灯带制作系统和利用该灯带制作系统制作灯带的方法与流程

本发明涉及灯带制作技术领域，尤其是涉及一种灯带制作系统和利用该灯带制作系统制作灯带的方法。

背景技术：

随着人们收入的增加，对生活质量的要求也越来越高，灯带能够用于装饰、照明，能够给各种节庆活动增添无穷的喜悦和气氛，已经获得了巨大的市场。无论是广告行业、装饰行业、建筑行业、商用行业和礼品行业，灯带都以其视觉效果极佳的特点占据优势。

但是，在灯带需求如此之大的情况下，当前的灯带市场上的现状却是灯带形状单一、功能单一、长度受限、宽度受限等各种问题。目前灯带均是用柔性电路板制作，这种电路板一次性成本高，仅仅为特殊应用设计和制造，非常不适用于大量应用。而且，柔性电路板工艺限制尺寸、容易损坏等，这也是传统灯带成本高的原因之一。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明提供一种灯带制作系统和利用该灯带制作系统制作灯带的方法，可以提高灯带制作的自由度，成本低，适于大批量灯带的生产。

第一方面，本发明提供的灯带制作系统包括：

图案设计装置，用于根据用户对电路走线的绘制操作和对元器件放置位置的设置操作，生成虚拟灯带图案，并根据所述虚拟灯带图案，生成对应的打印指令；

液态金属印制装置，包括打印基底和与所述图案设计装置通信连接的液态金属打印机，所述液态金属打印机用于根据所述打印指令，在所述打印基底上喷涂或涂写液态金属，以形成电路走线；

元器件放置装置，用于根据所述打印指令，将元器件放置在所述打印基底的与所述放置位置对应的位置上；

封装装置，用于对所述打印基底上的电路走线和元器件形成的实体灯带图案利用封装材料进行封装；

固化装置，用于对所述实体灯带图案上的封装材料进行固化。

可选的，所述系统还包括：

定型装置，用于对所述打印基底进行固定和限定所述封装装置喷涂封装材料的区域范围。

可选的，所述定型装置包括框形定型结构和矩形定型结构，其中：

所述框形定型结构用于对所述打印基底的四周边缘进行固定；

所述矩形定型结构设置在所述打印基底的中心位置；

所述矩形定型结构与所述矩形定型结构之间形成凹槽，所述凹槽用于限定所述封装材料的喷涂范围。

可选的，所述封装装置包括用于容置所述封装材料的容置腔和与所述容置腔连通的喷涂头。

可选的，所述系统还包括：

连通性检测装置，用于对述打印基底上喷涂的液态金属所形成的电路走线进行连通性检测。

第二方面，本发明提供的利用该灯带制作系统制作灯带的方法包括：

利用所述图案设计装置制作虚拟灯带图案，并生成对应的打印指令，所述灯带图案包括电路走线和元器件的放置位置；

利用所述液态金属打印机在所述打印基底上喷涂或涂写液态金属，以形成电路走线；

利用所述元器件放置装置将元器件放置在所述打印基底的与所述放置位置对应的位置上；

利用所述封装装置对所述打印基底上的电路走线和元器件形成的实体灯带图案利用封装材料进行封装；

利用所述固化装置对喷涂在所述实体灯带图案上的封装材料进行固化。

可选的，所述灯带制作系统为权利要求5所述的灯带制作系统；在利用所述元器件放置装置将元器件放置在所述打印基底的与所述放置位置对应的位置上之前，所述方法还包括：

对所述打印基底上喷涂的液态金属所形成的电路走线进行连通性检测，并在所述电路走线满足连通性要求的情况下，允许执行利用所述元器件放置装置将元器件放置在所述打印基底的与所述放置位置对应的位置上的操作。

可选的，所述灯带制作系统为权利要求2或3所述的灯带制作系统；在利用所述封装装置对所述打印基底上的电路走线和元器件形成的实体灯带图案利用封装材料进行封装之前，所述方法还包括：

利用所述定型装置对所述打印基底进行固定和限定所述封装装置喷涂封装材料的区域范围。

可选的，所述方法还包括：

在固化完成后，将所述实体灯带图案和所述打印基底分离；

在分离后的实体灯带图案与所述打印基底接触的一面上设置元器件和电源引线；

利用所述封装装置对所述实体灯带图案与所述打印基底接触的一面上的电路走线、元器件和电源引线利用封装材料进行封装；

利用所述固化装置对所述封装材料进行固化。

可选的，所述灯带制作系统为权利要求2或3所述的灯带制作系统，在利用所述封装装置对所述实体灯带图案与所述打印基底接触的一面上的电路走线、元器件和电源引线利用封装材料进行封装之前，所述方法还包括：

利用所述定型装置对分离后的实体灯带图案进行固定和限定所述封装装置喷涂封装材料的区域范围；所述实体灯带图案与所述打印基底接触的一面朝向所述定型装置。

本发明提供的灯带制作系统和利用该灯带制作系统制作灯带的方法，本发明提供的灯带制作系统，采用图案设计装置设计灯带图案，可以根据需要进行个性化定制，使得灯带制作的自由度大幅度提高；用户可以自行绘制任何形式的灯带，无论是简单的灯带图案，还是复杂的灯带图案，都可以快速实现，提高制作效率。而且，采用液态金属印制装置在打印基底上打印电路走线，同时采用封装材料进行封装，相对于现有技术中采用柔性电路板的方式，具有不易损坏、不受工艺尺寸的限制和成本低的优点，适于大批量的灯带制作。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1示出了本发明一实施例中灯带制作系统的结构示意图；

图2示出了本发明一实施例中生成的虚拟灯带图案的示意图；

图3示出了本发明一实施例中标准化连接接口的示意图；

附图标记说明：

1-液态金属打印机；2-打印基底；3-定型装置；4-封装装置；5-连通性检测装置；6-元器件放置装置；7-液态金属；8-封装材料；9-元器件；10-单片机；11-液态金属焊盘；12-磁吸端子底座；13-磁吸端子。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

第一方面，本发明提供一种灯带制作系统，如图1、2所示，该系统包括：

图案设计装置，用于根据用户对电路走线的绘制操作和对元器件放置位置的设置操作，生成虚拟灯带图案，并根据所述虚拟灯带图案，生成对应的打印指令；

液态金属印制装置，包括打印基底2和与所述图案设计装置通信连接的液态金属打印机1，所述液态金属打印机1用于根据所述打印指令，在所述打印基底2上喷涂或涂写液态金属7，以形成电路走线；

元器件放置装置6，用于根据所述打印指令，将元器件9放置在所述打印基底2的与所述放置位置对应的位置上；

封装装置4，用于对所述打印基底2上的电路走线和元器件9形成的实体灯带图案利用封装材料8进行封装；

固化装置，用于对所述实体灯带图案上的封装材料8进行固化。

本发明提供的灯带制作系统，采用图案设计装置设计灯带图案，可以根据需要进行个性化定制，使得灯带制作的自由度大幅度提高；用户可以自行绘制任何形式的灯带，无论是简单的灯带图案，还是复杂的灯带图案，都可以快速实现，提高制作效率。而且，采用液态金属印制装置在打印基底2上打印电路走线，同时采用封装材料8进行封装，相对于现有技术中采用柔性电路板的方式，具有不易损坏、不受工艺尺寸的限制和成本低的优点，适于大批量的灯带制作。

在具体实施时，用户可以在图案设计装置上进行电路走线的绘制和对元器件9放置位置的设置等操作，从而得到虚拟灯带图案。图案设计装置中存储有根据用户对电路走线和元器件9放置位置的设置自动生成灯带图案的核心图形处理算法和对应的源代码，与液态金属打印机1的通信算法和对应的源代码，当然还可以存储有其他功能性算法和配套的源代码等。

举例来说，如图2所示，用户可以在图案设计装置上输入“灯”字，调节大小和字体，选择灯带电路类型为圆二线，选择使用控制元器件，选择连接方式为串并联结合，点击生成电路按钮，自动生成虚拟灯带图案。

在具体实施时，打印基底2可以是高分子聚合物、玻璃、陶瓷、木材、纸张、固体金属单质及合金、有机生物体等中的一种或几种，所述的高分子聚合物包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、环氧树脂或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乳酸、聚乙烯醇、聚二甲基硅氧烷、硅胶、橡胶等。

在具体实施时，液态金属打印机1可以是打印机、液态金属电路手写笔、液态金属电路掩膜喷涂装置或者其他各类可以制作单层或者多层液态金属电路的设备。

在具体实施时，液态金属7可以采用熔点在300摄氏度以下的低熔点金属或合金，成分可以是镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、铜、银、金、汞、钠、钾、镁、铝、铁、钴、镍、锰、钛、钒等中的一种或多种，其形式可以是金属单质、合金，也可以是金属纳米颗粒与流体分散剂混合形成的导电纳米流体。

在具体实施时，液态金属打印机1和图案设计装置之间的通信可以是有线通信方式，也可以是无线通信方式。

在具体实施时，基于液态金属打印技术的标准化连接接口，包括标准化的液态金属焊盘和贴片型元器件的连接方式、液态金属焊盘和直插式元器件的连接方式，也可以是图3中的液态金属焊盘11和磁性金属端子13的磁吸式连接方法，其中磁吸端子13通过磁吸端子底座12设置在打印基底上。液态金属焊盘和导线利用小铜柱或小铜螺钉进行嫁接的连接方式，利用标准化连接接口如小铜柱可以实现单层或多层灯带电路的印制。

在具体实施时，在利用元器件放置装置6进行元器件9放置时，可以沿走线方向依次对电路的每一个周期性结构进行元器件9的放置，在每一个周期性电路中按照器件的种类进行放置。其中，元器件9可以是LED灯，荧光灯、卤素灯、白炽灯如长泡彩灯和米泡彩灯、荧光物质等通电发光的器件，也可以是各种功能性的芯片，如稳压用的稳压芯片和用于编程的单片机10等。

在具体实施时，封装装置4可以是以喷、涂、抹等任意方式将封装材料8覆盖在液态金属7形成的电路走线上的装置，例如，封装装置4包括用于容置封装材料8的容置腔和与所述容置腔连通的喷涂头。

在具体实施时，封装材料8可以是聚二甲基硅氧烷、硅胶、乳胶、硫橡胶、聚合物漆、光固化胶如G3311和G381等可经由液态固化的材料。

在具体实施时，固化装置可以采用多种结构，例如，可以使封装材料快速光固化的光固化灯、可以使封装材料慢速固化的干燥箱等。

在具体实施时，本发明提供的系统还可以包括定型装置3，以对所述打印基底2进行固定和限定所述封装装置4喷涂封装材料8的区域范围，从而使得在封装过程中打印基底2固定不动，而且可以对封装材料8的喷涂范围进行限定。

在具体实施时，不同类型的灯带对应不同的定型装置3，封装后得到不同的灯带形状。例如，常规的圆二线、圆三线、扁三线和扁四线等均对应着不同的定型装置。当然，定型装置3也可以是自定义的组合线状定型装置，例如非单一线状或非线状定型装置。

如图1所示，定型装置3的一种可选结构如下：

所述定型装置3包括框形定型结构和矩形定型结构，其中：

所述框形定型结构用于对所述打印基底2的四周边缘进行固定；

所述矩形定型结构设置在所述打印基底2的中心位置；

所述矩形定型结构与所述矩形定型结构之间形成凹槽，所述凹槽用于限定所述封装材料8的喷涂范围。

在具体实施时，本发明提供的灯带制作系统还包括：

连通性检测装置5，用于对述打印基底2上喷涂的液态金属7所形成的电路走线进行连通性检测。

可理解的是，只有连通性良好的前提下，才会利用元器件放置装置6执行元器件9的放置操作，形成实体灯带图案。

这里，通过连通性检测装置5对在打印基底2上的电路走线进行连通性检测，对喷涂所形成的电路走线的连通情况进行一定的了解，在此基础上决定是否重新喷涂电路走线，还是进一步放置元器件9，以保证所制作灯带的质量。

在具体实施时，连通性检测装置5可以利用摄像头拍摄电路走线以进行连通性分析方式，也可以利用双探针或多探针进行连通性测试等方式。

第二方面，本发明还提供一种利用上述任一灯带制作系统制作灯带的方法，该方法包括：

S1、利用所述图案设计装置制作虚拟灯带图案，并生成对应的打印指令，所述灯带图案包括电路走线和元器件的放置位置；

S2、利用所述液态金属打印机1在所述打印基底2上喷涂或涂写液态金属7，以形成电路走线；

S3、利用元器件放置装置6将元器件9放置在所述打印基底2的与所述放置位置对应的位置上；

S4、利用封装装置4对所述打印基底2上的电路走线和元器件9形成的实体灯带图案利用封装材料8进行封装；

S5、利用所述固化装置对喷涂在所述实体灯带图案上的封装材料8进行固化。

本发明提供的制作灯带的方法中，采用第一方面提供的灯带制作系统进行灯带制作，因此具有与第一方面中的灯带制作系统相同的技术效果，这里不再赘述。

在具体实施时，若灯带制作系统中还包括连通性检测装置5时，在执行步骤S3之前，可以对述打印基底2上喷涂的液态金属7所形成的电路走线进行连通性检测，并在所述电路走线满足连通性要求的情况下，允许执行步骤S3。

在具体实施时，若灯带制作装置中还包括定型装置3，则在步骤S4之前，还可以利用所述定型装置3对所述打印基底2进行固定和限定所述封装装置4喷涂封装材料8的区域范围，然后再执行步骤S4。

以上方法是在打印基底2朝上的一面(简称第一面)进行元器件9的放置、封装等操作，在具体实施时，还可以对朝下的一面(简称第二面)进行相同的操作，据此，本发明提供的方法还包括：

S6、在固化完成后，将所述实体灯带图案和所述打印基底2分离；

S7、在分离后的实体灯带图案与所述打印基底2接触的一面(即第二面)上设置元器件9和电源引线；

S8、利用封装装置4对所述实体灯带图案与所述打印基底2接触的一面(即第二面)上的电路走线、元器件9和电源引线利用封装材料8进行封装；

S9、利用所述固化装置对所述封装材料8进行固化。

这样，得到的实体灯带图案包括两面封装材料和由两面封装材料封装的电路走线、元器件、电源引线等。

类似的，若灯带制作装置中还包括定型装置3，则在S8之前，还可以利用所述定型装置3对分离后的实体灯带图案进行固定和限定所述封装装置4喷涂封装材料的区域范围；实体灯带图案与所述打印基底2接触的一面(即第二面)面向所述定型装置3。

举例来说，液态金属打印机1为电磁驱动式液态金属电路印制机，所使用的液态金属材料为镓铟合金，所使用的打印基底2为聚氯乙烯薄膜，所使用的封装材料8为聚二甲基硅氧烷，所使用的固化装置为真空干燥箱，制作的灯带电路为口字型圆二线灯带电路。

用户利用图案设计装置画好电路图，生成打印命令并与液态金属打印机1进行通讯，电磁驱动式液态金属电路印制机把电路镜面印制在聚氯乙烯薄膜上，测试连通性确保电路无断路，使用定型装置3固定聚氯乙烯薄膜，形成一个口字型方框结构，而且中间也放置方形定型结构，口字型方框结构和方形定型结构之间形成凹槽。在凹槽中添加封装材料-聚二甲基硅氧烷，沿电路所在空槽均匀添加，待液面稳定无气泡，放置入真空干燥箱。聚二甲基硅氧烷固化后取出，使用液氮浸泡或浇淋，分离聚氯乙烯薄膜，在电路背面放置LED灯和电源引线。再次使用定型装置3固定，使用封装材料8-聚二甲基硅氧烷进行第二次封装，再次放入真空干燥箱干燥，即可得到设计的口字型灯带。

当然，还可以对得到的实体灯带图案进行修剪，在外表面包裹其他防水或荧光，以及多个灯带的拼接、组合和串并联等，从而得到具有自定义图案的一体化灯带成品。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。