專利名稱：Led串燈引擎的制作方法
LED串燈引擎背景技術LED串燈引擎(string light engine)用于多種應用，例如用作 特色照明、建筑照明等。已知的柔性LED串燈引擎的外形(即， 高度和寬度)太大，以使難以將這些已知串燈安裝在一些環(huán)境中。LED串燈引擎也用于槽形字(channel letter)中。通常，槽形 字具有五英寸的槽深(can depth ),該深度是槽形字后壁與半透明蓋 之間的距離。為了照明槽形字，串LED燈引擎附著至后壁并且將 光引向半透明蓋。為了優(yōu)化效率，通常，在半透明蓋上能覺察到暗 點之前，將LED彼此間隔得盡可能遠。而為了不產生暗點，將LED 彼此間隔得足夠近，從而當光柱圖案接觸半透明蓋時，每個LED 產生的光柱圖案與相鄰LED重疊。因此，以通常既沒有亮點也沒 有任何暗點的均勻方式照明半透明蓋。槽形字也可制造成具有較淺的槽深，諸如大約兩英寸。通常， 較小的槽形字也具有較小的槽寬。如果將用以照明較小槽形字的相 同串燈引擎用來照明較大的槽形字，那么，因為光柱圖案重疊部分 并不像光柱圖案接觸半透明蓋處那么大，所以可能會覺察到亮點。發(fā)明內容在一個實施例中，串燈引擎包括導線、第一支撐件、第二支撐 件、第一IDC連4妾器、第二IDC連接器、第一LED、第二LED、 第一過模制(overmold)殼體以及第二過模制殼體。在該實施例中，導線是柔性且絕緣的電導線。第一支撐件和第二支撐件的每一個均 包括介電層和電路。第二支撐件與第 一 支撐件沿導線長度方向間隔開。第一 IDC連接器和第二 IDC連接器的每一個分別遠離第一支 撐件和第二支撐件而延伸。每個IDC連接器與相應支撐件的電路電 連通(communication )。每個IDC連接器包括插入導線中以在導線 與相應電路之間提供電連接的終端。第一 LED安裝至第一支撐件 并且與第一支撐件的電路電連通。第二 LED安裝至第二支撐件并 與第二支撐件的電路電連通。第一過模制殼體至少基本圍繞第一支 撐件以及導線的鄰近第 一 支撐件的 一部分。第二過模制殼體至少基 本圍繞第二支撐件以及導線的鄰近第二支撐件的一部分。制造串燈引擎的方法的實例包括以下步驟將第一 LED組件 連接至絕緣導線；將第二 LED組件連接至絕緣導線；在至少第一 LED組件的一部分以及絕緣導線的一部分上過模制第一殼體；以及 在至少第二 LED組件的一部分以及絕纟彖體的一部分上過才莫制第二 殼體。每個LED組件包括支撐件、安裝至相應支撐件的LED以及 可操作地緊固于相應支撐件的IDC連接器。薄且具有小外形(low profile)的串燈引擎的實施例包括多個 LED、多個IDC連接器以及絕緣的柔性導線。每個IDC連接器與該 多個LED中的至少一個電連通并且與多個LED中的至少一個可揚: 作地枳4成連接。該導線包括至少兩條引線。IDC連4妄器插入該導線 中。該導線包4舌第一部分，在該第一部分處，IDC連4妄器^皮^l入其 中該至少兩條引線大致位于第一平面中的該導線中。該導線還包括 沿導線長度方向與第一部分間隔開的第二部分。在第二部分處，該 至少兩條引線位于第二平面內。該第二平面相對于該第一平面成除 180。以外的角度。


圖1是串燈引擎的透視圖；圖2是圖1串燈引擎的部件的分解透視圖；圖3是在串燈引擎上過^t制殼體之前圖1串燈引擎的組裝視圖；圖4是圖1串燈引擎的組件的透視圖； 圖5是圖4組件的仰視圖； 圖6是圖4組件的端一見圖； 圖7是圖1串燈引擎的電源導線的俯視圖。
具體實施方式
參考圖1,柔性LED串燈引擎10通常包括柔性電源導線12和 沿該導線長度方向附著的LED^t塊14。串燈引擎10是柔性的，因 此其可以被彎曲并形成多種理想的形狀，從而可以適合于例如槽形 字，并且可用于多種不同環(huán)境。圖1僅描述了可以沿著比圖1所示 距離大得多的距離延伸的燈引擎的一部分。串燈引擎10可以制造 成具有數英尺或數米長的長度。在一個實施例中，燈源(下面將更 詳細地描述)；波此相對緊密地間隔，以4是供理想的光柱重疊圖案。 將串燈引擎10構造成以1"更易于以下面將詳細描述的方式來彎曲。所示實施例中的電源導線12包括三條導電引線(conductor wire):正(+ )導電引線20、負(+ )導電引線22以及串聯導電引 線24。因此，可以沿電源導線12串耳關/并耳關布置LED才莫塊14。可以提供較少或較多條引線。所述實施例中的引線是22號線規(guī) (gage), ^f旦是也可以4吏用其它尺寸的引線。導電引線20、 22和24 #皮絕纟彖材料26圍繞。在所示實施例中，電源導線12在相鄰LED模塊14之間是連 續(xù)的，乂人而整個電源導線12不會斷開或以其它方式終止，以利于 LED模塊與電源導線之間的機械連接或電連接。與在將電源導線連 接至LED才莫塊時使該電源導線終止的燈引擎比較，連續(xù)的電源導 線12加快了燈引擎10的制造。電源導線的引線20、 22和24可以,皮描述成大致^f立于沿電源導 線長度方向的不同位置處的平面中。參考圖2，電源導線位于鄰近 每個LED模塊的第一或原始彎曲平面28中。如圖2所示，電源導 線12包括4丑曲部30，在所述實施例中，該4丑曲部是四分之一轉扭-曲(twist )，從而使電源導線位于其中LED模塊附著于電源導線12 的第二或連接平面32中。在可替換實施例中，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，在該更小的4丑曲中，兩個 平面28和32 4皮此可以<又成除180。之外的角度。電源導線12的構 造使得LED串燈10能夠沿著與初級彎曲平面28成角度的方向容 易地彎曲。這是因為，由于與連接平面32中電源導線的寬度等于 電源導線12的總寬度的情況相比較，初級彎曲平面28中電源導線 的寬度等于導電引線與圍繞著的絕緣材料的直徑，所以在初級彎曲 平面28中彎曲電源導線12所需的力較小。扭曲部30使得能夠將 較小外形的LED才莫塊附著至電源導線12。換言之，與已知串燈引 擎相比專交，每個LED才莫塊14的高度和寬度可以4交小。沿著電源導線長度方向間隔的LED才莫塊14附著至電源導線 12。在所述實施例中并且如圖3所示，每個LED沖莫塊14包括附著 至電源導線12的組件38。參考圖4,組件38包括位于支撐件42 上的至少一個LED 40 (示出兩個LED )，在所示實施例中，該LED是表面安裝型LED，該支撐件是印刷電路板("PCB")。在所示實 施例中，安裝至電源導線12的印刷電路板42具有相似尺寸(參考 圖3 );但是，位于每塊PCB上的電路以及安裝至每塊PCB的部件 可以不同。焊盤44設置在每塊PCB 42的上介電表面上。每個LED 40的引導部(lead ) 46電連"l妄至焊盤44。LED驅動器48安裝于一些印刷電路板42的上表面上。LED 驅動器48與LED 40電連通(communication )。電阻器52也安裝 在一些印刷電路板42的上表面上。電阻器52也與LED 40電連通。 在所述實施例中， 一些PCB 42不具有電阻器和LED驅動器而一些 PCB則不是這樣(參考圖2和3)。因此，位于每個PCB42之上的 將LED40和電源導線12相互連接的電路是不同的。在所述實施例 中，向PCB提供兩種不同的引線構造 一種PCB引線構造具有電 阻器和LED驅動器，而一種PCB引線構造沒有電阻器或LED驅動 器。在可替換實施例中，其上安裝有LED的支撐件可以是柔性 (flex)電路或其它類似支撐件。而且，安裝至支撐件(花線電路同樣，可以在支撐件上安裝包括可調節(jié)電壓的器件的其它電子器 件，該電壓為LED溫度或環(huán)境溫度的函lt。此外，包:fe電阻器、 LED驅動器、以及任何溫度補償電子器件的這些電子器件可位于與 LED電連通^f旦并不位于支撐件上的部件上。再參考如圖4所示的實施例，IDC連接器58從支撐件42的下 表面懸垂。在所述實施例中，IDC連4妄器58才幾械地緊固于支撐件 42,該支撐件用于將IDC連接器可操作地連接至LED 40。盡管IDC 連接器被示出為直接附著于支撐件42,但是其它元件或部件可以介 于這兩者之間。當IDC連4妄器58附著于電源導線12時，支撐件 42 4立于與連4妾平面32 (圖2)大至丈平4亍的平面中。參考圖5，在所示實施例中，IDC連接器58包括多個IDC終 端。第一串聯IDC終端60從支撐件42的下表面懸垂，并且通過印 刷在支撐件42的上介電層上的電路(未示出)與LED 40電連通。 第二 IDC終端62與第一 IDC終端60間隔，并且也,人支撐件42的 下表面懸垂。第二串聯IDC終端62也與LED 40相連通。第一和 第二串聯IDC終端60和62穿過圍繞串聯引線24的絕緣材料26, 以才是供LED 40與串聯引線之間的電連4妄。在該實施例中，IDC連 接器58還包括設置在第一串聯終端60與第二串聯終端62之間的 絕纟彖屏障64。負IDC終端66也/人支撐件42的下表面懸垂。類似于第一串聯 IDC終端60和第二串聯IDC終端62，負IDC終端66經由i殳置在 支撐件42的上介電表面上的電路與LED 40電連通。負IDC終端 66取代圍繞負引線22的絕緣材料，以提供LED 40與負引線之間 的電連4妻。正IDC終端68也乂人支撐件42的下表面懸垂。正IDC 終端68經由設置在支撐件42上表面上的電路與LED 40電連通。 正IDC終端68耳又一氏圍繞正引線20的絕血彖材泮牛，以在LED 40與正 引線之間提供電連接。在所示實施例中，每個IDC連接器58具有 相同電構造?；诎惭b在支撐件上的電子部件，附著有連接器58 的支撐件42具有不同的電構造。例如，用于一個連4妻器的IDC終 端可以與4立于一些支撐4牛42上的電阻器52和/或LED馬區(qū)動器48電 連通。再參考圖4， IDC連接器58還包括具有介電側壁72的IDC連 接器殼體70，該介電側壁在所示實施例中由塑料制成并且沿著與 IDC終端大致相同的方向/人支撐件42的相對側懸垂。如圖5和圖6 所示，IDC終端60、 62、 66和68 "i殳置在側壁72之間。參考圖6, 側壁72彼此間隔，以限定被構造成隱蔽地容納電源導線12的槽74。 電源導線座76沿著與IDC連4妻器和側壁72大致相同的方向/人支撐件42的下表面懸垂。座76包4舌三個彎曲凹口 ( recess )，每個凹口 用于電源導線12的每條導線。突出部78從每個側壁72延伸出， 以《更于將IDC連4妾器殼體70附著至IDC蓋80 (圖2 )。每個側壁 72還包括形成在每個突出部78的相對側上的垂直脊(ridge) 82。 垂直脊82也便于將IDC連接器殼體70附著至IDC蓋80。制動件 84在每個垂直脊82的上端部處/人每個側壁72向外延伸。制動件 84進一步/人每個側壁72延伸超出垂直脊82。如圖2所示，IDC蓋80包4舌限定向上延伸的電源導線座88的 底(base)壁86,該電源導線座包括用于容納電源導線12的各條 引線的彎曲部。電源導線座88的彎曲部與IDC連4妄器殼體70的電 源導線座74的彎曲部對齊。側壁90 /人IDC蓋80的底壁86的相對 側向上延伸。每個側壁90包纟舌開口 92,該開口 #皮構造成容納/人IDC 連接器殼體70的每個側壁72向外延伸出的突出部78。內垂直凹槽 94形成在每個側壁90的內表面上，以容納形成在IDC連4姿器殼體 70的側壁72上的垂直脊82。凹槽96形成在IDC蓋80的每個側壁 90中，以容納形成在IDC連沖妄器殼體70上的制動4牛84。通過將支撐件按壓入電源導線12中，支撐件42附著于電源導 線12, 乂人而IDC終端60、 62、 66和68取^圍繞電源導線的每條 引線的絕緣材料26。然后，朝向支撐件42按壓蓋80，從而突出部 78鎖入凹槽92中，以將每個支撐件42固定于電源導線12。將突 出部78制作出斜面(ramp)，以便于進行此連接。當支撐件被附著 至電源導線12時，支撐件位于與連接平面32大致平行的平面中。再參考圖1，過模制殼體110至少基本上圍繞每個支撐件42以 及導線12的鄰近每個支撐件的部分。過才莫制殼體包括開口 112，通 常被透鏡覆蓋的每個LED 40的上表面延伸穿過該開口 。因此，在 所述實施例中，過模制殼體110沒有完全封裝支撐件42和LED 40; 但是，如果期望的話，該殼體可以覆蓋LED40，尤其是如果殼體由可傳輸光的材料制成的話。每個過模制殼體110還包括凹槽114, 該凹槽形成于過模制殼體中，以在過模制期間支撐該支撐件42，這 將在以下詳細描述。在所述實施例中，張力消除(strain relief)件116設置在鄰近 的過才莫制殼體110之間，且圍繞電源導線12。張力消除件116包括 圍繞電源導線12并^皮開口 122分隔的多個環(huán)118。這些張力消除件 被構造成以便限制過才莫制殼體110外部的導線12上的任何力傳輸 給電源導線12的設置在過模制殼體內的部分。這是為了限制IDC 連接器58上的應力，從而保持支撐件42與IDC連接器之間的良好 機械連接和電連接。安裝元件124連接至從張力消除件116延伸出的電源導線12。 在所示實施例中，安裝元件124包括限定開口 128的環(huán)126,該開口的尺寸形成為以z便容納緊固件(未示出)。安裝元件124可采用 以使燈引擎IO能夠附著至安裝表面的可替換結構。而且，燈引擎 10可以經由粘附于電源導線12或過才莫制殼體110的粘結劑安裝至 安裝表面，也可以以其它傳統(tǒng)方式安裝至安裝表面。為了組裝燈引擎IO,沖壓電源導線12的串聯引線24,以沿電 源導線12在預定位置處形成狹槽140(圖7)。扭曲電源導線12(見 圖2 )。將每個支撐件42以及所附的IDC連4妄器殼體70和IDC終 端60、 62、 66和68設置成使得每個IDC連接器殼體的連接器絕緣 屏障件64 (圖5和6 )被設置在狹槽140內并且這些IDC終端接觸 電源導線12的相應導電引線。然后，將IDC蓋80安裝于IDC連 接器殼體70之上，從而電源導線12完全位于電源導線座74和88 的每個中。然后，在支撐件42和鄰近支撐件的電源導線12上形成 過模制殼體110。參考圖1,在一種方法中，兩個相鄰的殼體110以及相互連接 的張力消除件116連同安裝件124形成為一體式單元?？梢詫蓚€ 相鄰支撐件42插入模具中，并將熱塑性材料(例如熱塑性彈性體) 注入模具中以形成過才莫制殼體110。代替彈性體(即，固化后具有 柔韌性的材料)，過才莫制殼體也可以采用硬橡膠或其它適合的材料。 當使用上述注射模制熱塑性塑料工藝時，通常在5-35kpsi之間的壓 力下并且在140-500。C范圍內(典型地，在大約140-230。C之間)的 溫度下注射熱塑性材料。然后，冷卻熱塑性塑料并將該熱塑性材料 從模具中去除?？商鎿Q地，可以使用液體注射模制工藝和/或鑄造工 藝形成該過才莫制殼體。也可將電源導線12和組件38穿過纟齊壓才幾， /人而在該組件和該電源導線上才齊壓過才莫制殼體。在其他實施例中，可以對整個串燈引擎10或其實質部分進4亍 過模制。用于制造過模制殼體的熱塑性材料可以是不透明的。如上 所述，每個LED 40的上表面沒有被覆蓋；但是，在其中過模制殼 體由可傳輸光的材料形成的可替換實施例中，每個LED的上表面 可以被覆蓋。過模制殼體110提供支撐件42與電源導線12之間的 進 一 步械連接，并且用作屏蔽設置在過才莫制殼體內的組件的屏 障。過模制殼體110還提供對LED模塊14的熱量處理(thermal management L與沒有殼體相比較(已經發(fā)現這種情況降低了對周 圍環(huán)境的熱阻抗)，過才莫制殼體110增加了 LED才莫塊的表面面積。已經參照 一 些實施例描述了串燈引擎以及制造該串燈引擎的 方法。當閱讀和理解該詳細描述時，可以對所述實施例進4亍<'務改和 替換。本發(fā)明不僅僅局限于上述那些實施例；相
權利要求
1.一種串燈引擎，包括柔性絕緣電導線；第一支撐件，包括介電層和電路；第一IDC連接器，遠離所述第一支撐件延伸并且與所述第一支撐件的電路電連通，所述第一IDC連接器包括插入所述導線中以在所述導線與所述第一支撐件的所述電路之間提供電連接的終端；第一LED，安裝在所述第一支撐件上并且與所述第一支撐件的所述電路電連通；以及第一過模制殼體，至少基本圍繞所述第一支撐件以及所述導線的鄰近所述第一支撐件的一部分。
2. 根據權利要求1所述的燈引擎，還包括第二支撐件，包括介電層和電路，所述第二支撐件沿所 述導線的長度方向與所述第 一支撐件間隔開；第二 IDC連接器，遠離所述第二支撐件延伸并且與所述 第二支撐件的電路電連通，所述第二 IDC連接器包括插入所 述導線中以在所述導線與所述第二支撐件的所述電^各之間才是 供電連接的終端；第二 LED,安裝在所述第二支撐件上并且與所述第二支 撐件的所述電3各電連通；以及第二過模制殼體，至少基本圍繞所述第二支撐件以及所 述導線的鄰近所述第二支撐件的 一部分。
3. 根據權利要求2所述的燈引擎，其中，所述第一支撐件和所述 第二支撐件中的至少一個包括印刷電路板。
4. 根據權利要求2所述的燈引擎，其中，所述第一支撐件的電路 與所述第二支撐件的電i 各在電方面不同，而所述第一 IDC連 接器與所述第二 IDC連接器具有相同的電構造。
5. 根據權利要求2所述的燈引擎，其中，所述第一殼體和所述第 二殼體中的至少 一個包括張力消除件，所述張力消除件;故構造 成限制位于所述殼體外側的所述導線上的任何力傳輸至所述 導線的設置在所述殼體內的部分。
6. 根據權利要求2所述的燈引擎，進一步包括連接至所述導線、 所述第一殼體和所述第二殼體中的至少一個的安裝元件。
7. 根據權利要求2所述的燈引擎，其中，所述第一過模制殼體和 所述第二過模制殼體形成為一體式單元。
8. 根據權利要求1所述的燈引擎，其中，所述導線包括扭曲部， 從而使得所述導線的沿所述導線長度方向與所述第 一支撐件 間隔開的第 一部分位于第 一平面中，而所述導線的插入有所述 第一 IDC連接器的終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. 根據權利要求8所述的燈引擎，其中，所述第一支撐件位于大 致平4亍于所述第二平面的平面中。
10. 根據權利要求1所述的燈引擎，其中，所述第一IDC連接器 機械連接至所述第一支撐件。
11. 根據權利要求1所述的燈引擎，其中，所述導線包括第一導電 引線、第二導電引線和第三導電引線。
12. 根據權利要求11所述的燈引擎，其中，所述第一 IDC連接器 包括接觸所述第 一導電引線的第 一終端、接觸所述第二導電？ 1 線的第二終端、接觸所述第三導電引線的第三終端以及接觸所 述第三導電引線的第四終端。
13. 根據權利要求12所述的燈引擎，進一步包括設置在所述第三 終端與所述第四終端之間的絕纟彖屏障。
14. 根據權利要求1所述的燈引擎，其中，所述第一過模制殼體包 括熱塑性彈性體材料。
15. —種制造串燈引擎的方法，所述方法包括以下步驟將第一 LED組件連接至絕緣導線，所述第一 LED組件包 括支撐件、安裝至所述支撐件的LED以及可操作地緊固至所 述支撐件的IDC連4妻器，其中，所述LED組件經由所述IDC 連接器連接至所述導線；將第二 LED組件連接至所述絕緣導線，所述第二 LED組 件包括支撐件、安裝至所述支撐件的LED以及可操作地緊固 至所述支撐件的IDC連接器，其中，所述LED組件經由所述 IDC連接器連接至所述導線；至少在所述第一 LED組件的一部分以及所述絕纟彖導線的 一部分上過模制第一殼體；以及至少在所述第二 LED組件的一部分以及所述絕纟彖導線的 一部分上過^f莫制第二殼體。
16. 才艮據權利要求15所述的方法，進一步包括扭曲所述導線的步驟。
17. 根據權利要求15所述的方法，其中，所述過模制步驟中的至 少一個包括注射模制用以形成所述殼體的熱塑性材料、液體 注射模制用以形成所述殼體的材料、鑄造用以形成所述殼體的 材*+或者沖齊壓用以形成所述殼體的材泮+。
18. 根據權利要求15所述的方法，進一步包括鄰近所述第一殼體形成張力消除件，其中，所述張力消除件纟皮適配為限制所述第 一殼體外側的所述導線上的力傳輸至所述導線的位于所述第一殼體內的部分。
19. 根據權利要求15所述的方法，其中，所述過模制步驟中的至 少一個包4舌在除了所述LED的上表面之外的整個所述第一 LED組件上以及所述絕緣導線的一部分上過才莫制所述殼體。
20. 才艮據讒又利要求15所述的方法，還包括在所述導線上形成安裝 元件或者形成與所述殼體中的至少一個成為一體的安裝元件， 所述安裝元件被構造成容納用于將所述燈引擎安裝至相關表 面的相關緊固件。
21. 根據權利要求15所述的方法，其中，所述過模制步驟包括注 射模制熱塑性材料、液體注射模制材料、鑄造材料或者擠壓材 料，以將所述第一殼體和所述第二殼體形成為一體式單元。
22. —種薄且具有小外形的串燈引擎，包括多個LED;多個IDC連接器，每個IDC連接器與所述多個LED中的 至少一個電連通并且可才喿作地4幾4戒連^妄至所述多個LED中的 至少一個；絕緣的柔性導線，包括至少兩條引線，所述IDC連接器 包括插入所述導線中的終端，所述導線包括第 一部分以及沿著 所述導線的長度方向與所述第 一部分間隔開的第二部分，在所 述第一部分處，所述IDC連接器插入其中所述至少兩條引線 大致位于第一平面中的所述導線中，在所述第二部分處，所述 至少兩條引線位于第二平面中，所述第二平面相對于所述第一 平面成除180。之外的角度。
23. 根據權利要求22所述的燈引擎，其中，所述導線包括位于所 述第 一部分與所述第二部分之間的扭曲部。
24. 根據權利要求22所述的燈引擎，進一步包括多個支撐件，每 個支撐件連接至至少一個所述IDC連接器和至少一個所述 LED。
25. 根據權利要求22所述的燈引擎，進一步包括過模制殼體，所 述過^^莫制殼體至少部分地封裝所述多個LED中的至少一個、 所述多個IDC連接器中的至少一個以及所述柔性導線的至少 一部分。
26. 根據權利要求25所述的燈引擎，其中，所述過模制殼體包括 熱傳導性大于空氣的熱傳導性的材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種串燈引擎(10)，包括支撐多個LED(40)的支撐件(42)、多個IDC連接器以及絕緣的柔性導線(12)。每個IDC連接器(58)與多個LED中的至少一個電連通并且可操作地機械連接至多個LED中的至少一個。IDC連接器附著至導線。過模制殼體(10)至少基本圍繞支撐件(42)以及導線(12)的一部分。
文檔編號H01R13/58GK101223676SQ200680025611
公開日2008年7月16日 申請日期2006年7月12日 優(yōu)先權日2005年7月13日
發(fā)明者小羅納德·布倫加特納, 馬修·姆拉科維奇 申請人:吉爾科有限公司