模块化LED串的制作方法

模块化led串
技术领域
1.本发明描述了一种模块化led串、一种led照明组件、以及一种制造led照明组件的方法。


背景技术：

2.随着发光二极管（led）的制造的进步，它们在照明应用（诸如汽车照明）中的使用已经变得广泛。这种照明应用受到许多限制，包括需要符合设计目标。为此，开发了模块化led串的构思，该模块化led串包括焊接到柔性载体的多个led。us2015/0092413a1中和fr3048056a1中给出了模块化led串的示例。在这种模块化led串中，可以从模块化led串切割出完整的串联led组。为了促进这一点，每组的第一led被布置用于连接到电源，并且每组的最末led被布置用于接地。适用于电源和接地的导电轨道可以沿着载体的长度延伸。在串联组的第一和最末led之间可以有任何数量的内部led，但是这种组通常很短，并且仅包括几个串联的led。这种方法的优点是，不管串上存在多少个这种组（从该串切割出一段完整的组之后），这些组的所有第一led的阳极可以连接到公共电源，并且这些组的所有最末led的阴极可以连接到公共地。
3.因此，一组中的每个led都具有特定的连接要求，例如，第一led的阴极必须连接到第二led的阳极；最末led的阴极必须接地，等等。为了便于制造，led可以设置在小型印刷电路板（pcb）上，其下侧上具有接触焊盘。根据串联串中led模块的预期位置来形成这种led模块的接触焊盘。
4.因此，驱动器（用于向模块化led串供电）也仅需要一个电压输出端，用于连接到载体上的对应的电源电压轨道；和一个返回或接地端子，用于连接到载体上的对应的返回轨道。
5.尽管上述模块化led串具有许多优点，但它也受到限制。这是因为如上所述的串联组的led的特定连接要求。这些连接要求意味着现有技术的模块化led串仅可以在完整的组之间切割。因此，如果串联led组具有某种模块长度（例如，对于一组中的三个led为30 mm），则从该模块化led串切割出的串段的长度将始终是该模块长度的倍数（例如，在四个30 mm的组的情况下为12 cm）。
6.然而，某些设计要求可能指定不同的led串长度（例如10 cm）。为了实现“非标准”长度，现有技术中已知的是：添加校正电路或添加补充led电路部分以获得期望数量的led和/或期望的串长度。然而，这些修改耗时且成本高。
7.因此，本发明的目的是提供一种替代的模块化led串，其克服了上面概述的问题。


技术实现要素：

8.本发明的目的通过以下来实现：权利要求1所述的模块化led串；权利要求11所述的led照明组件；以及权利要求15所述的制造led照明组件的方法。
9.根据本发明，模块化led串包括：安装在载体上的多个led模块组，其中led模块组
包括三个或更多个led模块的串联行，该串联行从第一led模块开始、随后是若干内部led模块、并且最后是最末led模块。本发明的模块化led串的特征在于：多个主接触焊盘，每个主接触焊盘可用于与驱动器进行电连接，其中每个主接触焊盘与形成在载体上的主供电轨道电连接，并且布置在相邻的led模块之间；以及多个次级接触焊盘，每个次级接触焊盘可用于与驱动器进行电连接，并且其中每个次级接触焊盘与形成在载体上的次级供电轨道电连接，并且布置在内部led模块的任一侧。在本发明的模块化led串中，每个第一led模块的阳极触点电连接到主供电轨道，并且每个剩余led模块的阳极触点电连接到次级供电轨道。本发明的模块化led串被制造成允许切割led模块组以从完整的组中移除一个或多个led模块，使得切割的段可以从不完整的led模块组开始，并且使得切割的段可以直接连接到驱动器，即不需要任何修改。
10.本发明的模块化led串的优点在于，其长度（即其包含的led模块的数量）可以容易地适配预期的照明应用的要求，并且切割的串段的长度不限于led模块长度的倍数。这是优于现有技术的明显优势，在现有技术中，这种模块化led串仅可在完整的组之间切割，如背景技术中所解释的。
11.根据本发明，led照明组件包括：驱动器，实现为在第一电压输出端处提供第一正电源电压并在第二电压输出端处提供第二正电源电压；led串段，从本发明的模块化led串的实施例切割；以及至少一个电连接，其在第一电压输出端和（切割的串段的切割边缘处的）主接触焊盘之间。
12.本发明的led照明组件的一个优点是它可以用于更多种类的照明应用，因为驱动器可以用于驱动从完整的led模块组开始的切割的led串段，或者从内部led模块或最末led模块开始的切割的led串段。驱动器的附加功能（提供第二正电源电压）的成本可以被制造中的节省抵消，因为不再需要为了实现非模块化长度而对切割的led串段执行昂贵的修改。
13.根据本发明，制造这种led照明组件的方法包括以下步骤：缩短本发明的模块化led串的实施例，以移除至少一个led模块（例如，仅第一led模块，或者第一led模块以及一个或多个内部led模块）；提供具有第一电压输出端和第二电压输出端的驱动器；在第一电压输出端、和led串段的切割边缘处的主接触焊盘之间形成电连接；以及在第二电压输出端、和led串段的切割边缘处的次级接触焊盘之间形成电连接。
14.从属权利要求和以下描述公开了本发明的特别有利的实施例和特征。实施例的特征可以适当地组合。在一类权利要求的上下文中描述的特征同样适用于另一类权利要求。
15.在本发明的上下文中，载体可以被假设为其上安装了led模块的窄柔性带或条。这种模块化led串的设计特征是能够通过适当地弯曲模块化led串来产生不同形状的发光体。柔性载体可以实现为“柔性pcb”，即主要包括聚合物带（例如，聚酰亚胺）或层压聚合物层的柔性印刷电路板，在其上可以图案化铜轨道。led模块部件可以直接焊接到柔性pcb上的铜轨道上。替代地，柔性载体可以是较厚的主体，其可以弯曲成期望的形状，并且在弯曲后保持其形状。在这种实施例中，led模块可以作为预组装的pcb元件而提供，该元件可以附接到载体并使用细导线连接。可以使用合适的透明或半透明灌封材料（诸如聚硅氧烷）来封装led模块和布线，以保护电路元件免受损坏、以气密密封电路、以漫射光等。如本领域技术人员所知，该保护材料涂层可以在包覆成型步骤中形成。本发明的模块化led串可以包括安装在这种柔性载体上的任何数量的led模块。术语“模块化led串”和“led串”在下文中可以可
互换地使用。
16.在下文中，但不以任何方式限制本发明，可以假设柔性载体是“柔性pcb”，并且每个led模块包括单个led管芯，诸如安装在小型印刷电路板或插入件上的表面贴装管芯（smd）。例如，led模块也可以被假设为在其下表面上具有接触焊盘，该接触焊盘被布置成与柔性pcb上的导电轨道形成互连。在下文中，为了简洁起见，可以假设柔性载体设置有导电轨道，以形成led模块之间的串联。三种不同类型的led模块（第一、内部和最末）具有适当的接触焊盘布置，因为第一led模块将连接在主供电轨道和次级供电轨道之间，内部led模块将连接在次级供电轨道的连续段之间，而最末led模块将连接在次级供电轨道和地或返回轨道之间。例如在回流焊接工艺中，通过在其接触焊盘和载体的导电轨道之间形成焊料互连，可以将led模块安装到载体。
17.表述“完整的led组”或“完整的组”用于指代led模块的串联组，从第一led模块开始，到最末led模块结束。模块化led串包括任何数量的这种完整的组，并且这些组并联连接。所有第一led模块的阳极都连接到主供电轨道，并且所有最末led模块的阴极都连接到返回轨道。完整的组可以包括多于一个的内部led模块。然而，在本发明的优选实施例中，完整的组包括单个内部led模块，使得完整的组包括总共三个串联的led模块。在下文中，但不以任何方式限制本发明，可以假设完整的组包括如上所述的三个串联的led模块。本发明的led串可以被制造成包括任何数量的这种完整的组。
18.在本发明的特别优选的实施例中，模块化led串被制造成允许切割载体和供电轨道，例如沿着标记的切割线。“组切割线”可以指示在哪里切割模块化led串，以获得从完整的组开始的切割的串段，即切割的串段从第一led模块开始。另一切割线可以指示在哪里切割模块化led串，以便获得从内部led模块开始的切割的串段。另一切割线可以指示在哪里切割模块化led串，以便获得从最末led模块开始的切割的串段。沿着这种“内部”切割线切割后，最终的切割的led串段将从内部led模块或最末led模块开始，随后是任何数量的完整的组。在其上表面具有导电轨道的柔性pcb的实施例中，切割线优选延伸穿过一组接触焊盘的中间，例如穿过最末led模块前面的所有三个接触焊盘（主接触焊盘、次级接触焊盘和返回接触焊盘）。优选地，接触焊盘足够大，以在被切割成两半后可焊接，并且可以具有任何合适的形状，诸如椭圆形、8字形等。这种接触焊盘优选围绕切割线对称布置。接触焊盘的长度优选地明显长于接触焊盘的宽度，使得在切割接触焊盘之后，剩余区域（或“半接触焊盘”）足够大，以形成焊料连接。在本发明的特别优选的实施例中，接触焊盘的纵横比是2:1，即接触焊盘的长度是宽度的两倍。通过这些措施，始终可以轻松地将切割的串段连接到驱动器，因为将引线焊接到有利的大的半接触焊盘是简单易懂的。替代地，切割线可以位于接触焊盘的一侧，使得切割不会影响保持在载体上的接触焊盘。在led模块通过导线连接的实施例中，导线的切割端可以简单地用于形成到驱动器的电连接。模块化led串的驱动器通常被实现为跨并联连接的led模块组提供电压差，该电压差至少是串联led组的正向电压的总和。为了将主正电源电压连接到每个完整的led模块组，主供电轨道优选地沿着载体的长度延伸，并且可以经由任何主接触焊盘连接到驱动器的第一电压输出端。为了将每个led模块组接地，载体图案化有返回轨道，该返回轨道可以经由任何返回接触焊盘连接到负电源电压。返回轨道或地轨道可以沿着载体的长度延伸。每个最末led模块的阴极电连接到返回轨道。
19.为了实现完整的组的第一led模块和内部led模块之间的串联，并且为了实现内部
led模块和最末led模块之间的串联，次级供电轨道被图案化为若干接连的段，这些段优选地彼此成一直线布置并且由间隙分开。在模块化led串的情况下（其中完整的组各自包括总共三个led模块），次级供电轨道包括用于每个组的两个段。对于完整的组，次级供电轨道的第一段在一端处电连接到第一led模块的阴极触点，并在其另一端处电连接到内部led模块的阳极触点；次级供电轨道的第二段在一端处电连接到内部led模块的阴极触点，并在其另一端处电连接到最末led模块的阳极。
20.在本发明的方法中，次级供电轨道的任何段都可以经由次级接触焊盘连接到驱动器的次级电压输出端。以此方式，当切割的串段从内部led模块或最末led模块开始时，led照明组件包括第二电压输出端和在缩短的模块化led串的切割边缘处的次级接触焊盘之间的电连接。以此方式，内部led模块（或最末led模块）的阳极可以容易地连接到低于初级电源电压的合适电源电压。次级电源电压低于初级电源电压，因为它不需要驱动完整的led模块串。
21.如上所解释，本发明的模块化led串可以被切割以获得期望长度的串段。假设每个完整的组中有m个led模块，则切割的串段的长度可以表示为l=ml
m
+nl
g
对于0<m<m并且n≥1（1）其中l
m
是led模块的长度，m是不完整的组中led模块的数量，l
g
是完整的组的长度，并且n是附接到不完整的组的完整的组的数量。在led模块的长度为10mm的情况下，完整的组的长度将是30mm。切割的串段然后可以包括30mm的整数倍，以及附加的10mm或20mm。以此方式，可能将led条切割成40mm、70mm、110mm等长度。这与现有技术的模块化led串相反，现有技术的模块化led串仅可以在完整的组之间切割，并且切割的串段的长度可以表示为l=nl
g
对于n≥1（2）其中，l
g
为完整的组的长度，并且n为切割后的条中完整模块的数量。在现有技术中，当完整的组的长度为30mm时，仅可能将led条切割成30mm、60mm、90mm等长度。
22.当切割的串段以完整的led组开始时，led照明组件的第二电压输出端不连接到切割的串段，即驱动器的该电压输出端保持开路。为了驱动切割的串段的完整的led组，驱动器在第一电压输出端提供初级电源电压。为了能够驱动从不完整或缩短的组开始的切割的串段，驱动器被实现为在第二电压输出端进一步提供次级电源电压。为了能够调整切割的串段的led数目，驱动器优选为可编程驱动器或自调整驱动器。完整的组中并联led的数量与初级电压输出端相关，而第一串段中串联led的数量与次级电压输出端相关。可调整的电流调节电源可用于提供初级电压输出端。优选地，驱动器包括电流调节源以提供次级电压，使得如果第一串段已经被切割，则驱动器不需要重新配置。从以下结合附图考虑的详细描述中，本发明的其他目的和特征将变得清楚。然而，应当理解，附图仅仅是为了说明的目的而设计的，并且不是作为对本发明的限制的定义。
附图说明
23.图1示出了本发明的模块化led串的实施例；图2示出了图1的模块化led串的载体上的导电轨道的图案；图3示出了图1的模块化led串的led模块的下侧；
图4示出了图1的模块化led串的led模块；图5
‑
图7示出了本发明的led照明组件的各种实施例。
24.在附图中，类似的数字始终指代类似的对象。各图中的对象不一定按比例绘制。
具体实施方式
25.图1示出了本发明的模块化led串1的实施例。该图示出了柔性载体10，其例如可以由诸如聚酰亚胺的材料制成。几个导电轨道11、12、13已经被图案化到载体10上，例如通过从铜层蚀刻或者通过印刷。图2示出了具有导电轨道11、12、13的这种图案的载体10。这些轨道包括：主供电轨道11，用于连接到初级电源；次级供电轨道段12，其用于顺序串联led，并且如果需要，其可以连接到次级电源；以及返回轨道13，用于连接到负电源端子或地。
26.图1还示出了通过led模块m1、m2、m3的接触焊盘和导电轨道之间的互连（例如焊料接合）而附接到载体的led模块m1、m2、m3的组g。每个led模块m1、m2、m3包括焊接到小型pcb或插入件的smdled，该小型pcb或插入件已经制备有过孔和导电轨道，用于将led管芯的阳极连接到阳极接触焊盘，以及用于将led管芯的阴极连接到阴极接触焊盘。在该示例性实施例中，每个组g包括三个led模块m1、m2、m3，即第一led模块m1、内部led模块m2、和最末led模块m3图3示出了led模块m1、m2、m3的插入件p1、p2、p3的下侧，以指示不同led模块m1、m2、m3所需的不同接触焊盘。图4示出了每个led模块m1、m2、m3的电路部件。为了将第一led模块m1连接到初级电源，其具有阳极接触焊盘p1_a，该阳极接触焊盘p1_a被布置用于焊料互连至主供电轨道11。电阻器21串联布置在阳极接触焊盘p1_a和第一led模块m1的led20之间。第一led模块m1还具有阴极接触焊盘p1_c，该阴极接触焊盘p1_c被布置用于焊料互连至次级供电轨道段12。
27.为了将第一led模块m1与内部led模块m2串联，或者为了将内部led模块m2直接连接到次级电源，内部led模块m2具有阳极接触焊盘p2_a，该阳极接触焊盘p2_a被布置用于焊料互连至次级供电轨道段12。在该示例性实施例中，电阻器22串联布置在阳极接触焊盘p2_a和内部led模块m2的led20之间。内部led模块m2还具有阴极接触焊盘p2_c，该阴极接触焊盘p2_c被布置用于焊料互连至下一个次级供电轨道段12。
28.为了将内部led模块m2与第三led模块m3串联，其具有阳极接触焊盘p3_a，该阳极接触焊盘p3_a被布置用于焊料互连至次级供电轨道段12。第三led模块m3的阴极接触焊盘p3_c被布置用于焊料互连至返回轨道13。
29.从类似的现有技术产品中可知，本发明的模块化led串1可以沿着切割线x
cut3
在组g之间切割，使得可以从长条1切割出包括整数组g的较短的片。与现有技术相比，本发明的模块化led串1（如图1和图2中所示）也可以沿着切割线x
cut2
、x
cut1
在led模块m1、m2、m3之间切割，使得可以从长条切割出具有任何数量的led模块的载体段。然而，本发明的模块化led串1设置有策略性放置的接触焊盘，而不需要为了能够正确驱动缩短的段而进行修改。如图1和图2中所示，主接触焊盘11c设置在相邻的led模块m1、m2、m3之间，使得初级电源始终可以连接到主供电轨道11，而不管led串1在哪里被切割。次级接触焊盘12c设置在每个内部led模块m2的两侧上，使得次级电源始终可以连接到次级供电轨道段12，而不管led串1在哪里被切割。返回接触焊盘13c设置在相邻的led模块m1、m2、m3之间，使得负电压或返回电压始
终可以连接到返回轨道13，而不管led串1在哪里被切割。图2指示了接触焊盘11c、12c、13c的优选形状，在这种情况下为8字形。
30.图5示出了本发明的led照明组件3的第一实施例。该图示出了连接到图1
‑
图4中描述的本发明模块化led串1的切割段1
cut2
的恒流驱动器4。在该示例性实施例中，驱动器4是可调整或自调整（限流）驱动器。
31.在该实施例中，模块化led串段1
cut2
已经沿着切割线x
cut2
被切割，使得段1
cut2
以不完整的组开始，即以两模块的缩短的组的内部led模块m2开始。切割段1
cut2
可以包括任何数量的另外的完整的组g，并且这里仅示出一个这种组作为示例。在该示例中，切割段1
cut2
的总长度是l
g + 2l
m
，并且不被限制为n
×
l
g
的长度（这将是使用现有技术的仅可以在完整的组之间切割的led串的情况）。
32.驱动器4被实现为在第一电压输出端41处提供初级电压，并且——如果必要——在第二电压输出端42处提供次级电压。驱动器4还在返回端子43处提供负电压或接地。初级电压处于适合于驱动完整的组g的电平，并且将经由缩短的组的切割边缘处的主接触焊盘11c连接到切割段1
cut2
的任何完整的组g的第一led模块m1的阳极。在该示例性实施例中，切割段1
cut2
包括两模块的缩短的组（led模块m2、m3）和完整的组，即总共五个led模块。次级电压处于适合于驱动缩短的组的电平，并且将经由缩短的组的切割边缘处的次级接触焊盘12c连接到内部led模块m2的阳极。驱动器4被实现为当连接到负载时在每个电压输出端41、42处提供基本上相同的电流电平i
led
。返回电压处于接地电平或合适的负电压电平，并且将经由缩短的组的切割边缘处的返回接触焊盘13c连接到切割段1
cut2
的最末led模块m3的阴极。
33.内部led模块m2的阳极借助于电连接420经由次级接触焊盘12c连接到驱动器4的次级电压输出端42。初级电压输出端41借助于电连接410经由主接触焊盘11c连接到切割段1
cut2
的主供电轨道11，并且返回端子43借助于电连接430经由返回接触焊盘13c连接到返回轨道13。
34.图6示出了本发明的led照明组件3的另一个实施例，其具有与图5中描述的相同的驱动器4。在该实施例中，切割段1
cut1
已经沿着切割线x
cut1
被切割，使得切割段1
cut1
仅由一个led模块组成，即最末led模块m3。切割段1
cut1
可以继续具有任何数量的另外的完整的组g，并且这里仅示出一个完整的组作为示例。切割段1
cut1
的总长度为l
g + l
m
。
35.初级电压输出端41经由缩短的组的切割边缘处的主接触焊盘11c连接到切割段1
cut1
的主供电轨道11。如图4中所解释，最末led模块m3的阳极借助于电连接420经由缩短的组的切割边缘处的次级接触焊盘12c连接到驱动器4的次级电压输出端42。所有最末led模块m3的阴极连接到返回轨道13，该返回轨道13借助于电连接430经由缩短的组的切割边缘处的返回接触焊盘13c连接到返回端子43。
36.图7示出了本发明的led照明组件3的另一个实施例。在该实施例中，切割段1
cut3
已经沿着切割线x
cut3
被切割，使得切割段1
cut3
从完整的组g开始。切割段1
cut3
可以继续具有任何数量的另外的完整的组g。实现为提供合适的电压差的任何合适的驱动器可以跨主供电轨道11和返回轨道13连接。替代地，可以使用与上面图5和图6中描述的相同的驱动器4，在这种情况下，不需要次级电压输出端42，并且可以保持断开或开路。该实施例将对应于需要使用完整的led模块组的现有技术的led照明组件。
37.虽然已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明，但是将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行许多附加的修改和变型。
38.为了清晰起见，应当理解，遍及本技术，所使用的“一”或“一个”不排除多个，并且“包括”不排除其他步骤或元件。提到“单元”或“模块”不排除使用多于一个的单元或模块。
39.附图标记：led串组件1切割的led串段1
cut2
、1
cut1
、1
cut3
载体10主供电轨道11主接触焊盘11c次级供电轨道12次级接触焊盘12c返回供电轨道13返回接触焊盘13cled20电阻器21，22，23驱动器4电源电压端子41电源电压端子42返回端子43电连接410，420，430完整的组gled模块m1，m2，m3切割线x
cut3
，x
cut2
，x
cut1
接触焊盘p1_a，p1_c接触焊盘p2_a，p2_c接触焊盘p3_a，p3_cled模块长度l
m
组长度l
g
。