB)。该至少一个凸片适于相对于PCB倾斜。施加在至少一个发光元件上的电信号被设置为使得至少一个发光元件发射实质上远离PCB的光。
[0016]另一些实施例提供了槽型文字发光系统。这些实施例包括槽型文字外壳，半透明槽型文字封盖以及安装至所述槽型文字外壳的多个电连接的发光单元。导体向每个所述单元提供电信号。每个单元包括发光单元外壳和安装在发光单元外壳内且具有多个凸片的印刷电路板(PCB)，且凸片具有多个发光元件。凸片和多个发光元件相对于PCB的其它部分或外壳倾斜。施加在发光元件上的电信号使得元件发射实质上远离外壳的光。此外，密封剂填充外壳内PCB的周围区域。密封剂还填充所述外壳内的所有其它空腔或空隙，而不覆盖所述发光元件。
[0017]其它实施例提供了一种槽型文字发光系统，包括槽型文字外壳、槽型文字封盖以及安装至槽型文字外壳的电连接的发光单元阵列。每个发光单元包括具有至少一个凸片的印刷电路板(PCB)，其中至少一个发光元件设在至少一个凸片上。该至少一个凸片设置为相对于PCB倾斜。发光单元进一步包括适于向该至少一个发光元件提供电信号的导电体，从而该至少一个发光兀件发射实质上远离PCB和该槽型文字外壳的光。
[0018]参考描述使用本发明原理的示意性实施例的附图和下文对本发明的详细说明，可更好地理解实施例的特征和优点。
【专利附图】

【附图说明】
[0019]图1是根据本发明的LED发光单元系统的一个实施例的透视图；
[0020]图2是图1所示发光单元的侧视图；
[0021]图3是移除了外壳和密封剂的图1所不发光系统的仰视图；
[0022]图4是移除了外壳和密封剂的图1所示发光系统的侧视图；
[0023]图5是图1所示发光单元的一个实施例的分解俯视图；
[0024]图6是图1所示发光单元的一个实施例的分解仰视图；
[0025]图7是在施加密封剂之前，根据本发明的发光单元的另一实施例的透视图；
[0026]图8是在施加密封剂之后，根据本发明的发光单元的另一实施例的透视图；
[0027]图9是图8所示发光单元的仰视图；
[0028]图1Oa是根据本发明的发光单元的另一实施例的透视图；
[0029]图1Ob是图1Oa所示发光单元的透视图；
[0030]图1Oc是图1Oa所示发光单元的透视图；
[0031]图11是根据本发明的发光单元的另一实施例的透视图；
[0032]图12a是根据本发明的发光单元的另一实施例的透视图；
[0033]图12b是图12a所示发光单元的侧视图；
[0034]图13a是根据本发明的发光单元的另一实施例的侧视图；
[0035]图13b是根据本发明的发光单元的另一实施例的侧视图；
[0036]图14a是根据本发明的发光系统的另一实施例的透视图；
[0037]图14b是图14a所示发光系统的透视图。【具体实施方式】
[0038]本发明提供了一种发光系统，可用于多种不同的应用，诸如结构照明、显示照明以及入口 /出口照明，但特别地用于槽型文字照明。根据本发明的系统提供了通过导电体在链条槽中互连的发光单元，从而施加在导电体输入端的电信号传播至发光单元，使得它们发光。也可与其它发光单元分开，独立地对发光单元进行供电。根据本发明，可将发光单元放置在塑料外壳内。在本发明的其它实施例中，发光单元不包括外壳。安装在一表面上的发光单兀的一侧被成为发光单兀的底部50(如图1所不)。与底部相对的表面被成为顶部52。LED放置在外壳中使得其位于发光单元的顶部上，但成角度地与顶部表面隔开，从而LED不与顶部表面平行，可朝向发光单元的侧部发射至少一部分光。发光单元的塑料外壳填充有密封剂，这允许了发光单元可被定制为满足特定的应用。例如，在槽型文字应用中，例如需要防水或附加的坚固度，本发明允许通过使用不同的外壳或填充材料以改变密封或附加的坚固度，以满足不同的需求。
[0039]这些实施例不仅允许密封单元以保护其不被污染，由于使用模塑外壳用于表面，因而还允许能够设计单元的表面。且由于使用了外壳和密封剂，单元具有增强的硬度或坚固度。
[0040]在发光单元的其它实施例中，发光单元的发光元件设置在倾斜面上，从而倾斜面被调节为期望的角度。发光单元包括至少一个倾斜面，且至少一个倾斜面上具有至少一个发光元件。发光单元可进一步包括多个倾斜面，其中每个倾斜面包括一个或多个发光元件。这些发光单元可被定制为通过调节倾斜面的角度来调节和/或改变发射光分布，从而满足特定的照明方案。
[0041]本文中参考特定的实施例描述了本发明，但可以理解，本发明可实施为多种不同的形式且不应被解释为受限于所述的实施例。特别地，参考发光单元或发光单元部分放置在模塑外壳中且填充密封剂的特定实施例描述了本发明，但在其它实施例中，可修改工艺。在这些实施例中，使用不同的方法将PCB和发光元件放置在外壳中。另外，使用多种材料填充和密封发光单元。然而，在其它实施例中，发光单元可部在外壳内或被外壳覆盖。本发明还可使用在非槽型文字照明的不同应用中使用的不同类型的发光单元，虽然本文参考发光二极管(LED或LEDs)描述了本发明，但也可使用其它光源。
[0042]可以理解，当诸如层、区域或基底的元件被称为在另一元件“上”时，其可以是直接在另一元件上，也可以存在有中间元件。此外，本文中使用诸如“内”、“外”、“上侧”、“上方”、“下侧”、“下面”和“下方”的相关术语以及相似的术语来描述一层或另一层的关系。可以理解，这些术语旨在包含除附图绘出的方向外的其它不同的装置的方向。
[0043]虽然本文使用术语第一、第二等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但这些元件、组件、区域、层和/或部分并不被这些术语限制。这些术语仅用来区分一元件、组件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。因此，在不背离本发明教导的情况下，下文讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被称为第二元件、组件、区域、层或部分。
[0044]本文参考了本发明实施例的示意性图解描述了本发明的实施例。就其本身而言，层和特征的实际厚度可以是不同的，且例如由制造工艺和/或公差造成的与图解形状的不同也是可预计的。本发明的实施例不应被解释为受限于本文示出的区域的特定形状，而是包括例如由制造导致的形状偏差。由于正常的制造公差，示出或描述为正方形或矩形的区域典型地具有圆的或弯曲的特征。因此，附图中示出的区域实际上只是示意性的，这些形状并不旨在示出装置特征的精确形状，且并不旨在限制本发明的范围。
[0045]图1和2示出了根据本发明的发光系统10的一个实施例，包括由第一和第二导电体14、16雏菊形链(daisy-chained)连接在一起的多个发光单元12。每个发光单元12具有多个发光元件18、19、20(下文将描述)，响应于电信号自单元12向外照射。发光单元可具有任意数目的发光元件18、19、20，图1中示出3个。导电体14、16电连接至发光单元
12,且施加在发光系统10—端的导电体14、16上的电信号被传导至每个发光单兀12,从而每个发光单元12的发光元件18、19、20同时发射光。发光单元12特别地适于安装在槽型文字中，每个槽型文字具有透明或半透明的封盖。采用半透明封盖，当槽型文字中的发光元件18、19、20照明时，光被发光元件上的特征或半透明封盖漫射，从而使得从外观上看槽型文字具有连续的光源。
[0046]在附图中，本文使用相同的附图标记用于相同或相似的特征，可以理解，上述描述应用于本实施例以及下文描述的实施例。
[0047]图3-9更为详细地示出了图1-2中的发光系统10，从不同角度示出了发光单元12和导体14、16。每个发光单元12包括安装在发光单元外壳24内的印刷电路板(PCB) 22。PCB22可由柔性材料、硬性材料或任意其它适合的PCB材料制成。在PCB由柔性材料制成的实施例中，LED或发光元件18、19、20可在PCB22的翼片(flaps)或凸片60上。在PCB由硬性材料制成的实施例中，从凸片至PCB22的剩余部分需要额外的电线。同样的，在PCB22由硬性材料制成的实施例中，凸片60被设置为弯曲的以容纳倾斜形状的板或嵌件62 (也称为外壳端盖)。凸片60也可为通过适合的连接方法和电线或焊料连接的分离部分。如图5所示，外壳24包括PCB22安装至其上的顶部外壳部分28。顶部外壳部分28可由许多导体、半导体和绝缘材料制成，优选材料为塑料，且可使用诸如挤出和喷射成型的许多已知工艺制成。外壳24还包括成形板62。成形板62插入PCB22之后的顶部外壳部分28中，推动PCB22的凸片60立起，且穿过顶部外壳部分28中的开口。凸片60和发光元件18、19、20随后设置在顶部外壳部分28的顶部外侧，且由板62支撑。
[0048]PCB22具有安装在凸片60 —侧上的第一、第二和第三发光元件18、19和20 (图3、
4、5中示出)，且导体14、16安装或连接至PCB。可使用许多不同的连接方法，一种适合的方法是焊接或采用IDC连接件或IPC连接件(绝缘器)。示出导体14、16安装至PCB22的一侦牝发光元件18、19、20安装和连接在PCB22的另一侧。导体14、16将导体14、16上的信号电耦合至各个发光单元12。PCB22还包括将电信号从导体14、16传导至发光元件18、19、20的导电线路(未示出)，从而施加在第一和第二导体14、16的电信号通过线路传导至发光元件18、19、20，使得发光元件18、19、20发射光。
[0049]发光元件18、19、20通常安装为使得发光元件18、19、20的组的中心沿着PCB22的纵轴，而各发光元件可安装在不同方向上。在其它实施例纵，发光单元12可包括多于或少于三个发光元件，例如四个、六个以及八个或更多，这些发光元件可安装在许多不同方向上。发光兀件18、19、20可为响应于电信号而发射光的任意装置,例如白炽灯、激光、激光二极管、荧光灯或霓虹灯，典型地，发光元件18、19、20为发光二极管(LED)。采用包括市售LED的适合的LED，发光元件18、19、20可发射不同颜色、不同强度的光。一种适合的LED可输出150流明/瓦。在一些实施例中，发光兀件可不具有透镜,或具有内嵌的透镜,或随后增设透镜。
[0050]PCB22可为由任意传统材料制成的传统类型的PCB，优选PCB22为柔性PCB。可使用不同类型的柔性板，例如由聚酰亚胺薄膜和铜的交替层构成的板。作为柔性材料，由于能够在板62推动凸片60的方向上弯曲，因而凸片60仍与PCB22连接。来自发光元件的热被传到至PCB22，从而PCB22帮助发光元件18、19、20进行散热。PCB22提供了较大的表面面积，以允许向周围环境进行散热。这有助于冷却发光元件18、19、20，以允许其在较大的电流下工作，从而发射更高的光通量。且，如果在较低温度下工作，发光元件18、19、20可持续更长时间。在由聚酰亚胺薄膜和铜的交替层构成的PCB中，铜覆层允许进行散热。可在发光元件18、19、20附近增设连接铜平面的热通路(via)以允许更好、更有效地进行热转移。
[0051]如图8所示，发光元件18、19、20是倾斜的，而并不是从发光单元的顶部直着朝上。通过外壳端盖62将PCB22上的凸片60推向顶部外壳部分28的外部并以期望的角度保持这些凸片60来实现这种倾斜，如图5、6和7所示。随后，添加热熔粘接剂或密封剂以将这些凸片60保持在位置上(下文将描述)。发光元件是倾斜的，且被布置为在槽型文字发光单元中均匀地分布光。槽型文字发光单元具有多个深度，但大部分落入2-5英寸的范围内。使用LED发光装置的槽型文字发光单元具有2英寸的目标深度。
[0052]应用中，发光元件是倾斜的，且定位为使其光发射在发光单元12的顶部重叠以生成均匀的光分布。发光元件借由倾斜的凸片60倾斜，凸片60则借由成形板62倾斜。凸片60的角度直接影响发光元件的角度。发光元件通常在发光元件的中心处具有更高的输出，在每个发光元件的侧部具有较低的输出。当发光单元是倾斜的时，每个发光元件的中心和最高强度输出偏离发光单元自身的中心。光输出的方向经历最长的距离到达槽型文字发光单元的表面，以照明槽型文字发光单元。因此，在这些角度提供更高的强度输出可以提供更均匀的光分布。直接在发光单元12上分布的光是每个发光元件18、19、20某角度上分散的较低强度的光。在发光单元上方直接发射的光经历最短的距离以照明槽型文字发光单元，因此无需具有与并非直接穿过发光单元12上方区域的光相同的强度。此外，为适应发光元件18、19、20在该方向上发射的低强度的光，倾斜发光元件18、19、20的光输出可在该区域上重叠以生成均匀的光分布。
[0053]在一个实施例中，使用三个发光兀件，发光兀件被倾斜60-75度以提供这种均勻的光分布。在另一实施例中，发光兀件被倾斜45-85度。在其它实施例中,可使用其它的发光单元倾斜设置。优选地，发光元件不被设置为O度或90度角度。发光单元12可具有任意数量的发光元件，发光元件的数量及它们之间的距离决定了发光元件应当朝向的典型角度，以实现最佳的槽型文字照明。例如，如果发光元件进一步远离，则需要更小的角度。然而，如果发光元件彼此靠近，则需要陡峭的角度。此外，可在其它发光元件之间的表面上，在外壳盖板62的圆顶顶部上设置另外的可能更弱或更亮的发光元件，以助于生成均匀的光分布。此外，发光元件可包括所述发光元件上方的光学器件或透镜。
[0054]根据本发明的发光单元可包括其它元件，一个实施例中，包括热沉以从发光元件上散热。另一实施例可包括使用传统方法安装在PCB上的恒流装置(未示出)。这允许了每个单元具有实质上相同的电流以驱动发光元件18、19、20，从而每个单元12发射实质上相同的光量。发光元件18、19、20和恒流装置可使用传统方法通过PCB上的导电线路互连。若无恒流装置，当供电信号沿导体14、16向下传输经过每个单元12时，系统10会产生光损失。最终，这可能会导致槽型文字在其封盖上呈现不同的亮度，或一个标志中的不同槽型文字具有不同的亮度。借由使用相同的电流驱动每个单元12中的各个发光元件18、19、20，沿着导体的发光元件具有相同的亮度。可使用许多不同的恒流装置30，合
适的装置有 LM317M3-由 Texas Instruments、National Semiconductor 和 Fairchild
Semiconductor提供的终端可调调节器。
[0055]在一个实施例中，具有发光元件18、19、20的PCB22和电连接的导体14、16可卡合在顶部外壳部分28中的位置上(如图5、6和7所示)，随后设置外壳盖板62。接下来，顶部外壳部分内，板62、发光元件18、19、20以及PCB22周围的空腔34被密封剂填充，其粘接外壳28、PCB以及密封剂接触的空腔内的任意其它组件(如图8所示)。可从顶部外壳部分28的侧部32向空腔内填充密封剂，并允许在随后进行充分固化。必须确保其中没有空隙或空气空腔，且没有密封剂材料沉积在发光器或发光器透镜上。为了覆盖暴露在顶部外壳部分28外部、发光元件18、19、20周围的PCB22的区域，在施加密封剂时，发光单元放置在模具中。模具在发光元件18、19、20周围具有期望圆顶或面积的形状的空腔。模具内还具有支柱(post)，其顶住发光元件18、19、20以阻止密封剂流到发光元件18、19、20或这些发光元件上的相关透镜上。覆盖发光元件18、19、20周围的PCB22的区域也是非常重要的，以对发光元件18、19、20的设置提供稳定性和坚固性。图7示出添加密封剂之前的发光单元，图8示出添加密封剂36之后的发光单元。在一些实施例中，密封剂可以为热塑热熔粘接剂，以密封发光单元，使其不受污染。例如，一个实施例中，使用热塑热熔粘接剂作为填充剂和密封剂的发光单元可接受更大范围的防护等级，例如IPOO至IP68或任意其它可能的等级。一些实施例中，防护等级为IP61至IP68。另一些实施例中，等级为IP68。当读取防护等级时，第一个数字表示封装防止接触危险部件和外部固体物体进入的保护程度。第二个数字表示封装内的装备防备水的有害入侵的保护程度。通常，数字越大，则防护就越好。一种适合的热塑热熔粘接剂是Henkel AG&C0.制造的Macromelt?。
[0056]密封剂36粘接顶部外壳部分28内的组件并填充空腔34还降低了发光单元内连接件的张力，例如，发射器18、19、20连接件和导体14、16上的张力。张力减少是因为密封剂在组件周边硬化从而减少了移动并支持了这些连接件。
[0057]仅使用一个塑料外壳的传统发光单元提供了坚固性，但未提供防水密封。仅使用密封剂或热塑热熔粘接剂的传统发光单元提供了防水性，但无法生成作为产品的硬度，且产品表面无法被设计为具有塑料外壳的产品的表面。使用顶部外壳部分28以及诸如macromelt的密封剂36，可提供额外的硬度、防水、以及可被设计的产品表面。这提供了安装牢固且具有成品外观的的产品。
[0058]可通过许多不同的方法将各发光单元12安装在槽型文字内，例如通过胶水、夹具、螺钉、焊接等。发光单元12在其底部表面50上具有用于安装的双面胶带，如图9所示。可使用许多不同的双面胶带64，典型地，胶带为由3M公司提供的市售双面胶带。发光单元12还可具有可单独使用或与双面胶带结合使用的可选安装方法。顶部外壳部分28包括穿过螺丝、钉子或铆钉的外壳安装孔42，以安装外壳24(如图8所示)。PCB22可包括与外壳安装孔42对准的PCB安装孔44。以这种方式施加密封剂36，例如通过阻挡密封剂通过某区域或任意其它适合的方式，从而并不填充安装孔42，安装孔42延伸穿过发光单元。在根据本发明的一个实施例中，螺丝可穿过PCB安装孔44并进入顶部外壳部分的安装孔42。螺丝刀可穿过PCB安装孔44、顶部外壳部分28的安装孔42将螺丝旋入槽型文字。
[0059]在本发明的另一实施例中，如图1Oa-1Oc所示，发光单元100包括PCB102，其具有至少一个凸片104和至少一个凸片104上的至少一个发光元件106。至少一个凸片104适于相对于PCB102倾斜设置，从而至少一个发光元件106处于倾斜面108上。发光单元100进一步包括导电体114、116，其适于向至少一个发光元件106提供电信号以使得至少一个发光兀件106发射实质上远离PCB102的光。
[0060]PCB102包括顶部表面111、底部表面112和凹槽113，其中至少一个发光元件106处于PCB102的顶部表面111上。PCB102进一步包括顶部表面111上的触点110，设置为接收导电体114、116。导电体114、116被各个触点110接收，从而导电体114、116与至少一个发光元件106电接触。在一些实施例中，导电体114、116可焊接在触点110上。然而，在其它实施例中，通过使用绝缘器(IPC)或绝缘刺破式连接器(IDC)来电连接导电体114、116和触点110。PCB102还包括触点110和至少一个发光元件106之间的线路元件(未示出)，以允许将电信号提供给至少一个发光元件106。
[0061]PCB102可由许多不同的材料制成，例如但不限于柔性材料、硬性材料或任意其它适合的PCB材料制成。凸片104被设置为是柔性的，可在不损坏PCB102的情况下弯曲以形成倾斜面108，且能够保持倾斜面108的形状。如图1Oa-1Oc所示，凸片104绕连接件118弯曲，其中连接件118连接凸片104和PCB102。在其它实施例中，通过设置邻接或靠近凸片104的支撑结构(未示出)来保持倾斜面108的角度，以确保倾斜面108的角度不因重力和/或其它外部影响而改变。在图1Oa-1Oc示出的实施例中，PCB102包括三角形配置的三个凸片104，但凸片104的配置并不限于三角形配置。在其它实施例中，PCB102可包括一个或多个凸片104，且可以许多不同的配置构造三个凸片104，例如但不限于圆形、线性、方形或任意其它配置。
[0062]在一些实施例中，发光单兀100可具有多于一个的发光兀件106。例如，如图1Oa-1Oc所示，每个凸片104可具有一个发光元件106。在其它实施例中，每个凸片104可具有一个或多个发光兀件106。在另外的实施例中，凸片104在各个凸片104上具有相同数量的发光兀件106。在其它实施例中，凸片104在各个凸片104上具有不同数量的发光兀件106。凸片104还可为通过合适的连接方法和电线或焊料在连接件118处连接至PCB102的独立部分。
[0063]至少一个发光元件106可为响应于电信号而发射光的任意装置，例如白炽灯、激光、激光二极管、荧光灯、霓虹灯或发光二极管(LED)。对于包括多于一个的发光元件106的实施例来说，发光元件106可发射不同颜色、不同强度的光，合适的LED包括市售LED。在一些实施例中，如图11所示，发光单元100可包括PCB102上邻近至少一个发光元件106的光学兀件150,从而至少一个发光兀件106发射的光被光学兀件的特征改变和/或散射。在一些实施例中，光学兀件150在至少一个发光兀件106上方且覆盖发光兀件,在其它实施例中，光学兀件150围绕至少一个发光兀件106。光学兀件150可为将光反射在特定方向上的反射器，集光或改变发射光的透镜，或扩散至少一个发光元件106发射的光的漫射体，或它们的组合。可使用多种不同的方法将光学元件150安装在PCB102上，例如但不限于胶粘在PCB102上，机械固定在PCB102上，重叠模塑在PCB102上，或可滑动地安装在PCB102上。这些是如何将光学元件安装在PCB102上的非详尽的示例列单，但并不限于所披露的示例。可在制造发光单元100时将光学元件150安装在PCB102上，或在制造完发光单元100后的任意时间将其安装。
[0064]如上所述，PCB102可为由任意传统材料制成的传统类型的PCB，例如柔性PCB102。可使用不同类型的柔性板，例如由聚酰亚胺薄膜和铜的交替层构成的板。作为柔性材料，至少一个凸片104能够在大体垂直于PCB102的方向上弯曲，且保持连接至PCB102。PCB102被进一步配置为将至少一个发光元件106发出的热传导至PCB102，从而PCB102有助于对至少一个发光元件106进行散热。PCB102提供了较大的表面面积，以允许向周围环境进行散热。这有助于冷却至少一个发光元件106，以允许其在较大的电流下工作，从而发射更高的光通量。且，如果在较低温度下工作，至少一个发光元件106可持续更长时间。在发光单元包括由聚酰亚胺薄膜和铜的交替层构成的PCB102的实施例中，铜覆层允许进行散热。可在至少一个发光元件106附近增设连接铜平面的热通路以允许更好、更有效地进行热转移。
[0065]如图1Ob和IOc所示，至少一个发光元件106是倾斜的，从而至少一个发光元件106并不朝着垂直于PCB102的方向。然而,在一些实施例中，至少一个发光兀件106可以朝着垂直于PCB102的方向，从而倾斜面108被设为与PCB102成O度角。可在安装发光单元100之前或之后的任意时间设置倾斜面108。至少一个发光元件106被倾斜且布置为均匀地发射光，并安装在槽型文字中。槽型文字具有多种深度，典型的深度在2-5英寸的范围内。在具有多于一个的发光兀件106的实施例中，发光兀件106是倾斜的,从而每个发光兀件106发射的光在发光单元100的顶部上方重叠，以生成均匀的光分布。在其它实施例中，发光元件106可倾斜为使得发射的光不重叠。倾斜面108的角度确定了发光单元100的整体光分布。在一些例子中，不同的应用有不同的照明需求，具有设置为不同角度的倾斜面108，从而提供了期望的光分布，而对于给定槽型文字外壳以相同角度设置所有倾斜面无法提供期望的光分布，例如，对于非标准形状的槽型文字，例如但不限于云状箱体，或是对于空间有限而无法将发光单元安装在允许均匀光发射的位置的情况。
[0066]基于照明应用的期望光分布，至少一个凸片104的角度可设为多个不同的角度以形成倾斜面108。例如，在一些实施例中，至少一个凸片104的角度可设在60-75度的范围内，以提供均匀的光分布。在其它实施例中，至少一个凸片104的角度可设在45-85度的范围内。在另外的实施例中，倾斜面108的角度可在0-90度的范围内。如上所述，包含多于一个凸片104的实施例可具有以不同角度设置的倾斜面，角度在本文披露的范围内。发光单元100可具有任意数量的发光元件106，发光元件106的数量及它们之间的距离确定了倾斜面108上发光元件106应当朝向的角度，以实现最佳的槽型文字照明。例如，如果发光元件106进一步远离，则倾斜面应设置为更小的角度。然而，如果发光元件106彼此靠近，则倾斜面108应设置为陡峭的角度。
[0067]发光单元100还可包括其它元件，一个实施例中，包括热沉以从发光元件106上散热。另一实施例可包括使用传统方法安装在PCB102上的恒流装置(未示出)。这允许了发光单元100具有实质上相同的电流以驱动发光元件106，从而每个发光元件106发射实质上相同的光量。发光元件106和恒流装置可使用传统方法通过PCB102上的导电线路互连。若无恒流装置，当供电信号传输通过导体14、16经过每个发光元件106时，发光单元100会产生光损失。最终，这可能会导致发光单元100在其光发射图案上呈现不同的亮度。借由使用相同的电流驱动每个发光单元100中的各个发光元件106，发光单元100中的发光元件106将发射大体相同亮度的光。在另外的实施例中，发光单元100可进一步包括覆盖发光单元100所有组件的透明涂层。透明涂层可为在PCB102的前表面和/或后表面上的元件上提供保护涂层的保形涂层。透明涂层可由透明树脂、环氧树脂等制成。透明涂层可由许多不同的材料制成，并不限于本文描述的实施例。
[0068]发光单元100特别地适于安装在具有透明或半透明封盖的槽型文字中，以形成发光系统140。发光系统140包括安装在槽型文字(未不出)中的至少一个发光单兀100。发光系统140可包括使用导电体114、116以雏菊形链配置连接的多个发光单元100。发光单元100的凹槽113适于接收安装装置，例如但不限于螺丝、钉子、铆钉等，以延伸穿过凹槽113并将发光单元100安装在槽型文字中。可以多种方式安装发光单元100，并不限于本文披露的例子。在其它实施例中，发光单元100可安装在载体或支架(未示出)上，而不是安装在槽型文字的表面上。在发光单元被配置为双面发光单元(下文将讨论)的实施例中也可使用载体或支架。载体允许远离槽型文字的表面安装双面发光单元，以允许双面发光单元朝着槽型文字的前方和后方发射光。对于采用半透明封盖的槽型文字，当至少一个发光元件106在槽型文字中发光时，光被发光元件106上或其附近的特征、或槽型文字的半透明封盖散射，从而提供了槽型文字具有连续光源的外观。
[0069]可改变发光系统140中相邻发光单元100之间的距离以调整发光单元100的链中的发光单元100或发光元件106的密度。改变发光单元的密度可改变发光系统140的整体光分布图形。增长相邻发光单元100之间的导电体114、116可降低密度。如图14a所示，发光系统140具有雏菊形链配置的多个发光单元100，其中导电体114、116将发光单元100连接至相邻的发光单元100。相邻发光单元100之间区域上的导电体114、116被设置为盘绕或蜿蜒的形式，以提供导电体114、116的余量。可以许多不同的配置设置导电体114、116的余量，并不限于盘绕或蜿蜒的形式。可围绕自槽型文字延伸的物理特征或安装发光单元100的其它结构缠绕余量，例如易碎的销。使用夹具装置142缠绕导电体114、116的余量，例如但不限于夹子、夹钳、支架、橡皮圈等。在其它实施例中，可使用已知的模塑工艺在导电体114、116上重叠模塑夹具装置142。
[0070]为增大发光系统140中相邻发光单元100之间的长度,可施加足够的拉力以克服导电体114、116和夹具装置142之间的保持力。这可以从夹具装置142中释放余量部分，从而增大了相邻发光单元100之间的长度，如图14b所示。本发明的优点是延长了相邻发光单元100之间的导电体长度，从而在调节相邻单元之间的长度上提供了灵活性，也在发光单元密度上提供了灵活性。本发明的另一优点是可切断导电体114、116的余量以分离相邻的发光单元100，或配置为允许其它装置电连接至发光单元100，例如但不限于外部电源或控制器。
[0071]图1Oa-1l中示出的发光单元100的实施例披露了一种单侧发光单元。然而，在本发明的其它实施例中，发光单元200被设置为双面发光单元。图12a和12b中示出的发光单元200与发光单元100的配置类似，但进一步设置为至少一个凸片106可在大体垂直于PCB102底面112的方向上弯曲。
[0072]发光单元200包括PCB102、至少一个凸片104以及至少一个凸片104上的至少一个发光单元106。PCB102进一步包括顶面111、底面112和凹槽113，其中至少一个发光单元106位于顶面111和地面112上。至少一个凸片104适于相对于PCB102的顶面或底面111、112倾斜，从而至少一个发光元件106处于倾斜面108上。如图12a和12b所示，至少一个凸片104适于弯曲以形成相对于PCB102的底面112的倾斜面108，其它凸片104适于弯曲以形成相对于PCB102的顶面111的倾斜面108。凸片104适于以与上述发光单元100的凸片相似的方式或在与其相似的范围内弯曲。相对于PCB102的顶面和底面111、112弯曲凸片104，允许了发光元件106发射实质上远离PCB102的顶面和底面111、112的光，从而形成了双面发光单元200。本发明的优点是，发光单元200可安装在在其正面和背面上具有透明或半透明封盖的槽型文字中，从而发光单元106发射的光照射槽型文字的正面和背面。此外，可在安装之前或之后的任意时间调节至少一个凸片104的角度，从而调节光分布以适用于任意照明应用。发光单元200允许仅使用一个发光单元以对槽型文字的正面和背面进行照明，这对于空间有限和/或不允许使用多个发光单元的照明应用而言是有利的。
[0073]图12a和12b示出了仅有一个凸片104弯曲以形成相对于PCB102的底面112的倾斜面108。然而，在其它实施例中，多于一个凸片104可弯曲以形成相对于底面112的倾斜面108。在另外的实施例中，发光单元200可被配置为，多个凸片104弯曲以形成相对于顶面111的倾斜面108，且多个凸片104弯曲以形成相对于PCB102的底面112的倾斜面108。发光单兀200进一步包括适于向至少一个发光兀件106提供电信号的导电体114、116，以使得至少一个发光兀件106响应于电信号而发射光。发光单兀200还可包括光学兀件150,与发光单元100中的配置相似。
[0074]图13a披露了本发明的另一实施例，其中发光单元300也配置为双面发光单元。发光单元300由背靠背设置的第一 PCB302和第二 PCB304构成，其中第一和第二 PCB302、304中的每一个包括至少一个凸片104，设置为弯曲以形成相对于各个PCB302、304的顶面111的倾斜面108。发光单元300的第一和第二 PCB302、304与发光单元100的PCB102的配置相似。发光单元300进一步包括设置为接收导电体114、116的触点110。发光单元300的第一和第二 PCB302、304电连接,从而由导电体114、116提供的电信号被提供至第一和第二PCB302、304上的发光元件106。发光单元300还可包括第一和/或第二 PCB302、304上的光学元件150，与光学单元100中的配置相似。
[0075]在其它实施例中，如图13b所示，发光单元310的配置与发光单元300类似，发光单元310的第一和第二 PCB302、304彼此电绝缘。第一和第二 PCB302、304被设置为接收独立的电信号，从而一组导电体114、116连接至PCB302、304中的每一个。这种配置的优点是各个PCB302、304的发光元件106可被单独的电信号独立地控制，从而可向发光元件106提供不同的功率电平，以调节和/或改变发光单元310的整体光分布或期望的照明效果。例如，第一 PCB302上的至少一个发光元件106可设置为发射比第二 PCB304上的至少一个发光元件106更高、更低或与其相似的光通量，反之亦然。发光单元310还可包括第一和/或第二 PCB302、304上的光学元件150，与光学单元100中的配置相似。
[0076]如上所述及如图1-9所示，发光单元100、200、300和310与发光单元12之间的至少一个区别是发光单元100、200、300和310不包括外壳。发光单元100、200、300和310的PCB102、302、304并不安装在外壳内或被外壳覆盖，而发光单元12的PCB22安装在外壳24内。本发明的至少一个优点是发光单元100、200、300和310的至少一个凸片104被配置为可随时设置或调节至少一个凸片104的角度。例如，可在发光单元100、200、300和310安装在其最终位置之前或之后的任意时间设置至少一个凸片104的角度。在其它示例中，可将至少一个凸片104的角度调节为不同的角度，从而调整或改变发光单元100、200、300和310的照明特性。发光单元200、300和310与发光单元12之间的另一区别是发光单元200、300和310被设置为双面发光单元，而发光单元12为单面发光单元。发光单元200、300和310被安装在载体或相似结构上，其中载体随后被安装在槽型文字内以允许发光单元200、300和310朝着槽型文字的正面和背面发射光。如上所述，还可将发光单元200、300和310的导电体114、116缠绕在夹具装置142上。
[0077]虽然上文参考特定实施例非常详细地描述了本发明，但其它版本也是可能的。根据本发明的发光单元可用于许多不同的应用，不止槽型文字。可使用独立的电源用于每个槽型文字，或使用一个电源对多个槽型文字供电。在其它实施例中，可使用可变电源以控制发光元件的强度。发光单元可具有多种不同的尺寸，用于不止槽型文字的多种不同的应用。PCB可具有不同数量的LED，且具有以不同方式设置的不同电子组件。导体可具有不同的长度，且并非在单元之间是不间断的，而是可以具有连接器。这允许了单独对单元进行供电，安装时再连接在一起。因此，本发明的精神和范围并不限于上文描述的优选版本。
【权利要求】
1.一种发光单兀，包括: 印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板包括正面、背面和至少一个凸片； 所述PCB上的至少一个发光元件； 所述至少一个凸片适于在远离所述PCB的方向上弯曲以相对于所述PCB形成倾斜面，其中所述至少一个发光元件位于所述倾斜面上；以及 与所述PCB电连接的导体，以向所述至少一个发光元件提供电信号，以便所述至少一个发光元件发射大致远离所述PCB的光。
2.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于，所述PCB包括设置为从所述至少一个发光元件上传导散热的金属芯PCB。
3.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于，所述PCB包括聚酰亚胺薄膜和铜的交替层。
4.如权利要求3所述的发光单元，其特征在于，所述PCB进一步包括设置为邻近所述至少一个发光元件以辅助散热的通路。
5.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于，所述PCB能够从所述至少一个发光元件上传导并散热。
6.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于，所述PCB包括多个凸片和多个发光元件，其中所述多个凸片中的每一个包括所述多个发光元件中的至少一个。
7.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于，所述至少一个凸片被构成为绕连接件弯曲以形成所述倾斜面，所述连接件设置在所述至少一个凸片与所述PCB之间。
8.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于，所述至少一个凸片适于相对于所述PCB成0-90度的范围内设置。
9.如权利要求6所述的发光单元，其特征在于，所述多个凸片弯曲，以使所述倾斜面相对于所述PCB在0-90度的范围内倾斜。
10.如权利要求9所述的发光单元，其特征在于，所述倾斜面中的每一个相对于所述PCB成相同角度设置。
11.如权利要求9所述的发光单元，其特征在于，所述倾斜面中的至少一个相对于所述PCB以及其它所述倾斜面成不同角度设置。
12.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于，所述倾斜面适于在所述发光单元安装之前或之后的任意时间进行调节。
13.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于，所述PCB进一步包括凹槽，其适于接收安装装置以允许将所述发光单元安装在表面或其它结构上。
14.如权利要求1所述的发光单元，其特征在于，还包括位于所述PCB上且邻近所述至少一个发光元件的光学元件，以改变所述至少一个发光元件发射的光。
15.如权利要求14所述的发光单元，其特征在于，所述光学元件包括透镜、漫射体、反射器或它们的组合中的至少一个。
【文档编号】F21V17/10GK103727461SQ201310680094
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2012年10月16日
【发明者】B·夸尔, T·D·菲里, A·梅耶 申请人:斯隆公司以斯隆Led名义经营