专利名称：发光组件的制作方法
发光组件
背景技术：
发光二极管(LED)广泛用于各种指示牌、留言板和光源应用。LED相对高的功效 (以流明/瓦为单位)通常是其被使用的主要原因。当使用LED信号取代类似光输出的传统白炽光信号时，可能节省大量的功率。希望沿着LED的灯串尤其是相对长的串(例如，3米或更长的长度)，LED上具有均勻的LED结点温度。出于多种原因，这样会是有利的。首先，LED的寿命与结点温度负相关。其次，光输出的劣化与结点温度相关。对于以类似功率水平驱动的两个LED，LED的结点温度越低，其发射的光输出水平(以流明为单位进行测量)将越高。LED作为半导体器件，具有称为使LED导通所需的正向电压偏置的特性。针对沿着电缆串联的LED执行偏置电压求和，这决定了为灯串供电所需的驱动电压。为了保持适当的工作电压，24V或更小，将LED沿着灯串的长度被布置成串联的平行组。当每个平行组两端的电压降相等时，出现最佳的热和流明输出。例如，具有电导体的扁平电缆具有固有电阻，该固有电阻会导致沿着LED串的延伸方向出现寄生电压损耗， 使最靠近电源的电缆端部处的LED组承受较高的电压而LED串远端处的LED组承受较低的电压。结果是，靠前的LED承受比设计意图电压高的电压，从而受热，使寿命降低且使流明输出减少，并且灯串远端处的LED承受比设计意图电压低的电压从而造成流明输出减小。
发明内容
在一个方面，本发明描述一种发光组件，其包括柔性电缆，其具有一定长度并且包括用于提供电路通路的电导体；第一电子组，其包括串联地顺序电连接的第一电阻器或第一二极管中的至少一个、第一发光二极管和控制电路；以及第二电子组，其包括串联地顺序电连接的第一发光二极管和控制电路；其中，所述第一电子组和所述第二电子组与所述柔性电缆的电连接器并联电连接，并且其中，当向所述发光组件供给能量时，所述第一电子组的第一发光二极管和所述第二电子组的第一发光二极管抽取相同水平的功率(即，如果第一电子组和第二电子组中的每个分别连接到具有相同电压的电源，则取两个电子组的平均值的+/-2% )。任选地，发光组件是柔性的。任选地，所述第一电子组还包括串联地顺序电连接在所述第一电子组的第一发光二极管和控制电路之间的第二(一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个)额外发光二极管，其中，所述第二电子组还包括串联地顺序电连接在所述第二电子组的第一发光二极管和控制电路之间的第二(一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个)额外发光二极管，并且其中，当向所述发光组件供给能量时，所述发光二极管抽取相同水平的功率。
任选地，所述发光组件还包括如针对第二电子组描述的额外(S卩，一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个)电子组，所述电子组可以包括如上所述的额外的一个或多个发光二极管(即，一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、 九个、十个或更多个)。在本中请中“柔性的”意味着，发光组件或电缆在应用时可以卷绕5mm直径的杆，而没有使发光组件的照明功能或电缆在应用时破裂或受损。在一些实施例中，通常期望，发光二极管在被供给能量时候具有一致的流明输出。 在一些实施例中，本文描述的发光组件的总使用功率高达1瓦、0. 75瓦或甚至0. 5瓦，其中通常更期望的是低瓦数。本文描述的发光组件可用于(例如)车辆(例如，汽车、卡车等)以及工作照明、 重点照明、商品陈列照明和背光照明应用。用于车辆的本文描述的光组件的可用实施例包括作为中央刹车灯。
图IA是这里描述的示例性柔性发光组件的俯视图。图IB是图IA所示的示例性柔性发光组件的一部分的剖切侧视图。图IC是图IA和图IB所示的柔性电缆的剖面端视图。图ID是电路图。
具体实施例方式参照图1A、图IB和图1C，示例性的发光组件99具有电缆100以及与电缆100并联电连接的第一电子组109、第二电子组209和任选的第三电子组309，所述电缆100具有电导体 102、104、106、焊料凸块 181、182、183、184、281、282、283、284、381、382、383、384 和切 口 111、112、113、114、115、211、212、213、214、215、311、312、313、314、315，以提供电路通路。第一电子组109具有串联地顺序电连接的(0欧姆)电阻器131、发光二极管151、任选的发光二极管152、153、巧4和控制电路160 J60。第二电子组209具有串联地顺序电连接的发光二极管251、任选的发光二极管252、253、2M和控制电路沈0。第二电子组309具有串联地顺序电连接的发光二极管351、任选的发光二极管352、353、3M和控制电路360。虽然未示出，但是如本领域已知的，任选地，使用整流器来保护或确保功率偏置。另外，图ID示出示例性发光组件99 (出于示例目的)的电路，该电路包括15V电源(如图所示)、肖特基二极管或0欧姆电阻器131和发光二极管151、任选的发光二极管 152U53U54和控制电路160，这些部件串联地顺序电连接，进而与串联地顺序电连接的发光二极管251、任选的发光二极管252、253、2M和控制电路260平行，并进而与串联地顺序电连接的发光二极管351、任选的发光二极管352、353、3M和控制电路360平行。另外，C 代表LED电流同步引脚，并且A代表LED偏置保护引脚。各个发光二极管连接到各个控制电路的阴极。虽然不想受到理论的限制，但是据信，有利地连接到控制电路的LED电流同步引脚(C)并且使用肖特基二极管或0欧姆电阻器(131)进行偏置保护，而没有使用LED偏置保护引脚(A)。另外，虽然不想受到理论的限制，但是据信，这种布置防止LED对控制电路产生温度反馈并且防止影响控制电路内的环境温度测量监控。合适的柔性电缆在本领域中是已知的，并且包括Parlex USA(Methuen)、Leoni AG(Nuremburg，Germany)禾口 Axon，Cable S. Α. S. (Montmirail，France)销售的柔性电缆。电缆的示例性宽度的范围为IOmm至30mm。电缆的示例性厚度的范围为0. 4mm至 0. 7mm。合适的发光二极管在本领域是已知的，并且可以商购获得。LED可用于各种额定使用功率，包括范围为每LED小于0. 1瓦至5瓦的功率(例如，额定使用功率高达0. 1,0. 25、 0. 5,0. 75、1、1. 25,1. 5,1. 75,2,2. 5、3、4 或甚至高达 5 瓦)。LED可用于范围从紫(约 410nm) 至深红(约700nm)的颜色。各种LED颜色是可用的，包括白色、蓝色、绿色、红色、琥珀色等。在本文描述的发光组件的一些实施例中，LED间的距离可以为至少50mm、100mm、 150mm、200mm或甚至至少250mm或更大。在本文描述的发光组件的一些实施例中，例如，每300mm的长度具有至少2个、3 个、4个或甚至至少5个发光二极管。合适的电阻器在本领域是已知的，并且通常是电流感测电阻器，所述电流感测电阻器通常小于10欧姆。 控制电路调整在其之前到达LED ( 一个或多个)的电流，并且也向电路中的任何随后LED(—个或多个)提供功率。通常，控制电路(一个或多个)包括电流电平选择相关的感测电阻器。在一些实施例中，控制电路(一个或多个)包括温度监控功能(例如，控制电路(一个或多个)包括LED电流调整器、微调电位差计和用于设置输出电流随着温度升高而开始减小的热监控阈值的电阻器)。本领域技术人员可以利用传统的电路组件和技术来实现控制电路。在本文描述的发光组件的一些实施例中，例如，每300mm的长度具有至少3个、4个或甚至至少5个发光二极管。在阅读了此刻的公开内容之后，本领域的技术人员可以使用已知技术设计并组装合适的光组件构造。优选地，具有控制电路的电路板和平坦柔性电缆借助电连接凸起(一个或多个) (例如，焊料凸块(一个或多个))电连接，所述电连接凸起包括由具有第一熔点、具有暴露的外表面、存在于电路板上的第一金属组分制成的电连接凸起以及具有第二熔点(低于第一熔点)、设置在凸起的剩余暴露外表面周围的第二金属组分，其中，在凸起和第二金属组分之间存在明显的分界线。本领域技术人员可以选择具有所需熔化和流动特性的合适的第一金属组分和第二金属组分(通常是焊料)。具有控制电路的电路板和平坦柔性电缆借助电连接凸起(一个或多个)(例如， 焊料凸块(一个或多个))电连接，例如，这是通过以下步骤实现的提供具有电连接凸起 (一个或多个)的电路板，所述电连接凸起由具有第一熔点和暴露外表面的第一金属组分制成；提供具有电触点的平坦柔性电缆；将所述电触点设置成直接接触凸起(一个或多个) 的暴露外表面的一部分，从而留下凸起(一个或多个)剩余的暴露外表面；提供具有第二熔点的第二焊料组分，所述第二熔点低于第一熔点；加热第二焊料组分，得到位于凸起(一个或多个)的剩余暴露外表面周围的熔体，而没有使第一金属组分熔化；以及冷却凸起(一个或多个)的剩余暴露外表面周围的熔体。对于一些应用而言，可能理想的是，线性电串联连接如本文所述的2个、3个、4个、 5个或更多个光组件，从而在长距离内得到照明。本文描述的发光组件可用于(例如)车辆(例如，汽车、卡车等)以及工作照明、 重点照明、商品陈列照明和背光照明应用。用于车辆的本文描述的发光组件的可用实施例包括作为中央刹车灯。下面的实例进一步说明了本发明的优点和实施例，但这些实例中所提到的具体材料及其数量以及其他条件和细节不应被解释为对本发明的不当限制。除非另外指明，否则所有的份数和百分数均以重量计。^M如图IA至图ID总体示出地构造发光组件。利用常规技术，将三个矩形铜导体并排拉延穿过穿通模具，并且用具有肖氏硬度D为72的TPE-E型绝缘包封这三个导体，从而制成平坦柔性电缆。所得的平坦柔性电缆的宽度为13. 5mm，使导体如图IC中所示地布置。两个外侧导体(0. 2mm厚X 1. 54mm宽)的位置均距离电缆的各边缘0. 9mm。中心导体(0. 2mm 厚X6. 6mm宽)设置在两个外侧导体之间，使距离两个外侧导体的间隔为1mm。电缆的总厚度为 0. 55mm。使用IV类C02激光来形成切口，并且从平坦柔性电缆去除绝缘，由此有助于电阻器、LED和控制电路的正确电接触。将一系列控制电路和LED的三个电并联组表面安装到电缆上并且借助切口电连接到导体下方。由四个LED(得自Osram-Sylvania (Danvers，ΜΑ), 商品名为“LCWW5AM”)组成的各组接在控制电路之后。控制电路由下面的组件组成LED电流调整器(得自Allegro Microsystems (Worcester，ΜΑ)，商品名为“A6260”)、电流水平选择相关的感测电阻器(得自商品名“0805”)、微调电位差计和用于设置输出电流随着温度升高而开始减小的热监控阈值的电阻器。将这些组件安装到具有2盎司铜的FR 4铜质电路板上。利用最大的铜蚀刻。使用传统的锡-铅焊料膏将LED和控制电路手动焊接到电缆上。借助焊料凸块，将具有控制电路的电路板和平坦柔性电缆电连接。将由得自Aim Solder (Cranston, RI)的商品名为 “NC254”的焊料制成的四个锡-银-铜焊料凸块(1. 3mm(0. 05英寸)直径、0. 64mm(0. 025 英寸)高)设置在控制电路上。这些焊料凸块暴露了外表面。将平坦柔性电缆的电触点设置成直接接触焊料凸块各个暴露外表面的一部分，从而留下焊料凸块的剩余暴露外表面。 将第二、铋-锡焊料(由得自hdium Corporation of America(Utica，NY)的商品名为 “INDALL0Y#281”的焊料制成)加热，得到位于焊料凸块的剩余暴露外表面周围的熔体而没有使第一焊料熔化，然后将其冷却。用被设置成桥接电缆的外侧导体(电源)和中心导体的肖特基二极管(得自ON kmiconductor (Phoenix，AZ)，商品名为“MBRS360T3G”)来构造第一组。组内的第一 LED 被设置成其阳极电连接到肖特基二极管。第二、第三和第四LED被设置成其阳极偏置于较高电势。控制电路设置在电缆上，以便其电连接到第四LED的阴极。控制电路调整组内的电流，并且提供借助中心导体从电源导体到下一组内的第一 LED的阳极的电源连接(桥接) 以及与中心导体和外侧导体(地电势)的桥接。在第一组内，第一电阻器和第一 LED之间的间隔为约100mm。组内的各LED间的间隔为约110mm。组内的最后一个LED和控制电路之间的间隔为约60mm。在下一组内，控制电路和第一 LED之间的间隔为约100mm。使用用手施压操作的传统冲孔工具，在每个组之间，制成穿过中心导体的附加切口，以中断电流流动并且在平坦柔性电缆中得到串-并联电路。为了向发光组件提供功率，一个外侧导体连接到正电源电势并且另一个外侧导体连接到地电势。测试方法测试发光组件的功率均勻性。将15伏的实验用电源连接到发光组件。允许发光组件在启动后稳定30分钟。使用铜(22AWG)线材(长度为约70mm)从控制电路板阴极连接跳到组内的第四LED的阴极。跳线被构造成借助接线端得到分离的连接。将万用表(得自Fluke (Everett，WA))串联连接在第一组中的控制电路和第四LED的阴极之间，用于测量电流流动。电流读数是306毫安。重新连接第一组的跳线，随后将万用表串联连接在第二组中的控制电路板和第四LED的阴极之间，用于测量电流流动。电流读数是310毫安。重新连接第二组的跳线，随后将万用表串联连接在第三组中的控制电路板和第四LED的阴极之间，用于测量电流流动。电流读数是307毫安。高电流读数和低电流读数之间的百分率差值是1. 3 %，表示电流均勻性的水平高，这直接导致更均勻的LED功率，从而导致在示例发光组件中的所有LED之间有更均勻的流明输出。在不偏离本发明的范围和精神的前提下，本发明的可预知的修改和更改对于本领域的技术人员将显而易见。本发明不应受限于本专利申请中为了进行示意性的说明而示出的实施例。
权利要求
1.一种柔性发光组件，包括柔性电缆，其具有一定长度并且包括用于提供电路通路的电导体；第一电子组，其包括串联地顺序电连接的第一电阻器或第一二极管中的至少一个、第一发光二极管和控制电路；以及第二电子组，其包括串联地顺序电连接的第一发光二极管和控制电路；其中，所述第一电子组和所述第二电子组与所述柔性电缆的电连接器并联电连接，并且其中，当向所述发光组件供给能量时，所述第一电子组的第一发光二极管和所述第二电子组的第一发光二极管抽取相同水平的功率。
2.根据权利要求1所述的发光组件，其中所述第一电子组还包括串联地顺序电连接在所述第一电子组的第一发光二极管和控制电路之间的第二发光二极管，其中，所述第二电子组还包括顺序地串联电连接在所述第二电子组的第一发光二极管和控制电路之间的第二发光二极管，并且其中，当向所述发光组件供给能量时，所述发光二极管抽取相同水平的功率。
3.根据权利要求1所述的发光组件，其中所述第一电子组还包括依次顺序地串联电连接在所述第一电子组的第一发光二极管和控制电路之间的第二发光二极管和第三发光二极管，其中，所述第二电子组还包括依次顺序地串联电连接在所述第二电子组的第一发光二极管和控制电路之间的第二发光二极管和第三发光二极管，并且其中，当向所述发光组件供给能量时，所述发光二极管抽取相同水平的功率。
4.根据权利要求1所述的发光组件，其中所述第一电子组还包括依次顺序地串联电连接在所述第一电子组的第一发光二极管和控制电路之间的第二发光二极管、第三发光二极管和第四发光二极管，其中，所述第二电子组还包括依次顺序地串联电连接在所述第二电子组的第一发光二极管和控制电路之间的第二发光二极管、第三发光二极管和第四发光二极管，并且其中，当向所述发光组件供给能量时，所述发光二极管抽取相同水平的功率。
5.根据权利要求1所述的发光组件，其中所述第一电子组还包括依次顺序地串联电连接在所述第一电子组的第一发光二极管和控制电路之间的第二发光二极管、第三发光二极管、第四发光二极管、第五发光二极管，其中，所述第二电子组还包括依次顺序地串联电连接在所述第二电子组的第一发光二极管和控制电路之间的第二发光二极管、第三发光二极管、第四发光二极管、第五发光二极管，并且其中，当向所述发光组件供给能量时，所述发光二极管抽取相同水平的功率。
6.根据前述任一项权利要求所述的发光组件，其中所述发光二极管的额定使用功率均尚达2瓦。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的发光组件，其中所述发光二极管的额定使用功率均高达1. 5瓦。
8.根据权利要求1至5中的任一项所述的发光组件，其中所述发光二极管的额定使用功率均高达1. 25瓦。
9.根据权利要求1至5中的任一项所述的发光组件，其中所述发光二极管的额定使用功率均高达1瓦。
10.根据权利要求1至5中的任一项所述的发光组件，其中所述发光二极管的额定使用功率均高达1. 1瓦。
11.根据前述任一项权利要求所述的发光组件，每至少300cm的长度具有至少2个发光二极管。
12.根据前述任一项权利要求所述的发光组件，其中所述控制电路包括温度监控功能。
13.根据前述任一项权利要求所述的发光组件，多个发光组件线性地串联电连接。
14.一种包括根据前述任一项权利要求所述的柔性发光组件的车辆。
15.根据权利要求15至17中的任一项所述的车辆，其中所述柔性发光组件是中央刹车灯。
16.根据权利要求15所述的车辆，所述车辆是汽车或卡车。
17.根据权利要求1至13中的任一项所述的柔性发光组件，所述柔性发光组件是工作照明。
全文摘要
本发明提供了发光组件，所述发光组件具有电缆、发光二极管和控制电路。所述发光组件可用于例如车辆如汽车、卡车等以及工作照明、重点照明、商品陈列照明和背光照明应用。
文档编号H05B33/08GK102577605SQ201080042657
公开日2012年7月11日 申请日期2010年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者贾斯廷·通俊亚泰姆, 迈克尔·J·阿卢魏 申请人:3M创新有限公司