用于交通工具的发光二极管模块及制造
【专利说明】用于交通工具的发光二极管模块及制造
[0001]本申请是2009年10月27日提交的申请号为“200980150083.X”、发明名称为“用于交通工具的发光二极管模块及制造”的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及汽车窗玻璃(glazing)并且尤其涉及包括发光二极管的窗玻璃以及制造这样的窗玻璃的方法。
【背景技术】
[0003]交通工具正在越来越多地利用发光二极管(LED)。
[0004]例如文献WO 2006/128941描述了一种由一个或者多个发光二极管均匀照明整个表面的全景天窗(roof)。如图8所示，该天窗包括由外部光提取板、中央且透明的导光板以及内部光扩散板构成的层叠结构。所述光源是安装在紧固到所述内部和外部板的边缘表面的侧支架上的多个发光二极管，同时在所述中央板中设置用于容纳所述二极管的孔。
[0005]通过将外部板的外围边缘粘结到天窗的主体来紧固全景天窗。通过内部装饰遮蔽所述二极管和所述外围粘结区域。
【发明内容】
[0006]本发明增加了照明天窗的可用范围。
[0007]本发明涉及一种发光二极管模块，其特别适合于任何天窗配置，并且特别是从外部安装到天窗主体的天窗、日光天窗和固定天窗二者。
[0008]为此，所述LED模块必须是结实、紧凑、并具有以坚固但简单的方式紧固的二极管。
[0009]本发明还涉及一种满足工业需求(在产量、因此成本、产出、自动化等方面)的二极管模块，因而在不牺牲性能的情况下使“低成本”制造成为可能。
[0010]为此，本发明提供一种用于交通工具的发光二极管模块，包括:
[0011]-具有主表面的窗玻璃单兀,所述窗玻璃包括具有第一主表面和第二主表面以及边缘表面的至少一个第一透明板；
[0012]-发光二极管，每一个发光二极管包括发光芯片，该发光芯片能够发出在经由所述第一和/或第二表面中的至少一个提取之前被引导在所述第一板中的一个或者多个可见光波长；
[0013]-支撑所述二极管的支架，作为所述窗玻璃的边界延伸并且紧固到所述窗玻璃(特别是紧固到所述第一板)；以及
[0014]-用于密封防止流体的装置，在注入到所述第一板(或者光学耦合体积)之前，所述装置能够保护所述芯片(至少所述芯片的发光表面)以及所述发光体积，优选地经由所述第一板的所述边缘表面注入。
[0015]因而，借助于简单而良好设计并且阻挡流体扩散通路的密封装置(如果需要，可能是用传导电连接的孔)，本发明提供一种结实的LED模块，即使在所述模块未受所述主体保护时。
[0016]根据本发明的密封装置可以用于多个目的:
[0017]-在模块的制造期间，特别是用于封装目的；以及
[0018]-在长期中例如5年内，特别是保护芯片免受湿气(水、水蒸汽)并且优选免受高压喷射的清洗物或者洗涤物，并且防止发光体积的污染(灰尘、诸如模具等的有机污染)。
[0019]为了测试密封的长期表现，可以使用湿法-膏状物(wet poultice)测试。例如，在汽车工业中使用的D471165-H7标准描述了 H7湿法膏状物测试。
[0020]该测试在于将测试件嵌入在浸泡有去离子水的棉花中并且在紧密密封的袋子中包围该整个套件，然后将所述袋子放置在65°C的炉子中7天。接下来，从炉子中取出测试件，之后去除浸泡的棉花，并且保持在20°C两个小时。最后可以检查和机械或者功能测试所述测试件以评估湿气对系统的影响。该测试与潮湿和热环境下自然老化的年数相对应。
[0021]也可以使用高压水喷射清洗测试，例如在汽车工业中使用的在高压清洗下的D255376强度测试:压力高达100巴并且喷嘴/壳体距离高达100mm。
[0022]所述二极管支架具有承载芯片的表面，“面对”所述窗玻璃，在边缘发光二极管的情况下，通常面对所述第一板的所述边缘表面或者(部分地)面对所述窗玻璃的主表面并且从所述第一板的所述边缘突出。
[0023]所述用于密封防止流体的装置可以选自:
[0024]-被称为外部粘合剂的粘合剂，可选地布置在二极管支架的表面上，与面对所述窗玻璃的表面相对，承载二极管并且超出所述窗玻璃的外围突出，该粘合剂可选地形成窗玻璃支架的紧固装置的全部或者部分，该粘合剂可选地具有未覆盖的、刚性的、突出的芯(core)；
[0025]-一个或者多个粘合剂条(strip)，可选地为封套条，具有覆盖以所述突出部分延长的支架的部分；
[0026]-一个或者多个粘合剂带(tape),或者密封带；和/或
[0027]-位于所述窗玻璃和二极管支架之间的密封装置，选自:
[0028]-粘合剂材料，用于填充发光体积，对所述波长透明，优选是粘合剂、热塑树脂或者双面粘合剂；或者
[0029]-用于保护所述发光体积的粘合剂材料，将所述粘合剂布置在所述支架与所述窗玻璃接触的区域中，如果其部分填充所述耦合体积，则在所述二极管的波长处是透明的，和/或放置所述粘合剂以密封所述二极管支架的自由部分(例如侧面，换言之，该耦合体积的横向密封)；和
[0030]-芯片保护材料，对所述波长透明，与所述填充材料相同或者不同，特别是用于所述芯片的预封装的材料。在一个实施例中，对所述波长透明的粘合剂芯片-保护材料与填充材料相同并且选自:
[0031]-粘合剂，嵌入所述芯片并且将所述芯片紧固到所述窗玻璃；以及
[0032]-双面粘合剂，经由一个粘合剂涂覆面粘合到所述芯片和支架并且通过另一粘合剂涂覆面粘合到所述窗玻璃，形成所述支架的所述紧固装置的全部或者部分。
[0033]所述发光体积本质上取决于由主发光方向和发射锥限定的所述芯片的辐射模式而改变。
[0034]为了使制造简单(与辐射模式无关)，边缘表面和芯片之间的整体体积(无论是否是预封装)，可选地由所述支架的一个或者多个凸缘限制，填充有所述粘合剂材料。
[0035]在第一变型中，所述模块包括聚合物封装，特别是厚度在0.5mm到几厘米之间，与所述窗玻璃临界并且覆盖用于紧固的支架(经由与承载二极管的表面相对的表面和/或经由所述支架的边缘表面，或者更加通常地，经由所述光学耦合体积外部的支架的任意自由表面)，(至少)选择用于密封防止流体的装置以密封(即充分抵抗)在给定温度和压力下注入的液体封装材料。
[0036]在应用于交通工具时，所述密封材料是黑色或者染色的(出于美观原因和/或出于遮蔽目的)。由于所述材料对可见波长不充分透明，因此所述密封装置必需确保所述光到所述第一板的良好注入。
[0037]所述封装可以由聚氨酯，特别是RM_PU(反应注模聚氨酯)，一旦同时注入两种成分，会在模具中发生两个成分PU的交联。该材料通常在130°C高的温度以及几十巴下注入。
[0038]其它封装材料是:
[0039]-优选地柔性热塑材料:热塑弹性体(TPE)、聚氯乙烯(PVC)、三元乙丙橡胶(EPDM)，通常在160°C和240°C之间以及100巴下注入；以及
[0040]-刚性热塑材料:聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚亚胺(PA66)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，或者ABSPC，通常在280°C和340°C之间并且在500和600巴之间注入。
[0041]所使用的温度优选低于在连接(焊接等)所述芯片时使用的温度，例如低于2500C，甚至低于或者等于200°C。为了测试对该注入材料的密封的致密性，可以对封装之前和之后的光学性能进行比较。
[0042]作为提供对于该封装的密封功能的粘合剂材料(无论在外部或者内部)，在短期内可以提及的是:
[0043]-UV-可固化粘合剂(无论是内部或者外部)；
[0044]-涂覆有(无论是内部或者外部)丙烯酸粘合剂的条(丙烯酸、PU等)；
[0045]-透明粘合剂(无论是内部或者外部)、PU、硅酮、丙烯酸；或者
[0046]-热塑树脂(无论是内部或者外部)、聚乙烯丁缩醛(PVB)、乙烯基醋酸酯(EVA)共聚物等。
[0047]所述封装沿着所述第一板的边缘表面以及所述第一主表面的至少一个边缘延伸。通过围绕所述耦合体积(并且最通常的是所述二极管和二极管支架，经由所述耦合体积外部的自由表面)，所述封装可以形成用于密封所述耦合体积防止流体的附加装置-例如，更加有效的长期密封装置，可选地利用5到30 μ m厚的一 -，二 -，三-成分主要层，例如基于聚氨酯、聚酯纤维、聚醋酸乙烯酯、异氰酸酯等，-位于所述封装和所述窗玻璃之间，特别地由矿物质玻璃制成的窗玻璃(因为所述层提升到矿物质玻璃的粘合)。
[0048]而且，在矿物质玻璃上封装的情况下，优选使用硅酮粘合剂作为外部粘合剂，因为该硅酮可良好地粘附到玻璃但又可防止封装在玻璃上的材料的粘附。
[0049]该封装还提供良好的美学外观并且允许集成其它元件或者功能件:
[0050]-超模压框架；
[0051]-用于紧固所述模块，特别是用于打开的模块的一个或者多个加强插件；或者
[0052]-多唇部密封条(两唇部、三唇部等)，在安装到交通工具后压紧。
[0053]封装可以采用任意形式，具有或不具有唇部、双面、三面。
[0054]可以将管材，换句话说是闭合单元的密封条，粘合到所述封装。
[0055]优选地，在外部粘合剂的情况下，在与二极管支架相关联的窗玻璃的边缘表面上留出自由空间以允许平齐(flush)封装，即与所述窗玻璃的表面中的一个平齐，等。
[0056]在第二变型中，所述模块包括预安装的聚合物密封件，例如由弹性体制成，特别是TPE (热塑弹性体)或者EPDM，具有几毫米的厚度(通常在2和15mm之间)。所述密封件可以可选地形成用于紧固到窗玻璃的支撑支架(所述二极管可能位于增加的背板上)，或者所述密封件可以覆盖支撑所述二极管的支架的全部或者部分。
[0057]所述密封件沿着所述第一板的边缘表面延伸并且在所述窗玻璃的主表面的外围上(第一板以及可选地第二板)。所述密封件可以对于其保持而涂覆有粘合剂。通过与所述窗玻璃的两个主表面箍紧或者相互适配可以更加优选地保持U-形密封，在单个窗玻璃的情况下该两个主表面是第一板的第一表面和第二表面。
[0058]所述密封件可以具有任意形状:L_形(在所述第一主表面上延伸)、U-形(在所述第一主表面上并且例如在所述第二主表面上延伸)等。
[0059]所述密封件可以承载所述二极管以及承载所述二极管的背板或者适配(例如具有矩形截面)。在此，所述密封件(与背板相关联)可以形成用于紧固到所述窗玻璃的支架。
[0060]所述密封件可以包括金属芯。
[0061]所述密封件可以在任何时候被去安装，特别是在所述耦合体积中在所述密封件和所述二极管之间不存在粘合剂时。通过围绕所述体积，无论如何其可以形成用于密封所述体积(和二极管)防止流体的所述装置，例如可以长期有效的装置，通过所述密封件的一个或者多个唇部形成，由弹性体制成并且在紧固和设置在所述窗玻璃的主表面上之后紧压。
[0062]所述弹性体，特别是EPDM，具有密封功能以及良好的压紧设置属性。
[0063]然而，用于密封所述体积防止流体的密封装置优选位于所述密封件(不具有密封唇部)和所述窗玻璃的外围之间，以正确地定位所述支架和二极管。
[0064]可以在安装所述密封件之前将所述支架紧固到所述窗玻璃，然后使用任何可获得的装置安装所述密封件(U-形支架的箍紧、使用双面粘合剂的粘结等)。
[0065]可以优选在组装操作中，利用单个平移移动(通过箍紧、相互适配等)安装所述具有二极管的密封件。
[0066]作为用于防止湿气和/或清洗物的有效长期装置