发光纤维、发光织物和制造发光纤维的方法与流程

本发明涉及发光纤维、发光织物和制造发光纤维的方法。

背景技术：

如今市场上出现了越来越多的发光纺织品。发光纺织品可以例如用于衣物或汽车座椅的座椅套。这些发光的纺织品可以由发光织物制成。制造发光纺织品的一种方法是首先制作led线。led线原则上由其上附接有led的柔性印刷电路板(fpcb)组成。led线可以在经向或纬向方向上编织到织物中。led线可以通过纱线被固定到织物上。柔性pcb可以由一个或多个基层、一个或多个导体层以及一个或多个覆盖层组成。这种led线的在横向方向上的典型宽度在0.5mm和5mm之间。

在将led线编织到织物中期间，横向力可以施加到led线上，例如通过织物纱线。柔性pcb可能被这些力横向挤压和变形。这可能导致损坏与led的电连接以及与pcb上的led的接触。这可能导致led线，特别是一些或所有led的故障。另外，在穿戴照明纺织品期间，可能对led线施加另外的力，这也可能损坏led线。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种发光纤维，其对外力非常稳定，具有高柔韧性，和/或可以以快速、简单和/或廉价的方式制造。

本发明的目的是提供一种发光织物，其对外力非常稳定，具有高柔韧性，和/或可以以快速、简单和/或廉价的方式制造。

本发明的一个目的是提供一种制造发光纤维的方法，该方法有助于发光纤维对外力非常稳定并具有高柔韧性，和/或该方法可以以快速、简单和/或廉价的方式执行。

本发明的目的通过一种发光纤维解决，其具有：沿纤维的长度方向延伸的柔性印刷电路板；在柔性印刷电路板上形成的至少一个导电走线；布置在柔性印刷电路板上并电连接至走线的至少一个发光元件；横向加强结构，用于在垂直于长度方向的横向方向上加强发光纤维，其中横向加强结构包括两个框架条，其在柔性印刷电路板上形成并沿纤维的长度方向延伸，并且其中横向加强结构包括在框架条之间在柔性印刷电路板上形成并且连接至框架条的若干个横向支撑元件。

横向加强结构可以包括在传统层中，或者可以形成柔性印刷电路板(fpcb)的新层。沿fpcb的长度方向延伸的框架条接收外部横向力。在fpcb的横向方向上延伸的加强元件吸收外部横向力。例如，作为外部横向力的来源的能量可以通过强化元件的变形来吸收，使得能量被转换成变形能量和热。可以在框架条和横向支撑元件之间提供足够的空间，以便不会过多地降低fpcb的柔性并确保发光纤维的高柔韧性。因此，横向加强结构在保持其柔韧性的同时增强了fpcb。此外，具有横向加强结构的发光纤维可以以快速、简便和廉价的方式制造。

框架条可以在fpcb的整个长度上连续形成，以捕获沿着fpcb的整个长度的所有外部横向力。框架条可以形成为平行于走线，并且如果有的话，平行于一个或更多个另外的走线。

根据一个实施方式，框架条中的一个沿柔性印刷电路板的横向外边缘形成，而另一个框架条沿柔性印刷电路板的另一个横向外边缘形成。每个框架条可以直接位于fpcb的相应边缘处。在这种情况下，框架条与相应边缘之间的距离为零。替选地，每个框架条具有距相应边缘的给定正距离。给定正距离可以对应于小于fpcb宽度的30％，例如小于fpcb宽度的20％，例如小于fpcb宽度的10％。

根据一个实施方式，每个横向支撑元件从框架条中的一个延伸到另一个框架条。这有助于非常有效地将外部能量转换成变形能量。可以布置多个横向支撑元件，并且每个横向支撑元件有助于吸收能量并因此有助于加强fpcb。

根据一个实施方式，框架条和横向支撑元件形成为一体。这有助于外部能量至变形能量的非常有效的转换。此外，这使得能够一次制造框架条和横向支撑元件。这可以有助于快速和/或容易地制造发光纤维。

根据一个实施方式，横向支撑元件包括垂直于框架条的垂直撑杆、相对框架条倾斜的倾斜撑杆、六边形、三角形和/或具有s形或多s形例如双s形的弹簧元件。这些形式能够非常有效地吸收外部横向力和相应的外部能量，并因此能够在横向方向上加强发光纤维。

根据一个实施方式，横向加强结构被电隔离材料至少部分地电隔离。如果框架条和/或横向支撑元件由导电材料制成并且如果相应的框架条和相应的横向支撑元件穿过走线以向发光元件供应能量，则走线被隔离材料与框架条和相应的横向支撑元件电隔离。因此，横向加强结构不会引起短路。特别地，横向加强结构可以被隔离材料覆盖，并且走线可以形成在隔离材料上。替选地，走线可以被隔离材料覆盖，并且横向加强结构可以形成在隔离材料上。在横向加强结构和走线不相互交叉的位置处，可以在横向加强结构和/或走线上方没有隔离材料。

替选地或另外地，横向加强结构可以由电隔离材料制成。

根据一个实施方式，横向加强结构被电隔离材料完全电隔离。

根据一个实施方式，横向加强结构和柔性印刷电路板被电隔离材料完全覆盖。特别地，取决于走线是在横向加强结构的上方形成还是相应地在横向加强结构的下方形成，隔离材料可以在横向加强结构的全部上方或全部下方形成为封闭层。

根据一个实施方式，走线和发光元件被布置在柔性印刷电路板的第一侧上，并且横向加强结构被布置在柔性印刷电路板的第二侧上，其中第二侧的朝向背离第一侧。用于向led提供能量的走线形成在横向加强结构的下方或上方。

根据一个实施方式，在柔性印刷电路板上形成至少两个单独的导电走线，并且发光元件电连接到两个走线。

根据一个实施方式，横向加强结构具有金属、聚合物和/或增强聚合物或由金属、聚合物和/或增强聚合物制成。例如，框架条可以由铜或铝制成。可选地或另外地，框架条可以由一种或更多种聚合物制成，例如碳纤维或碳颗粒增强聚合物。横向支撑元件可以由金属或塑料制成。例如，横向支撑元件可以由铜或铝制成。替选地或另外地，横向支撑元件可以由一种或更多种聚合物制成，例如碳纤维或碳颗粒增强聚合物。如果横向加强结构包括在导体层中或与导体层直接接触，则横向加强结构优选地由电隔离材料制成，例如塑料。如果横向加强结构由导电材料(例如金属)制成，则可以在横向加强结构和走线或相应地多个走线之间引入不导电的电隔离层。

根据一个实施方式，发光纤维具有外皮，在该外皮中嵌入有柔性印刷电路板、走线、发光元件和横向加强结构，其中，外皮对于由发光元件发射的光至少部分透明。可选择地，外皮可包含发光颗粒，当用天然或人造光照射时，发光颗粒呈现发光。外皮的外表面可以是光滑的，使得发光纤维可以被编织成织物，特别是通过传统的编织方法。替选地，可以用透明材料覆盖仅柔性印刷电路板，并且可以露出背面。透明材料可以例如将走线、发光元件和/或横向加强结构嵌入。透明材料可以具有光滑的外表面，使得发光纤维可以被编织成织物，特别是通过传统的编织方法。

本发明的目的通过一种发光织物解决，该发光织物具有多个如上所述的发光纤维或由多个如上所述的发光纤维制成。发光织物可以由基底织物形成，该基底织物由非发光纤维形成并且将发光纤维插入其中。替选地，发光织物可以通过不发光纤维和发光纤维同时编织基底织物而形成。在这两种情况下，发光纤维可以通过纱线另外固定到织物上，该纱线可能在发光纤维上施加外部横向力。替选地，发光织物可以通过编织发光纤维和非发光纤维形成。替选地，发光织物可以通过仅编织发光纤维形成。

以上关于发光纤维说明的优点和实施方式可以被简单地转移到发光织物的优点和实施方式中。因此，省略重复对这些优点和实施方式的说明。

根据一个实施方式，发光织物由发光纤维编织，其中发光纤维在经向方向和/或纬向方向上编织。

本发明的目的是通过一种制造发光纤维的方法解决的，该方法具有如下步骤：设置沿纤维的长度方向延伸的柔性印刷电路板；在柔性印刷电路板上形成至少一个导电走线；在柔性印刷电路板上布置至少一个发光元件并将发光元件电连接到走线；通过在柔性印刷电路板上形成沿纤维的长度方向延伸的两个框架条，以及通过在框架条之间在柔性印刷电路板上形成若干横向支撑元件使得所述若干横向支撑元件耦接到框架条，形成用于在垂直于长度方向的横向方向上加强发光纤维的横向加强结构。

以上针对发光纤维和发光织物所解释的优点和实施方式可以简单地转移到用于制造发光纤维的方法的优点和实施方式。因此，省略重复对这些优点和实施方式的说明。

横向加强结构，特别是框架条和横向支撑元件，可以通过使用现有的生产工艺如电镀、印刷、3d打印或层压来制造。横向加强结构可以在形成走线之前和/或在布置发光元件之前形成。替选地，横向加强结构可以在形成走线之后和/或在布置发光元件之后形成。

附图说明

在附图中，，相同的附图标记遍及不同视图通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在以下描述中，参考以下附图描述本发明的各种实施方式，其中：

图1示出了发光纤维的示例性实施方式的剖面侧视图；

图2示出了根据图1的发光纤维的顶视图；

图3示出了发光纤维的示例性实施方式的剖面侧视图；

图4示出了横向加强结构的示例性实施方式的顶视图；

图5示出了横向加强结构的示例性实施方式的顶视图；

图6示出了横向加强结构的示例性实施方式的顶视图；

图7示出了横向加强结构的示例性实施方式的顶视图；

图8示出了横向加强结构的示例性实施方式的顶视图；

图9示出了发光织物的示例性实施方式的顶视图；

图10示出了发光织物的示例性实施方式的顶视图。

具体实施方式

下面的详细描述参考附图，附图通过图示的方式示出了可以实践本发明的具体细节和实施方式。词语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式或设计不必被解释为比其它实施方式或设计更优选或更具优势。关于在侧面或表面“上方”形成的沉积材料使用的“上方”一词可以在本文中用于表示沉积的材料可以“直接”形成在侧面或表面上，例如与隐含的侧面或表面直接接触。关于在侧面或表面“上方”形成的沉积材料使用的“上方”一词在本文中可用于表示沉积的材料可以“间接地”形成在具有被布置在隐含的侧面或表面与沉积的材料之间的一个或更多个附加层的隐含侧面或表面上。

图1示出了发光纤维18的示例性实施方式的剖面侧视图。

图2示出了根据图1的发光纤维18的顶视图。

发光纤维18具有柔性印刷电路板(fpcb)20、横向加强结构22、隔离材料层24、导电第一走线26、导电第二走线28、若干发光元件30以及可选择的外皮32。fpcb20和走线26、28沿发光纤维18的长度方向34延伸。横向方向36垂直于长度方向34。发光纤维18和fpcp20的宽度在横向方向36上延伸。

fpcb20具有第一侧和朝向背离第一侧的第二侧。关于图1，fpcb20的上表面位于第一侧，fpcb20的底表面位于第二侧。fpcb20可以具有塑料箔和/或金属箔。例如，fpcb20可以具有彼此上下堆叠和/或层叠的多个塑料箔和/或金属箔。这种塑料箔可以由kapton、聚酰亚胺(pi)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、聚苯乙烯(ps)、聚酯、聚碳酸酯(pc)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚醚砜(pes)、聚醚醚酮(peek)、聚四氟乙烯(ptfe)和/或聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)制成。相应的金属箔可以由钢和/或铜制成。fpcb20的宽度可以在0.1mm至10mm的范围内，例如1.5mm至5mm，例如1mm至3mm。

横向加强结构22在fpcb20上形成。横向加强结构22可以直接在fpcb20上形成。替选地，可以在横向加强结构22和fpcb20之间布置附加层，例如隔离层。横向加强结构22可以由金属例如铜和/或铝、和/或塑料例如一种或更多种聚合物、和/或一种或更多种由纤维例如碳纤维和/或颗粒例如碳颗粒增强的聚合物制成。横向加强结构22的结构在下面参照图4至图8更详细地说明。

隔离材料层24在横向加强结构22上形成。隔离材料层24完全覆盖横向加强结构22和fpcb20的上表面。通常，隔离材料层24用于将横向加强结构22与走线26、28电隔离，使得横向加强结构22不会引起走线26、28之间的短路。然而，如果横向加强结构22由非导电材料制成，则可以省略隔离材料层24。如果横向加强结构22由导电材料制成，则隔离材料层24至少覆盖横向加强结构22的在走线26、28在横向加强结构22上的投影中与走线26、28交叉的部分。因此，在替选实施方式中，隔离材料24可以不形成为完全覆盖横向加强结构22和fpcb20的上表面的层，而是形成为仅覆盖横向加强结构22或仅覆盖横向加强结构22的部分使得不会由横向加强结构22引起走线26、28之间的短路的结构化的层。

走线26、28在fpcb20的上表面上方形成。具体地，在图1和图2所示的实施方式中，走线26、28在隔离材料层24上的横向加强结构22上方形成。在省略了隔离材料层24的替选实施方式中，走线26、28可以直接在横向加强结构22上形成和/或直接在fpcb20上形成。在另一替选实施方式中，走线26、28可以在fpcb20和横向加强结构24(视情况，隔离材料层24)之间形成。在另一替选实施方式中，走线26、28集成在fpcb20中。在后两种情况下，与发光元件30的电连接可以通过横向加强结构22和/或隔离层24(如果有的话)进行馈电。走线26、28在长度方向34上延伸。走线26、28彼此平行布置。走线26、28被布置用于并联地电连接发光元件30。在替选实施方式中，可以仅有一个走线26用于串联地电连接发光元件30。在另一替选实施方式中，可以存在多于两条走线，其可以用于形成若干组发光元件30，其中在这些组内，发光元件30可以并联或串联地电布置，并且其中发光元件30的组可以串联或相应地并联地电布置。走线26、28可以连接到用于驱动发光元件30的驱动器。

发光元件30被布置在fpcb20、横向加强结构22和隔离材料层24上方并且电连接到走线26、28。发光元件30并联电连接。替选地，发光元件30串联电连接。替选地，发光元件30中的一些串联电连接，并且一些并联电连接。发光元件30是led。替选地，发光元件30是oled。替选地，发光元件30中的一些是led，并且一些是oled。发光元件30是顶部发射器，其被布置成使得它们在远离fpcb20的方向上发光。替选地，发光元件30是体发射器，其在所有方向上发光。在这种情况下，可以在发光元件30下面形成反射层，用于将朝向fpcb20发射的光反射远离fpcb20。替选地，发光元件30是侧向发射器，其被布置成使得它们发射沿横向36和/或沿相反方向发射光。替选地，发光元件30中的一些是顶部发射器，一些是体发射器和/或一些是侧向发射器。

可选地，提供外皮32。在这种情况下，fpcb20、横向加强结构22、隔离材料层24、走线26、28和发光元件30被嵌入在外皮32中。替选地，仅fpcb20可以被外皮32覆盖，并且可以露出fpcb20的后侧。在后一种情况下，仅横向加强结构22、隔离材料层24、走线26、28和/或发光元件30可以被嵌入外皮32中。外皮32对于由发光元件30发射的光至少部分透明。例如，外皮32由对于由发光元件30发射的光透明或半透明的材料制成。可选地，壳体可以包含当用自然光或人造光照射时呈现发光的发光颗粒。优选地，外皮32的材料具有与柔性印刷电路板20相同或更高的柔韧性。外皮32可以由硅酮和/或pu(聚氨酯)泡沫制成。外皮32可以具有光滑的外表面。这使得能够以与普通非发光纤维相同的方式使用发光纤维18，特别是当借助于发光纤维18形成发光织物时，例如当发光纤维18被编织到织物中时，特别是通过传统的编织方法。在这种情况下，如果外皮32具有带有光滑外表面的圆柱形状，则是特别有利的。外皮32的外表面可以是粗糙的，以增强由发光元件30发射的光的向外耦合。

发光纤维18的宽度、高度和/或直径可以在0.1mm至10mm的范围内，例如1.5mm至5mm，例如1mm至3mm。

图3示出了发光纤维18的示例性实施方式的剖面侧视图。发光纤维18可以基本上对应于上述发光纤维18。横向加强结构22形成在fpcb20的第二侧上。可选地，隔离材料层24被布置成使得其覆盖横向加强结构22。在后一种情况下，隔离材料层24可以不被布置成用于将横向加强结构22与走线26、28电隔离，原因是走线26、28可以通过fpcb20与横向加强结构22电隔离，但是用于将横向加强结构22与发光纤维18的外部电隔离和/或用于机械地保护横向加强结构22。走线26、28直接在fpcb22上形成。在替选实施方式中，走线26、28可以被集成到fpcb20中。

图3中所示的发光纤维18的顶视图可以对应于图2中所示的顶视图，其中从这样的顶视图中可以看到fpcb20的上表面而不是隔离材料层24。

图4示出了横向加强结构22例如关于图1、图2和/或图3所说明的横向加强结构22的示例性实施方式的顶视图。横向加强结构22包括至少第一框架条40、第二框架条42和若干横向支撑元件44。框架条40、42和横向支撑元件44在fpcb20上形成，例如在关于图1和图2所说明的fpcb20的上表面上，或者在关于图3所说明的fpcb20的底表面上。

框架条40、42被布置成靠近fpcb20的相对边缘。框架条40、42可以在横向方向36上具有距相应边缘的给定正距离。给定的正距离可以对应于小于fpcb的宽度的30％，例如小于fpcb的宽度的20％，例如小于fpcb宽度的10％。在替选实施方式中，框架条40、42可以直接布置在fpcb的相对边缘处。在这种情况下，框架条40、42与相应边缘之间的距离为零。框架条40、42在长度方向34上延伸。框架条40、42连续地形成，例如以便非常有效地接收外部侧向力。在替选实施方式中，框架条40、42可以具有一个或更多个中断，例如以便增加横向加强结构22的柔性。每个框架条40、42的宽度可以在0.05mm至2mm的范围内，例如0.1mm至1.5mm。框架条40、42可以由以上关于横向加强结构22说明的材料中的一种或更多种制成。

横向支撑元件44被布置在位于fpcb20的与框架条40、42相同的一侧的框架条40、42之间。横向支撑元件44从框架条40、42中的一个延伸到框架条40、42中的另一个。横向支撑元件44形成为直线和/或非间断线。换句话说，横向支撑元件44形成为撑杆。横向支撑元件44垂直于框架条40、42形成。换句话说，横向支撑元件44在横向方向36上延伸。换句话说，横向支撑元件44由垂直撑杆形成。横向支撑元件44可以由以上关于横向加强结构22说明的材料中的一种或更多种制成。横向支撑元件44和框架条40、42可以由相同的材料制成。横向支撑元件44和框架条40、42可以一体地制成。在替选实施方式中，横向支撑元件44可以由作为框架条40、42的另一种材料制成，和/或可以与框架条40、42分开制造，并且可以连接到框架条40、42。

如果在发光纤维18上施加外部横向力，则这些外部横向力由框架条40、42中的至少一个接收。相应的框架条40、42将相应的能量传递并分配到横向支撑元件44中的若干横向支撑元件。如果横向力和相应的能量相对较小，则框架条40、42和横向支撑元件44足够坚硬以承受侧向力并以这种方式加强fpcb20。如果侧向力和相应的能量相对较高，横向支撑元件44可以变形。横向支撑元件44的变形消耗能量并产生热量。因此，所接收的能量被横向加强结构22吸收并转换成变形能量和热量，如此加强了发光纤维18。

横向加强结构22，特别是框架条40、42和横向支撑元件44，可以通过使用诸如电镀、印刷、3d打印或叠层的常规生产工艺来生产。

图5示出了横向加强结构22的示例性实施方式的顶视图。横向加强结构22可以宽泛地对应于如上所述的横向加强结构22。横向支撑元件44相对于框架条40、42倾斜并且不垂直。换句话说，横向支撑元件44由倾斜撑杆形成。

图6示出了横向加强结构22的示例性实施方式的顶视图。横向加强结构22可以宽泛地对应于如上所述的横向加强结构22。横向支撑元件44是倾斜的，使得一对相邻的横向支撑元件44的横向支撑元件44彼此交叉。换句话说，每对相邻的横向支撑元件44形成两个三角形，三角形的尖端彼此面对并相互接触。

在替选实施方式中，横向支撑元件44可以被布置和倾斜成使得每对相邻的横向支撑元件44形成仅一个三角形，其中这种三角形的基部由框架条40、42中的一个形成，并且其中这种三角形的尖端被连接到另一个框架条40、42并与之接触。

图7示出了横向加强结构22的示例性实施方式的顶视图。横向加强结构22可以宽泛地对应于如上所述的横向加强结构22。横向支撑元件44形成为弹簧元件。换句话说，横向支撑元件44具有s形。在替选实施方式中，横向支撑元件44形成为弹簧元件，横向支撑元件44具有多s形，例如双s形。

图8示出了横向加强结构22的示例性实施方式的顶视图。横向加强结构22可以宽泛地对应于如上所述的横向加强结构22。横向支撑元件44形成为使得它们形成六边形和/或蜂窝状。

图9示出了发光织物50的示例性实施方式的顶视图。发光织物50由发光纤维18例如如上所述的发光纤维18制成。发光元件30被布置在发光纤维18上，其中为了清楚起见，并非所有发光元件30都以相应的附图标记表征。发光纤维18沿经向和纬向方向编织。

在替选实施方式中，发光纤维18仅沿经向方向编织，而非发光纤维沿纬向方向编织。在这种情况下，发光纤维18可以是经向方向上的唯一纤维，或者可以在经向方向上编织附加的非发光纤维。

在替选实施方式中，发光纤维18仅在纬向方向上编织，并且在经向方向上编织非发光纤维。在这种情况下，发光纤维18可以是纬向方向上的唯一纤维，或者可以在纬向方向上编织附加的非发光纤维。

发光织物50可以是织物，例如衣服，或纺织品或衣服的一部分。发光织物50的走线26、28，特别是发光纤维18的走线26、28可以被连接到用于驱动发光元件30的驱动器(图中未示出)。

图10示出了发光织物50的示例性实施方式的顶视图。发光织物50具有基底织物52和发光纤维18，例如如上所述的发光纤维18。基底织物52可以是织造织物和/或由非发光纤维织造。发光纤维18沿长度方向34编织到基底织物52中。发光纤维18通过纱线54另外固定到基底织物52。纱线54在发光纤维18上施加横向外力。在如图10所示的实施方式中，仅一个发光纤维18编织到基底织物52中。当然，可以将多个发光纤维18例如彼此平行或彼此不平行地编织到基底织物52中。

发光织物50可以是织物，例如衣服、座椅套，或纺织品、衣服或座椅套的一部分。发光织物50的走线26、28，特别是发光纤维18的走线26、28可以被连接到用于驱动发光元件30的驱动器(图中未示出)。

虽然已经参考具体实施方式具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由如由附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本发明的范围由所附权利要求指示，并且因此旨在涵盖落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。

附图标记列表

发光纤维18

电路板20

加强结构22

隔离材料24

第一走线26

第二走线28

发光元件30

外皮32

长度方向34

横向方向36

第一框架条40

第二框架条42

支撑元件44

发光纤维50

基底织物52

纱线54