專利名稱：整體成型的單片發(fā)光二極管線狀燈的制作方法
技術領域：
縱觀本申請，參引了幾個公開文獻。由此這些參引文獻的全部公開內(nèi)容以 參引的方式并入這個申請。
本發(fā)明涉及線狀燈，尤其涉及一種整體成型的包含發(fā)光二極管(LED)的 單片線狀燈、以及制造這種線狀燈的系統(tǒng)和工藝，其中該LED和相關電路系統(tǒng) 被保護不受機械損傷和環(huán)境危害，比如水和灰塵。
背景技術：
傳統(tǒng)的白熾或LED線狀燈常用在各種各樣的室內(nèi)外裝潢或裝飾照明應用 中。例如，這種傳統(tǒng)的線狀燈被用于構(gòu)建節(jié)假曰標志，勾畫建筑結(jié)構(gòu)比如樓宇 或港口，并且提供車上的燈照明系統(tǒng)。這些線狀燈還被用作應急照明輔助裝置 以便在夜間或在像斷電、水浸以及著火和化學霧引起的煙塵這樣的情況使得正 常的周圍照明可見度不夠時增加可見度和通信。
與使用白熾燈泡的燈管相比，常規(guī)的LED線狀燈耗電更少，呈現(xiàn)出更長的 使用期限，制造起來相對便宜，而且更容易安裝。更顯著的是，LED線狀燈用 作氖燈管類的可行替代品。
如圖l所示，常規(guī)的線狀燈100由多個照明裝置102 (比如白熾燈泡或LED) 組成，它們由軟電線101連接在一起而且密封在保護管103中。電源105構(gòu)建流過 軟電線101的電流使照明裝置102進行照明，而且構(gòu)建被照明電線的效果。照明
裝置102串行、并行或以這兩種方式結(jié)合起來連接。再者，照明裝置102以如下 方式與電子控制裝置相連各個照明裝置102可以被選擇接通還是關斷，以構(gòu)建 組合出的光亮圖案，比如頻閃、閃爍、追逐閃爍、或脈沖閃爍。
在常規(guī)線狀燈中，保護管103傳統(tǒng)上是中空的，透明或半透明的管子，收納 內(nèi)部電路系統(tǒng)(如照明裝置102、軟電線IOI)。由于在保護管103和內(nèi)部電路系 統(tǒng)之間有空氣間隙，保護管103幾乎不能為線狀燈提供對抗由超負荷比如機器重 量直接施加到線狀燈上導致的機械損傷的保護。進而，保護管103不足以保護內(nèi) 部電路系統(tǒng)不受環(huán)境危害，比如水或灰塵。結(jié)果，這些帶有保護管103的常規(guī)線 狀燈100不適合室外使用，尤其是在線狀燈暴露在極端惡劣氣候和/或大量機械 操作環(huán)境。
在常規(guī)線狀燈中，電線，比如軟電線IOI,將照明裝置102連接在一起。就 制造來說，這些線狀燈傳統(tǒng)上使用錫焊或壓接方法預組裝，然后經(jīng)由常規(guī)的成 片或硬碾壓工藝密封在保護管103中。制造上這種工藝是勞動密集型且不可靠 的。進而，這種工藝減小線狀燈的柔軟度。
為了克服與上述常規(guī)線狀燈及其制造相關的上述局限性，開發(fā)了增加了復 雜度和保護性的LED線條燈。這些LED線條燈由這樣的電路系統(tǒng)組成該電路 系統(tǒng)包括多個LED固定在包含印刷電路板的支撐基板上并連接到分離的電導體
(如兩個分離的導電總線元件)上。該LED電路系統(tǒng)和電導體密封在無內(nèi)部空 隙(包括氣泡)或雜質(zhì)的保護封套中，并連接到電源上。這些LED線條燈由自 動化系統(tǒng)制造，該自動化系統(tǒng)包括復雜的LED電路組裝工藝和軟碾壓工藝。這 些LED線條燈及其制造的實例在下述參考文獻中論述專利號為5,848,837、 5,927，845和6，673，292名稱都為"Integrally Formed Linear Light Strip With Light Emitting Diode"(整體成型的帶有發(fā)光二極管的線性線條燈)的美國專利；專 利號為6，113,248名稱為"Automated System For Manufacturing An LED Light Strip Having An Integrally Formed Connected"(用來制造整體成型地連接起來 的LED線條燈的自動化系統(tǒng))的美國專利；以及專利號為6,673，277名稱為
"Method of Manufacturing a Light Guide"(制造光導管的方法)的美國專利。
雖然這些LED線條燈受到更好的保護使其不受機械損傷和環(huán)境危害，但是 這些LED線條燈需要附加的分離部件，比如支撐基板和兩個分離的導電總線元 件，以構(gòu)建其內(nèi)部LED電路系統(tǒng)。再者，為了制造這些LED線條燈，需要附加 的制造步驟，比如凈化步驟，以及設備來組裝該復雜的LED電路并費力地去除 保護封套中的內(nèi)部空隙和雜質(zhì)。這種附加的規(guī)程、部件和設備增加了制造時間 和成本。
此外，就像上述的常規(guī)線狀燈那樣，這些LED線條燈只提供單行光亮方向。 而且，LED電路系統(tǒng)和碾壓工藝的復雜度使得LED線條燈太堅硬以至于不能彎 曲。

發(fā)明內(nèi)容
從上面的內(nèi)容看來，需要進一步改進現(xiàn)有技術。尤其是，需要一種改進的 整體成型的單片LED線狀燈，是柔軟的并且提供全方位平滑、均勻發(fā)光效果的 整體成型單片LED線狀燈。還需要減少生產(chǎn)整體成型的單片LED線狀燈所需的 分離部件的數(shù)量。進而，還需要一種LED線狀燈，所需的規(guī)程、部件、以及設 備更少并因此可由低成本自動化工藝制造。
一種整體成型的單片LED線狀燈，包括導電基材，該導電基材包括由適于 分配來自電源的電力的導電材料形成的第一和第二總線元件。至少一個具有第 一和第二電觸點的發(fā)光二極管(LED)固定在第一和第二總線元件上以便從第 一和第二總線元件抽取電力并向第一和第二總線元件增強機械穩(wěn)定性。第一和 第二總線元件在LED固定之前互相連接。整體成型的單片LED線狀燈不帶基板 地形成。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，封套將第一和第二總線元 件、以及至少一個LED完全密封。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，該封套被紋理化。 根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，該封套包括光散射粒子。 根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，多個LED串行連接。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，多個LED串行且并行連接。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，第一和第二總線元件在至 少一個LED固定之后分離。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，LED與第 一和第二總線元 件之一之間的連接使用錫焊法、焊接法、或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂進行。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，LED與第一或第二總線元
件之間的連接使用錫焊法、焊接法、引線鍵合、或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂進行。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，包括由適于分配來自電源 的電力的導電材料形成的第三總線元件；還包括多個LED,在第一和第二總線 元件之間串行且并行連接的第一LED集合以及在第二和第三總線元件之間串行 且并行連接的第二LED集合。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，第一LED的正極接到第一 總線元件上而且第一LED的負極接到第二總線元件上，第二LED的正極接到第 二總線元件上而且第二LED的負極接到第三總線元件上，以及第三LED的負極 接到第一總線元件上而且第一LED的正極接到第二總線元件上。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，第四LED的負極接到第二 總線元件上而且第四LED的正極接到第三總線元件上。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，LED從紅色、藍色、綠色、 以及白色LED中選擇。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈包括適于改變提供給第一、 第二、以及第三總線元件的電力的控制器。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈包括內(nèi)核，導電基材以螺旋 方式纏繞到其周圍。
根據(jù)一個實施例， 一種整體成型的單片LED線狀燈包括由適于分配來自電 源的電力的導電材料形成的第一總線元件、由適于分配來自電源的電力的導電 材料形成的第二總線元件、由適于分配控制信號的導電材料形成的第三總線元 件、至少一個發(fā)光二極管(LED)模塊，所述LED模塊包括微控制器和至少一
個LED,該LED模塊具有第一、第二、以及第三電觸點，該LED模塊固定到第 一、第二、以及第三總線元件上以便從第一和第二總線元件中抽取電力并從第 三總線元件中接收控制信號，其中整體成型的單片LED線狀燈不帶基板地形成。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，該LED模塊具有多個從紅 色、藍色、綠色、以及白色LED組成的組中選擇的LED。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，該LED模塊包括用來輸出
所接收的控制信號的第四觸點。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，包括完全密封所述第一、 第二和第三總線元件、以及所述至少一個LED模塊的封套。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，每一個LED模塊具有唯一 地址。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，該LED模塊具有靜態(tài)地址。 根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，該LED模塊地址是動態(tài)的。 一種整體成型的單片LED線狀燈，包括由適于分配來自電源的電力的導 電材料形成的第一和第二總線元件；至少兩個在第一和第二總線元件之間排布 的導體段；以及至少一個發(fā)光二極管(LED),所述LED具有第一和第二電觸 點，第一電觸點連接到第一導體段上而且第二電觸點連接到第二導體段上；其 中第一和第二導體段耦合到第一和第二總線元件上以給LED供電。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，包括柔軟的基板，第一和 第二導體段以及第一和第二總線元件，由該柔軟的基板支撐。
根據(jù)一個實施例的整體成型的單片LED線狀燈，其中柔軟的基板纏繞在內(nèi) 核周圍。


圖l顯示了一個常規(guī)線狀燈；
圖2是圖示說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例整體成型的單片LED線狀燈的透視
圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明整體成型的單片LED線狀燈一個實施例的橫截面視圖;
圖4A是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例整體成型的單片LED線狀燈的側(cè)視圖4B是本發(fā)明另一個實施例整體成型的單片LED線狀燈的俯視圖5是圖4A和4B所示的整體成型的單片LED線狀燈的橫截面視圖6A是一個導電基材的實施例；
圖6B是圖6A的導電基材的示意圖7A是一個導電基材的實施例；
圖7B是圖7A的導電基材的示意圖8A是一個導電基材的實施例；
圖8B是圖8A的導電基材的示意圖9A是一個導電基材的實施例；
圖9B是圖9A的導電基材的示意圖10A是一個導電基材的實施例；
圖10B是圖10A的導電基材的示意圖11A是一個導電基材的實施例；
圖11B是圖11A的導電基材的示意圖11C描繪了導電基材在密封之前纏繞到內(nèi)核上；
圖12A描繪了導電基材的LED固定區(qū)域的一個實施例；
圖12B描繪了導電基材上所固定的LED;
圖13描繪了LED芯片級鍵合到LED固定區(qū)域中；
圖14描繪了該發(fā)明一個實施例的光學屬性；
圖15A-C描繪了封套三種不同的表面紋理的橫截面視圖16A是整體成型的單片LED線狀燈的示意圖16B描繪了整體成型的單片LED線狀燈的一個實施例；
圖17是全彩色整體成型單片LED線狀燈的示意圖18是全彩色整體成型單片LED線狀燈的控制電路的示意圖19是全彩色整體成型單片LED線狀燈的定時圖形；
圖20A是全彩色整體成型單片LED線狀燈的定時圖形； 圖20B是全彩色整體成型單片LED線狀燈的定時圖形； 圖21描繪了一個LED模塊。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種包含多個LED的整體成型的單片LED線狀燈，這些LED連 接到形成固定基材的導體上，或者提供組合固定基材的支撐在絕緣材料上的導 體上。這兩種類型的固定基材都提供(1)電連接、(2) LED的物理固定平臺 或機械支撐、以及(3) LED的反光器。該固定基材和LED密封在可能包含光散 射粒子的透明或半透明的封套中。
在本發(fā)明一個實施例中，如圖2和3所示，整體成型的單片LED線狀燈包括 子組合件310，該子組合件包括至少一個連接到導電基材201上的LED 202,其 中子組合件310密封在封套303內(nèi)。如圖2所示，LED202串行連接。這個實施例 具有尺寸上緊湊的優(yōu)點，并可以生產(chǎn)外直徑3mm或小于3mm的又長又薄的LED 線狀燈。導電基材301操作性地連接到電源305上以導電。
在另一個實施例中，如圖4A、 4B和5中圖示說明的，本發(fā)明可能是包括多 個子組合件510的整體成型的單片LED線狀燈。每個子組合件510由至少一個連 接到導電基材401上的LED202組成。子組合件510密封在封套503內(nèi)。如圖所示， LED202并行連接。導電基材401操作性地連接到電源405上以啟動LED202。
來自電源405的交流(AC)或直流(DC)電可以用于給整體成型的單片LED
線狀燈供電。此外，可以使用電流源。亮度可以由數(shù)字或模擬控制器控制。
導電基材201、 401沿著整體成型的單片LED線狀燈的長度方向縱向延伸， 并作為(l)電導體、(2)LED202的物理固定平臺或機械支撐、以及(3)LED 202的反光器。
導電基材201、 401可以由金屬板或箔，例如沖壓、壓印、印刷、絲網(wǎng)印席ij、 或激光切割、或類似方式制造，以提供電路基礎，并且可以是薄膜或平坦的條 帶形式。在另一個實施例中，導電基材201、 401使用絞線形成。可以添加附加
電路系統(tǒng)，比如有源或無源控制電路元件(如微處理器、電阻器、電容器)，
并將其密封在封套內(nèi)以便向整體成型的單片LED線狀燈添加功能性。這種功能
性可以包括，但不限于，電流限制(如電阻器)、保護、閃爍能力、或亮度控
制。例如，可以包括微控制器以使LED 202可單獨尋址；由此，使得終端用戶 能夠控制在LED線狀燈中選擇的LED 202的照明以形成各種各樣的光亮圖案， 如頻閃、閃爍、追逐閃爍、或脈沖閃爍。在一個實施例中，外部控制電路系統(tǒng) 被連接到導電基材201、 401上。
導電基材201、 401可以是柔軟或堅硬的，并由(但不限于)薄膜PCB材料、 導電棒、銅板、包銅鋼板、包銅合金、或涂有導電材料的基材材料制成。
導電基材的第一實施例
在圖6A中所示的導電基材組合件600的第一實施例中，該導電基材601的基 材材料最好是又長又薄又窄的金屬帶或箔。在一個實施例中，該基材材料是銅。 孔的圖案602,如圖6A的陰影區(qū)域所示，描繪了導電基材601上已去除材料的區(qū) 域。在一個實施例中，該材料已由沖壓機去除。導電基材601的余下材料形成本 發(fā)明的電路。作為另一選擇，該電路可以印刷到導電基材601上，然后使用刻蝕 工藝去除區(qū)域602。導電基材600上的定位孔605作為制造和組裝的導引。
LED 202通過表面固定或者通過LED芯片級鍵合以及錫焊、焊接、鉚接、 或者電連接到導電基材601上，如圖6A所示。LED202固定并錫焊到導電基材601 上不僅將LED 202放到該電路中，而且使用LED 202將導體基材601不同的未經(jīng) 沖壓的部分機械結(jié)合在一起。在導體基材601的這個實施例中，所有的LED202 都被短路，如圖6B所示。這樣，導電基材601的附加部分如下面所論述的那樣 被去除，以便LED202不被短路。在一個實施例中，在LED202固定之后，材料 才從導電基材601上去除。
導電基材的第二實施例
為了構(gòu)建串行和/或并行電路，從導電基材上去除附加的材料。如圖7A所示， 導電基材701具有相對于圖6A中描繪的孔圖案602的另外一種的孔圖案702。對 于作為另一選擇的孔圖案702， LED 202在導電基材701上串行連接。該串行連
接在圖7B中示出，這是圖7A中所示導電基材組合件700的示意圖。如所示的， LED202的固定部分提供對導電基材701的支持。 導電基材的第三實施例
在導電基材的第三實施例中，如圖8A所示，所描繪的導電基材組合件800 具有沖壓出或刻蝕到導電基材801中的圖案802。圖案802減少了需要沖壓出的空 隙的數(shù)量，并增加了這些空隙之間的間距。定位孔805作為制造和組裝工藝的導 引。如圖8B所示，沒有去除附加的材料而LED 202被短路。在一個實施例中， LED202固定之后才從導電基材801上去除材料。
導電基材的第四實施例
如圖9A中圖示說明的，導電基材組合件900的第四實施例包含作為另一選 擇的孔圖案902，該圖案在一個實施例中不存在任何定位孔。與第三實施例相比， 為了構(gòu)建兩個導電部分，在導電基材卯l中沖壓出更多空隙。所以，如圖9B所 示，這個實施例具有LED202串行連接的工作電路。
導電基材的第五和第六實施例
圖10A圖示說明導電基材1001的導電基材組合件1000的第五實施例。示出 典型外直徑為3mm或小于3mm的細LED線狀燈。如圖10A所示，(l)在導電基 材1001上所連接的LED202分開放置，最好是以預定距離分開放置。在一個典 型應用中，LED 202的間距從3cm到lm,除了其他因素之外，至少取決于其中 這些因素LED所用的電力以及這些LED是上面出光還是側(cè)面出光。示出導電 基材1001不存在任何定位孔。沖壓出的空隙抅建伸直成又長又細的矩形的第一 孔圖案1014。 LED202在沖壓出的空隙1030之上固定。然而，如圖10B所示，由 于所有的LED 202都被短路，所以這個實施例的合成電路沒有用。在后續(xù)的規(guī) 程中> 從導電基材1001上去除附加材料以便LED202按照需求串聯(lián)或并聯(lián)。
在導電基材組合件1100的第六實施例中，導電基材1101如圖11A所示包含 孔圖案1U8，孔圖案1118在導電基材1101中構(gòu)建工作電路，同時將串聯(lián)的LED 202固定到導電基材1101上。這個實施例在構(gòu)建典型外直徑為3mm或小于3mm 的細LED線狀燈方面是有用的。
LED
LED202可以是，但不限于，單獨封裝的LED、板上芯片("COB" ) LED、 或單獨劃片級鍵合到導電基材301上的LED劃片。LED 202還可以是上面出光 LED、側(cè)面出光LED、側(cè)視LED、或這些類型的組合。在一個優(yōu)選實施例中， LED202是側(cè)面出光LED和/或側(cè)視LED。'
LED202不限于單色LED。還可以使用多彩LED。例如，如果使用紅/藍/綠 LED (RGBLED)來構(gòu)建像素，與可變的亮度控制組合，可以在每個像素上將 顏色組合起來形成顏色范圍。
將LED固定到導電基材上
如上所示，LED 202通過兩種方法之---表面固定或者LED芯片級鍵合
固定到導電基材上。
在表面固定中，如圖12所示，導電基材1201首先被沖壓成上述實施例中任 意一個的樣式，然后被壓印到LED固定區(qū)域1210。所示的LED固定區(qū)域1210是 示例性的，有可能是LED固定區(qū)域1210的其他變化。例如，LED固定區(qū)域1201 可以壓印成任何能夠容納LED 202的形狀。
作為另一選擇，可以不壓印LED固定區(qū)域1220,如圖12B所示。錫焊材料 1210(如液體焊錫、焊錫膏、焊錫糊、以及現(xiàn)有技術中已知的任何其他錫焊材 料)或?qū)щ姷沫h(huán)氧樹脂手動或者由可編程組裝系統(tǒng)放在LED固定區(qū)域1220中， 如圖12A圖示說明的。然后LED202手動或者由可編程拾取與放置站，放置到錫 焊材料1210或合適的導電環(huán)氧樹脂頂上。多個LED 202各自固定在錫焊材料 1210頂上的導電基材1201將直接進入熔化錫焊材料1210的可編程回流腔，或者 固化導電環(huán)氧樹脂的固化爐。結(jié)果，LED202如圖12B所示鍵合到導電基材1201 上。
如圖13所圖示說明的，LED 202可以通過LED芯片級鍵合而固定到導電基 材1301上。壓印導電基材1301以構(gòu)建LED固定區(qū)域1330。圖13中所示的LED固 定區(qū)域1330是示例性的，聯(lián)想到LED固定區(qū)域1330可以容納LED的其他變形， 包括像圖12A中所示那個一樣的可把持LED的壓印形狀。LED202,優(yōu)選為LED
芯片，不是手動就是由可編程LED拾取放置機放到LED固定區(qū)域1330上。然后 用引線1340將LED 202引線鍵合到導電基材1301上。應當注意引線鍵合包括球 焊、楔焊、以及此類鍵合。作為另一選擇，可以使用導電粘合劑或接線夾將LED 202固定到導電基材301上。
應當注意上述實施例中的導電基材可以盤繞成"S"形。然后，反方向進行 另一預定圈數(shù)的反轉(zhuǎn)；由此，使導電基材形成"Z"形。這個被"S-Z"盤繞 的導電基材然后由封套罩起來。由于其被"S-Z"盤繞放置，這個實施例增加了 柔軟度，以及在360°上均勻發(fā)光。
在另一個實施例中，如圖11C所示，導電基材(如導電基材1101)將電流 輸送至被纏繞成螺旋形的LED。螺旋形成過程可以由常規(guī)的螺旋形成機完成， 該機器將導電基材放到轉(zhuǎn)盤上并且內(nèi)核9000穿過該盤中央的孔。該LED的螺距 由螺旋纏繞的組合件的旋轉(zhuǎn)速度和線性速度之比確定。內(nèi)核9000可以是任何三 維形狀，比如圓柱形、四棱柱、立方體、錐體、三棱柱、而且可以由，但不限 于，聚合材料比如聚氯乙稀(PVC)、聚苯乙烯、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其他類似材料制成，或者在一個實施例中由彈 性材料比如硅橡膠制成。內(nèi)核9000還可以是實心的。在一個實施例中，將電流 輸送至LED的導電基材在實心塑料內(nèi)核上纏繞成螺旋狀，然后將其密封在透明 的彈性材料封套中。
封套
封套提供對抗環(huán)境元素比如水和灰塵、以及由放置到整體LED線狀燈上的 負荷導致的損傷的保護。該封套可以是柔軟或堅硬的，透明、半透明、不透明， 和/或有顏色。該封套可以由，但不限于，聚合材料制成，比如聚氯乙稀(PVC)、 聚苯乙烯、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其他類 似材料制成，或者在一個實施例中由彈性材料比如硅橡膠制成。
有關該封套的加工技術包括，但不限于，擠壓、涂敷、模塑、碾壓、或者 它們的組合。本發(fā)明優(yōu)選的加工技術是擠壓。
除了其保護屬性，該封套輔助散射和引導LED線狀燈中的光線。如圖14圖
示說明的，來自滿足內(nèi)部全反射條件的LED 202的那部分光線將被封套1403的 表面反射并沿著封套1403縱向傳輸。光散射粒子1404可以包括在封套1403中以 改變這部分光線的傳輸方向如光線路徑1406所示。光散射粒子1404具有根據(jù) LED發(fā)射光的波長而選擇的尺寸。在一個典型應用中，光散射粒子1404具有納 米級的直徑，而且它們可以在擠壓過程之前或其間添加到聚合物中。
光散射粒子1404還可以是與封套1403的制備相關聯(lián)的化學副產(chǎn)物。具有使 光線可以正向散射的粒徑(如納米級的直徑)的任何材料都可以是光散射粒子。
光散射粒子1404的濃度通過添加或去除粒子而改變。例如，光散射粒子1404 可以在擠壓過程之前或其間以摻雜物的形式添加到原材料中。封套1403內(nèi)光散 射材料1404的濃度受到LED之間距離、LED的亮度、以及光的均勻性的影響。 更高濃度的光散射材料1404可以增加LED線狀燈內(nèi)相鄰LED 202之間的距離。 通過釆用高濃度的光散射材料1404加之LED 202的間隔更緊密和/或使用更亮的 LED 202, LED線狀燈的亮度可以增加。增加光散射材料1404的濃度可以增加 LED線狀燈內(nèi)光線的平滑度和均勻性，從而能夠改進這種平滑度和均勻性。
如圖3和5所示子組合件310和510基本上處在封套的中央。子組合件310和 510不限于封套內(nèi)的這種定位。子組合件310和510可以定位在封套內(nèi)的任何地 方。此外，該封套的橫截面輪廓不局限于圓或橢圓形，而且可以是任何形狀(如 正方形、矩形、梯形、星形)。再者，可以最優(yōu)化該封套的橫截面輪廓以提供 LED 202所發(fā)光的透鏡效應。例如，本發(fā)明可以將另一封套薄層添加到原始封 套的外邊以進一步控制所發(fā)光的均勻性。
表面紋理化和透鏡化
為了實現(xiàn)光學效應，可以紋理化和/或透鏡化整體LED線狀燈的表面。整體 單片LED線狀燈可以(如用熒光材料)涂敷，或者包括附加層，以控制LED線 狀燈的光學屬性(如照度的擴散和稠度)。此外，可以將罩子施加到該封套外 邊以提供不同的紋理或圖案。
還可以通過熱模壓花、壓印、印刷和/或切割技術在封套的表面構(gòu)建不同設 計的形狀或圖案以提供特別功能，比如透鏡、聚焦、和/或散射效應。如圖15A-C所示，本發(fā)明包括布置整齊或有機體的形狀或圖案(如穹頂形、波浪形、山脊
形)，影響光射線1500校準(圖15A)、聚焦(圖15B)、或散射/漫射(圖15C)。 可以在擠壓期間或隨后紋理化或壓印該封套的表面以構(gòu)建附加的透鏡效應。此 外，封套303可以制成有不同折射率材料的多個層以便控制漫射的程度。 整體成型的單片LED線狀燈的應用
本發(fā)明整體成型的單片LED線狀燈具有多種照明應用。下面是一些示例比 如360°照明的線狀燈、全彩色線狀燈、以及帶有單獨控制的LED的線狀燈。應 當注意這些只是有可能的線狀燈應用中的一些。
圖16A中所示將電力輸送至LED 202的三根銅線161、 162、 163形成可以纏 繞成螺旋狀的導電基材。這些LED通過錫焊、超聲波焊接或電阻焊接而連接到 導體上。每個相鄰的LED可以朝著相同角度的方向或朝著不同角度的方向。例 如， 一個LED朝前，下一個LED朝上，第三個LED朝后，而且第四個朝下等等。 所以，整體成型的單片LED線狀燈可以照明整個360。的一周。
整體成型的單片LED線狀燈的一個實施例在圖16B中示出。如圖所示有兩 個相當于導體161和163的連續(xù)導體。零歐姆的跨接器或電阻器將導體段162耦合 到導體161和163上以向LED元件202提供電力。如圖16B中所示，整體成型的單 片LED線狀燈包括基板。在一個優(yōu)選的實施例中，該基板是柔軟的。在另一個 實施例中，帶有柔軟基板的單片線狀燈纏繞到內(nèi)核9000周圍(參見例如圖11C )。
整體成型的單片LED線狀燈不限于單色。對于全彩色應用，將單色LED換 成由四種不同顏色一一紅、藍、綠、以及白色的四個子LED組成的LED組，如 圖17所示。每個LED組(一個像素)的色飽和度可以通過調(diào)整跨每個子LED施 加的電壓來控制。每個LED的色飽和度由像圖18中所示那樣的電路控制。
在圖18中，L1、L2和L3是用來向每個像素上的四個LED供電的三根信號線。 每個子LED的色彩飽和度由微控制器6000根據(jù)圖19中給出的定時圖形來控制。
如圖19中所示，因為在第一時間段上線路電壓L2高于線路電壓L1，所以紅 色LED(R)被接通，從而，在同一時間間隔，所有的其他LED都被反向偏置，因 此它們被關斷。類似地，在第二時間間隔內(nèi)，L2高于L3，所以接通綠色LED(G),
并關斷所有其他的LED。其他LED在后續(xù)時間段的接通/關斷也遵循同樣的道理 而推斷。
除了四個基本色之外，還可以通過在單位切換時間的拐點上混合恰當?shù)幕?本色而獲得新顏色，比如冷白色和橙色。這可以通過對嵌入該電路的微處理器 進行編程而獲得。圖20A和圖20B分別示出對冷白色和橙色進行的顏色定時圖形 繪制。應當注意可以通過改變信號L1、 L2和L3的定時來表現(xiàn)全部色譜。
在該發(fā)明的一個實施例中，如圖21中所示將微處理器電路用到線狀燈中， 從而每個由LED構(gòu)成的像素都可以獨立控制。給每個LED模塊2100分配一個唯 一地址。當這個地址被觸發(fā)時，LED模塊被點亮。要注意的是每個像素都是一 個由微控制器和三色(RGB)或四色(RGBW) LED組成的LED模塊。該LED 模塊基于菊花鏈或星形總線配置串行連接于信號線。作為另一選擇，LED模塊 2100并行排布。
有兩種方式給每個LED模塊分配地址。在第一方式徑中，在制造過程中給 每個像素分配唯一地址。在第二方式中，給每個像素連同它自己的唯一地址一 起動態(tài)分配一個地址，并且以它自己的"地址"為特征的每個像素由觸發(fā)信號 周期觸發(fā)。作為另一選擇，地址在通電時被動態(tài)分配。動態(tài)尋址具有易安裝的 優(yōu)點，因為整體成型的單片LED線狀燈可以切割成任意長度。在一個實施例中， 線狀燈可以在通電并運行時被切割成所需求的任何長度。
雖然已經(jīng)在此圖示說明并描述了特定實施例，但是本領域普通技術人員將 意識到各種各樣的替換和/或等價的實施方案可以用來替代所示及所述的特定 實施例而不脫離本發(fā)明的范圍。本申請意圖在于覆蓋對在此所論述的特定實施 例進行的任何改裝或變更。因此，我們意圖在于本發(fā)明只由權(quán)利要求及其等價 物來限定。
權(quán)利要求
1、一種整體成型的單片LED線狀燈，包括導電基材，包括由適于分配來自電源的電力的導電材料形成的第一和第二總線元件；以及至少一個發(fā)光二極管(LED)，所述LED具有第一和第二電觸點，所述LED固定在第一和第二總線元件上，以便從第一和第二總線元件抽取電力并向第一和第二總線元件添加機械穩(wěn)定性；其中第一和第二總線元件在LED固定之前互相連接，并且整體成型的單片LED線狀燈不帶基板地形成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體成型的單片LED線狀燈，進一步包括封套， 將所述第一和第二總線元件、以及至少一個LED完全密封。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中該封套被紋理化。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中封套進一步包 括光散射粒子。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體成型的單片LED線狀燈，還包括多個LED， 該多個LED串行連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體成型的單片LED線狀燈，還包括多個LED， 其中該LED串行且并行連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中第一和第二總 線元件在至少一個LED固定之后分離。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中LED與第一和 第二總線元件之一之間的連接從由錫焊、焊接、以及導電環(huán)氧樹脂組成的組中 選擇。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中LED與第一和 第二總線元件中另一個之間的連接從由錫焊、焊接、引線鍵合、以及導電環(huán)氧 樹脂組成的組中選擇。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體成型的單片LED線狀燈，還包括 由適于分配來自電源的電力的導電材料形成的第三總線元件；以及多個LED,其中第一LED集合在第一和第二總線元件之間串行且并行連接, 以及第二LED集合在第二和第三總線元件之間串行且并行連接。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中 第一LED的正極接到第一總線元件上，而且第一LED的負極接到第二總線元件上；第二LED的正極接到第二總線元件上，而且第二LED的負極接到第三總線 元件上；以及第三LED的負極接到第一總線元件上，而且第一LED的正極接到第二總線 元件上。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中 第四LED的負極接到第二總線元件上而且第四LED的正極接到第三總線元件上。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中有多個LED， 其中LED從由紅色、藍色、綠色、以及白色LED組成的組中選擇。
14、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的整體成型的單片LED線狀燈，還包括適于向第一、第二、以及第三總線元件提供可變的電力的控制器。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體成型的單片LED線狀燈，還包括內(nèi)核，導電基材以螺旋方式纏繞到其周圍。
16、 一種整體成型的單片LED線狀燈，包括由適于分配來自電源的電力的導電材料形成的第一總線元件； 由適于分配來自電源的電力的導電材料形成的第二總線元件；由適于分配控制信號的導電材料形成的第三總線元件；至少一個發(fā)光二極管(LED)模塊，所述LED模塊包括微控制器和至少一 個LED，該LED模塊具有第一、第二、以及第三電觸點，該LED模塊固定到第一、第二、以及第三總線元件上，以便從第一和第二總線元件中抽取電力并從 第三總線元件中接收控制信號，其中整體成型的單片LED線狀燈不帶基板地形成。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中LED模塊進 一步包括多個LED,其中該多個LED從由紅色、藍色、綠色、以及白色LED組 成的組中選擇。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中LED模塊進 一步包括用來輸出所接收的控制信號的第四觸點。
19、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的整體成型的單片LED線狀燈，還包括完全密封 所述第一、第二和第三總線元件、以及所述至少一個LED模塊的封套。
20、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中每一個LED模塊具有唯一地址。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中LED模塊地址是靜態(tài)的。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中LED模塊地 址是動態(tài)的。
23、 一種整體成型的單片LED線狀燈，包括由適于分配來自電源的電力的導電材料形成的第一和第二總線元件； 至少兩個在第一和第二總線元件之間排布的導體段；以及 至少一個發(fā)光二極管(LED),所述LED具有第一和第二電觸點，第一電 觸點連接到第一導體段上，而且第二電觸點連接到第二導體段上；其中第一和第二導體段耦合到第一和第二總線元件上，以給LED供電。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的整體成型的單片LED線狀燈，還包括柔軟的基 板，第一和第二導體段以及第一和第二總線元件，由該柔軟的基板支撐。
25、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的整體成型的單片LED線狀燈，其中柔軟的基板 纏繞在內(nèi)核周圍。
全文摘要
一種柔軟的、整體成型的單片發(fā)光二極管(LED)線狀燈提供全方位平滑、均勻發(fā)光效果的LED線狀燈。該整體成型的單片LED線狀燈包含導電基材(201)，該導電基材包括由導電材料形成的第一和第二總線元件。該總線元件將來自電源(205)的電力分配給固定在第一和第二總線元件上的LED(202)以使其從第一和第二總線元件抽取電力并向第一和第二總線元件添加機械穩(wěn)定性。該柔軟的、整體成型的單片LED線狀燈被組裝以便第一和第二總線元件在LED固定之前互相連接而且這種整體成型的單片LED線狀燈不帶基板地形成。
文檔編號F21S4/00GK101360947SQ200780001712
公開日2009年2月4日 申請日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月12日
發(fā)明者羅仲煒, 羅揚文 申請人:羅仲煒;羅揚文