柔性LED照明元件的制作方法

相关申请的交叉引用本申请要求2015年6月10日提交的美国临时专利申请no.62/173,855的权益，该申请的全部内容通过引用的方式并入本文。本申请还是2015年4月27日提交的美国专利申请no.14/697,273的部分继续申请案，该申请no.14/697,273是2012年10月12日提交的美国专利申请no.13/650,289(现为美国专利no.9,018,853)的继续申请案，该申请no.13/650,289要求2011年10月12日提交的美国临时申请no.61/546,259的权益并且是2011年2月25日提交的美国专利申请no.13/035,329(现为美国专利no.9,018,858)的部分继续申请案，该申请no.13/035,329要求美国临时申请no.61/345,378(2010年5月17日提交)、no.61/320,545(2010年4月2日提交)及no.61/308,171(2010年2月25日提交)的权益，并且是2009年9月24日提交的美国专利申请no.12/566,146(现为美国专利no.8,378,595)的部分继续申请案，该申请no.12/566,146要求美国临时申请no.61/105,506(2008年10月15日提交)和no.61/099,713(2008年9月24日提交)的权益。所有上述引用申请的全部内容均通过引用的方式并入本文。
背景技术：
：本文描述了柔性led照明元件，该柔性led照明元件包括柔性壳体以及柔性pcb，其中led单元安装于柔性pcb上。密封剂填充柔性壳体的通道，并且其光学折射率值与led单元内用来支持用于led的着色的磷粒子的密封剂相同或相似。密封剂的使用会改变最终从柔性led照明模块发出的光的颜色，并且在与柔性led照明模块相关联的校准过程中校正这一因素。技术实现要素：本文公开了柔性led照明元件，其包括：包括臂的柔性u形壳体；柔性印刷电路板(pcb)，包括：led照明单元，包括：单元u形壳体；安装于单元u形壳体的底表面的led；led单元密封剂，用于：覆盖led；填充单元u形壳体；并且容纳不同颜色的嵌入式荧光粒子；以及led单元连接器；以及连接到led单元连接器的柔性pcb迹线，该迹线包括单个铜层。柔性led照明元件可以可弯曲到与柔性u形壳体的臂平行的2”半径。柔性u形壳体：可以由柔性硅树脂制成；具有约为宽0.70”、高0.40”的矩形截面尺寸，以及约为0.050”的壁厚度；并且柔性pcb迹线的厚度约为5.40密耳。本文还公开了用于校准柔性led照明元件的方法，该柔性led照明元件包括至少第一、第二和第三颜色led及白光led，以及用于覆盖led并容纳不同颜色的嵌入式荧光粒子的led单元密封剂，该方法包括：a)在色彩图上定义目标颜色以进行校准，该目标颜色需要来自至少第一和第二颜色led和白光led的贡献；b)选择与对目标颜色有贡献的第一和第二颜色贡献led关联的第一和第二初始校准系数，以及基于led单元密封剂的预定性质和白光led的属性的第三初始校准系数；c)将初始的或更新后的第一和第二校准系数存储于照明单元的非易失性存储器内；d)利用第一至第三校准系数来控制照明单元以同时驱动第一和第二led尝试发出目标颜色，从而产生尝试颜色；e)测量尝试颜色以确定它是否在预定的容差内匹配目标颜色；f)如果尝试颜色匹配目标颜色，则终止该方法；g)如果尝试颜色不匹配目标颜色，则执行以下操作；h)选择与第一颜色led对应的颜色分量；i)更新与所选颜色分量关联的第一校准系数；j)立即再次执行(c)–(f)；k)如果尝试颜色不匹配目标颜色，则执行以下操作；l)选择与第二颜色led对应的颜色分量；m)更新与所选颜色分量关联的第二校准系数；n)再次执行(c)–(f)。本文还公开了用于校准柔性led照明元件的方法，该柔性led照明元件包括至少第一、第二和第三颜色led及白光led，以及用于覆盖led并容纳不同颜色的嵌入式荧光粒子的led单元密封剂，该方法包括：a)在色彩图上定义目标颜色以进行校准；b)选择与目标颜色关联的初始校准系数，其中初始校准系数之一基于led单元密封剂的预定性质和白光led的属性；c)将1)初始的或2)更新后的校准系数存储于照明单元的非易失性存储器内；d)利用初始校准系数和更新后的校准系数之一来通过控制器控制照明单元以驱动led尝试发出目标颜色，从而产生尝试颜色；e)测量尝试颜色以确定它是否在预定的容差内匹配目标颜色；f)如果尝试颜色匹配目标颜色，则终止该方法；g)如果尝试颜色不匹配目标颜色，则执行以下操作；h.1)选择第一颜色分量；i.1)以第一颜色分量第一量来调适与所选第一颜色分量关联的至少一个校准系数；j.1)再次执行(c)–(g)；h.2)选择与第一颜色分量不同的第二颜色分量；i.2)以第二颜色分量第一量来调适与所选第二颜色分量关联的至少一个校准系数；j.2)再次执行(c)–(g)；h.3)选择第一颜色分量；i.3)以第一颜色分量第二量来调适与所选第一颜色分量关联的至少一个校准系数，该第一颜色分量第二量小于第一颜色分量第一量，并且可避免目标颜色的过调；j.3)再次执行(c)–(g)；h.4)选择第二颜色分量；i.4)以第二颜色分量第二量来调适与所选第二颜色分量关联的至少一个校准系数，该第二颜色分量第二量小于第二颜色分量第一量，并且可避免目标颜色的过调；j.4)再次执行(c)–(g)；其中在尝试颜色的颜色空间内的路径可形成为：a)收敛线圈路径，当只利用了两个颜色分量时；以及b)收敛螺旋，当利用了三个颜色分量时。附图说明本发明的各种实施例示于以下附图中，在附图中：图1a和图1b是柔性led模块组件的一种实施例的图形侧视图；图2是示出模块组件的弯曲半径的侧视图；图3是沿着模块组件的纵轴的截面图；图4a是模块组件的透视图；图4b是模块组件的平面图；图4c是模块组件的详细平面图；图4d是沿着模块组件的纵轴的截面图；图4e是沿着模块组件的纵轴的详细截面图；图5a是柔性led单元的一种实施例的图形侧视图，其示出在没有反射的情况下所发射的光线；图5b是柔性led单元的图形侧视图，其示出在有反射但没有周围密封剂的情况下所发射的光线；图5c是柔性led单元的图形侧视图，其示出在有反射并且存在周围密封剂的情况下所发射的光线，其中周围密封剂的折射系数与用于led单元的密封剂的折射系数相似；图6是示出使用柔性密封剂对所发射的光谱产生的影响的曲线图；图7是示出二极管密封的影响的cie色度图；图8a是柔性led模块组件的另一实施例的透视图；图8b是图8a的方框内区域的特写透视图，其示出柔性led模块组件的左端；图8c是示出柔性led模块组件的右端的特写透视图；图9是扩散器的透视图；图10是沿着图8a所示的实施例的纵轴的截面图；图11a是示出图8a所示的实施例的各种构件的透视截面图；图11b是图11a中的方框内部分的放大透视图，其示出扩散器的接口；以及图12是柔性连接器元件的平面图。具体实施方式图1a和图1b是柔性的(柔性)led模块组件200的一种实施例的图形侧视图。该组件200包括柔性led模块250，以及支撑电缆、连接器等。图2示出了led模块250的弯曲半径，该弯曲半径在沿着模块250的u形通道的方向上约为2.0”——换言之，该u形的上臂在图2中是直立的并指向顶部。led模块250的柔性是由于结合使用了其上具有柔性迹线的柔性pcb与柔性壳体270。图3是模块250的截面并且示出了柔性壳体270以及示例尺寸(英寸)。图4a是透视图，并且图4b是更详细地示出其上具有多个led单元500的led模块250的平面图。图4c是示出安装于led模块250的柔性pcb260上的电路的详细平面图。模块250中的led500可以密集地间隔开，例如，间隔为0.5”，以便使光输出量最大化。图4d是图4b所示的led模块250的截面g-g，并且图4e是该截面的详细视图。柔性壳体270被更详细地示出，并且侧壁内可以或者可以不包括突起275，突起275用于支持可以基于例如硅树脂的柔性密封剂280。柔性壳体270由柔性材料制成，如已知的导热硅树脂。在壳体270的底部，u形通道是实际的led500本身。图5a是图4e的更详细截面图，该图表明退火后的重铜迹线265可以用于pcb260内，其中这种构造提供了更大的柔性。在柔性pcb的典型分层中，存在层压层(laminatelayer)，然后直接位于其上的是铜箔层，然后在其上的是镀铜层，然后在其上的是锡层或锡/铅层。已经确定，为了提供最高的柔性，在层合层之上仅使用单个原始的经退火的重铜层265，例如，4oz/ft2(箔标记为4，根据以下的表1)，因为添加电镀可能使铜层变得更脆。尽管经退火的重铜迹线比镀铜的箔层的成本更高，但是柔性特征更好。当pcb260的两面均被涂覆时(如在一种实施例中进行的)尤其如此。结合使用极高效的led来使用单个重铜层，可允许柔性pcb的长度达40英尺。表1厚度表对于1oz铜pcb和10℃的升温，ipc推荐的径迹宽度电流/a径迹宽度(mil)径迹宽度(mm)1100.252300.763501.274802.0351102.7961503.8171804.5782205.5992606.60103007.62表2径迹宽度本文所公开的柔性设计所遇到的问题之一是，与非柔性模块相比，led柔性模块250会发出更蓝的光，必须对其进行调整。这是由于被引入壳体270的通道内的柔性密封剂280。其原因如下。图5a以截面示出了led单元500。该单元500包括具有腔体507的壳体505(截面同样为u形)。腔体507包括腔壁508和底板509。使用led单元连接器510(其是例如pcb表面安装连接器)来将led单元500安装于模块250的pcb上，并且接触pcb260的铜迹线265。这些单元连接器510经由内部连接器535与led530连接。在u形腔体507内，密封剂520支持具有不同颜色的多个磷粒子p1、p2、p3——由于以下所解释的原因，这允许白光led单元的创建以及对发光颜色的调整。led发出相对高能量的蓝色光子/光线r1a、r2a、r3a。在图5a中，示出了三色磷粒子p1、p2和p3。这些粒子可以包括发出蓝色、红色、黄色和橙色光的粒子，并且分布于整个led密封剂520内。在图5a中，仅一束光线(r3a)与一个粒子(p2)相互作用。当高能光线r3a与粒子p2相互作用时，发射出较低能量的彩色光线r3b，并且该发射可以沿着任何随机的方向，因为这是由于能量状态改变——能量的差被称为斯托克斯位移(stokes’shift)。图5a仅示出到led单元500的表面(s1)525的途中的光线。图5b示出了在没有柔性密封剂280的情况下光线与表面525接触之后发生的变化，并且图5c示出了在有柔性密封剂280的情况下光线与表面s1接触之后发生的变化。在图5b中，当原始光线r1a击中表面525时，它完全反射回来，以光线r1b进入led密封剂520内，该光线r1b击中磷粒子p1并发射出不同颜色的光线r1c，然后该光线r1c作为另一光线r1d离开led单元。因而，原始光线r1a(如果不是因为在表面525处的反射，其原本会具有led的偏蓝颜色)现在由于表面525的反射而具有例如红色。以上针对图5a所描述的原始光线r3a并没有改变，因为它已经直接与粒子p2相互作用，并且以光线r3c离开了led单元，该光线r3c为例如绿色。图5c示出了柔性密封剂280存在的情况。由于柔性密封剂280由与led密封剂520相同或相似的柔性材料(例如，硅树脂)(没有磷粒子，但是在一种实施例中，柔性密封剂280中也可以包括磷粒子)制成，因而本应反射回到嵌入磷的led密封剂520内并获得第二次与粒子(例如，p1)交互的机会的未相互作用的原始led光线(例如，r1a)替代地被引导到led单元之外(r1b)，因为两种材料(柔性密封剂280和led密封剂520)的折射率相同。由于原本会被反射但(由于柔性密封剂280的存在)没有被反射的光线现在在表面s2处离开led模块250，因而所发射的光线呈现出更蓝的颜色，这是必须要考虑的。图6是示出柔性密封剂280的使用对所发射的光谱产生的影响的曲线图，c1是没有柔性密封剂280时的强度-频率曲线，而c2是存在柔性密封剂280时的曲线。可以将校准程序(诸如美国专利公开案no.20120013252(该专利通过引用的方式并入本文)中公开的校准程序)用于校准led模块250。但是，为了适当地校准柔性led模块250，必须考虑由柔性密封剂280导致的色移——对于暖色白光led，色移可能是例如900°k，而对于冷色白光led，色移可能是1200°k。因而，校准过程中必须包括调整因子。调整因子和校准过程还可以针对led强度变化、pcb掩膜的颜色(例如，白色焊接掩模)、由于热效应的色移以及柔性密封剂280的不同厚度进行补偿。图7是示出对于3000°kled和3500°kled二者使用密封剂所产生的色移的cie色度图的一部分的曲线图。可以看出，在这两种情况下，使用密封剂使得颜色朝更蓝(更热)的色温移动。下表提供了示例数据，其中图7的曲线图基于这些数据。led色移相对于其色温的初始条件是非线性的，意味着较冷的led色移较大，因而，在确定调整因子时应当考虑该非线性方面。表3密封的led的色移与未密封的led的色移图8a是柔性led模块组件200的另一实施例的透视图。该实施例示出了端盖320和扩散器350的特定形式。这些特征更详细地示于图8b和8c中。在图8b中，端盖320具有用紧固件326(诸如螺丝)保持在一起的底部322和顶部324部分。这些紧固件326还用来将柔性led模块250和柔性pcb260固定于端盖320。电缆(未编号)从一侧进入端盖320，并且由柔性密封剂280包围，该柔性密封剂280可以是用于填充组件200的相同的柔性密封剂280，或者它可以包括具有柔性质和密封性质中的至少一种的不同材料。在图8c中，可以看出端盖320具有从端部突出的两个加固杆310(将在下文更详细讨论)，连接环315接合加固杆，从而形成环路，其中例如系索600可以延伸穿过该环路从而将组件200固定于特定位置。图9是扩散器350的透视图，该扩散器350可以被用来提供均匀的光并且通过适当地定位扩散器350的顶部使其远离单元的led500来防止热点。扩散器可以被构造为在一侧具有间隙356，该间隙356通过使顶边352和底边354在扩散器350的一侧会合而形成。扩散器可以具有内突起358，内突起358形成用于支持加固杆的壁的一部分。图10是图8a所示的实施例的截面图，并且示出了端盖320的一些部分相对于扩散器350以及led500安装于其上的柔性pcb260的关系。在图10中，可以看出，单元的主腔体以柔性密封剂280填充。图中还示出了加固杆310。这些杆310沿着led模块组件200的长度的纵向延伸。在一种实施例中，这些杆310由导电性金属制成，使得它们除了提供增强加固之外还可以提供接地功能以及可能的散热功能。它们还有助于保护柔性pcb260使其免受破坏，因为加固杆310将会吸收单元200内的大部分弯曲力或张力。如果强度性质最重要，则金属杆310可以由钢制成，如果导电性质最重要，则金属杆310可以由铜制成，或者由具有期望特性的任何其它金属制成。杆可以为高压交流应用提供地，从而提供额外的安全性和静电释放(esd)保护。但是，也可以使用其它材料，并且这些材料可以具有与金属相似的特性，或者可以具有不同的特性。例如，由于成本及其它原因(应力特性等)，可以使用尼龙杆310。但是，当材料为尼龙或其它非导电材料时，杆310的导电性丧失。反过来参考图8c，杆310可以从端盖延伸，并且连接环315可以接合这两个杆。当杆310由导电材料制成时，则环315可以通过将它们链接在一起而更好地使单元接地。当环315不导电时，它至少可以用作用于紧固的便利结构。尽管图中示出了圆形截面的形状，但是可以使用包括矩形、椭圆形等在内的任意截面形状。同样，从截面图中可以看出，内突起358的顶部高于pcb260和led500，并且杆310高于pcb260和led500或与其齐平，从而提供额外的屏蔽/保护，尤其是切割保护。在弯曲角时，杆310还允许单元200形成自然固有的悬链曲线，并且允许它在不进行结构加固的情况下跨越间隙。图11a和11b是组件200的透视剖面图。该接口在图11b中可以特别清楚地看出，在该图11b中由顶部352和底部354的边形成的间隙356相对于柔性密封剂280以及支持杆310的扩散器350的构造来示出。间隙356可允许通过在间隙处展开扩散器350来添加密封剂280。然后，有弹性的扩散器材料可以重新回到其相对封闭(可选地密封，但不必然密封)的配置。图12是可以用来将两个或更多个组件200接合在一起的柔性连接器370的平面图。连接器370是扁平的且相对薄的，并且可以由金属、塑料、尼龙或者可在保持一定支撑强度的同时提供可允许两个连接的单元弯曲达一定程度的柔性的任何材料制成。在每一端，连接器370具有一对腿部372，在这对腿部之间具有u形切口区374。中央部分构成电连接区380。在图12中，电连接区被划分成三个子区域(未标记)，其中每个子区域构造有用于插入导线或插头或引脚连接件的孔。腿部372可以被设计为突起到扩散器350的底部内或者突起到柔性模块250自身的底部内。单元还可以包括接地故障电路中断(gfci)以及浪涌抑制。gfci可以被实现为小前端pcb模块，用于支撑照明单元200的多倍长度(multiplelengths)。另外，还可以提供浪涌/尖峰和esd保护，可能在同一pcb或前端模块上提供。还可以提供单独的功率因数校正(pfc)和/或谐波滤波器。本文所描述的一个或多个系统可以实现于任意形式的一个或多个计算机上，并且构件可以被实现为专用应用或者实现在客户端-服务端的体系架构(包括基于网络的体系架构)中，并且构件可以包括功能性程序、代码和代码段。任意这些计算机都可以包括处理器、用于存储程序数据并执行它的存储器、永久存储器(如硬盘)、用于处理与外部器件的通信的通信端口，以及用户接口器件，包括显示器、键盘、鼠标等。当涉及软件模块时，这些软件模块可以作为可在处理器上执行的程序指令或计算机可读代码存储于计算机可读介质(诸如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光学数据存储器件)上。还可以经由耦接网络的计算机系统来分配计算机可读记录介质，使得以分配的方式存储并执行计算机可读代码。该介质可由计算机读取，存储于存储器内，并且由处理器执行。本文所引用的所有引文(包括出版物、专利申请和专利)通过引用的方式并入本文，就如同每篇引文的全部内容均单独且具体地通过引用方式并入本文并在本文中阐述一样。为了增进对本发明的原理的理解，已经对附图所示的优选实施例进行了引用，并且已经使用具体的语言来描述这些实施例。但是，本发明的范围并不受这些具体语言的限制，并且本发明应当被理解为涵盖本领域普通技术人员通常可以想到的所有实施例。在本文中，可以针对功能块构件和各种处理步骤来描述实施例。这样的功能块可以通过用于执行所指定功能的许多硬件和/或软件构件来实现。例如，所描述的实施例可以采用可以在一个或多个微处理器或其它控制器件的控制下执行各种功能的各种集成电路构件，例如，存储器元件、处理元件、逻辑元件和查找表等。同样，在所描述的实施例的元件使用软件编程或软件元件来实现的情况下，本发明可以用任何编程或脚本语言(诸如c、c++、java、汇编语言等)来实现，各种算法以数据结构、对象、过程、例程或其它编程元件的任意组合来实现。功能方面可以用在一个或多个处理器上执行的算法来实现。而且，本发明的实施例可以采用电子器件配置、信号处理和/或控制、数据处理等的许多常规技术。词语“机构(mechanism)”和“元件(element)”作广泛意义上的使用，不限定于机械或有形实施例，而是可以包括与处理器等相结合的软件例程。本文所示出及所描述的特定实施方式是本发明的说明性示例，而并非旨在以任意方式来限定本发明的范围。为了简洁起见，系统的常规的电子器件、控制系统、软件开发及其它功能方面(以及系统的个体操作构件的构件)可以不详细描述。而且，在所给出的各个图中示出的连接线或连接器意在表示在各种元件之间的示例性的功能关系和/或物理或逻辑耦接。应当指出，许多可替代的或附加的功能关系、物理连接或逻辑连接都可以出现于实际的器件中。而且，没有哪一项或构件是本发明的实施所必需的，除非该元件被特别地描述为“必需的”或“关键的”。在本文中，“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意在涵盖其后列出的项及其等同物以及附加的项。除非另有指定或限定，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦接”及其变型均作广泛意义上的使用，包括直接和间接的安装、连接、支撑和耦接。此外，“连接”和“耦接”并不限定于物理或机械连接或耦接。当诸如“至少一个”的表示位于元件列表的前面时，修饰整个元件列表，而不是修饰该列表中的个别元件。在描述本发明的语境中(尤其是在后面的权利要求书的语境中)，术语“一”、“一个”和“该”以及类似的指代应当被认为包括单数形式和复数形式。而且，本文关于值的范围的引用只是意在用作分别提及属于该范围内的每个单独的值的速记法，除非另有指出，并且每个单独的值被并入本说明书中，就好像它在本文中被单独引用一样。最后，本文所描述的所有方法的步骤均可按照任意合适的顺序来执行，除非另有指出或者上下文明显矛盾。任意或所有示例或者本文所提供的示例性文字(例如，“诸如”)的使用只是旨在更好地阐明本发明，而并不是要对本发明的范围进行限定，除非另有声明。本领域技术人员应当容易想到没有脱离本发明的精神和范围的众多修改和适应性改动。附图标记说明表200柔性led模块组件250柔性led模块260柔性pcb265柔性pcb迹线270柔性led模块壳体275柔性壳体突起280柔性密封剂310加固杆315连接环320端盖322端盖底部324端盖顶部326紧固件/螺丝328终接硅树脂350扩散器352顶边354底边356间隙358内突起370柔性连接器372腿部374u形切口380电连接区382孔500led单元505壳体507壳体腔体508壳体腔体腔壁509壳体腔体底板510led单元连接器520led单元密封剂525led单元顶表面(也见s1)530led535led内部连接器600系索px磷粒子rx光线s1led单元顶表面(也见525)s2柔性密封剂表面当前第1页12