专利名称：发光二极管的模块化安装装置和方法
技术领域：
本发明一般而言涉及发光二极管(LED)照明装置，更具体地说，涉及这样的LED照明模块其所具有的导热性改进了LED的效率和性能。
相反，发光二极管(LED)比较便宜，工作在低电压，并且工作寿命长。另外，LED耗电较少并且较紧凑。这些特点使得LED成为特别合乎需要的并适用于许多应用场合。然而，LED的一个缺点是对需要高于低水平照明的应用场合，一般不能提供足够的亮度。
众所周知，虽然通过增加LED的供给电流，能增加LED的发光亮度，但增加的电流也增加了LED的结温。增加的结温可能降低LED的效率和寿命。例如，已然注意到，在一特定温度之上，温度每增加10℃，硅树脂(silicone)和砷化镓的工作寿命就下降2.5到3倍。LED常常用半导体材料制造，这些具有许多与硅树脂和砷化镓类似的特性。
在LED使用中的另一个因素是，在大多数系统中，必须将一系列LED连接在一起，并且安装到表面。这种连接和安装通常是耗时耗力的工序。
因此，在本领域中需要一种方便有效的装置，用以将LED装到表面上。在本领域中还需要使用LED的照明系统，该照明系统所提供的照明水平相对于那些白炽灯和充气管灯更具有可比性。
本发明的照明系统定向用于一种LED安装装置，其中，在优选实施例中该装置适用于提供增加的LED亮度。
根据一个优选实施例提供了一种照明系统，该系统包括多个适于安装到导热元件表面上的照明模块。每个模块包括多个发光二极管(LED)和多个导电触点。每个所述LED至少与一个所述触点以使该LED在所述模块相对的第一和第二边之间形成串联阵列的方式电气连接。设置具有第一侧和第二侧的绝缘层。所述触点连接到所述绝缘层的第一侧。每个模块进一步包括一个粘结剂层，适于将所述模块固定到一个导热元件表面，使得热从模块通过粘结剂而被导入导热元件中。
根据另一优选实施例，一种照明系统具有多个适于安装到一个导热元件表面上的照明模块。每个模块包括多个发光二极管(LED)、多个导电触点、以及支撑触点的绝缘层。每个所述LED至少与一个所述触点以使得该LED在所述模块上形成串联阵列的方式电气连接。所述模块彼此电气连接，使得每个模块的串联阵列与其它模块的串联阵列并联。另外，其中这些互连的模块被放在给料器中，使得互连模块的选定部分可从给料器连续地被分发，并从其截断。
根据又一优选实施例，本发明提供了一种方法，将多个照明模块安装到一个导热表面上，使得热从模块被吸收进导热表面。多个照明模块连续地彼此电气相连。每个模块包括多个LED、多个导电触点、以及具有第一侧和第二侧的绝缘层。每个所述LED至少与一个所述触点电气连接，连接方式使得这些LED形成串联阵列。所述触点连接到所述绝缘层的第一侧。每个模块的串联阵列以并联方式与其它模块的串联阵列连接。设置了给料器，并且将其构成为包括了多个互连模块。从所述给料器连续地拽出模块，并使用导热胶带而将其连续地安装到所述导热表面上。
还根据另一优选实施例，提供了一种生产照明系统的方法。提供有多个LED模块，每个模块具有多个置于串联阵列中的LED。将一个胶带层施加在各LED模块的一侧，使得胶带越过模块的相对边向外伸展。通过使用柔性导体来电气地连接相邻模块，从而形成LED模块的线性链。通过将所述各模块绕成圈或将所述各模块折叠成盘旋模式，而将所述模块线性链紧密地封装起来。
为了简述本发明装配结构的目的，以及所取得的超过现有技术的优点，而在上面说明了一些优点。当然可以理解，并非根据某一特定实施例，即可取得所有这些优点。因此举例来说，本领域技术人员会认识到，可以这样一种方式来实施本发明以该方式可以取得或优化在此所述的一个或一组优点，而无需实现在此所描述或建议的其它目的或优点。
所有这些实施例都要包含在本发明范围内。对于本领域普通技术人员来说，通过结合附图对优选实施例所作的下述详细说明，这些实施例及其它实施例即会显而易见。本发明并不限于某个特定实施例。
图20是电路图，示出
图19连接到电源的结构；图21是多个以导线连接到一起的LED模块，如图9的LED模块，放置在给料卷轴上的侧视图；图22示出以导线连接到一起的模块，从图21的给料卷轴被安装进管路照明装置；图23示出多个以导线连接到一起的LED模块，如图9的LED模块，放置在箱式给料器中的平面图；图24是带有模块导线连接器的LED模块的平面图。
下面参照图2，典型的LED组件32包括封装在树脂基体36中的二极管芯片34。所述LED组件32通常具有在基体36上的调焦镜部分38，以及一对引线40、44，其中一个引线是负的而另一个是正的。负引线40连接到所述二极管芯片34的阳极侧42，而正引线44连接到所述二极管芯片34的阴极侧46。正引线44优选包括反射器部分48，以助于将光从二极管34导向调焦镜部分38。
现参照图1至图5，LED模块30优选包括5个预先封装的LED灯32，这5个LED灯32以线性阵列安装在电路板50上，并且以串联方式电气连接。所述LED灯32可包括Hewlett Packard的HLMT-PL00型电灯，该灯使用预先封装的铝铟磷化镓(ALInGaP)芯片34。在图示实施方案中，每个预先封装的LED基本一致，所以它们发射出相同颜色的光。但应理解，也可使用不同的LED，以实现某些所希望的照明效果。
所示的电路板50优选厚约0.05英寸，长1英寸，宽0.5英寸。它包括三层铜接触层52、环氧树脂绝缘层54、以及铝主体层56。所述铜接触层54由一串6个细长且大体平行的扁平铜片60组成，该扁平铜片适于连接到LED32的引线40、44上。每个铜触点60都通过绝缘层54而与其它铜触点60互相电绝缘。优选使铜触点60基本处于同一个平面上。
所述预封装LED32被固定到电路板50的一个侧面上，使每个LED的基体部分36基本靠到电路板50的一侧。这样LED调焦镜部分38就方向朝外，从而能沿与电路板50基本在同一平面的方向引导光。LED引线40、44焊接在触点60上，从而产生LED的串联阵列。如果愿意的话，可去掉单个预封装LED灯引线的多余部分。每个触点60，除第一个和最后一个触点62、64外，都在其上附有一根负引线40和一根正引线44。所述第一个和最后一个触点62、64中，其中一个仅在其上附有一根负引线40；而另一个仅在其上附有一根正引线44。
触点的焊接区域66接受引线40、44，优选将其用焊锡68焊接在触点60上；不过，每个触点60优选具有比所述焊接区域66中焊接所需区域大很多的表面区域。增大的接触表面区域使每个触点60能起到散热片的作用，有效地吸收LED引线40、44的热。为最大限度地发挥这一作用，优选将触点60制成尽可能大的形状，而同时仍与电路板50相配。
绝缘层54优选具有强绝缘特性以及较高的导热特性，并且，最好尽可能的薄。例如，在图示实施方案中，所述绝缘层54由约0.002英寸厚的Thermagon环氧树脂层所构成。
应理解，可将各种材料和厚度用于绝缘层54。通常，绝缘层54所用材料的热导率越低，则该绝缘层就应该越薄，以取得所述模块的最大导热性。然而，即便使用了Thermagon环氧树脂这样的材料(该材料具有高热导率)，所述绝缘层仍最好尽可能薄，以使热阻最小。某些陶瓷材料，如氧化铍和氮化铝，不导电但导热强。这些材料，还有其它材料，也是可接受用于绝缘层的材料。
在图示实施方案中，主体56占据了电路板50的大部分厚度，并且该主体56优选由扁平铝板构成。对于各单个触点60，所述主体56起导热管的作用，通过绝缘层54从触点60吸热，从而传导热离开LED32。然而，主体56作为共同导热管，从所有触点60吸热，而不是仅从单个LED32吸热。同样地，在图示实施方案中，主体56的表面区域大约相等于所有单个触点60表面区域的总和。主体56可明显地比图示实施方案所示更大，但为在安装照明模块30时加大多功能性，优选其比较紧凑的形状。另外，主体56比较硬，并且为照明模块30提供结构支撑。
在图示实施方案，主体56用铝制造，有高的导热特性，并且在制造中易于加工。然而应理解，可以接受具有有利导热特性的任何材料(如热导率大于每米每开氏温标(Kelvin)100瓦特(W/m*K))。
在图示实施方案，有一对穿过电路板50而形成的孔70，而且这对孔适于容纳一对铝制波普空心铆钉(pop rivet)72。这对波普空心铆钉72将电路板50牢固地保持在导热安装部件76上。导热安装部件76起散热片的作用，或与散热片相连。这样，热量从LED32以较小热阻通过模块30被传导到附加散热片76，从而使LED32中的二极管芯片34的结温不超过最大希望值。
现再参照图3和图5，电源线78跨接在电路板50的第一个和最后一个触点62、64上，以便给串联连接的LED32提供电流。电源优选12V的系统，并且可以是AC、DC或任何其它适合的电源。12V的AC系统可以是完全整流的。
小型的LED模块30具有通用性，从而能将多个模块安装在不同地方和不同结构中。例如，某些应用仅包括单个模块，用于特殊的照明应用，而其它的照明应用使用彼此在电气上并联连接的多个模块。
还应理解，一个模块中可以包括任何数目的LED。例如，某些模块可使用2个LED，而其它模块可使用10或更多个LED。确定在单个模块中包括的LED数量的方式之一是首先确定所希望的模块中单个LED的工作电压以及电源电压。于是，希望用于模块的LED数量即大致等于电源电压除以单个LED工作电压。
本发明的LED模块能从各LED32的二极管芯片34将热迅速传导走，从而使LED32能在超过预封装LED32的正常工作参数的状态下工作。特别是所述散热片使LED电路能够在比可能用于典型LED装配结构要大的长期电流下，以连续的无脉冲方式被驱动。该工作电流明显大于制造商推荐的最大值。LED在所述更大电流下的发光也明显大于制造商推荐的最大值。
LED模块30的导热装置，尤其有利于包装较小的预封装LED32和单个二极管LED灯。例如，图示实施方案中使用的HLMT-PL00型的LED灯仅使用了单个二极管，但由于热能从单二极管通过导线和电路板被有效吸进散热片，所以，该二极管能在比该LED通常工作时更大的电流下运行。在该电流下，单个二极管LED发出的光比许多使用两个或更多二极管的LED灯还亮，也比在传统工作状态下的单个二极管灯亮。当然，有多个二极管的预封装LED灯与本发明的装配结构一起使用也是有利的。可以理解，通过使散热片附加在导线上更靠近二极管芯片的位置，HLMT-PL00型灯的较小包装有助于导热。
下面参照图5，第一反射层80优选直接附加在电路板50的触点60的顶上，并且被铆钉72保持就位。第一反射层80优选超过LED32向外延伸。反射材料优选包括不导电膜层，如3M供应的可见反射膜。第二反射层82优选附加在安装部件76，与LED灯32直接相邻。第二反射层82优选以本领域已知的方式使用粘结剂粘到安装面76。
再参照图6，第一反射层80优选弯曲的，以相对LED32形成凸起的反射导板。这一凸起导板适于将LED32发出的光线引导向外，而使反射器层80、82之间的最小反射最小。另外，从LED发出的光，通过反射层80、82而导向某一大体特定的方向。图6还示出，电路板50可被直接安装到任何安装面76。
在另一实施方案中，铝主体部分56可以减少厚度，或可以用某种较软金属制成，以便用户能使模块30至少局部变形。这样，即可调整模块30，以装到各种表面上而无论其平或是弯曲。由于能就表面调整模块的适配，主体和相邻散热片之间共有接触面可以达到最大，因此改进了导热特性。其它实施方案可使用紧固件而不是铆钉，将模块在安装表面/散热片上保持就位。这些其它的紧固件可以包括任何已知的固定手段，如焊接、导热粘线剂、或其它类似手段。
如上所述，LED模块的电路板部分可使用不同材料。现具体参照图7，LED模块86的另一实施方案包括一串细长的平触点88，类似于那些结合图3所说明的。触点88直接装在主体部分89上。主体89由基本平的陶瓷板构成。陶瓷板组成电路板的大部分，并且为触点88提供结构支撑。同样，陶瓷板具有表面区域，大约相当于触点的组合表面区域。通过这种方式，该板就足够大，能为触点88提供结构支撑并将热从各触点88传走，但又足够小，使模块86可以较小而且便于使用。陶瓷板89优选不导电，但导热率高。因此，各触点88彼此电气绝缘，但易于将触点88的热传导到陶瓷板89，并且导进相邻散热片。
现参照图8，示出另一实施方案的LED照明模块90。LED模块90包括电路板92，该电路板92具有与以上结合图3说明的电路板50基本相似的特性。LED96的二极管部分94基本上直接装在照明模块90的触点60上。如此，通过将热从二极管94直接传导到各散热片触点60，热从这些散热片触点60传导到主体56再传出模块90，即排除了由预封装LED导线产生的任何热阻。在此结构中，导热特性得到了进一步改善。
参看图9至图12，示出LED模块100的另一实施方案。如以上所述的LED模块30，LED模块100优选包括有接触层52的电路板50、绝缘层54、以及主体层56。接触层52包括一系列电气连线和触点，这会在以下进一步具体说明。绝缘层54使连线和触点彼此电气上绝缘。主体层56提供支撑，并且帮助引导热离开接触层52和绝缘层54。
如图9示出的接触层52的平面图所示，接触层52包括6个触点60，该触点60由细长并且大体平行的导电平板构成。5个LED32的引线40、44附加在触点60上，从而形成5个预封装LED32的线性阵列，这5个预封装LED32配置成彼此串联连接。
第一和第二细长电源连线102、104大体沿平行的板60的横向方向伸展，但平行于上述的串联阵列。同触点60一样，电源连线102、104由导电材料构成，并且彼此之间和与触点之间由绝缘层54绝缘。在相邻于电路板50的第一和第二侧边110和112还配备了第二连接部分106。第二连接部分106也通过绝缘层54而与触点60和电源连线102、104绝缘。
第一连接器连线118伸展在第一触点62和第一电源连线102的第一端之间。第二连接器连线122伸展在最后触点64和第二电源连线104的第二端之间。连接器连线118、122使其各自触点62、64与相应的电源连线102、104相电气连接。
图10示出的图与图9类似，除了在电路板50顶面130选定部分使用薄遮蔽层126之外。图11是一截面图，示出模块100的各层。遮蔽层126覆盖在触点60及连线102、104，118、122的某些部分。这些被覆盖的部分在图10中以虚线表示。触点和连线的其它部分留下没有被覆盖，以起焊点的作用，从而便于与其它元件电气连接。遮蔽层126有美观作用，并且还保护不用于电气连接的触点区域免受环境因素的影响。
现继续参照图10和图11，遮蔽层126部分覆盖各触点60。然而，各触点60具有未覆盖的连接区域66并接纳相关LED32的引线40、44。第一个和最后一个触点62、64的连接部分132也没有被遮蔽层126覆盖。遮蔽层126部分覆盖各电源连线102、104。各电源连线102、104的第一端连接部分134配备在最靠近电路板50第一侧边110的一端。类似地，各电源连线102、104的第二端连接部分134配备在最靠近电路板50第二侧边122的一端。遮蔽层126在连接部分134、136上没不覆盖电源连线。第一和第二柔性导体，如导线114、116(见图19)可连接到连接部分134、136，以供电给LED阵列。
再参照图12，胶带层140加在LED模块100的底面142。如图所示，胶带140优选伸展横跨底面142，并从电路板50相对的第一和第二侧边110、112向外伸展，形成胶带140的第一和第二翼或耳状物144、146。胶带140最好有延展性并易于弯曲。胶带140上有背衬148。背衬148能被揭开以露出胶带层，而且通过使模块100牢固地保持就位在所希望的表面上的方式，而将所述胶带/模块贴在该表面上。
反射层80也最好附加在电路板50上。反射层80优选通过在遮蔽层126和反射板80之间起作用的胶带，保持在电路板50上。反射层80优选以上述方式伸展在LED32之上。
再参照图13和图14，胶带140将模块固定100在平面或曲面76上。在曲面情况下，如果所述模块不能有效弯曲以继续保持模块与曲面的接触，则胶带的翼或耳仍能够使该模块牢固地附在所述曲面上。当然可以理解，胶带层140可以配有或者不配有耳状物144、146，并且，耳状物也可具有任何所希望的大小和形状。
如前所述，LED模块100有良好的导热性。胶带140优选具有补充模块导热性的特性。在一个实施方案中，胶带140包括其上涂有导热粘结剂的铝带。所述铝带能贴合曲面或波面，并且还能有效地将热从模块传导到其所附加到的表面。当模块100固定在弯曲的散热片表面76(如图14所示)，或者模块电路板50大部分没有直接接触曲面时，这一点具有特殊价值。在此情况下，热从电路板50经耳状物144、146而传导到散热片76。
在另一实施方案，LED模块的主体用可弯曲材料制成，这使该模块能够更紧密、更方便地贴合到弯曲壁的表面。
如上所述，具有上述实施方案特性的LED模块能被用在许多实际用途上，例如室内外装饰照明、商业照明、局部照明，甚至是房间照明。还能将这种LED模块用在使用多个这种模块的实际用途上，以适当点亮发光装置，如管路照明装置160(见图15)。管路照明装置常用于包括界线及文字在内的标记。在这些装置中，壁构件以壁中的一个或多个管路而描绘出希望照明的形状。光源装在所述管路里，并且，一般将一个平面透明散射体设置在壁的顶边，以封闭管路。通过这种方式，即可通过由镜片和/或LED的颜色定义的所希望颜色，来照明所希望的形状。
现参照图15，公布一种管路照明装置160的实施方案，该照明装置包括“P”形壳体162。壳体162包括多个壁164和一个底166，共同界定至少一个管路。壁164和底166的表面是散射反射的，最好用平坦白色涂层涂覆。壁164优选用坚实耐用、有较高导热性的金属制成。在图示实施方案，多个LED照明模块30以间隔方式装在壳162的壁164上。透明光散射镜(未示出)优选放在壁164的顶边168，并且封闭管路。
现再参照图16，用波普铆钉72(或任何其它紧固方法)将LED模块30牢固地保持在管路装置的壁164上。模块30与壁164的连接优选有助于将热从模块30传导到壁164。管路壁有较大的表面区域，有利于有效地将热传到环境，并且使管路壁164能起散热片的作用。
现继续参照图15到图17，在图示装置160中，LED模块30优选与其它模块30彼此在电气上并联连接。电源线170优选通过壳体162的一个壁164或底面166进入，并且，优选包括两条18AWG的主线172。短线174装在各模块30的第一个和最后一个触点62、64，并且，优选使用绝缘位移连接器(insulation diaplacement connector，IDC)176与各自的主线172相连，如图17所示。
尽管所述模块30中的LED32工作在比典型预封装LED大的电流下，但仍保留LED的功率效率特性。例如，使用多个LED模块的管路照明装置160可预计使用的功率约为4.5瓦。
仍参照图17，最好将所述LED模块30放置得使LED32面大体向下，引导光离开散射体。光优选被引到壳体162的散射反射壁和底面164、166。通过将光引离散射体，避免了与更直接形式的照明(如典型的白炽及充气灯装置)相关的“过热点”。
LED模块30的反射器80、82帮助引导发自LED的光线朝向散射反射表面。然而可以理解，还可适当使用不利用反射器的、或仅利用第一反射器80的LED模块30。
各LED模块相对低的外形有助于间接方法照明，因为，模块在其被放在壁164上时，基本上没有阴影产生。较高轮廓的照明模块可能将阴影投射到透镜上，产生所不希望的、可见的昏暗区域。为将潜在的阴影减到最小，希望使模块30和附属电线172、174与壁164的顶边168隔开至少约1/2英寸距离。更可取的是令模块30与壁164的顶168隔开1英寸以上LED模块30的小尺寸和低外形使模块能沿管路壁164被安装在各种地方。例如，参照图15和图18，照明模块30有时必须安装在壁164的弯曲部分178。图示模块30长约1英寸到 英寸，并因此能容纳安装于弯曲壁178上。
图15所示的实施方案中，壳体壁164深约3到4英寸，壁之间的管路宽约3到4英寸。在这一尺寸的装置中，模块30最好间隔开约5到6英寸。如可以预见的，较大的管路装置很可能会需要略微不同的LED模块方案，包括使用更多的LED模块。例如，管路宽1到2英尺的管路照明装置可以在两个壁上都使用LED模块，甚至可使用多排LED模块。另外，在这种大型管路照明装置中，各模块的方位可以变化。例如，可能希望使某些LED模块倾斜，从而以不同的相对于散射反射表面的角度引导光。
为避免产生过热点，最好避免从LED32到散射体的直接光路。然而应理解，可便利地使有散射反射镜的预封装LED灯指向管路文字镜(channel letter lens)。
单个LED一般发出单色光。因此，最好相对于照明装置希望的照明颜色选择LED类型。另外，如果使用散射体，散射体最好选择与LED基本相同的颜色。这样的方案有助于希望的亮度和颜色结果。还应理解，可涂覆散射反射壁和底面，从而与希望的照明颜色相匹配。
使用LED模块30来照明管路照明装置160，在制造过程中节约显著。例如，可将若干LED模块与相应的布线和硬件包括在一个组件中，使技术人员能够通过简单地沿壳体壁将模块固定就位并适当使用IDC或类似方式连接布线，而方便地组装照明装置。无需像充气灯泡所要求的那样，对于光源进行常规的成形。因此制造难度和成本显著降低。
当然应理解，具有任何上述或下述LED模块实施方案特性的LED模块都能用于用这样一种管路照明装置，或者类似装置。
现参照图19和图20，以上参照图9至图14所述的LED模块100的电气连线102、104配置成通过简单使用一对较短的导线114、116(这对导线位于各模块100的电气连线102、104之间)，并将导线114、116在电气连线连接部分134、136上焊接到位，就能方便地使多个模块100彼此连接。这样，就将多个LED模块100用导线连接在一起，形成了电气上并联结构中其相应的LED串联阵列。
现继续参照图19，导线114、116优选具有相同长度。因此，多个模块100能被导线连接在一起，形成模块的串或链。因为导线114、116长度相同，所以，长串模块便于连续地成批生产产品。最好在通常位于电路板50相对侧上的连接部分134、136，使导线连接到模块100。通过这种方式，模块100与相关的柔性导线114、116就基本上在纵向对齐。这种方案提供了导线对电路板50的牢固接连。
现参照图21至图23，如图19和图20的实施方案中所示的用导线连在一起的多个模块100，能被放进给料器180里，从而能非常方便和快速地将模块100装进灯具，如管路文字(channel letter)160。
具体参照图21和图22，给料卷轴182可配有绕在卷轴184上的多个这种预封装LED模块100。为将LED模块100装进管路文字160或其它装置中，工作人员只要简单地将管路文字放在LED模块的卷轴182旁，拉出第一个LED模块100，并通过其背胶层而将该模块固定就位在所述管路文字的壁164上。随该模块从给料器拉出，相邻连接的模块也被从给料器拽出。因此，一旦安装了一个模块100，与这第一个模块用导线预连在一起的另一模块100也准备就续，等待被装到管路文字壁上，如图22所示。就这样，工作人员顺序安装这些预封装LED模块100，而给料卷轴182如所需要地分发模块。
当安装了适当数量的LED模块100时，工作人员简单地剪断导线114、116，将已安装的LED模块同仍在给料卷轴182上的LED模块断开。随后，将已安装模块的导线114、116接到电源186上，如图20所示。这种安装方法速度非常快。工作人员无需进行焊接，并且，布线非常少。
图23示出用于分发多个LED模块的另一方法和装置。在这一实施方案中，提供了盒式给料器190或其它类型的给料器，以重叠曲折的型式将多个用导线连接在一起的LED模块100放在其中。需要时从该给料器拽出LED模块100，并且，随其被拽出而在盒式给料器190内展开。
可以理解，对于图21及图23的实施方案，都能配置按尺寸制造的给料器180，以保持足够的LED模块100来提供及满足许多管路文字160(或其它形式的照明装置)的照明需要，从而使这类装置的生产高效而简便。这种给料器能容纳任何所需数量的模块。例如，卷轴能以这种方式按尺寸被制成容纳50、100、1000或更多个模块，使得这些互连的模块不至被缠住。
虽然给料器180图示为卷轴182或盒190，但应理解，能够使用任何形状或形式的给料器。在另一实施方案中，这一连串导线连接的模块能自行卷绕，而不是绕在卷轴上。
虽然优选的模块100使用胶带来将模块固定在表面，但应理解的是，上述分发方案可用于不通过胶带，而通过其它方式(如铆钉、螺钉、胶、环氧树脂等)固定的模块。
在图18所示的实施方案中，供电线114、116直接焊在电气连线连接部分134、136上。应理解，在其它实施方案中，可在连线上配有连接器，而且导线自身可带有连接件，以与配备在LED模块上的所述连接器相匹配。例如，图23示出LED模块，带有置于其上的模块连接器192。连接器192的引线194用焊锡连接到第一和第二电气连线102、104上。就这样，连接器192电气连接到触点60上。连接器192的安装部分196接合并焊接在触点连接部分132及辅助连接部分106上，从而更牢固地将连接器192固定到LED模块100上。模块连接器192适于与配对的导线连接器198接合。所述导线连接器198附加在供电线114、116上。因此，在连接器192、198接合的情况下，即运用了所希望的电气并联方案。在使用连接器的实施方案中，通过在需要时组装模块和导线部件，并简单地通过所述连接器来将这些部件连接起来，即可组装管路文字或其它照明装置。
尽管结合特定优选实施方案和实施例对本发明进行了描述，但本领域技术人员会理解，本发明可超过具体描述的实施方案范围，扩展到其它可选的实施方案、和/或对本发明的使用、以及其明显的改进及等同方案。另外，尽管已详细表示并描述了若干变例，但其它处于本发明范围内的改进，在本公开的基础上，对于本领域技术人员来说是显而易见的。还可进行所述实施方案具体特性和方面的各种组合或分组合而仍属本发明范围内。另外，应可理解，上述实施方案的各种特性及方面，可彼此组合或相互替换，从而形成所公开的模块结构和方法的不同形式。因此，本发明范围不应受限于上述特定的公开实施方案，而应仅由所附权利要求书所确定。
权利要求
1.一种照明系统，包括多个适于安装在导热元件表面上的照明模块，各照明模块包括多个发光二极管(LED)；多个导电触点，每个所述LED至少与一个所述触点电气连接，其连接方式使得所述LED在所述模块相对的第一和第二边之间形成串联阵列；一绝缘层，具有第一侧和第二侧，所述触点连接到所述第一侧；其中，每个所述模块进一步包括一胶带层，该胶带层适于将所述模块紧固在一导热元件的表面，使得热从所述模块通过该胶带而被导入所述导热元件。
2.如权利要求1的照明系统，其中模块主体包括所述触点和绝缘层以及一对柔性粘结件，该柔性粘结件从所述模块主体的第一和第二边伸展，用于将所述模块主体紧固到一表面上。
3.如权利要求2的照明系统，其中所述柔性粘结件由导热胶带构成。
4.如权利要求2的照明系统，其中所述柔性粘结件由导热粘结剂构成，使得热从所述模块通过该柔性粘结件被导入所述导热元件。
5.如权利要求1的照明系统，进一步包括与所述绝缘层的第二侧导热连接的导热胶带层，该导热胶带层适于将所述模块固定到所述导热元件的表面。
6.如权利要求5的照明系统，其中每个模块包括一主体层，配置在所述胶带层和所述绝缘层之间。
7.如权利要求5的照明系统，其中所述胶带层包括所述粘结剂层。
8.如权利要求7的照明系统，其中所述胶带层包括一金属薄层。
9.如权利要求8的照明系统，其中所述金属薄层由铝构成。
10.如权利要求1的照明系统，其中所述多个模块相互电气连接，使得其LED串联阵列以并联方式排列。
11.如权利要求10的照明系统，进一步包括一给料器，其中在所述给料器中放置有多个互连的模块。
12.如权利要求11的照明系统，其中所述给料器包括一卷轴，而且所述多个互连模块绕所述卷轴缠绕，缠绕方式使得所述互连的模块能从所述卷轴展开。
13.如权利要求11的照明系统，其中所述多个互连模块在所述给料器中以弯曲堆叠的形式放置，从而能从所述给料器连续地取下所述互连模块。
14.如权利要求1的照明系统，其中，第一导电电源连线和第二导电电源连线被置于所述绝缘层的第一侧，第一个所述触点电气连接到所述第一连线而第二个所述触点电气连接到所述第二连线，该第一触点电气连接到所述LED串联阵列的正引线上，而该第二触点电气连接到所述LED串联阵列的负引线上。
15.如权利要求14的照明系统，其中所述第一和第二电源连线是细长的，并且大体平行于所述LED串联阵列放置。
16.如权利要求15的照明系统，其中将柔性导体附加到所述各模块细长的第一和第二电源连线的一般相对的端部，使得所述各模块的第一和第二电源连线分别电气连接到其它各模块的第一和第二电源连线上。
17.如权利要求14的照明系统，其中多个模块相互电气连接，连接方式使得第一模块的第一和第二电源连线电气连接到第二模块的第一和第二电源连线上。
18.如权利要求17的照明系统，其中所述第一和第二模块通过第一导线(伸展于所述模块的第一连线之间)和第二导线(伸展于所述模块的第二连线之间)连接。
19.如权利要求17的照明系统，其中在每个所述第一和第二模块上配置一连接器，与各自模块上第一和第二连线电气连接；而且配置一对导线，在该对导线的端部带有导线连接器，该导线连接器适于与所述模块连接器匹配接合。
20.如权利要求1的照明系统，其中所述绝缘层由Thermagon环氧树脂构成。
21.一种照明系统，包括多个适于安装在导热元件表面上的照明模块，各照明模块包括多个发光二极管(LED)；多个导电触点，每个所述LED至少与一个所述触点电气连接，其连接方式使得所述LED在所述模块上形成串联阵列；一绝缘层，支撑所述模块；其中所述模块电气互连，使得每个模块串联阵列在电气上并联于其它模块串联阵列；其中所述互连的模块放置在一给料器中，使得所述互连模块的选定部分可从该给料器连续地分发并从其上取下。
22.如权利要求21的照明系统，其中每个所述模块包括胶带层，适于将所述模块紧固在导热元件的表面，使得热从所述模块通过该胶带而被导入所述导热元件。
23.如权利要求21的照明系统，其中所述给料器包括线盘，而且所述互连的模块绕该线盘缠绕。
24.如权利要求21的照明系统，其中所述给料器包括一外壳，并且，所述互连的模块放置在该外壳中互相重叠，从而在所述外壳中形成了模块的弯曲堆叠。
25.如权利要求21的照明系统，其中所述绝缘层由Thermagon环氧树脂构成。
26.一种将多个照明模块安装在一导热表面上，使得热从所述模块被导入所述导热表面的方法，包括提供多个彼此连续地电气连接的照明模块，每个模块包括多个发光二极管(LED)；多个导电触点，每个所述LED至少与一个所述触点电气连接，其连接方式使得所述LED形成串联阵列；一绝缘层，具有第一侧和第二侧，所述触点连接到所述第一侧；其中，每个模块串联阵列以电气上并联的方式与其它模块串联阵列连接；提供一给料器，将该给料器配置为容纳多个互连的模块；从所述给料器中拽出连续的模块；将所述模块用导热胶带连续地安装到所述导热表面。
27.如权利要求26的方法，其中每个所述模块包括一粘结层，而且还包括令各模块的所述粘结层与所述导热表面相接合，使得热从所述模块通过所述粘结层被导入所述导热表面。
28.如权利要求26的方法，其中，每个模块包括一导热胶带层，而且该胶带层包括一对柔性胶带件(该柔性胶带件从所述模块的相对边伸展)，并且还包括使所述柔性胶带件与所述导热表面相接合。
29.如权利要求28的方法，其中所述导热胶带层包括薄而柔的铝层。
30.如权利要29的方法，其中所述导热胶带层包括一导热粘结层。
31.一种生产照明系统的方法，包括提供多个发光二极管(LED)模块，每个LED模块带有多个配置为串联阵列的LED；在每个LED模块的一侧加以一胶带层，并使所述胶带越过所述模块的相对边而向外伸展；通过使用柔性导体电气连接相邻模块，形成线性的一连串LED模块；通过将所述模块绕成卷或者以弯曲方式折叠所述模块，将所述线性的一连串模块紧凑地封装起来。
32.如权利要求31的方法，其中所述胶带包括粘结剂层。
33.如权利要求31的方法，其中所述胶带由导热材料构成。
34.如权利要求31的方法，其中所述胶带包括薄而柔的金属层。
全文摘要
提供了一种模块化发光二极管(LED)装配结构，包括光源模块，带有配置为串联阵列的多个预封装LED。模块包括导热主体部分，适于将LED产生的热传导到相邻散热片。导热粘结胶带将LED模块粘贴在安装表面。结果，LED能够工作在比通常所允许的要高的电流下。因此，LED的亮度和性能增强，而LED的寿命没有降低。多个LED模块能以基本连续的方式用导线连在一起，并且装进给料器，如卷盘或盒。因此，如要安装多个这种LED模块，只需工作人员简单地按需要从给料器将模块拉出，将适当数量的模块固定就位，并将组装的模块接至电源。
文档编号H05K1/02GK1393653SQ0210799
公开日2003年1月29日 申请日期2002年3月26日 优先权日2001年6月29日
发明者J·斯瓦莱斯, S·V·内斯 申请人:佩尔明莱产品公司