用于标识的LED光引擎的制作方法

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2015年3月9日提交的美国非临时专利申请序列号14/642,071以及于2014年3月17日提交的美国非临时专利申请序列号14/215,126的权益，这两份专利申请均题为“用于标识的led光引擎”，并且还要求于2013年3月15日提交的美国临时专利申请no.61/793,101的权益。

关于联邦政府资助的研究和开发的声明

本专利申请中描述的发明不是联邦政府资助的研究或开发的主题。

本发明涉及使用发光二极管(“led”)以照明标识的装置。更具体地讲，本发明涉及一种光引擎，所述光引擎附连在其他类似的光引擎上以形成通常用于零售和商业标记照明，但是可以用于室内照明、销售照明点和推销展示的一串光引擎。

背景技术：

整合一串led光引擎的常规的柔性照明系统通常用于提供用于框架型或槽型字标记的照明。这串led光引擎与不规则形状的标识一起特别有用。然而，在不规则形状的标识中，不规则形状的标记使其难以获得均匀的照明。因此，本领域中仍然需要一种耐用的led光引擎，这种led光引擎能够与其他耐用的光引擎连接上以形成允许甚至在不规则形状的标识中均匀照明的一串光引擎。

技术实现要素：

本发明的耐用的led光引擎能够与其他耐用的光引擎连接上以形成允许甚至在不规则形状的标识中均匀照明的一串光引擎。

本发明的led光引擎被构造成包围印刷电路板，所述印刷电路板具有位于其顶面的led以及附连至电子元件的线，所述电子元件优选地位于印刷电路板的底面上；然而，如有需要，一些或所有的线和电子元件可以位于印刷电路板的顶面上。大体u型顶部封装件覆盖印刷电路板。大体u型顶部封装件具有形成在其顶面上的透镜。每个透镜的开口被构造且布置成位于装配好的led光引擎中的led上方。

大体u型顶部封装件的下侧包括穿过印刷电路板中的对齐孔的一个或多个对齐凸起。底部封装件在印刷电路板下方。底部封装件中的对齐插座容纳从大体u型顶部封装件的底部延伸的对齐凸起。

在印刷电路板被置于大体u型顶部封装件与底部封装件之间后，大体u型顶部封装件、印刷电路板和底部封装件的组合被置于在塑料模制机器中使用的模具中。然后熔化的塑料密封剂材料被注射到大体u型顶部封装件、印刷电路板和底部封装件的组合上。一旦冷却，熔化的塑料密封剂材料在周围形成应力释放件，并且覆盖位于印刷电路板的底部并且使大体u型顶部封装件、印刷电路板和底部封装件彼此附连的绝缘线。

附图说明

通过参照附图可以获得对本发明的led光引擎的更佳理解，其中：

图1是根据本发明的完成的光引擎的前透视图；

图2是图1所示的完成的光引擎的底部透视图；

图3是在注射熔化的塑料密封剂之前光引擎的分解图；

图4a是印刷电路板的顶部透视图；

图4b是印刷电路板的底部透视图；

图5a是大体u型顶部封装件的顶部透视图；

图5b是大体u型顶部封装件的底部透视图；

图6a是底部封装件的顶部透视图；

图6b是底部封装件与大体u型顶部封装件之间的印刷电路板的预模制装配的分解图；

图7是在注射熔化的塑料密封材料之前装配的元件的部分剖面的端视图；

图8是在塑料模制机器的顶部与底部之间的装配的大体u型顶部封装件、印刷电路板和底部封装件的部分剖面的正视图；

图9是图1和图2的线9-9处完成的光引擎的剖视图，示出了冷却的塑料密封剂材料的位置；

图10是本发明的第一替代实施例的分解图，其中密封剂材料不接触印刷电路板；

图11是类似于图9的本发明的第一替代实施例的剖视图；

图11a是图11中的“a-a”线处的剖视图。

具体实施方式

本发明允许可以用于照明标识的耐用的led光引擎10。如图1所示，本发明的led光引擎10的顶部是大体u型顶部封装件20。大体u型顶部封装件20中包括多个透镜29。这些透镜29位于led光引擎10包含的多个led上方。绝缘线12、14从led光引擎10的端部延伸出来。这些绝缘线12、14均向这些led提供电能，并且允许led光引擎10连接至另一个led光引擎。包括形成在其中的孔52的凸起50也从led光引擎10的一端延伸出来。紧固件可以位于穿过凸起50中的孔52以将led光引擎10附连在表面上。将绝缘线12、14保持在位并且充当应力释放件71、72的密封剂材料70包围绝缘线12、14。密封剂材料70提供耐久性，保护led光引擎10以免受水分影响，并且将led光引擎10的元件保持在一起。

图2示出了led光引擎10的底部。其中示出了底部封装件30的平坦的底面33。任选地，双面胶带39(图3)可以放置在底部封装件30的底面33上。使用双面胶带39提供了将led光引擎10附连在表面上的另一种方式。底部封装件36的底面33上还示出了填满固化的密封剂材料70的通道73。此塑料密封剂材料70与形成在led光引擎10两端的绝缘线12、14周围的应力释放件71、72邻接。

通过参照图3中示出的分解图可以获得本发明的光引擎10还更好的理解。其中可以看出印刷电路板40有效地夹在大体u型顶部封装件20与底部封装件30之间。上述固化的密封剂材料70的放置未示出。如以下所述，在优选实施例中，大体u型顶部封装件20、印刷电路板40和底部封装件30在熔化的塑料密封剂材料70注射在其间之前彼此装配在一起。大体u型顶部封装件20、印刷电路板40和底部封装件30的组合放置在塑料模具中(图8)。一旦在塑料模具中，熔化的塑料密封剂材料70接着流入到大体u型顶部封装件20、印刷电路板40与底部封装件30之间的开口中。在冷却时，固化的塑料密封剂70密封led60和电子元件62以免受水分破坏，在绝缘线12、14周围提供应力释放件，保持绝缘线在led光引擎10中在位，并且将大体u型顶部封装件20、印刷电路板40和底部封装件30彼此附连上。

图4a中示出了印刷电路板40的俯视图。要注意的是，三个led60位于顶面42上。尽管优选实施例中示出了三个led60，位于印刷电路板40的顶面42上的led60的数量取决于led光引擎10的应用和所需的光的量。对齐孔48和对齐狭槽46在印刷电路板40的中间。尽管示出了对齐孔48和对齐狭槽46，本领域的技术人员应当理解，一个或多个孔或一个或多个狭槽可以用于对齐。边缘49形成在印刷电路板的侧边周围。

图4b示出了印刷电路板40的仰视图。要注意的是，包括电阻器、二极管和集成电路芯片的多个电子元件62位于印刷电路板40的底部43上。如有需要，一些或所有的线和电子元件可以放置在印刷电路板40的顶部。焊盘45也位于印刷电路板40的底部43上，绝缘中包含的金属线焊接在焊盘45上。可替代地，机械夹式连接器可以用于将绝缘线12、14附连至印刷电路板40的底部43。图4a中出现对齐孔48、对齐狭槽46以及如上所述的印刷电路板40的边缘49。

图5a示出了大体u型顶部封装件20的俯视图。其中可以看出，多个透镜29形成在大体u型顶部封装件20的顶面24上。这些透镜29的每个被构造、定位并布置成管理led60发出的光线。尽管图5a中示出了三个透镜29，但是透镜的数量取决于位于印刷电路板40的顶面42上的led的数量。图5a中还示出了向下悬垂的侧边21，向下悬垂的侧边装配在印刷电路板40的长边缘49上。向下悬垂的端部22在大体u型顶部封装件20的端部。向下悬垂的端部22包括弓形开口13、15，当大体u型顶部封装件20、印刷电路板40和底部封装件30装配在一起时，弓形开口13、15有助于放置绝缘线12、14。

图5b中示出了大体u型顶部封装件20的仰视图23。还能看见透镜开口27。透镜开口27通过对齐凸起26、28位于每个led60上方，这些对齐凸起被构造、定位且布置成进入形成在印刷电路板40中的对齐孔46和对齐孔48中。平面23在向下悬垂的侧边21、向下悬垂的端部22的内表面之间并且包围透镜开口27。如下所述，此平面23的一部分19最终与印刷电路板40的顶面42物理接触。预料到将通过使用聚甲基丙烯酸甲酯(“pmma”)或聚碳酸酯(“pc”)来制造大体u型顶部封装件20。

图6a中示出了底部封装件30的俯视图。通道36沿着底部封装件30的每个长边35。这些通道36的大小适于允许定位绝缘线12、14并在其中插入绝缘线12、14。底部封装件30的顶面34中还示出了两个凹槽31。图6a中最右边的凹槽31大到足以容纳可以位于印刷电路板40的底部43上的电子元件62(图4b)。图6a中的凹槽31包含至少一个对齐插座32，形成在大体u型顶部封装件20底部的对齐凸起26、28在已经穿过形成在印刷电路板40中的对齐孔48和对齐狭槽46之后穿入到对齐插座32中。图1所示的凸起50在底部封装件30的一端。如下所述，顶面34的一部分18最终与印刷电路板40的底面43物理接触。

图6b示出了底部封装件30的平坦底面33。如上参照图3还应当注意，底部封装件30的平坦底面33包括形成在其中的通道73，该通道73提供用于图2所示的熔化的塑料密封剂材料70的路径。预料到将由pmma、聚碳酸酯、abs塑料、尼龙或pvc制造底部支撑封装件30。

图6b中还示出了led光引擎10的预模制装配中的初始步骤。第一步是将印刷电路板40插入到向下悬垂的侧边21之间，并且插入到大体u型顶部封装件20中。led60与透镜29以及大体u型封装件20的顶面24的平坦部分19对齐，大体u型封装件20与印刷电路板40的顶面42物理接触。led60通过将对齐凸起26、28插入穿过印刷电路板40中的对齐孔48和46而与透镜29对齐。

led光引擎10的预模制装配中的第二步是将底部封装件30放置在印刷电路板40的底部43上方。其中包围凹槽31的底面18(图6a)的一部分将与印刷电路板40的底部43物理接触。如上所述，可以位于印刷电路板40底部的电子元件62(图4b)将装配到图6a所示的最右侧的凹槽31中。

从大体u型顶部封装件20的底面23的对齐凸起26、28的顶部将接合位于图6a的每个凹槽31中的对齐插座32。绝缘线12、14将位于形成在底部封装件30的两侧上的通道36中。并且，如图6a所示，焊接在印刷电路板40的底部43上的绝缘线12、14的这些部分将装配在形成在底部封装件30的任一侧上的空间16、17内。

图7示出了装配但尚未模制的led光引擎10的端视图。底部封装件30的顶面34的部分18位于抵靠印刷电路板40的底部43。印刷电路板40的边缘49位于大体u型顶部封装件20的向下悬垂的侧边21的内部。大体u型顶部封装件20的底部23的平坦部分19抵靠印刷电路板40的顶面42。图7所示的组合示出了在大体u型顶部封装件20、印刷电路板40和底部封装件30的组合已经放置在一起之后可用于熔化的密封剂材料70流动的开口。

如图8所示，形成在塑料模具90的底部92中的开口91的大小接合透镜29。当模具94的顶部和模具92的底部接合在一起时，熔化的密封剂材料70被注射到装配的大体u型顶部封装件20、印刷电路板40和底部封装件30的组合中，如图7所示。熔化的密封剂材料70流入到当塑料模具90的顶部94和底部92接合在一起时形成的通道中。熔化的密封剂材料70也填充绝缘线12、14位于其中的通道36。在图9中也可以看出，熔化的密封剂材料70的一部分流到大体u型顶部封装件20的向下悬垂的侧边21内并且与大体u型顶部封装件20的向下悬垂的侧边21的内侧化学键合。熔化的塑料密封剂材料70也与印刷电路板40的边缘49键合。此外，熔化的塑料密封剂材料70也与底部封装件36化学键合，从而使大体u型顶部封装件20、印刷电路板40和底部封装件30彼此附连。密封剂材料70不流到印刷电路板40的顶面42上方。

在塑料模具90的任一端，有包围绝缘线12、14的空间95。熔化的塑料密封剂材料70流入到绝缘线12、14外侧周围的此空间中。流动的塑料密封剂材料70与绝缘线12、14周围的绝缘之间形成化学键，从而在绝缘线12、14周围形成应力释放件71、72部分。使用塑料密封剂材料70还为led光引擎10内的led60和电子元件62提供防潮。

通过参照图9最佳地示出了完成的led光引擎10内的冷却的塑料密封剂材料70的定位。在其中，可以看出熔化的塑料密封剂材料70在通道36内流动并且包围绝缘线12、14。

虽然凸起50被图示为底部封装件30的一部分，但是本领域的技术人员应当理解，通过使用塑料密封剂材料70，而不是使凸起50成为底部封装件30的一部分，可以形成凸起50。

在图11所示的第一替代实施例中，led光引擎110的顶部是大体u型顶部封装件120。大体u型顶部封装件120中包括透镜129。作为优选实施例，绝缘线112、114从led光引擎110的端部延伸出来。

本领域的普通技术人员应当理解，第一替代实施例类似于优选实施例10。因此，用于描述第一替代实施例的零件所使用的附图标记相同，不同之处在于附图标记的百位有数字“1”。

包括形成在其中的孔152的凸起150也从led光引擎110的一端延伸出来。

将绝缘线112、114保持在位并且充当应力释放件171、172的密封剂材料170包围绝缘线112、114。密封剂材料170提供耐久性，保护led光引擎110以免受水分影响，并且保持led光引擎110的元件。在图11中可以看出，密封剂材料170不仅包围绝缘线112、114，而且还接触任一个顶部封装件120的向下悬垂的端部122，如图11所示。

从图10中可以看出，第一替代实施例中的底部封装件130的形状和特征不同于优选实施例中的底部封装件130的形状和特征。底部封装件130中的这组特征使密封剂材料170不同于优选实施例中的密封剂材料170流动。

从图10中可以看出，密封剂材料170不流过底部封装件130的顶部，而是在其下方流动。图11和图11a中还示出了密封剂材料170的这种流动。尽管没有密封剂材料170的部分与印刷电路板140接触，但是密封剂材料170将led光引擎110的替代实施例的元件保持在一起，并且密封容纳在其中的电子元件以免水分的腐蚀效果。

尽管根据本发明的优选实施例和替代实施例描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求书的范围和意义的情况下可以对公开的实施例进行修改。