專利名稱：發(fā)光組件的制作方法
發(fā)光組件
背景技術：
發(fā)光二極管(LED)廣泛用于各種指示牌、留言板和光源應用。LED相對高的功效 (以流明/瓦為單位)通常是其被使用的主要原因。當使用LED信號取代類似光輸出的傳統(tǒng)白熾光信號時，可能節(jié)省大量的功率。希望沿著LED的燈串尤其是相對長的串(例如，3米或更長的長度)，LED上具有均勻的LED結點溫度。出于多種原因，這樣會是有利的。首先，LED的壽命與結點溫度負相關。其次，光輸出的劣化與結點溫度相關。對于以類似功率水平驅動的兩個LED，LED的結點溫度越低，其發(fā)射的光輸出水平(以流明為單位進行測量)將越高。LED作為半導體器件，具有稱為使LED導通所需的正向電壓偏置的特性。針對沿著電纜串聯的LED執(zhí)行偏置電壓求和，這決定了為燈串供電所需的驅動電壓。為了保持適當的工作電壓，24V或更小，將LED沿著燈串的長度被布置成串聯的平行組。當每個平行組兩端的電壓降相等時，出現最佳的熱和流明輸出。例如，具有電導體的扁平電纜具有固有電阻，該固有電阻會導致沿著LED串的延伸方向出現寄生電壓損耗， 使最靠近電源的電纜端部處的LED組承受較高的電壓而LED串遠端處的LED組承受較低的電壓。結果是，靠前的LED承受比設計意圖電壓高的電壓，從而受熱，使壽命降低且使流明輸出減少，并且燈串遠端處的LED承受比設計意圖電壓低的電壓從而造成流明輸出減小。

發(fā)明內容
在一個方面，本發(fā)明描述一種發(fā)光組件，其包括柔性電纜，其具有一定長度并且包括用于提供電路通路的電導體；第一電子組，其包括串聯地順序電連接的第一電阻器或第一二極管中的至少一個、第一發(fā)光二極管和控制電路；以及第二電子組，其包括串聯地順序電連接的第一發(fā)光二極管和控制電路；其中，所述第一電子組和所述第二電子組與所述柔性電纜的電連接器并聯電連接，并且其中，當向所述發(fā)光組件供給能量時，所述第一電子組的第一發(fā)光二極管和所述第二電子組的第一發(fā)光二極管抽取相同水平的功率(即，如果第一電子組和第二電子組中的每個分別連接到具有相同電壓的電源，則取兩個電子組的平均值的+/-2% )。任選地，發(fā)光組件是柔性的。任選地，所述第一電子組還包括串聯地順序電連接在所述第一電子組的第一發(fā)光二極管和控制電路之間的第二(一個、兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個或更多個)額外發(fā)光二極管，其中，所述第二電子組還包括串聯地順序電連接在所述第二電子組的第一發(fā)光二極管和控制電路之間的第二(一個、兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個或更多個)額外發(fā)光二極管，并且其中，當向所述發(fā)光組件供給能量時，所述發(fā)光二極管抽取相同水平的功率。
任選地，所述發(fā)光組件還包括如針對第二電子組描述的額外(S卩，一個、兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個或更多個)電子組，所述電子組可以包括如上所述的額外的一個或多個發(fā)光二極管(即，一個、兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八個、 九個、十個或更多個)。在本中請中“柔性的”意味著，發(fā)光組件或電纜在應用時可以卷繞5mm直徑的桿，而沒有使發(fā)光組件的照明功能或電纜在應用時破裂或受損。在一些實施例中，通常期望，發(fā)光二極管在被供給能量時候具有一致的流明輸出。 在一些實施例中，本文描述的發(fā)光組件的總使用功率高達1瓦、0. 75瓦或甚至0. 5瓦，其中通常更期望的是低瓦數。本文描述的發(fā)光組件可用于(例如)車輛(例如，汽車、卡車等)以及工作照明、 重點照明、商品陳列照明和背光照明應用。用于車輛的本文描述的光組件的可用實施例包括作為中央剎車燈。


圖IA是這里描述的示例性柔性發(fā)光組件的俯視圖。圖IB是圖IA所示的示例性柔性發(fā)光組件的一部分的剖切側視圖。圖IC是圖IA和圖IB所示的柔性電纜的剖面端視圖。圖ID是電路圖。
具體實施例方式參照圖1A、圖IB和圖1C，示例性的發(fā)光組件99具有電纜100以及與電纜100并聯電連接的第一電子組109、第二電子組209和任選的第三電子組309，所述電纜100具有電導體 102、104、106、焊料凸塊 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，以提供電路通路。第一電子組109具有串聯地順序電連接的(0歐姆)電阻器131、發(fā)光二極管151、任選的發(fā)光二極管152、153、巧4和控制電路160 J60。第二電子組209具有串聯地順序電連接的發(fā)光二極管251、任選的發(fā)光二極管252、253、2M和控制電路沈0。第二電子組309具有串聯地順序電連接的發(fā)光二極管351、任選的發(fā)光二極管352、353、3M和控制電路360。雖然未示出，但是如本領域已知的，任選地，使用整流器來保護或確保功率偏置。另外，圖ID示出示例性發(fā)光組件99 (出于示例目的)的電路，該電路包括15V電源(如圖所示)、肖特基二極管或0歐姆電阻器131和發(fā)光二極管151、任選的發(fā)光二極管 152U53U54和控制電路160，這些部件串聯地順序電連接，進而與串聯地順序電連接的發(fā)光二極管251、任選的發(fā)光二極管252、253、2M和控制電路260平行，并進而與串聯地順序電連接的發(fā)光二極管351、任選的發(fā)光二極管352、353、3M和控制電路360平行。另外，C 代表LED電流同步引腳，并且A代表LED偏置保護引腳。各個發(fā)光二極管連接到各個控制電路的陰極。雖然不想受到理論的限制，但是據信，有利地連接到控制電路的LED電流同步引腳(C)并且使用肖特基二極管或0歐姆電阻器(131)進行偏置保護，而沒有使用LED偏置保護引腳(A)。另外，雖然不想受到理論的限制，但是據信，這種布置防止LED對控制電路產生溫度反饋并且防止影響控制電路內的環(huán)境溫度測量監(jiān)控。合適的柔性電纜在本領域中是已知的，并且包括Parlex USA(Methuen)、Leoni AG(Nuremburg，Germany)禾口 Axon，Cable S. Α. S. (Montmirail，France)銷售的柔性電纜。電纜的示例性寬度的范圍為IOmm至30mm。電纜的示例性厚度的范圍為0. 4mm至 0. 7mm。合適的發(fā)光二極管在本領域是已知的，并且可以商購獲得。LED可用于各種額定使用功率，包括范圍為每LED小于0. 1瓦至5瓦的功率(例如，額定使用功率高達0. 1,0. 25、 0. 5,0. 75、1、1. 25,1. 5,1. 75,2,2. 5、3、4 或甚至高達 5 瓦)。LED可用于范圍從紫(約 410nm) 至深紅(約700nm)的顏色。各種LED顏色是可用的，包括白色、藍色、綠色、紅色、琥珀色等。在本文描述的發(fā)光組件的一些實施例中，LED間的距離可以為至少50mm、100mm、 150mm、200mm或甚至至少250mm或更大。在本文描述的發(fā)光組件的一些實施例中，例如，每300mm的長度具有至少2個、3 個、4個或甚至至少5個發(fā)光二極管。合適的電阻器在本領域是已知的，并且通常是電流感測電阻器，所述電流感測電阻器通常小于10歐姆。 控制電路調整在其之前到達LED ( 一個或多個)的電流，并且也向電路中的任何隨后LED(—個或多個)提供功率。通常，控制電路(一個或多個)包括電流電平選擇相關的感測電阻器。在一些實施例中，控制電路(一個或多個)包括溫度監(jiān)控功能(例如，控制電路(一個或多個)包括LED電流調整器、微調電位差計和用于設置輸出電流隨著溫度升高而開始減小的熱監(jiān)控閾值的電阻器)。本領域技術人員可以利用傳統(tǒng)的電路組件和技術來實現控制電路。在本文描述的發(fā)光組件的一些實施例中，例如，每300mm的長度具有至少3個、4個或甚至至少5個發(fā)光二極管。在閱讀了此刻的公開內容之后，本領域的技術人員可以使用已知技術設計并組裝合適的光組件構造。優(yōu)選地，具有控制電路的電路板和平坦柔性電纜借助電連接凸起(一個或多個) (例如，焊料凸塊(一個或多個))電連接，所述電連接凸起包括由具有第一熔點、具有暴露的外表面、存在于電路板上的第一金屬組分制成的電連接凸起以及具有第二熔點(低于第一熔點)、設置在凸起的剩余暴露外表面周圍的第二金屬組分，其中，在凸起和第二金屬組分之間存在明顯的分界線。本領域技術人員可以選擇具有所需熔化和流動特性的合適的第一金屬組分和第二金屬組分(通常是焊料)。具有控制電路的電路板和平坦柔性電纜借助電連接凸起(一個或多個)(例如， 焊料凸塊(一個或多個))電連接，例如，這是通過以下步驟實現的提供具有電連接凸起 (一個或多個)的電路板，所述電連接凸起由具有第一熔點和暴露外表面的第一金屬組分制成；提供具有電觸點的平坦柔性電纜；將所述電觸點設置成直接接觸凸起(一個或多個) 的暴露外表面的一部分，從而留下凸起(一個或多個)剩余的暴露外表面；提供具有第二熔點的第二焊料組分，所述第二熔點低于第一熔點；加熱第二焊料組分，得到位于凸起(一個或多個)的剩余暴露外表面周圍的熔體，而沒有使第一金屬組分熔化；以及冷卻凸起(一個或多個)的剩余暴露外表面周圍的熔體。對于一些應用而言，可能理想的是，線性電串聯連接如本文所述的2個、3個、4個、 5個或更多個光組件，從而在長距離內得到照明。本文描述的發(fā)光組件可用于(例如)車輛(例如，汽車、卡車等)以及工作照明、 重點照明、商品陳列照明和背光照明應用。用于車輛的本文描述的發(fā)光組件的可用實施例包括作為中央剎車燈。下面的實例進一步說明了本發(fā)明的優(yōu)點和實施例，但這些實例中所提到的具體材料及其數量以及其他條件和細節(jié)不應被解釋為對本發(fā)明的不當限制。除非另外指明，否則所有的份數和百分數均以重量計。^M如圖IA至圖ID總體示出地構造發(fā)光組件。利用常規(guī)技術，將三個矩形銅導體并排拉延穿過穿通模具，并且用具有肖氏硬度D為72的TPE-E型絕緣包封這三個導體，從而制成平坦柔性電纜。所得的平坦柔性電纜的寬度為13. 5mm，使導體如圖IC中所示地布置。兩個外側導體(0. 2mm厚X 1. 54mm寬)的位置均距離電纜的各邊緣0. 9mm。中心導體(0. 2mm 厚X6. 6mm寬)設置在兩個外側導體之間，使距離兩個外側導體的間隔為1mm。電纜的總厚度為 0. 55mm。使用IV類C02激光來形成切口，并且從平坦柔性電纜去除絕緣，由此有助于電阻器、LED和控制電路的正確電接觸。將一系列控制電路和LED的三個電并聯組表面安裝到電纜上并且借助切口電連接到導體下方。由四個LED(得自Osram-Sylvania (Danvers，ΜΑ), 商品名為“LCWW5AM”)組成的各組接在控制電路之后。控制電路由下面的組件組成LED電流調整器(得自Allegro Microsystems (Worcester，ΜΑ)，商品名為“A6260”)、電流水平選擇相關的感測電阻器(得自商品名“0805”)、微調電位差計和用于設置輸出電流隨著溫度升高而開始減小的熱監(jiān)控閾值的電阻器。將這些組件安裝到具有2盎司銅的FR 4銅質電路板上。利用最大的銅蝕刻。使用傳統(tǒng)的錫-鉛焊料膏將LED和控制電路手動焊接到電纜上。借助焊料凸塊，將具有控制電路的電路板和平坦柔性電纜電連接。將由得自Aim Solder (Cranston, RI)的商品名為 “NC254”的焊料制成的四個錫-銀-銅焊料凸塊(1. 3mm(0. 05英寸)直徑、0. 64mm(0. 025 英寸)高)設置在控制電路上。這些焊料凸塊暴露了外表面。將平坦柔性電纜的電觸點設置成直接接觸焊料凸塊各個暴露外表面的一部分，從而留下焊料凸塊的剩余暴露外表面。 將第二、鉍-錫焊料(由得自hdium Corporation of America(Utica，NY)的商品名為 “INDALL0Y#281”的焊料制成)加熱，得到位于焊料凸塊的剩余暴露外表面周圍的熔體而沒有使第一焊料熔化，然后將其冷卻。用被設置成橋接電纜的外側導體(電源)和中心導體的肖特基二極管(得自ON kmiconductor (Phoenix，AZ)，商品名為“MBRS360T3G”)來構造第一組。組內的第一 LED 被設置成其陽極電連接到肖特基二極管。第二、第三和第四LED被設置成其陽極偏置于較高電勢?？刂齐娐吩O置在電纜上，以便其電連接到第四LED的陰極。控制電路調整組內的電流，并且提供借助中心導體從電源導體到下一組內的第一 LED的陽極的電源連接(橋接) 以及與中心導體和外側導體(地電勢)的橋接。在第一組內，第一電阻器和第一 LED之間的間隔為約100mm。組內的各LED間的間隔為約110mm。組內的最后一個LED和控制電路之間的間隔為約60mm。在下一組內，控制電路和第一 LED之間的間隔為約100mm。使用用手施壓操作的傳統(tǒng)沖孔工具，在每個組之間，制成穿過中心導體的附加切口，以中斷電流流動并且在平坦柔性電纜中得到串-并聯電路。為了向發(fā)光組件提供功率，一個外側導體連接到正電源電勢并且另一個外側導體連接到地電勢。測試方法測試發(fā)光組件的功率均勻性。將15伏的實驗用電源連接到發(fā)光組件。允許發(fā)光組件在啟動后穩(wěn)定30分鐘。使用銅(22AWG)線材(長度為約70mm)從控制電路板陰極連接跳到組內的第四LED的陰極。跳線被構造成借助接線端得到分離的連接。將萬用表(得自Fluke (Everett，WA))串聯連接在第一組中的控制電路和第四LED的陰極之間，用于測量電流流動。電流讀數是306毫安。重新連接第一組的跳線，隨后將萬用表串聯連接在第二組中的控制電路板和第四LED的陰極之間，用于測量電流流動。電流讀數是310毫安。重新連接第二組的跳線，隨后將萬用表串聯連接在第三組中的控制電路板和第四LED的陰極之間，用于測量電流流動。電流讀數是307毫安。高電流讀數和低電流讀數之間的百分率差值是1. 3 %，表示電流均勻性的水平高，這直接導致更均勻的LED功率，從而導致在示例發(fā)光組件中的所有LED之間有更均勻的流明輸出。在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的前提下，本發(fā)明的可預知的修改和更改對于本領域的技術人員將顯而易見。本發(fā)明不應受限于本專利申請中為了進行示意性的說明而示出的實施例。
權利要求
1.一種柔性發(fā)光組件，包括柔性電纜，其具有一定長度并且包括用于提供電路通路的電導體；第一電子組，其包括串聯地順序電連接的第一電阻器或第一二極管中的至少一個、第一發(fā)光二極管和控制電路；以及第二電子組，其包括串聯地順序電連接的第一發(fā)光二極管和控制電路；其中，所述第一電子組和所述第二電子組與所述柔性電纜的電連接器并聯電連接，并且其中，當向所述發(fā)光組件供給能量時，所述第一電子組的第一發(fā)光二極管和所述第二電子組的第一發(fā)光二極管抽取相同水平的功率。
2.根據權利要求1所述的發(fā)光組件，其中所述第一電子組還包括串聯地順序電連接在所述第一電子組的第一發(fā)光二極管和控制電路之間的第二發(fā)光二極管，其中，所述第二電子組還包括順序地串聯電連接在所述第二電子組的第一發(fā)光二極管和控制電路之間的第二發(fā)光二極管，并且其中，當向所述發(fā)光組件供給能量時，所述發(fā)光二極管抽取相同水平的功率。
3.根據權利要求1所述的發(fā)光組件，其中所述第一電子組還包括依次順序地串聯電連接在所述第一電子組的第一發(fā)光二極管和控制電路之間的第二發(fā)光二極管和第三發(fā)光二極管，其中，所述第二電子組還包括依次順序地串聯電連接在所述第二電子組的第一發(fā)光二極管和控制電路之間的第二發(fā)光二極管和第三發(fā)光二極管，并且其中，當向所述發(fā)光組件供給能量時，所述發(fā)光二極管抽取相同水平的功率。
4.根據權利要求1所述的發(fā)光組件，其中所述第一電子組還包括依次順序地串聯電連接在所述第一電子組的第一發(fā)光二極管和控制電路之間的第二發(fā)光二極管、第三發(fā)光二極管和第四發(fā)光二極管，其中，所述第二電子組還包括依次順序地串聯電連接在所述第二電子組的第一發(fā)光二極管和控制電路之間的第二發(fā)光二極管、第三發(fā)光二極管和第四發(fā)光二極管，并且其中，當向所述發(fā)光組件供給能量時，所述發(fā)光二極管抽取相同水平的功率。
5.根據權利要求1所述的發(fā)光組件，其中所述第一電子組還包括依次順序地串聯電連接在所述第一電子組的第一發(fā)光二極管和控制電路之間的第二發(fā)光二極管、第三發(fā)光二極管、第四發(fā)光二極管、第五發(fā)光二極管，其中，所述第二電子組還包括依次順序地串聯電連接在所述第二電子組的第一發(fā)光二極管和控制電路之間的第二發(fā)光二極管、第三發(fā)光二極管、第四發(fā)光二極管、第五發(fā)光二極管，并且其中，當向所述發(fā)光組件供給能量時，所述發(fā)光二極管抽取相同水平的功率。
6.根據前述任一項權利要求所述的發(fā)光組件，其中所述發(fā)光二極管的額定使用功率均尚達2瓦。
7.根據權利要求1至5中的任一項所述的發(fā)光組件，其中所述發(fā)光二極管的額定使用功率均高達1. 5瓦。
8.根據權利要求1至5中的任一項所述的發(fā)光組件，其中所述發(fā)光二極管的額定使用功率均高達1. 25瓦。
9.根據權利要求1至5中的任一項所述的發(fā)光組件，其中所述發(fā)光二極管的額定使用功率均高達1瓦。
10.根據權利要求1至5中的任一項所述的發(fā)光組件，其中所述發(fā)光二極管的額定使用功率均高達1. 1瓦。
11.根據前述任一項權利要求所述的發(fā)光組件，每至少300cm的長度具有至少2個發(fā)光二極管。
12.根據前述任一項權利要求所述的發(fā)光組件，其中所述控制電路包括溫度監(jiān)控功能。
13.根據前述任一項權利要求所述的發(fā)光組件，多個發(fā)光組件線性地串聯電連接。
14.一種包括根據前述任一項權利要求所述的柔性發(fā)光組件的車輛。
15.根據權利要求15至17中的任一項所述的車輛，其中所述柔性發(fā)光組件是中央剎車燈。
16.根據權利要求15所述的車輛，所述車輛是汽車或卡車。
17.根據權利要求1至13中的任一項所述的柔性發(fā)光組件，所述柔性發(fā)光組件是工作照明。
全文摘要
本發(fā)明提供了發(fā)光組件，所述發(fā)光組件具有電纜、發(fā)光二極管和控制電路。所述發(fā)光組件可用于例如車輛如汽車、卡車等以及工作照明、重點照明、商品陳列照明和背光照明應用。
文檔編號H05B33/08GK102577605SQ201080042657
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月23日 優(yōu)先權日2009年9月23日
發(fā)明者賈斯廷·通俊亞泰姆, 邁克爾·J·阿盧魏 申請人:3M創(chuàng)新有限公司