用于交通工具的發(fā)光二極管模塊及制造
【專利說明】用于交通工具的發(fā)光二極管模塊及制造
[0001]本申請是2009年10月27日提交的申請?zhí)枮椤?00980150083.X”、發(fā)明名稱為“用于交通工具的發(fā)光二極管模塊及制造”的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及汽車窗玻璃(glazing)并且尤其涉及包括發(fā)光二極管的窗玻璃以及制造這樣的窗玻璃的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]交通工具正在越來越多地利用發(fā)光二極管(LED)。
[0004]例如文獻(xiàn)WO 2006/128941描述了一種由一個或者多個發(fā)光二極管均勻照明整個表面的全景天窗(roof)。如圖8所示，該天窗包括由外部光提取板、中央且透明的導(dǎo)光板以及內(nèi)部光擴散板構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)。所述光源是安裝在緊固到所述內(nèi)部和外部板的邊緣表面的側(cè)支架上的多個發(fā)光二極管，同時在所述中央板中設(shè)置用于容納所述二極管的孔。
[0005]通過將外部板的外圍邊緣粘結(jié)到天窗的主體來緊固全景天窗。通過內(nèi)部裝飾遮蔽所述二極管和所述外圍粘結(jié)區(qū)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明增加了照明天窗的可用范圍。
[0007]本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管模塊，其特別適合于任何天窗配置，并且特別是從外部安裝到天窗主體的天窗、日光天窗和固定天窗二者。
[0008]為此，所述LED模塊必須是結(jié)實、緊湊、并具有以堅固但簡單的方式緊固的二極管。
[0009]本發(fā)明還涉及一種滿足工業(yè)需求(在產(chǎn)量、因此成本、產(chǎn)出、自動化等方面)的二極管模塊，因而在不犧牲性能的情況下使“低成本”制造成為可能。
[0010]為此，本發(fā)明提供一種用于交通工具的發(fā)光二極管模塊，包括:
[0011]-具有主表面的窗玻璃單兀,所述窗玻璃包括具有第一主表面和第二主表面以及邊緣表面的至少一個第一透明板；
[0012]-發(fā)光二極管，每一個發(fā)光二極管包括發(fā)光芯片，該發(fā)光芯片能夠發(fā)出在經(jīng)由所述第一和/或第二表面中的至少一個提取之前被引導(dǎo)在所述第一板中的一個或者多個可見光波長；
[0013]-支撐所述二極管的支架，作為所述窗玻璃的邊界延伸并且緊固到所述窗玻璃(特別是緊固到所述第一板)；以及
[0014]-用于密封防止流體的裝置，在注入到所述第一板(或者光學(xué)耦合體積)之前，所述裝置能夠保護(hù)所述芯片(至少所述芯片的發(fā)光表面)以及所述發(fā)光體積，優(yōu)選地經(jīng)由所述第一板的所述邊緣表面注入。
[0015]因而，借助于簡單而良好設(shè)計并且阻擋流體擴散通路的密封裝置(如果需要，可能是用傳導(dǎo)電連接的孔)，本發(fā)明提供一種結(jié)實的LED模塊，即使在所述模塊未受所述主體保護(hù)時。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的密封裝置可以用于多個目的:
[0017]-在模塊的制造期間，特別是用于封裝目的；以及
[0018]-在長期中例如5年內(nèi)，特別是保護(hù)芯片免受濕氣(水、水蒸汽)并且優(yōu)選免受高壓噴射的清洗物或者洗滌物，并且防止發(fā)光體積的污染(灰塵、諸如模具等的有機污染)。
[0019]為了測試密封的長期表現(xiàn)，可以使用濕法-膏狀物(wet poultice)測試。例如，在汽車工業(yè)中使用的D471165-H7標(biāo)準(zhǔn)描述了 H7濕法膏狀物測試。
[0020]該測試在于將測試件嵌入在浸泡有去離子水的棉花中并且在緊密密封的袋子中包圍該整個套件，然后將所述袋子放置在65°C的爐子中7天。接下來，從爐子中取出測試件，之后去除浸泡的棉花，并且保持在20°C兩個小時。最后可以檢查和機械或者功能測試所述測試件以評估濕氣對系統(tǒng)的影響。該測試與潮濕和熱環(huán)境下自然老化的年數(shù)相對應(yīng)。
[0021]也可以使用高壓水噴射清洗測試，例如在汽車工業(yè)中使用的在高壓清洗下的D255376強度測試:壓力高達(dá)100巴并且噴嘴/殼體距離高達(dá)100mm。
[0022]所述二極管支架具有承載芯片的表面，“面對”所述窗玻璃，在邊緣發(fā)光二極管的情況下，通常面對所述第一板的所述邊緣表面或者(部分地)面對所述窗玻璃的主表面并且從所述第一板的所述邊緣突出。
[0023]所述用于密封防止流體的裝置可以選自:
[0024]-被稱為外部粘合劑的粘合劑，可選地布置在二極管支架的表面上，與面對所述窗玻璃的表面相對，承載二極管并且超出所述窗玻璃的外圍突出，該粘合劑可選地形成窗玻璃支架的緊固裝置的全部或者部分，該粘合劑可選地具有未覆蓋的、剛性的、突出的芯(core)；
[0025]-一個或者多個粘合劑條(strip)，可選地為封套條，具有覆蓋以所述突出部分延長的支架的部分；
[0026]-一個或者多個粘合劑帶(tape),或者密封帶；和/或
[0027]-位于所述窗玻璃和二極管支架之間的密封裝置，選自:
[0028]-粘合劑材料，用于填充發(fā)光體積，對所述波長透明，優(yōu)選是粘合劑、熱塑樹脂或者雙面粘合劑；或者
[0029]-用于保護(hù)所述發(fā)光體積的粘合劑材料，將所述粘合劑布置在所述支架與所述窗玻璃接觸的區(qū)域中，如果其部分填充所述耦合體積，則在所述二極管的波長處是透明的，和/或放置所述粘合劑以密封所述二極管支架的自由部分(例如側(cè)面，換言之，該耦合體積的橫向密封)；和
[0030]-芯片保護(hù)材料，對所述波長透明，與所述填充材料相同或者不同，特別是用于所述芯片的預(yù)封裝的材料。在一個實施例中，對所述波長透明的粘合劑芯片-保護(hù)材料與填充材料相同并且選自:
[0031]-粘合劑，嵌入所述芯片并且將所述芯片緊固到所述窗玻璃；以及
[0032]-雙面粘合劑，經(jīng)由一個粘合劑涂覆面粘合到所述芯片和支架并且通過另一粘合劑涂覆面粘合到所述窗玻璃，形成所述支架的所述緊固裝置的全部或者部分。
[0033]所述發(fā)光體積本質(zhì)上取決于由主發(fā)光方向和發(fā)射錐限定的所述芯片的輻射模式而改變。
[0034]為了使制造簡單(與輻射模式無關(guān))，邊緣表面和芯片之間的整體體積(無論是否是預(yù)封裝)，可選地由所述支架的一個或者多個凸緣限制，填充有所述粘合劑材料。
[0035]在第一變型中，所述模塊包括聚合物封裝，特別是厚度在0.5mm到幾厘米之間，與所述窗玻璃臨界并且覆蓋用于緊固的支架(經(jīng)由與承載二極管的表面相對的表面和/或經(jīng)由所述支架的邊緣表面，或者更加通常地，經(jīng)由所述光學(xué)耦合體積外部的支架的任意自由表面)，(至少)選擇用于密封防止流體的裝置以密封(即充分抵抗)在給定溫度和壓力下注入的液體封裝材料。
[0036]在應(yīng)用于交通工具時，所述密封材料是黑色或者染色的(出于美觀原因和/或出于遮蔽目的)。由于所述材料對可見波長不充分透明，因此所述密封裝置必需確保所述光到所述第一板的良好注入。
[0037]所述封裝可以由聚氨酯，特別是RM_PU(反應(yīng)注模聚氨酯)，一旦同時注入兩種成分，會在模具中發(fā)生兩個成分PU的交聯(lián)。該材料通常在130°C高的溫度以及幾十巴下注入。
[0038]其它封裝材料是:
[0039]-優(yōu)選地柔性熱塑材料:熱塑彈性體(TPE)、聚氯乙烯(PVC)、三元乙丙橡膠(EPDM)，通常在160°C和240°C之間以及100巴下注入；以及
[0040]-剛性熱塑材料:聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚亞胺(PA66)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，或者ABSPC，通常在280°C和340°C之間并且在500和600巴之間注入。
[0041]所使用的溫度優(yōu)選低于在連接(焊接等)所述芯片時使用的溫度，例如低于2500C，甚至低于或者等于200°C。為了測試對該注入材料的密封的致密性，可以對封裝之前和之后的光學(xué)性能進(jìn)行比較。
[0042]作為提供對于該封裝的密封功能的粘合劑材料(無論在外部或者內(nèi)部)，在短期內(nèi)可以提及的是:
[0043]-UV-可固化粘合劑(無論是內(nèi)部或者外部)；
[0044]-涂覆有(無論是內(nèi)部或者外部)丙烯酸粘合劑的條(丙烯酸、PU等)；
[0045]-透明粘合劑(無論是內(nèi)部或者外部)、PU、硅酮、丙烯酸；或者
[0046]-熱塑樹脂(無論是內(nèi)部或者外部)、聚乙烯丁縮醛(PVB)、乙烯基醋酸酯(EVA)共聚物等。
[0047]所述封裝沿著所述第一板的邊緣表面以及所述第一主表面的至少一個邊緣延伸。通過圍繞所述耦合體積(并且最通常的是所述二極管和二極管支架，經(jīng)由所述耦合體積外部的自由表面)，所述封裝可以形成用于密封所述耦合體積防止流體的附加裝置-例如，更加有效的長期密封裝置，可選地利用5到30 μ m厚的一 -，二 -，三-成分主要層，例如基于聚氨酯、聚酯纖維、聚醋酸乙烯酯、異氰酸酯等，-位于所述封裝和所述窗玻璃之間，特別地由礦物質(zhì)玻璃制成的窗玻璃(因為所述層提升到礦物質(zhì)玻璃的粘合)。
[0048]而且，在礦物質(zhì)玻璃上封裝的情況下，優(yōu)選使用硅酮粘合劑作為外部粘合劑，因為該硅酮可良好地粘附到玻璃但又可防止封裝在玻璃上的材料的粘附。
[0049]該封裝還提供良好的美學(xué)外觀并且允許集成其它元件或者功能件:
[0050]-超模壓框架；
[0051]-用于緊固所述模塊，特別是用于打開的模塊的一個或者多個加強插件；或者
[0052]-多唇部密封條(兩唇部、三唇部等)，在安裝到交通工具后壓緊。
[0053]封裝可以采用任意形式，具有或不具有唇部、雙面、三面。
[0054]可以將管材，換句話說是閉合單元的密封條，粘合到所述封裝。
[0055]優(yōu)選地，在外部粘合劑的情況下，在與二極管支架相關(guān)聯(lián)的窗玻璃的邊緣表面上留出自由空間以允許平齊(flush)封裝，即與所述窗玻璃的表面中的一個平齊，等。
[0056]在第二變型中，所述模塊包括預(yù)安裝的聚合物密封件，例如由彈性體制成，特別是TPE (熱塑彈性體)或者EPDM，具有幾毫米的厚度(通常在2和15mm之間)。所述密封件可以可選地形成用于緊固到窗玻璃的支撐支架(所述二極管可能位于增加的背板上)，或者所述密封件可以覆蓋支撐所述二極管的支架的全部或者部分。
[0057]所述密封件沿著所述第一板的邊緣表面延伸并且在所述窗玻璃的主表面的外圍上(第一板以及可選地第二板)。所述密封件可以對于其保持而涂覆有粘合劑。通過與所述窗玻璃的兩個主表面箍緊或者相互適配可以更加優(yōu)選地保持U-形密封，在單個窗玻璃的情況下該兩個主表面是第一板的第一表面和第二表面。
[0058]所述密封件可以具有任意形狀:L_形(在所述第一主表面上延伸)、U-形(在所述第一主表面上并且例如在所述第二主表面上延伸)等。
[0059]所述密封件可以承載所述二極管以及承載所述二極管的背板或者適配(例如具有矩形截面)。在此，所述密封件(與背板相關(guān)聯(lián))可以形成用于緊固到所述窗玻璃的支架。
[0060]所述密封件可以包括金屬芯。
[0061]所述密封件可以在任何時候被去安裝，特別是在所述耦合體積中在所述密封件和所述二極管之間不存在粘合劑時。通過圍繞所述體積，無論如何其可以形成用于密封所述體積(和二極管)防止流體的所述裝置，例如可以長期有效的裝置，通過所述密封件的一個或者多個唇部形成，由彈性體制成并且在緊固和設(shè)置在所述窗玻璃的主表面上之后緊壓。
[0062]所述彈性體，特別是EPDM，具有密封功能以及良好的壓緊設(shè)置屬性。
[0063]然而，用于密封所述體積防止流體的密封裝置優(yōu)選位于所述密封件(不具有密封唇部)和所述窗玻璃的外圍之間，以正確地定位所述支架和二極管。
[0064]可以在安裝所述密封件之前將所述支架緊固到所述窗玻璃，然后使用任何可獲得的裝置安裝所述密封件(U-形支架的箍緊、使用雙面粘合劑的粘結(jié)等)。
[0065]可以優(yōu)選在組裝操作中，利用單個平移移動(通過箍緊、相互適配等)安裝所述具有二極管的密封件。
[0066]作為用于防止?jié)駳夂?或清洗物的有效長期裝置