Led串灯引擎的制作方法

专利名称：Led串灯引擎的制作方法
LED串灯引擎背景技术LED串灯引擎(string light engine)用于多种应用，例如用作 特色照明、建筑照明等。已知的柔性LED串灯引擎的外形(即， 高度和宽度)太大，以使难以将这些已知串灯安装在一些环境中。LED串灯引擎也用于槽形字(channel letter)中。通常，槽形 字具有五英寸的槽深(can depth ),该深度是槽形字后壁与半透明盖 之间的距离。为了照明槽形字，串LED灯引擎附着至后壁并且将 光引向半透明盖。为了优化效率，通常，在半透明盖上能觉察到暗 点之前，将LED彼此间隔得尽可能远。而为了不产生暗点，将LED 彼此间隔得足够近，从而当光柱图案接触半透明盖时，每个LED 产生的光柱图案与相邻LED重叠。因此，以通常既没有亮点也没 有任何暗点的均匀方式照明半透明盖。槽形字也可制造成具有较浅的槽深，诸如大约两英寸。通常， 较小的槽形字也具有较小的槽宽。如果将用以照明较小槽形字的相 同串灯引擎用来照明较大的槽形字，那么，因为光柱图案重叠部分 并不像光柱图案接触半透明盖处那么大，所以可能会觉察到亮点。发明内容在一个实施例中，串灯引擎包括导线、第一支撑件、第二支撑 件、第一IDC连4妾器、第二IDC连接器、第一LED、第二LED、 第一过模制(overmold)壳体以及第二过模制壳体。在该实施例中，导线是柔性且绝缘的电导线。第一支撑件和第二支撑件的每一个均 包括介电层和电路。第二支撑件与第 一 支撑件沿导线长度方向间隔开。第一 IDC连接器和第二 IDC连接器的每一个分别远离第一支 撑件和第二支撑件而延伸。每个IDC连接器与相应支撑件的电路电 连通(communication )。每个IDC连接器包括插入导线中以在导线 与相应电路之间提供电连接的终端。第一 LED安装至第一支撑件 并且与第一支撑件的电路电连通。第二 LED安装至第二支撑件并 与第二支撑件的电路电连通。第一过模制壳体至少基本围绕第一支 撑件以及导线的邻近第 一 支撑件的 一部分。第二过模制壳体至少基 本围绕第二支撑件以及导线的邻近第二支撑件的一部分。制造串灯引擎的方法的实例包括以下步骤将第一 LED组件 连接至绝缘导线；将第二 LED组件连接至绝缘导线；在至少第一 LED组件的一部分以及绝缘导线的一部分上过模制第一壳体；以及 在至少第二 LED组件的一部分以及绝纟彖体的一部分上过才莫制第二 壳体。每个LED组件包括支撑件、安装至相应支撑件的LED以及 可操作地紧固于相应支撑件的IDC连接器。薄且具有小外形(low profile)的串灯引擎的实施例包括多个 LED、多个IDC连接器以及绝缘的柔性导线。每个IDC连接器与该 多个LED中的至少一个电连通并且与多个LED中的至少一个可揚: 作地枳4成连接。该导线包括至少两条引线。IDC连4妄器插入该导线 中。该导线包4舌第一部分，在该第一部分处，IDC连4妄器^皮^l入其 中该至少两条引线大致位于第一平面中的该导线中。该导线还包括 沿导线长度方向与第一部分间隔开的第二部分。在第二部分处，该 至少两条引线位于第二平面内。该第二平面相对于该第一平面成除 180。以外的角度。


图1是串灯引擎的透视图；图2是图1串灯引擎的部件的分解透视图；图3是在串灯引擎上过^t制壳体之前图1串灯引擎的组装视图；图4是图1串灯引擎的组件的透视图； 图5是图4组件的仰视图； 图6是图4组件的端一见图； 图7是图1串灯引擎的电源导线的俯视图。
具体实施方式
参考图1,柔性LED串灯引擎10通常包括柔性电源导线12和 沿该导线长度方向附着的LED^t块14。串灯引擎10是柔性的，因 此其可以被弯曲并形成多种理想的形状，从而可以适合于例如槽形 字，并且可用于多种不同环境。图1仅描述了可以沿着比图1所示 距离大得多的距离延伸的灯引擎的一部分。串灯引擎10可以制造 成具有数英尺或数米长的长度。在一个实施例中，灯源(下面将更 详细地描述)；波此相对紧密地间隔，以4是供理想的光柱重叠图案。 将串灯引擎10构造成以1"更易于以下面将详细描述的方式来弯曲。所示实施例中的电源导线12包括三条导电引线(conductor wire):正(+ )导电引线20、负(+ )导电引线22以及串联导电引 线24。因此，可以沿电源导线12串耳关/并耳关布置LED才莫块14。可以提供较少或较多条引线。所述实施例中的引线是22号线规 (gage), ^f旦是也可以4吏用其它尺寸的引线。导电引线20、 22和24 #皮绝纟彖材料26围绕。在所示实施例中，电源导线12在相邻LED模块14之间是连 续的，乂人而整个电源导线12不会断开或以其它方式终止，以利于 LED模块与电源导线之间的机械连接或电连接。与在将电源导线连 接至LED才莫块时使该电源导线终止的灯引擎比较，连续的电源导 线12加快了灯引擎10的制造。电源导线的引线20、 22和24可以,皮描述成大致^f立于沿电源导 线长度方向的不同位置处的平面中。参考图2，电源导线位于邻近 每个LED模块的第一或原始弯曲平面28中。如图2所示，电源导 线12包括4丑曲部30，在所述实施例中，该4丑曲部是四分之一转扭-曲(twist )，从而使电源导线位于其中LED模块附着于电源导线12 的第二或连接平面32中。在可替换实施例中，扭曲部30可以不是 四分之一4丑曲；相反i也，4丑曲可以更小，在该更小的4丑曲中，两个 平面28和32 4皮此可以<又成除180。之外的角度。电源导线12的构 造使得LED串灯10能够沿着与初级弯曲平面28成角度的方向容 易地弯曲。这是因为，由于与连接平面32中电源导线的宽度等于 电源导线12的总宽度的情况相比较，初级弯曲平面28中电源导线 的宽度等于导电引线与围绕着的绝缘材料的直径，所以在初级弯曲 平面28中弯曲电源导线12所需的力较小。扭曲部30使得能够将 较小外形的LED才莫块附着至电源导线12。换言之，与已知串灯引 擎相比專交，每个LED才莫块14的高度和宽度可以4交小。沿着电源导线长度方向间隔的LED才莫块14附着至电源导线 12。在所述实施例中并且如图3所示，每个LED冲莫块14包括附着 至电源导线12的组件38。参考图4,组件38包括位于支撑件42 上的至少一个LED 40 (示出两个LED )，在所示实施例中，该LED是表面安装型LED，该支撑件是印刷电路板("PCB")。在所示实 施例中，安装至电源导线12的印刷电路板42具有相似尺寸(参考 图3 );但是，位于每块PCB上的电路以及安装至每块PCB的部件 可以不同。焊盘44设置在每块PCB 42的上介电表面上。每个LED 40的引导部(lead ) 46电连"l妄至焊盘44。LED驱动器48安装于一些印刷电路板42的上表面上。LED 驱动器48与LED 40电连通(communication )。电阻器52也安装 在一些印刷电路板42的上表面上。电阻器52也与LED 40电连通。 在所述实施例中， 一些PCB 42不具有电阻器和LED驱动器而一些 PCB则不是这样(参考图2和3)。因此，位于每个PCB42之上的 将LED40和电源导线12相互连接的电路是不同的。在所述实施例 中，向PCB提供两种不同的引线构造 一种PCB引线构造具有电 阻器和LED驱动器，而一种PCB引线构造没有电阻器或LED驱动 器。在可替换实施例中，其上安装有LED的支撑件可以是柔性 (flex)电路或其它类似支撑件。而且，安装至支撑件(花线电路同样，可以在支撑件上安装包括可调节电压的器件的其它电子器 件，该电压为LED温度或环境温度的函lt。此外，包:fe电阻器、 LED驱动器、以及任何温度补偿电子器件的这些电子器件可位于与 LED电连通^f旦并不位于支撑件上的部件上。再参考如图4所示的实施例，IDC连接器58从支撑件42的下 表面悬垂。在所述实施例中，IDC连4妄器58才几械地紧固于支撑件 42,该支撑件用于将IDC连接器可操作地连接至LED 40。尽管IDC 连接器被示出为直接附着于支撑件42,但是其它元件或部件可以介 于这两者之间。当IDC连4妄器58附着于电源导线12时，支撑件 42 4立于与连4妾平面32 (图2)大至丈平4亍的平面中。参考图5，在所示实施例中，IDC连接器58包括多个IDC终 端。第一串联IDC终端60从支撑件42的下表面悬垂，并且通过印 刷在支撑件42的上介电层上的电路(未示出)与LED 40电连通。 第二 IDC终端62与第一 IDC终端60间隔，并且也,人支撑件42的 下表面悬垂。第二串联IDC终端62也与LED 40相连通。第一和 第二串联IDC终端60和62穿过围绕串联引线24的绝缘材料26, 以才是供LED 40与串联引线之间的电连4妄。在该实施例中，IDC连 接器58还包括设置在第一串联终端60与第二串联终端62之间的 绝纟彖屏障64。负IDC终端66也/人支撑件42的下表面悬垂。类似于第一串联 IDC终端60和第二串联IDC终端62，负IDC终端66经由i殳置在 支撑件42的上介电表面上的电路与LED 40电连通。负IDC终端 66取代围绕负引线22的绝缘材料，以提供LED 40与负引线之间 的电连4妻。正IDC终端68也乂人支撑件42的下表面悬垂。正IDC 终端68经由设置在支撑件42上表面上的电路与LED 40电连通。 正IDC终端68耳又一氏围绕正引线20的绝血彖材泮牛，以在LED 40与正 引线之间提供电连接。在所示实施例中，每个IDC连接器58具有 相同电构造。基于安装在支撑件上的电子部件，附着有连接器58 的支撑件42具有不同的电构造。例如，用于一个连4妻器的IDC终 端可以与4立于一些支撑4牛42上的电阻器52和/或LED马区动器48电 连通。再参考图4， IDC连接器58还包括具有介电侧壁72的IDC连 接器壳体70，该介电侧壁在所示实施例中由塑料制成并且沿着与 IDC终端大致相同的方向/人支撑件42的相对侧悬垂。如图5和图6 所示，IDC终端60、 62、 66和68 "i殳置在侧壁72之间。参考图6, 侧壁72彼此间隔，以限定被构造成隐蔽地容纳电源导线12的槽74。 电源导线座76沿着与IDC连4妻器和侧壁72大致相同的方向/人支撑件42的下表面悬垂。座76包4舌三个弯曲凹口 ( recess )，每个凹口 用于电源导线12的每条导线。突出部78从每个侧壁72延伸出， 以《更于将IDC连4妾器壳体70附着至IDC盖80 (图2 )。每个侧壁 72还包括形成在每个突出部78的相对侧上的垂直脊(ridge) 82。 垂直脊82也便于将IDC连接器壳体70附着至IDC盖80。制动件 84在每个垂直脊82的上端部处/人每个侧壁72向外延伸。制动件 84进一步/人每个侧壁72延伸超出垂直脊82。如图2所示，IDC盖80包4舌限定向上延伸的电源导线座88的 底(base)壁86,该电源导线座包括用于容纳电源导线12的各条 引线的弯曲部。电源导线座88的弯曲部与IDC连4妄器壳体70的电 源导线座74的弯曲部对齐。侧壁90 /人IDC盖80的底壁86的相对 侧向上延伸。每个侧壁90包纟舌开口 92,该开口 #皮构造成容纳/人IDC 连接器壳体70的每个侧壁72向外延伸出的突出部78。内垂直凹槽 94形成在每个侧壁90的内表面上，以容纳形成在IDC连4姿器壳体 70的侧壁72上的垂直脊82。凹槽96形成在IDC盖80的每个侧壁 90中，以容纳形成在IDC连冲妄器壳体70上的制动4牛84。通过将支撑件按压入电源导线12中，支撑件42附着于电源导 线12, 乂人而IDC终端60、 62、 66和68取^围绕电源导线的每条 引线的绝缘材料26。然后，朝向支撑件42按压盖80，从而突出部 78锁入凹槽92中，以将每个支撑件42固定于电源导线12。将突 出部78制作出斜面(ramp)，以便于进行此连接。当支撑件被附着 至电源导线12时，支撑件位于与连接平面32大致平行的平面中。再参考图1，过模制壳体110至少基本上围绕每个支撑件42以 及导线12的邻近每个支撑件的部分。过才莫制壳体包括开口 112，通 常被透镜覆盖的每个LED 40的上表面延伸穿过该开口 。因此，在 所述实施例中，过模制壳体110没有完全封装支撑件42和LED 40; 但是，如果期望的话，该壳体可以覆盖LED40，尤其是如果壳体由可传输光的材料制成的话。每个过模制壳体110还包括凹槽114, 该凹槽形成于过模制壳体中，以在过模制期间支撑该支撑件42，这 将在以下详细描述。在所述实施例中，张力消除(strain relief)件116设置在邻近 的过才莫制壳体110之间，且围绕电源导线12。张力消除件116包括 围绕电源导线12并^皮开口 122分隔的多个环118。这些张力消除件 被构造成以便限制过才莫制壳体110外部的导线12上的任何力传输 给电源导线12的设置在过模制壳体内的部分。这是为了限制IDC 连接器58上的应力，从而保持支撑件42与IDC连接器之间的良好 机械连接和电连接。安装元件124连接至从张力消除件116延伸出的电源导线12。 在所示实施例中，安装元件124包括限定开口 128的环126,该开口的尺寸形成为以z便容纳紧固件(未示出)。安装元件124可采用 以使灯引擎IO能够附着至安装表面的可替换结构。而且，灯引擎 10可以经由粘附于电源导线12或过才莫制壳体110的粘结剂安装至 安装表面，也可以以其它传统方式安装至安装表面。为了组装灯引擎IO,冲压电源导线12的串联引线24,以沿电 源导线12在预定位置处形成狭槽140(图7)。扭曲电源导线12(见 图2 )。将每个支撑件42以及所附的IDC连4妄器壳体70和IDC终 端60、 62、 66和68设置成使得每个IDC连接器壳体的连接器绝缘 屏障件64 (图5和6 )被设置在狭槽140内并且这些IDC终端接触 电源导线12的相应导电引线。然后，将IDC盖80安装于IDC连 接器壳体70之上，从而电源导线12完全位于电源导线座74和88 的每个中。然后，在支撑件42和邻近支撑件的电源导线12上形成 过模制壳体110。参考图1,在一种方法中，两个相邻的壳体110以及相互连接 的张力消除件116连同安装件124形成为一体式单元。可以将两个 相邻支撑件42插入模具中，并将热塑性材料(例如热塑性弹性体) 注入模具中以形成过才莫制壳体110。代替弹性体(即，固化后具有 柔韧性的材料)，过才莫制壳体也可以采用硬橡胶或其它适合的材料。 当使用上述注射模制热塑性塑料工艺时，通常在5-35kpsi之间的压 力下并且在140-500。C范围内(典型地，在大约140-230。C之间)的 温度下注射热塑性材料。然后，冷却热塑性塑料并将该热塑性材料 从模具中去除。可替换地，可以使用液体注射模制工艺和/或铸造工 艺形成该过才莫制壳体。也可将电源导线12和组件38穿过纟齐压才几， /人而在该组件和该电源导线上才齐压过才莫制壳体。在其他实施例中，可以对整个串灯引擎10或其实质部分进4亍 过模制。用于制造过模制壳体的热塑性材料可以是不透明的。如上 所述，每个LED 40的上表面没有被覆盖；但是，在其中过模制壳 体由可传输光的材料形成的可替换实施例中，每个LED的上表面 可以被覆盖。过模制壳体110提供支撑件42与电源导线12之间的 进 一 步械连接，并且用作屏蔽设置在过才莫制壳体内的组件的屏 障。过模制壳体110还提供对LED模块14的热量处理(thermal management L与没有壳体相比较(已经发现这种情况降低了对周 围环境的热阻抗)，过才莫制壳体110增加了 LED才莫块的表面面积。已经参照 一 些实施例描述了串灯引擎以及制造该串灯引擎的 方法。当阅读和理解该详细描述时，可以对所述实施例进4亍<'务改和 替换。本发明不仅仅局限于上述那些实施例；相
权利要求
1.一种串灯引擎，包括柔性绝缘电导线；第一支撑件，包括介电层和电路；第一IDC连接器，远离所述第一支撑件延伸并且与所述第一支撑件的电路电连通，所述第一IDC连接器包括插入所述导线中以在所述导线与所述第一支撑件的所述电路之间提供电连接的终端；第一LED，安装在所述第一支撑件上并且与所述第一支撑件的所述电路电连通；以及第一过模制壳体，至少基本围绕所述第一支撑件以及所述导线的邻近所述第一支撑件的一部分。
2. 根据权利要求1所述的灯引擎，还包括第二支撑件，包括介电层和电路，所述第二支撑件沿所 述导线的长度方向与所述第 一支撑件间隔开；第二 IDC连接器，远离所述第二支撑件延伸并且与所述 第二支撑件的电路电连通，所述第二 IDC连接器包括插入所 述导线中以在所述导线与所述第二支撑件的所述电^各之间才是 供电连接的终端；第二 LED,安装在所述第二支撑件上并且与所述第二支 撑件的所述电3各电连通；以及第二过模制壳体，至少基本围绕所述第二支撑件以及所 述导线的邻近所述第二支撑件的 一部分。
3. 根据权利要求2所述的灯引擎，其中，所述第一支撑件和所述 第二支撑件中的至少一个包括印刷电路板。
4. 根据权利要求2所述的灯引擎，其中，所述第一支撑件的电路 与所述第二支撑件的电i 各在电方面不同，而所述第一 IDC连 接器与所述第二 IDC连接器具有相同的电构造。
5. 根据权利要求2所述的灯引擎，其中，所述第一壳体和所述第 二壳体中的至少 一个包括张力消除件，所述张力消除件;故构造 成限制位于所述壳体外侧的所述导线上的任何力传输至所述 导线的设置在所述壳体内的部分。
6. 根据权利要求2所述的灯引擎，进一步包括连接至所述导线、 所述第一壳体和所述第二壳体中的至少一个的安装元件。
7. 根据权利要求2所述的灯引擎，其中，所述第一过模制壳体和 所述第二过模制壳体形成为一体式单元。
8. 根据权利要求1所述的灯引擎，其中，所述导线包括扭曲部， 从而使得所述导线的沿所述导线长度方向与所述第 一支撑件 间隔开的第 一部分位于第 一平面中，而所述导线的插入有所述 第一 IDC连接器的终端的第二部分位于大致垂直于所述第一 平面的第二平面中。
9. 根据权利要求8所述的灯引擎，其中，所述第一支撑件位于大 致平4亍于所述第二平面的平面中。
10. 根据权利要求1所述的灯引擎，其中，所述第一IDC连接器 机械连接至所述第一支撑件。
11. 根据权利要求1所述的灯引擎，其中，所述导线包括第一导电 引线、第二导电引线和第三导电引线。
12. 根据权利要求11所述的灯引擎，其中，所述第一 IDC连接器 包括接触所述第 一导电引线的第 一终端、接触所述第二导电？ 1 线的第二终端、接触所述第三导电引线的第三终端以及接触所 述第三导电引线的第四终端。
13. 根据权利要求12所述的灯引擎，进一步包括设置在所述第三 终端与所述第四终端之间的绝纟彖屏障。
14. 根据权利要求1所述的灯引擎，其中，所述第一过模制壳体包 括热塑性弹性体材料。
15. —种制造串灯引擎的方法，所述方法包括以下步骤将第一 LED组件连接至绝缘导线，所述第一 LED组件包 括支撑件、安装至所述支撑件的LED以及可操作地紧固至所 述支撑件的IDC连4妻器，其中，所述LED组件经由所述IDC 连接器连接至所述导线；将第二 LED组件连接至所述绝缘导线，所述第二 LED组 件包括支撑件、安装至所述支撑件的LED以及可操作地紧固 至所述支撑件的IDC连接器，其中，所述LED组件经由所述 IDC连接器连接至所述导线；至少在所述第一 LED组件的一部分以及所述绝纟彖导线的 一部分上过模制第一壳体；以及至少在所述第二 LED组件的一部分以及所述绝纟彖导线的 一部分上过^f莫制第二壳体。
16. 才艮据权利要求15所述的方法，进一步包括扭曲所述导线的步骤。
17. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述过模制步骤中的至 少一个包括注射模制用以形成所述壳体的热塑性材料、液体 注射模制用以形成所述壳体的材料、铸造用以形成所述壳体的 材*+或者冲齐压用以形成所述壳体的材泮+。
18. 根据权利要求15所述的方法，进一步包括邻近所述第一壳体形成张力消除件，其中，所述张力消除件纟皮适配为限制所述第 一壳体外侧的所述导线上的力传输至所述导线的位于所述第一壳体内的部分。
19. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述过模制步骤中的至 少一个包4舌在除了所述LED的上表面之外的整个所述第一 LED组件上以及所述绝缘导线的一部分上过才莫制所述壳体。
20. 才艮据谗又利要求15所述的方法，还包括在所述导线上形成安装 元件或者形成与所述壳体中的至少一个成为一体的安装元件， 所述安装元件被构造成容纳用于将所述灯引擎安装至相关表 面的相关紧固件。
21. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述过模制步骤包括注 射模制热塑性材料、液体注射模制材料、铸造材料或者挤压材 料，以将所述第一壳体和所述第二壳体形成为一体式单元。
22. —种薄且具有小外形的串灯引擎，包括多个LED;多个IDC连接器，每个IDC连接器与所述多个LED中的 至少一个电连通并且可才喿作地4几4戒连^妄至所述多个LED中的 至少一个；绝缘的柔性导线，包括至少两条引线，所述IDC连接器 包括插入所述导线中的终端，所述导线包括第 一部分以及沿着 所述导线的长度方向与所述第 一部分间隔开的第二部分，在所 述第一部分处，所述IDC连接器插入其中所述至少两条引线 大致位于第一平面中的所述导线中，在所述第二部分处，所述 至少两条引线位于第二平面中，所述第二平面相对于所述第一 平面成除180。之外的角度。
23. 根据权利要求22所述的灯引擎，其中，所述导线包括位于所 述第 一部分与所述第二部分之间的扭曲部。
24. 根据权利要求22所述的灯引擎，进一步包括多个支撑件，每 个支撑件连接至至少一个所述IDC连接器和至少一个所述 LED。
25. 根据权利要求22所述的灯引擎，进一步包括过模制壳体，所 述过^^莫制壳体至少部分地封装所述多个LED中的至少一个、 所述多个IDC连接器中的至少一个以及所述柔性导线的至少 一部分。
26. 根据权利要求25所述的灯引擎，其中，所述过模制壳体包括 热传导性大于空气的热传导性的材料。
全文摘要
本发明提供了一种串灯引擎(10)，包括支撑多个LED(40)的支撑件(42)、多个IDC连接器以及绝缘的柔性导线(12)。每个IDC连接器(58)与多个LED中的至少一个电连通并且可操作地机械连接至多个LED中的至少一个。IDC连接器附着至导线。过模制壳体(10)至少基本围绕支撑件(42)以及导线(12)的一部分。
文档编号H01R13/58GK101223676SQ200680025611
公开日2008年7月16日 申请日期2006年7月12日 优先权日2005年7月13日
发明者小罗纳德·布伦加特纳, 马修·姆拉科维奇 申请人:吉尔科有限公司