管状固态照明设备的制作方法

本申请涉及一种管状固态照明设备，其包括：透光管，该透光管包括沿管轴向延伸的内壁部分；柔性载体带，具有附接到上述内壁区段的第一部分，柔性载体带包括细长主表面和与细长主表面相对的另一细长主表面，细长主表面在第一部分上承载多个固态照明元件；和刚性印刷电路板，包括第一主表面，固态发光元件的驱动器电路安装在第一主表面上，上述第一主表面面向柔性载体带。

背景技术：

由于这种照明的绿色凭证，诸如LED照明的固态照明正在迅速普及。通常，固态照明设备以白炽灯或卤素照明设备的能量消耗的一小部分产生其发光输出。此外，与白炽灯和卤素灯照明设备相比，固态照明设备具有更长的使用寿命。

为了产生足够强度的发光输出，固态照明设备通常包括多个固态发光元件，其可以以规则图案布置在另一个中以获得均匀的发光输出。例如，固态照明设备可以被提供为带照明，其中例如LED的多个固态照明元件被安装在出图柔性载体带的细长的矩形带上。这种柔性带有时被称为柔性印刷电路板。

图1中示意性地描绘了这种照明设备的示例。具体实施方式参照图1，其描绘了管状固态照明设备10，其中柔性载体带20的主表面 22的一部分附接到管12的内壁区段，该内壁区段沿管12轴向延伸，即柔性载体带20沿着管12的长度方向固定。这通常使用诸如胶水或双面胶带的粘合剂来实现。柔性载体带20还包括主表面21，其中固态发光元件30布置成将光发射到管12中。管状固态发光设备10还包括刚性印刷电路板(PCB)40，其可以安装在管状固态照明设备10 的端盖11中，并且通常具有安装在面向柔性载体带的主表面21的主表面42上的驱动电路50。柔性载体带20通常包括在主表面21上具有一个或多个焊接触点的端部24，其焊接到PCB 40的主表面42上的对应的焊接触点。

这种管状固态照明设备10的典型组装过程涉及将柔性载体带20 固定在管12内，使得包括端部分24的柔性载体带20的一部分伸出管12。刚性PCB40随后被焊接到柔性载体带20，之后将刚性PCB 40 插入管12中，如方框箭头所示，例如通过用端盖11封盖管12，在此过程中，柔性载体带20的中间部分23被向内推动，以在柔性载体带 20的第一部分和端部分24之间形成弯曲区域，其上安装有固态照明元件30，使得柔性载体带20自身折叠。

然而，这种组装过程遭受高故障率。具体地，由于刚性PCB 40 插入管12中导致这些焊点受到与将柔性载体带的中间部分23推入管 12相关联的剪切或剥离应力的事实，柔性载体带20和刚性PCB 40 之间的焊点易于失效。可以通过增强焊点来减少这种故障率，例如使用双面胶带或胶水，通过使用额外的焊料进行更长时间的焊接或通过检查焊点，例如使用X射线检查。

US 5,920,465公开了一种用于互连柔性印刷电路板(FPC)和硬质印刷电路板(PCB)的连接结构，允许FPC和PCB通过装配公接头而在预定的相对位置处容易地彼此连接。即使在诸如外壳之类的支撑构件不能立即在PCB和FPC的部分下方彼此连接时，FPC也成为 PCB的母接头。在用于FPC和PCB的互连的连接结构中，FPC的与 PCB相对的表面设置有突出板形式的阳接头，并且PCB的与FPC相对的表面设置有开口或凹槽形式的阴接头，适于接收突出板，从而将 FPC定位在PCB的预定位置。

这些措施的共同之处在于，柔性载体带和刚性PCB之间的连接的改善的鲁棒性增加了管状固态照明设备10的复杂性和/或制造成本。这是不希望的，例如因为与传统的白炽灯、卤素灯或荧光灯照明设备相比额外的成本是利用具有更节能的固态照明等效物大规模更换这种传统照明设备的道路上的主要障碍之一。

GB2,531,425A公开了一种LED管灯，包括管和设置在管内的 FPC。FPC具有：布线层；和多个LED光源，沿着FPC安装成一排并连接到布线层。FPC安装在管的内表面上，并且FPC还包括自由延伸的端部，该端部是FPC的整体部分。处于完全伸展状态的FPC可能比管长。LED光源和电源两者分别安装在FPC的相同前表面和用于电源的刚性印刷电路板上。因此，FPC的冗余长度必须在管内卷曲而没有任何位置控制。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种更具成本效益的管状固态照明设备，其表现出柔性载体带和刚性PCB之间的焊接连接的改善的鲁棒性。

本实用新型进一步寻求提供一种通过将柔性载体带焊接到刚性印刷电路板上来形成光引擎组件的成本有效的方法，该方法在将这种光引擎组件插入管状固态发光设备的管中期间改善柔性载体带和刚性PCB之间的焊接连接的鲁棒性。

本实用新型还旨在提供这种管状固态照明设备的组装方法，其中以降低的故障率实现这种光引擎组件的插入。

根据一个方面，提供了一种管状固态照明设备，包括：透光管，包括沿管轴向延伸的内壁区段；柔性载体带，具有连接到上述内壁区段的第一部分，柔性载体带包括细长主表面和与细长主表面相对的另一细长主表面，细长主表面在所述第一部分上承载多个固态发光元件，并且在柔性载体带的一端处的相邻端子区域中承载多个导电触点，每个导电触点用作用于多个固态发光元件的端子，上述相邻端子区域由凹槽分离；和刚性印刷电路板，包括：第一主表面，用于所述固态发光元件的驱动器电路被安装在所述第一主表面上，所述第一主表面面向所述柔性载体带；和第二主表面，与第一主表面相对，第二主表面沿所述第二主表面的边缘承载多个空间上分离的焊盘，每个焊盘对应于一个导电触点；其中另一细长主表面接触第二主表面，使得每个导电触点与所述空间上分离的焊盘中的一个焊盘对准，并通过在承载上述导电触点的端子区域上延伸的焊料部分被焊接到上述焊盘。

在柔性载体带和刚性PCB的第二主表面上的刚性PCB之间提供这种焊接接触确保了在将刚性PCB插入管状固态照明设备的管中时焊接接触暴露于减小的撕裂应力，由于刚性PCB的前缘将柔性载体带的中间区域推入管中，从而减轻了柔性载体带和刚性PCB之间的焊接点上的力。此外，因为焊料部分在柔性载体带的端子区域上延伸，所以实现了端子区域与刚性PCB的更牢固的结合。

柔性载体带还可以包括在第一部分和相邻端子区域之间的弯曲中间区域。

优选地，每个焊盘在沿着边缘的方向上比对应的导电触点宽。这有助于以直接的方式将柔性载体带的端子区域固定到刚性PCB的焊盘上。

柔性载体带可以包括在柔性载体带和内壁部分之间的另一细长主表面上的电绝缘层。这种电绝缘降低了当人触摸管状固态照明设备的管时电击的风险，同时该设备连接到电源，例如市电电源。

柔性载体带还可包括桥接相邻端子区域的平行边缘的增强部分。这种增强部分可有助于在柔性载体带和刚性PCB之间建立紧密接触，即可有助于使柔性载体带抵靠刚性PCB变平。

导电触点可以是铜触点，但也可以考虑适用于焊接工艺的其他合适的导电材料

焊料部分可以包括锡，但是也可以考虑适用于焊接工艺的其他合适的焊料材料。

多个导电触点可以是一对导电触点，并且多个空间上分开的焊盘可以是一对焊盘，但是也可以设想更多数目的导电触点和/或空间上分离的焊盘。

刚性PCB可以固定在管状固态照明设备的端盖中，这是将刚性 PCB安装在管状固态照明设备内的成本有效的方式。

在至少一些实施例中，固态照明元件是LED。

附图说明

通过参考附图的非限制性示例更详细地描述本实用新型的实施例，其中：

图1示意性地描绘了现有技术的管状固态照明设备；

图2示意性地示出了根据一个实施例的柔性载体带；

图3示意性地示出了根据另一实施例的柔性载体带；

图4以透视图示意性地示出了根据一个实施例的形成光引擎组件的方法的步骤；

图5示意性地更详细地描绘了图4的光引擎组件的侧视图；

图6以透视图示意性地描绘了根据一个实施例的形成光引擎组件的方法的另一步骤；

图7以透视图示意性地描绘了根据另一实施例的形成光引擎组件的方法的步骤；和

图8示意性地示出了根据一个实施例的管状固态照明设备的组装方法。

具体实施方式

应该理解的是，附图仅是示意性的，并未按比例绘制。还应该理解，在所有附图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部分。

图2示意性地描绘了根据一个实施例的柔性载体带20的俯视图。柔性载体带20包括细长主表面21和相对的细长主表面22。细长主表面21在柔性载体带20的第一区域中承载多个固态照明(SSL)元件 30。这种SSL元件30例如可以是LED，其可以是可单独寻址 (addressable)的或可作为组寻址的。SSL元件30可以包括相同的 LED，例如白光LED或可以是被配置为产生不同颜色光的LED。在可单独寻址的LED的情况下，这种不同颜色的LED可用于产生具有可配置的颜色或色温的光，例如，具有不同的色温的白光。

柔性载体带20还包括在安装SSL元件30的区域和包括由凹槽26分开的一对端子区域25的端部区域之间的中间区域23。端子区域 25可以被认为是从柔性载体带20延伸的端子指状物。每个端子区域 25在细长主表面21上承载至少一个导电触点35。在一些实施例中，每个端子区域25可以承载多个这样的导电触点35。导电触点35可以由任何导电材料制成，例如金属或金属合金，焊料可以粘附在其上，下面将更详细地说明。作为非限制性示例，导电触点35可以是铜或铜合金触点。

尽管没有明确示出，导电轨道可以嵌入或以其他方式部署在柔性载体带20中，这些导电轨道提供导电触点35和相应的SSL元件30 之间的电连接。这本身是公知的并且为了简洁起见将不再进一步详细解释。导电轨道可以由任何合适的材料制成，例如，金属或金属合金，合适的材料可以是相同的金属或金属合金，用于导电触点35，尽管这不是严格必需的。

另一细长主表面22可以带有电绝缘层，例如诸如聚酰亚胺等的电绝缘薄膜，使得当另一细长主表面22固定在接收表面上时，例如，管状固态照明设备的管的内壁区段沿着管轴向延伸，使管免于暴露于从导电触点35通过导电轨道流向SSL元件30的电流，从而降低有人触摸管遭受电击的风险。柔性载体带20可以由任何合适的材料或材料堆叠制成。作为非限制性示例，柔性载体带20可以包括层堆叠，该层堆叠包括诸如聚酰亚胺等的电绝缘膜，其上粘附有(图案化的) 金属或金属合金层，例如铜层或类似物，该(图案化的)金属或金属合金层可以被电绝缘的另外的层覆盖，该另外的层被图案化以暴露导电触点35，例如，柔性载体带20的焊盘。这种柔性PCB的其他合适的实施例对于技术人员来说是显而易见的。

图3示意性地示出了根据另一实施例的柔性载体带20的俯视图，其中远离柔性载体带20的主体的端子区域25的平行边缘通过两个端子区域25和在这两个端子区域之间的凹陷26之间用作桥接部分的增强部分27熔合。如下面将更详细地解释的，这样的增强部分27可以有助于促进端子25的平面度抵靠刚性PCB，柔性载体带20将通过焊接固定在刚性PCB上。为了避免疑问，应注意，这种增强部分27可以简单地通过提供连续的柔性载体带20并在柔性载体带20中(例如通过切割、冲压等)创建凹槽26来形成，使得凹槽26形成在增强部分27和柔性载体带20的主体之间。

图4示意性地描绘了通过将柔性载体带20焊接到刚性印刷电路板40来形成光引擎组件的方法中的一部分，该刚性印刷电路板40包括第一主表面42，用于固态照明元件30的驱动电路50以合适的方式安装在第一主表面42上，例如通过将延伸穿过刚性PCB 40的驱动电路50的引脚焊接到刚性PCB的焊盘等。刚性PCB 40还包括与第一主表面42相对的第二主表面41，其沿着第二主表面41的边缘47承载多个空间上分开的焊盘45。每个焊盘45对应于柔性载体带20的导电触点35中的一个导电触点，即设计成与导电触点35中的一个接合。如图4中示意性所示，焊盘45的尺寸通常大于导电触点35，至少使得焊盘45的宽度(即沿边缘47的尺寸)大于柔性载体带20的对应的端子区域25的宽度。用于焊盘45的材料没有特别限制；为此目的，可以使用与焊接工艺兼容的任何合适的导电材料。这些材料本身是众所周知的，因此为了简洁起见不再详细解释。

如图5中更详细地所示，柔性载体带20与刚性PCB 40对准，使得柔性载体带20的另一细长主表面22接触刚性PCB 40的第二主表面41，并且每个导电接触35与空间上分离的焊盘中的一个对准，导电触点35将被焊接到该焊盘上。换句话说，在根据本实用新型实施例的方法中，柔性载体带20在导电触点35和对应的焊盘45之间，而不是传统的焊接布置，其中柔性载体带20的导电触点35将面向刚性PCB 40的焊盘45。

如图6中示意性描绘的那样，在柔性载体带20与刚性PCB 40正确对准时，焊料部分44沉积在包括导电触点35的端子区域25上，即端子区域25被包裹在焊料中，焊料部分44包封端子区域25并且粘接到刚性PCB 40的第二主表面41上的下面的焊盘45。通常，焊料部分44延伸到柔性载体带20的凹槽26中(并且围绕端子区域25 的其他边缘)以将柔性载体带20的端子区域25固定到刚性PCB 40 的焊盘45上。这是可行的，由于焊盘45具有较大的尺寸，例如，比端子区域25更大的沿着刚性PCB 40的边缘47的宽度，使得一旦端子区域25正确地定位在焊盘45上方，部分焊盘45保持暴露，从而提供焊盘45的暴露表面区域，焊料部分44可以粘接在其上。可以使用任何合适类型的焊料来形成焊料部分44。在一个实施例中，焊料包括锡，即锡基焊料，如果导电触点35和/或焊盘45由铜或铜合金制成，则这是特别有利的，因为锡基焊料与铜和铜合金具有良好的亲和性。焊料部分44可以使用任何合适的焊接技术形成。例如，可以使用使用烙铁的所谓的热棒焊接。

图7示意性地描绘了通过将柔性载体带20焊接到刚性印刷电路板40上来形成光引擎组件的方法的这种方法的备选实施例的一个方面。图7与图5的不同之处在于，用图3中示意性地描绘的柔性载体带20代替图2中示意性地描绘的柔性载体带20。因此，柔性载体带 20的端子区域25位于刚性PCB 40的边缘47和增强部分27之间。增强部分27阻止各个端子区域25的独立的平面外弯曲并且因此有助于更容易地实现刚性PCB 40上的端子区域25的良好平面性，例如通过按下增强部分27，例如，在焊料部分44焊接在端子区域25上期间。通过在焊接期间按下增强部分27，端子区域25被迫靠在刚性PCB 40 的第二主表面41上，因此有助于实现端子部分25和由这些端子部分 25承载的导电触点35到下面的焊盘45良好的接合。柔性载体带20 可以被焊接到刚性印刷电路板40上，如前面借助于图6及其详细描述，使得为了简洁起见，这将不再解释。

可以使用上述方法制造的光引擎组件可以用在管状固态照明设备10的组装方法中，如图8中示意性地示出的。这种管状固态照明设备10通常包括光学透明或半透明材料的管12，例如，玻璃或光学级聚合物如聚碳酸酯，PMMA，PET等，该管12可进一步包括一个或多个光学元件，例如在管12的外表面或内表面上的诸如漫射膜的光学膜，以将由SSL元件30产生的光漫射在柔性载体带20的细长主表面21上。柔性载体带20的一部分是固定到管12的内表面部分，使得柔性载体带20的另一细长表面22的一部分附接到管12的内壁部分，该内壁部分沿管轴向延伸，即在管12的细长方向上延伸。如前所述，附接到管12的内壁区段的部分的柔性载体带20的另一细长表面22的至少一部分带有电绝缘薄膜，使得柔性载体带20与管12 电绝缘，使得当设备连接到诸如市电电源的电源时，使接触管状SSL 照明设备10的管的人免受到电击。

刚性PCB 40可以安装在端盖11上，以用于封盖管12的开口，这是本身众所周知的。刚性PCB 40通常安装在端盖11上，使得如方框箭头所示，在刚性PCB 40插入管12中时，刚性PCB 40的第一主表面42面向柔性载体带20的细长主表面21，在刚性PCB 40上安装有驱动器电路50。刚性PCB 40的相对的第二主表面41承载焊盘45，柔性载体带20的导电部分35焊接在焊盘45上，如上面更详细地说明的。

在一个优选实施例中，如前所述，柔性载体带20固定在管12中，例如在形成光引擎组件之前使用诸如胶水或双面胶带的粘合剂，即在将刚性PCB 40焊接到柔性载体带20之前，如前所述，使得细长主表面21面向管12的细长或中央轴。通常，柔性载体带20的长度可以大于管12的长度，使得柔性载体带20的一部分延伸超过管12的开口，即伸出管12的开口，其中端子区域25位于管12之外，以便于接近端子区域，并且便于将柔性载体带20上的导电触点35焊接到刚性PCB 40上的相应焊盘45上。

柔性载体带20的延伸超过管12的开口的部分通常包括在固定到管12的柔性载体带20的区域(即承载SSL元件30的区域和端子区域25)之间的中间区域23。在将刚性PCB 40插入管12期间，中间区域23被推回到管12中，使得中间区域23从承载SSL元件30的柔性载体带20的区域蜿蜒到刚性PCB 40的前缘，端子区域25被包裹在其上，从而使柔性载体带20的一部分自身折回。重要的是，由于刚性PCB 40的前缘47在将刚性PCB 40插入管12中时迫使柔性载体带20的中间区域23进入管12中，焊料部分44上的将导电连接35 连接到其对应的焊盘45的力大大减少，从而大大降低了这些焊料部分44失效的风险。因此，根据这种组装方法制造的管状固态照明设备10对于这种组装故障更加鲁棒，而无需额外成本即可实现这种增强的稳健性。

应当注意，上述实施例说明而不是限制本实用新型，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多备选实施例。在权利要求中，括号内的任何附图标号不应解释为限制权利要求。“包括”一词不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前面的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以通过包括若干不同元件的硬件来实现。在列举了若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干个可以由同一个硬件项来体现。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实并不表示这些措施的组合不能用于获益。