专利名称：柔性大功率led照明系统的制作方法
技术领域：
发光二极管(LED)以各种形式用作基本的照明结构，如户外标志和装饰照明。基于LED的发光带已经用于槽型字(channelletter)系统、建筑上的边界管应用、橱柜下面的照明应用、以及用于普通的照明，常常替代传统的氖气灯或荧光灯。
背景技术：
提供能够替代氖气灯或荧光灯的照明系统的已知尝试包括将LED光源机械地固定到柔性电线上。其它的已知系统将LED安装在通过电跨接相互连接的印刷电路板上。这些已知的大功率LED产品需要安装于传导表面，以散发由LED产生的热量，并且由于外力或较差的安装技术而易于发生机械和电故障。这些已知系统具有有限的柔性，且具有有限的直线分辨率。另外，有些系统不便于用户更换独立的LED或LED组件。
因此，期望提供一种克服前面所提到的缺点的LED发光引擎。
发明内容
LED发光引擎包括柔性电缆、与电缆连接的线插口组件，以及选择性地与线插口组件连接的LED组件。线插口组件包括至少两个IDC端子。每个IDC端子剥离电缆的绝缘包皮，并与一个电导体接触。LED组件包括LED，当LED组件与线插口组件连接时该LED电连接至IDC端子。
LED发光引擎包括功率输送系统、与电缆连接的支座(mount)、第一和第二端子、以及适于选择性地与支座连接的LED组件。功率输送系统包括至少两个电导体，端子与相应的电导体接触。LED组件包括LED，当LED组件与支座连接时，LED电连接至端子。
制造LED发光引擎的方法包括以下步骤使电导体绝缘，以形成电缆；将IDC连接端子插入到电缆中，以与电导体接触；将安装组件固定至电缆；以及选择性地将LED组件连接于安装组件。LED组件包括LED，当LED组件与安装组件连接时，LED电连接至IDC端子。
LED发光引擎包括柔性电缆、与电缆连接的LED组件、以及插入在电缆中的端子。电缆包括至少两个电导体以及包围电导体的绝缘包皮。LED组件包括LED和与LED热连通的散热片。端子接触电导体，并且与LED电连接。
槽型字包括柔性电缆、支座、端子、LED组件、以及槽型字外壳。柔性电缆包括至少两个电导体以及包围电导体的绝缘包皮。支座与电缆连接。第一和第二端子剥离电缆的绝缘包皮，以与相应的电导体接触。LED组件可以选择性地与支座连接并且包括LED。电缆设置在槽型字外壳中。
图1是LED发光引擎的透视图。
图2是图1中LED发光引擎的LED组件的分解视图。
图3是图1中LED发光引擎的线插口组件的分解视图。
图4是图1中LED发光引擎的LED组件与线插口组件之间的连接的视图。
图5是与图1中发光引擎的一个线插口组件连接的一个LED组件的平面视图。
图6是与图1中的发光引擎的一个线插口组件连接的一个LED组件的侧视图。
图7是与图1中的发光引擎的一个线插口组件连接的一个LED组件的端视图。
图8示出了设置在槽型字外壳中的图1的发光引擎。
具体实施例方式
参照图1，发光二极管(LED)发光引擎10包括柔性电缆12、与柔性电缆连接的线插口组件14、以及选择性地与线插口组件连接的LED组件16。该发光引擎10可以安装在各种不同的结构上，并且可以用于各种不同的环境中，一些实例包括槽型字和箱体信号照明(图8)、穹灯、以及橱柜下面的重点照明等。
参照图2，柔性电缆12包括用绝缘包皮26包围的多个导体18、22和24。图中示出了3个导体，但电缆可以包括几个到许多导线，其中一些导线可以传送电力，一些可以传送电信号等。优选地，导体是14AWG或16AWG(美国线规)，但其它粗度的导线也可以使用。当电力流过电缆时，导体可以称为正导体18、负导体24和串联导体22。导体18、22、24与电源(未示出)电连接，所述电源可以包括低压输出电源，向LED组件16提供照明电压。导体18、22和24平行于电缆12的纵向轴线伸展，并在一个平面内彼此对齐。当处于与所述平面相交的边缘，例如图2中电缆的薄边上时，这种定位使电缆12容易弯曲。电缆12还包括形成于绝缘包皮26中的V形槽28和32。槽28和32平行于导体18、22和24沿着电缆12纵向伸展。槽28和32位于相邻导体18、22和24之间。
在替换实施例中，电力可以通过其它供电系统传送至LED组件16。例如，线插口组件14，在本例中可能是指支座或支座组件，其可以与柔性电路(例如柔性材料上的铜迹线)或者引线框架(例如由模压金属电总线形成的绝缘引线框架)连接。柔性电路和引线框架可以通过导线、电跨接线等相互连接。
如图3所示，线插口组件14包括罩34、底座36、和绝缘移位连接(IDC)端子38和42。线插口组件14使LED组件16选择性地连接至电缆12。因此，线插口组件14可以称为支座、支座的一部分或支座组件。在图中所示的实施例中，线插口组件14插入LED组件16中，这是考虑到了LED组件的容易更换。在替换实施例中，LED组件16可以插入线插口组件14中，或者LED组件16可以以其它传统方式选择性地连接至线插口组件14。通过这些类型的连接，可在不露出电缆12的导体18、22、24的情况下对发光引擎10上的一个LED组件16进行更换。
罩34包括围绕电缆12安装的基本上为反C形的部分52。罩34的上部54具有当将罩34连接至底座36时使用的一对开口56和58。罩的下部62包括狭槽64。下部62与上部54平行，并与上部54相隔等于电缆12高度的距离，该高度是在导体18、22和24所在的平面中测得的。罩34还包括形成在上部54与下部62之间的反C形部52内表面上的纵向隆起66和68。隆起66和68容纳在电缆12的槽28和32中。基座72从C形部52向下悬垂。基座72包括沿着基座纵向隔开的多个长狭槽74。基座72还包括在狭槽74下面的平台76。平台76可以位于将安装发光引擎10的表面上或抵靠在该表面上。
通过把底座36装配到上部54与下部62之间的反C形部52中而将底座36连接至罩34，其中电缆12夹在底座与罩之间。底座36包括上表面84上的两个突部80和82，这两个突部容纳在罩34的上部54中的开口56和58中。底座36还包括下表面88上的舌片86，该舌片滑进罩34的下部62中的狭槽64中。狭槽92、94和96形成在底座36的上表面84中。狭槽92和94容纳IDC端子38和42。狭槽96容纳导体分离器44。当罩34容纳底座36时，上部54覆盖底座的上表面84，以覆盖狭槽92和94以及大部分IDC端子38和42。底座36还包括沿着与LED组件16相邻的底座面形成的下部纵向凹口98以及形成于底座相对横侧上的下部横向凹口100和102。凹口98、100和102便于线插口组件14与LED组件16之间的插入式连接摩擦配合。除了所述的线插口组件14与电缆12之间的机械连接外，线插口组件14可以与电缆12一起形成或以其它方式固定在电缆上。
IDC端子38和42刺穿包围导体18、22和24的绝缘材料26，以提供电连接。每个IDC端子38和42均包括叉形插脚104和106，这些插脚具有隔开的叉齿(tine)，锋利得足以刺穿绝缘包皮26，从而插脚不会切割导体18、22和24，而只是将导体容纳在叉齿之间。IDC端子38和42还包括凸形引线脚108和112，当端子容纳在底座36的上表面84上的狭槽92和94中时，凸形引线脚108和112就从底座朝向LED组件16延伸。IDC端子38和42基本上是S形的，且第一插脚104沿电缆12的纵向轴线与第二插脚106相隔。导体分离器44隔在插脚104与106之间，从而如果LED组件16以并联/串联结构连接时，串联导体22将在插脚之间被切分。已经描述了具体的端子38和42；但取代IDC端子的其它端子也可以用于提供导体与LED组件之间的电连接。另外，替换端子可以通过焊接、电跨接、卷曲在端子上、或其它电-机械连接方式与导线和/或供电系统相连接。
参照图4，线插口组件14插入LED组件16中。LED组件16包括安装插座120，线插口组件14装配于其中。具体地说，底座36和罩34的上部54由安装插座120容纳。如前面所提到的，在替换实施例中，LED组件16可以插入线插口组件14中，或者线插口组件和LED组件可以以其它传统方式选择性地彼此连接。
再次参照图2，LED组件16包括固定于底座124上的罩122。罩122包括罩相对侧上的两个侧突部126和128以及罩后部上的两个后突部132和134。罩122还包括罩相对侧上的两个弹性卡子136和138。弹性卡子136和138有凸边(knurl)142(图2中只显示了1个)。在相应的侧突部126和128以及相应的卡子136和138的前方(即，朝向线插口组件14)，一对侧壁144和146从罩122的相对侧悬垂。每个侧壁144和146均包括朝向彼此延伸的下延伸部148和152。下延伸部148和152与罩122的上表面150相隔，以限定LED组件16的安装插座120。罩122还包括LED 156从中突出的开口154。
LED组件16的罩122与LED组件的底座124连接，以覆盖通向LED 156的电连接。底座124包括彼此相对的侧壁160和162。每个侧壁160和162均包括相应的凹口164和166，用来容纳罩122上的相应的侧突部126和128。后壁168连接侧壁160和162，并且还包括用来容纳罩122的后突部132和134的凹口172和174。侧壁160和162在每个侧壁的前方都形成一个向外弯的直角，用来容纳弹性卡子136和138。卡子136和138装配在侧壁160和162的内侧，并且每个凸边142均贴附在每个侧壁的底部，以使罩122与底座124连接。
侧连接突部176和178分别从侧壁160和162延伸。侧连接突部176和178包括安装表面186和188中的开口182和184(图3)，可以容纳用于将LED组件16连接至相关表面的紧固件(未示出)，所述相关表面诸如形成在槽型字和箱体信号照明、穹灯、以及橱柜中的表面。如图6和图7所示，安装表面186和188与平台76相隔并位于平台76下面。参照图1，LED组件16沿这样的方向安装，即与电缆12相比，可以提高电缆的最大柔性，也就是说，LED 156面向平行于与电缆12的导体18、22和24相交的平面的方向。
从后壁168延伸的多个翅片190能够为LED 156提供散热片。翅片被示为散热片；但散热片器还可以包括销或其它结构，以增加散热片的表面积。翅片190从后壁168向后、向下延伸。翅片190向下几乎延伸到了每个侧连接突部176和178的安装表面186和188，如图6和图7所示，以使散热片的表面积达到最大。如图7所示，翅片190还向前延伸，也就是朝向电缆12延伸，远离底座124的上部，从而也使散热片表面积最大化。具体参照图6，翅片190与线插口组件14的基座72中的狭槽74对齐，从而空气可流过狭槽74并在翅片190之间流动，以冷却LED 156。
LED 156安装在支撑件192上，支撑件192容纳在LED组件16的底座124中。优选地，支撑件192包括导热材料，如热条带、热垫、热油脂或精整光面，以使LED 156所产生的热量能够朝向翅片190传播，在翅片190处热量可消散。支撑件192通过紧固件194和196固定在底座124中；但支撑件还可以以其它传统方式固定至底座124。
电插座198安装在支撑件192上，并接收来自线插口组件14的端子38和42的凸形引线脚108和112。电插座198通过电路(未示出)与LED 156的引线202和204电连接。电路可以印刷在支撑件192上，或者可以提供导线将插座连接至引线202和204。电路可以包括电压管理电路。
在替换实施例中，与电插座198相似的电插座可以安装于线插口组件14。线插口组件上的这种电插座可以接收与LED 156电连接凸形插入件。可替换地，可以以其它传统方式实现导体18、22、和24与LED 156之间的选择性电连接，所述传统方式包括焊接、导线跨接、卷曲在端子上、或其它电-机械连接方式。
如图4所示，LED组件16接收线插口组件14，以将LED组件安装到电缆12上。这种连接使得从电缆12上移走LED组件16时不会暴露IDC端子38和42所形成的孔。参照图2，底座36和罩34的上部54容纳在下延伸部148、152与罩122的上表面150之间，从而延伸部148和152装配在线插口组件的底座36的下部横向凹口100和102中。底座36的下部纵向凹口98安靠在LED 156的支撑件192上。凸形引线脚108和112被电插座198容纳，以提供LED 156与导体18、22和24之间的电连接。因此，在LED组件16与线插口组件或安装组件14之间存在摩擦配合，从而LED组件可选择性地从电缆12上移去，而不暴露IDC端子所形成的孔。LED组件16与安装组件14之间的插入式连接有助于容易安装以及LED的更换。另外，设置在LED组件16上的散热片使发光引擎10在不需要将其安装于导热表面的情况下实现散热。
已结合优选实施例描述了LED发光引擎。很明显，在阅读和理解前面详细描述的基础上，本领域中普通技术人员可进行修正和更改。该项发明可以理解成包括落在所附权利要求及其等同物范围内的所有修正和更改。
权利要求
1.一种发光二极管(LED)发光引擎包括柔性电缆，包括至少两个电导体和包围所述电导体的绝缘包皮；线插口组件，与所述电缆连接，并且包括至少两个绝缘移位连接(IDC)端子，其中，每个所述IDC端子剥离所述电缆的所述绝缘包皮，并与所述电导体之一接触；LED组件，选择性地与所述线插口组件连接，所述LED组件包括LED，当所述LED组件与所述线插口组件连接时，所述LED与所述IDC端子电连接。
2.根据权利要求1所述的发光引擎，其中，所述电缆包括基本上位于同一平面中的三个电导体，并且所述LED组件上的所述LED通常沿着平行于所述电导体所位于平面的方向发光。
3.根据权利要求1所述的发光引擎，其中，所述LED组件接收所述线插口组件。
4.根据权利要求1所述的发光引擎，其中，所述线插口组件包括底座和位于所述底座中的IDC端子，这样，每个IDC端子包括从所述底座朝向所述电缆延伸的第一部和从所述底座朝向所述LED组件延伸的第二部。
5.根据权利要求4所述的发光引擎，其中，所述线插口组件包括罩，所述罩至少基本覆盖所述第一部与所述第二部之间的所述IDC端子。
6.根据权利要求4所述的发光引擎，其中，所述LED组件包括电插座，用于接收每个IDC端子的所述第二部。
7.根据权利要求1所述的发光引擎，其中，所述线插口组件包括电插座。
8.根据权利要求1所述的发光引擎，其中，所述电缆包括纵向槽，并且所述线插口组件包括具有纵向隆起的罩，所述纵向隆起接收在所述纵向槽中。
9.根据权利要求1所述的发光引擎，其中，所述线插口组件包括开有狭槽的基座。
10.根据权利要求1所述的发光引擎，其中，所述LED组件包括组件插座，用于接收所述线插口组件。
11.根据权利要求1所述的发光引擎，其中，所述LED组件包括与所述LED电连接的电插座。
12.根据权利要求1所述的发光引擎，其中，所述LED组件包括多个翅片。
13.根据权利要求12所述的发光引擎，其中，所述线插口组件包括具有多个穿通狭槽的基座，其中，所述翅片与所述基座对齐，使得所述翅片之间的空间与所述狭槽对齐。
14.根据权利要求12所述的发光引擎，其中，所述LED组件包括安装突部，所述安装突部具有位于所述翅片下面的安装表面。
15.一种发光二极管(LED)发光引擎，包括功率输送系统，包括至少两个电导体；支座，与所述功率输送系统相连接；第一和第二端子，与相应的电导体接触；以及LED组件，限定了适于选择性地与所述支座相连接的安装插座，其中，所述LED组件包括LED，当所述LED组件与所述支座连接时，所述LED与所述端子电连接。
16.根据权利要求15所述的发光引擎，其中，所述功率输送系统包括柔性电缆、柔性电路或引线框架。
17.根据权利要求16所述的发光引擎，其中，所述LED组件包括接收所述端子的电插座。
18.根据权利要求15所述的发光引擎，其中，所述LED组件包括散热片。
19.一种制造LED发光引擎的方法，包括使电导体绝缘，以形成柔性电缆；把端子插入所述电缆中，以与电导体接触；将安装组件固定至所述电缆；以及选择性地将LED组件连接于所述安装组件，其中，所述LED组件包括LED，当所述LED组件与所述安装组件连接时，所述LED与所述IDC端子电连接。
20.一种发光二极管(LED)发光引擎，包括柔性电缆，具有至少两个电导体和包围所述电导体的绝缘包皮；LED组件，与所述电缆连接，所述LED组件包括LED和与所述LED热连通的散热片；以及端子，插入在所述电缆中并与所述电导体相接触，其中，所述端子与所述LED电连接。
21.一种槽型字，包括柔性电缆，具有至少两个电导体和包围所述电导体的绝缘包皮；支座，与所述电缆相连接；第一和第二端子，剥离所述电缆的绝缘包皮，以与相应的电导体接触；LED组件，适于选择性地与所述支座相连接，其中，所述LED组件包括LED；以及槽型字外壳，所述电缆设置在所述外壳中。
全文摘要
本发明公开了一种LED发光引擎，包括柔性电缆，与电缆连接的线插口组件，以及与线插口组件选择性地连接的LED组件。线插口组件包括至少两个IDC端子。IDC端子剥离电缆的绝缘包皮，并与电导体之一接触。LED组件包括LED，当LED组件与线插口组件连接时，该LED与IDC端子电连接。
文档编号F21S4/00GK1950974SQ200580013721
公开日2007年4月18日 申请日期2005年3月24日 优先权日2004年4月6日
发明者马修·姆拉科维奇, 杰弗里·诺尔 申请人:吉尔科有限公司