專利名稱：Tl改型管中的led的低成本安裝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種包括透光光出口單元和用于生成通過該光出口單元發(fā)射的光的發(fā)光二極管(LED)的照明設備。
背景技術：
在本技術領域中的設備的典型實例是具有LED的改型熒光管燈(TL)。由于該燈的相當大的機械尺寸，光生成組件即LED必須散布在一些距離上。使用常規(guī)的印刷電路板技術將LED安裝在板子或基板上，僅僅該板子就增加了不希望的重量。除了 LED管燈之外，還存在其他類型或形狀的具有對應缺點的LED燈。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種減輕現(xiàn)有技術的上述缺點的照明設備，并且導致一種更輕的照明設備。通過如所附權利要求中所述的根據(jù)本發(fā)明的一種照明設備和用于制造照明設備的方法來實現(xiàn)該目的。本發(fā)明所基于的見解是能夠直接在光出口單元的內(nèi)表面上提供導電層結構并且將LED連接到該結構，因而排除板子。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方案，提供了一種包括透光光出口單元和用于生成通過該光出口單元發(fā)射的光的發(fā)光二極管的照明設備。該照明設備還包括被配置作為該光出口單元的內(nèi)表面的一部分上的涂層的導電層結構，其中，該發(fā)光二極管被安裝在該導電層結構上并且與該導電層結構電連接。該導電層結構可以被分割成多個跡線。通過使用該導電層結構，從設備構造中省略了板子。因而，設備的重量變得更低，并且成本也變得更低。此夕卜，用于構造該照明設備的材料的數(shù)量也被降低，這有效地降低重復利用該設備的氣力以及導致的廢物的數(shù)量。根據(jù)該照明設備的一個實施方式，借助導電介質(zhì)將該發(fā)光二極管安裝在該導電層結構上。換句話說，借助焊膏、導電膠等等將LED直接安裝在該導電層結構上根據(jù)該照明設備的一個實施方式，該導電層結構包括與該發(fā)光二極管中的至少一個發(fā)光二極管的第一電極相連接的第一電極跡線以及與該發(fā)光二極管中的至少一個發(fā)光二極管的第二電極相連接的第二電極跡線，且該第二電極跡線與該第一電極跡線分隔。因此，該跡線被以足夠大的距離物理分隔，以免短路。存在相對于LED配置各自的第一電極和第二電極線路的多種不同的方式，以便獲得不同類型的電子互連如串聯(lián)和并聯(lián)，如將借助下文的實施方式來解釋的。根據(jù)該照明設備的一個實施方式，該導電層結構還包括與該第一電極跡線相連接的第一電源連接跡線和與該第二電極跡線相連接的第二電源連接跡線。因而，獲得了用于外部電源連接的清晰的基本結構，同時增加該第一電極和第二電極跡線的成形的自由度。
根據(jù)該照明設備的一個實施方式，經(jīng)由至少一個鎮(zhèn)流電阻器將該第一電源連接跡線與該第一電極跡線相連接。該導電層結構敞口以便直接在其上安裝用于執(zhí)行向該LED供應的功率的多種附加電路。根據(jù)該照明設備的一個實施方式，該導電層結構包括用于連接至少一個附加組件的至少一個附加跡線。因此，能夠以簡單的方式向該光出口單元的內(nèi)部增加其他類型的組件。例如，附加跡線是用于溫度傳感器的信號跡線或者用于連接外部觸頭的功率跡線或者用于該外部觸頭向整流器提供功率。根據(jù)該照明設備的一個實施方式，在該光出口單元的內(nèi)表面上配置磷光層，其中，磷光層在通過該光出口單元射出由該發(fā)光二極管發(fā)射的光之前轉(zhuǎn)換該光。典型的實例是借助該磷光層的色彩轉(zhuǎn)換如藍光白光轉(zhuǎn)換。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，該光出口單元是管狀的，并且具有相對的開口末端，并且該照明設備還包括端蓋。每個端蓋封閉各自的開口末端并且包括與該導電層結構電連接的電端子。該管狀實施方式是根據(jù)本發(fā)明的涂層技術方案的有利的使用。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供了一種用于制造照明設備的方法，該方法包括提供透光光出口單元；用導電層結構來涂層該光出口單元的內(nèi)表面的一部分；并且將發(fā)光二極管安裝在該導電層結構上。該方法提供了與由上述照明設備所提供的優(yōu)點類似的優(yōu)點。根據(jù)該方法的一個實施方式，將該導電層結構作為連續(xù)的結構來應用即單個導電跡線，并且隨后借助用于去除該導電層結構的一部分上的材料的方法將其分割成多個分隔的導電線路。有用的去除方法例如蝕刻和激光工作。但是，根據(jù)另一個實施方式，還能夠應用該導電層結構作為多個分隔的跡線。本發(fā)明的這些以及其他方案、特征和優(yōu)點將從下文所述的實施方式變得顯而易見并且得以闡述。


現(xiàn)在將參考附圖來更詳細地描述本發(fā)明，其中圖1是用于顯示根據(jù)本發(fā)明的照明設備的一個實施方式的一部分的橫截面圖；圖2在縱截面中顯示了圖1的照明設備；圖3到6和圖8顯示了根據(jù)該照明設備的不同實施方式的不同的導電層結構和組件配置；以及圖7是用于顯示照明設備的一個實施方式的剖視圖。
具體實施例方式參考圖1和圖2，說明照明設備的第一實施方式的總體構造。照明設備100包括由玻璃制造的管狀透光光出口單元102，但是也可以使用其他材料如一些塑料。導電層結構114被配置在光出口單元102的內(nèi)表面130上。導電層結構114是覆蓋總體內(nèi)表面130的一部分而剩下內(nèi)表面130的足夠大的部分未被覆蓋的表面涂層，以提供從照明設備100輸出的光的希望的光分布。導電層結構114的面積可以與常規(guī)電路板相當。照明設備100還包括被安裝在導電層結構114上的多個發(fā)光二極管(LED) 104。各種類型的LED都可用。除了正向電壓的范圍在1.6···4ν中的低壓DC LED之外，還存在正向電壓典型地為50…200V的高壓DC LED，但是更高和更低的電壓也是可能的。除了具有專用陽極和陰極觸頭的這些DC LED之外，在市場上還存在AC LED封裝和芯片，它們具有允許基于任意方向中的電流的光生成的內(nèi)部結構。由于這些AC LED是不依賴于極性的，所以通常不存在專用陽極和陰極連接。這些LED改為經(jīng)由兩個電極接收它們的功率。為了簡單起見，本文的其余部分關于DC LED來描寫，因此提及陽極和陰極。當結合AC LED來應用所提出的技術方案時，要將術語陽極和陰極理解為AC LED的第一和第二電源輸入連接而不管極性。在第一實施方式中，將LED 104沿光出口單元102的長度排列成行。將LED 104與導電層結構114電連接。優(yōu)選地，LED 104與導電層結構114之間的互連以及導電層結構114本身被配置為將在LED 104的操作期間生成的熱量傳導遠離LED 104，如稍后更詳細地解釋的。優(yōu)選地，借助如上所述的合適的導電介 質(zhì)一同獲得導電層結構114上的LED 104的附件以及它們之間的電連接。導電層結構114包括優(yōu)選地由金屬制造的形成在光出口單元102的內(nèi)表面上的一個或多個導電并且導熱的堆疊層。此外，導電層結構114可以包括高反射的頂層。該反射的頂層導致定向光輸出的好處。已經(jīng)借助導電介質(zhì)將LED 104依附到結構114。通常，已經(jīng)在預定位置將焊膏施加于該表面，并且LED 104已經(jīng)位于該焊膏中，其中通過加熱冷卻過程固化該焊膏。導電層結構114因此攜帶LED104。不需要附加的載體。導電層結構114包括多個導電跡線，包括第一電極跡線，在這里是陽極跡線118，其與LED 104的陽極相連接，以及第二電極跡線，在這里是陰極跡線120，其與LED 104的陰極相連接。因此，LED 104被并聯(lián)連接。通過間隙122將陽極跡線118與陰極跡線120彼此分隔。陽極跡線118和陰極跡線120是伸長的并且沿光出口單元102的長度平行地延伸。導電層結構114包括另一跡線124，其是伸長的并且與陽極跡線118和陰極跡線120平行地延伸。該另一跡線124是信號通信跡線并且用于與安裝在光出口單元102中至少一個其他組件的信號通信，如以下其他實施方式將例示的。導電層結構114將分配并且向管壁傳遞在管102中生成的熱量如由LED 104生成的熱量。必須將導電層結構114的材料、寬度和厚度選擇為作為本應用的電方案和熱方案。當例如僅使用少量LED104時，由少數(shù)LED 104非常局部地生成熱量。為了實現(xiàn)良好的散熱，與每個LED耗散相對低的功率的非常大量LED的情況相比，可以選擇更寬或更厚的層。照明設備100還包括用于閉合管狀光出口單元102的端蓋108。將端蓋108依附到管102的各自的末端，適當?shù)孛芊夤?02并且提供用于外部連接的電端子110、112。每個電端子110、112以設置在蓋108處的觸針110或一些其他觸頭裝置的形式外部可接入，并且經(jīng)由單極或多極觸頭116與導電層結構114相連接。將多極觸頭116的一個部分116a即公部分或母部分安裝到端蓋108的內(nèi)部上，并且將互補母/公部分116b依附到光出口單元102。分別將陽極跡線118和陰極跡線120連接到觸頭部分116b的相關管腳，并且將信號通信跡線124與觸頭部分116b的相關管腳相連接?？蛇x擇地，如圖7中示意性地顯示的，省略了觸頭，并且將端子166、168與光出口單元150的導電跡線154、156、158直接接合。更具體而言，將端子166、168與端蓋160的內(nèi)部上的簧片162、164相連接，并且簧片162、164延伸進入光出口單元150并且鄰接跡線154、156的上表面。依賴于電氣方案，可以將端子與電路的其余部分絕緣，可以直接或經(jīng)由一些中間電路如電阻器將端子互連，或者可以將端子連接到附加跡線等等。此外，在光出口單元102的內(nèi)表面130上提供光轉(zhuǎn)換層106。光轉(zhuǎn)換層覆蓋內(nèi)表面130的一部分。光轉(zhuǎn)換層106轉(zhuǎn)換由LED 104生成的光，以便獲得希望的光輸出。例如LED104發(fā)射藍光，并且光轉(zhuǎn)換層是將藍光轉(zhuǎn)換成白光的磷光層106。作為替換或另外地，光轉(zhuǎn)換層106是光混合器和/或發(fā)散器。至于端蓋108與光出口單元102之間的密封，優(yōu)選的密封是氣密的，但是具有較小程度的透氣性的較經(jīng)濟的密封也是可以想到的。但是在后一種情況中，在使用有機磷作為光轉(zhuǎn)換層106的情況中，可以將吸氧劑包括在光出口單元102內(nèi)部的腔體中。電端子110、112至少包括電源端子110，但是可以附加地配置信號通信端子112。雖然熟練技術人員明白，但是應該注意到，LED在這樣一種方向中發(fā)射光線，其中，在該方向中光線可以經(jīng)過光出口單元直接地或者在反射之后并且有可能在與光轉(zhuǎn)換層的交互之后離開照明設備，以便作為光源。例如，該照明設備可用于通用照明。應該注意到為了簡化和區(qū)分的目的，圖3到6僅僅顯示光出口單元的中間部分即在它的末端的外部連接及其他東西被省略。通常，對于通常經(jīng)由照明設備中的鎮(zhèn)流器從管腳110、112可用的電源操作LED，需要借助整流、限流、平滑等等的一些電信號操作。對于該操作可能需要附加的組件。導電層結構可用于與這些組件互連。在市面上存在具有不同的功率水平和正向電壓的不同的LED。取決于使用哪個LED以及互連的多個LED的希望電壓，可能需要并聯(lián)或串聯(lián)的LED。它們的實例將從下文描述的實施方式顯而易見。根據(jù)如圖3中所示的照明設備200的第二實施方式，其包括管狀透光光出口單元202。光出口單元202保持LED 204的縱向的行以及導電層結構214。導電層結構214包括平行延長并且延伸的、被沿管202的長度延伸的窄帶形間隙222分隔的陽極跡線218和陰極跡線220。跨越間隙222安裝每個LED 204，并且將LED 204與陽極跡線218和陰極跡線120相連接。這樣，將LED 204并聯(lián)。根據(jù)如圖4中所示的與第二實施方式大致相似的照明設備300的第三實施方式，不同地配置導電層結構314。陰極跡線320與第二實施方式的陰極跡線相對應。但是陽極跡線318已被分割成獨立的跡線部分326，每個LED 304 一個獨立的跡線部分326。功率連接跡線328被配置為與獨立的跡線部分326相鄰并且沿光出口單元302的縱向延伸。功率連接跡線328和陰極跡線320與電源外部地連接。將每個獨立的跡線部分326經(jīng)由鎮(zhèn)流電阻器330與功率連接跡線相連接。此外，導電層結構314包括條形的并且與陰極跡線320相鄰并且平行地延伸的兩個附加跡線322。這些附加跡線332是信號通信線，并且它們與安裝在陰極跡線320上的溫度傳感器連接。另外或可選擇地，其他組件也被配置在導電層結構314上，像例如IR(紅外)遙控電路、用于驅(qū)動器的部件如整流器或微控制組件?？梢岳缪卦摴茉谀程幏胖霉怆姸O管，同時用于接收由該光電二極管獲取的信息的控制器被放置在別處，例如光出口單元的末端或者當使用端蓋時被放置在端蓋上。然后一個或多個跡線可以傳導光電信號信息，而其它跡線傳導溫度傳感器信息。根據(jù)具體部分或跡線需要的電勢、電流傳導要求和熱負載要求來選擇一個跡線或多個跡線的材料、大小、厚度和獨立部分的絕緣距離?，F(xiàn)在參考圖5，根據(jù)照明設備500的第四實施方式，將LED串聯(lián)。與以前的實施方式類似，將LED安裝成行。其第一 LED 404a具有與陽極跡線418a相連接的陽極以及被連接到第一中間跡線418b的陰極。陽極跡線418a又經(jīng)由鎮(zhèn)流器430a被連接到第一功率連接跡線428a。第二 LED 404b的陽極與第一中間跡線418b相連接，并且第二 LED 404b的陰極與第二中間跡線418c相連接，以此類推，直到最后一個LED 404c為止，LED 404c與最后一個中間跡線418d并且與陰極跡線418e相連接，陰極跡線418e又經(jīng)由鎮(zhèn)流器430b被連接到第二功率連接跡線428b。根據(jù)如圖6中所示的照明設備500的第五實施方式，仍然是單行LED，但是在該行中存在兩個不同串的LED 504a和LED 504b。每個第二個LED 504a屬于第一串并且其他LED 504b屬于第二串。在每個各自的串中將LED 504a、504b串聯(lián)。在各自的串中進行LED504a、504b的分組是由于例如電壓需求或總體類型或具體顏色差異。存在四個功率連接跡線528a-528d，在LED行的每側設置兩個。第一串中的第一 LED 504a的陽極連接到獨立的陽極跡線518a，陽極跡線518a經(jīng)由分流電阻器530a被連接到第一功率連接跡線528a。第一串中的LED 504a經(jīng)由中間跡線518b互相連接。第一串的最后一個LED 504a被連接到陰極跡線518c，陰極跡線518c經(jīng)由分流電阻器530b連接到第二功率連接跡線528b。因此對于第一串的中間LED504a，對每個LED配置兩個分離的跡線，其中一個跡線與在先LED互相連接并且另一個跡線與在后LED相互連接。雖然在以上實施方式中每個LED具備用于電氣和熱連接的兩個觸頭，但是一些類型的LED具有不同的結構。LED具有用于熱目的即散熱的獨立的焊接觸頭。通常被稱為LED的熱襯墊或散熱片的該觸頭也必須被連接到導熱層結構。再次取決于LED的類型，該觸頭必須被電絕緣或者可以或者必須與一個或多個電觸頭相連接。在絕熱襯墊出現(xiàn)在LED處的情況中，可能存在特殊的例如寬的熱跡線，同時電連接跡線可能是窄的。因此，根據(jù)如圖8中所示的照明設備600的第六實施方式，將導電層結構602分割成多個跡線，包括功率連接跡線608a、608b和熱跡線610。LED 604被排列成行并且它們被串聯(lián)，因而各自的最末端LED 604被連接到各自的第一功率連接跡線608a和第二功率連接跡線608b，并且經(jīng)由中間跡線612互連全部LED。此外，將全部LED 604經(jīng)由所述熱襯墊與熱跡線610相連接。應該注意到，特別是在與高功率LED結合時，應該用導熱材料填充圖1中可見的發(fā)生在管狀實施方式中的平坦LED封裝與曲線涂層即導體層結構之間的間隙。通常，LED的足跡被排列為使得焊料可以用于該目的而不會將電觸頭短路。下文將描述用于制造照明設備的方法的一個實施方式。提供管狀透光光出口單元，優(yōu)選普通玻璃管。用導電并且導熱層結構涂覆該管的內(nèi)表面的一部分。在預備步驟如清潔或激活要涂層的表面并且保護不要涂層的表面之后，利用例如化學浴沉積銀來開始該過程?？梢詫⒌谝粚щ妼映练e在管狀內(nèi)表面的一部分上。在該初始層出現(xiàn)之后，可以通過電泳涂裝來增生附加層例如更厚的銅。為了具有良好的散熱，銅將是有益的。在需要反射特性的情況中，可以應用銀涂層來覆蓋銅以產(chǎn)生具有高反射性的表面。該處理將導致包括覆蓋光出口單元的內(nèi)表面的一些部分的單個跡線的導電層結構。然后將該導電層結構分割成至少兩個電氣獨立的導電跡線，其將被用作為電源跡線或信號通信跡線或者如上所述的其他希望類型的跡線。例如通過蝕刻或者借助激光器或者通過例如在表面受保護免受涂層的那些區(qū)域中剝離涂層的一部分來執(zhí)行該分割。作為替換，在能夠以足夠的精度制造導電層結構以作為其中一個最終跡線(其在一些情況中是例如延長的并且窄的并且需要相對高的精度)的情況中，對于后續(xù)跡線重復該涂層過程。在完成跡線的形成之后，根據(jù)普通SMD制造技術，在預先確定位置處應用焊膏沉積，并且將組件即LED以及以上所述的有可能的其他類型的組件安裝在導電層結構即該跡線上。即將組件放置在焊料沉積上面并且與之接合。該組件安裝可能需要適配的“長頸”焊料分配器和取放工具，以便到達管狀光出口單元中。然后例如由回流爐例如氣相爐加熱整個裝置，并且將組件焊接到該管中的涂覆金屬即導電層結構上。除了目前為止所述的步驟之外，根據(jù)該方法的實施方式，還將磷光層即遠程磷涂層應用于光出口單元的作為該管的光輸出部分并且不被導電層結構覆蓋的一部分的內(nèi)表面。為了獲得閉合管實施方式，將端蓋安裝在管狀光出口單元的末端處，并且用合適的密封物密封端蓋與管之間的接口。與該密封相結合，可以抽真空并且可選擇地用惰性氣體填充該照明設備的內(nèi)部空間。如上所例示的在端蓋處的電觸頭與光出口單元的末端處的互補的觸頭相連接，或者與傳導跡線的末端部分接合。應該注意到，對于制造具有非管狀光出口單元的其他類型的照明設備例如平面大面積照明設備或球形照明燈泡使用類似的方法。上文已經(jīng)描述了如所附權利要求中所定義的根據(jù)本發(fā)明的照明設備和用于制造該照明設備的方法。應該僅僅將它們視為非限制性的實例。如熟練技術人員所理解的，在本發(fā)明的范圍中許多改進和備選實施方式是可行的。例如，附加的傳導跡線可以用于互連端蓋以便將電壓/電流從一個端蓋傳遞到另一個端蓋處的整流器。該光出口單元可以是包括多個其他部分的總體結構的一個部件或一部分。要注意到，為了本申請的目的，并且具體關于所附權利要求，詞語“包括”不排除其他元素或步驟，詞語“一”或“一個”不排除多個，這本身對于本領域熟練技術人員而言是顯而易見的
權利要求
1.一種照明設備，包括透光光出口單元(102)和用于生成射出所述光出口單元的光的發(fā)光二極管(104)，其特征在于所述照明設備還包括導電層結構(114)，所述導電層結構(114)被配置作為所述光出口單元的內(nèi)表面的一部分上的涂層，其中，所述發(fā)光二極管被安裝在所述導電層結構上并且與所述導電層結構電連接。
2.如權利要求1所述的照明設備，其中，借助導電介質(zhì)將所述發(fā)光二極管(104)安裝在所述導電層結構(114)上。
3.如權利要求1或2所述的照明設備，其中，所述導電層結構(114)包括與所述發(fā)光二極管(104)中的至少一個發(fā)光二極管的第一電極相連接的第一電極跡線(118)，以及與所述發(fā)光二極管中的至少一個發(fā)光二極管的第二電極相連接并且與所述第一電極跡線分隔的第二電極跡線(120)。
4.如權利要求3所述的照明設備，其中，所述導電層結構還包括與所述第一電極跡線(418a)相連接的第一電源連接跡線(428a)和與所述第二電極跡線(418e)相連接的第二電源連接跡線(428b)。
5.如權利要求4所述的照明設備，其中，經(jīng)由至少一個鎮(zhèn)流電阻器(430a)將所述第一電源連接跡線(428a)與所述第一電極跡線(418a)相連接。
6.如任意一個前述權利要求所述的照明設備，其中，所述導電層結構(114)包括用于連接至少一個附加組件的至少一個另外跡線(124)。
7.如任意一個前述權利要求所述的照明設備，其中，在所述光出口單元(102)的所述內(nèi)表面(130)上配置磷光層(106),其中，磷光層在所述發(fā)光二極管(104)發(fā)射的光射出所述光出口單元之前轉(zhuǎn)換所述光。
8.如任意一個前述權利要求所述的照明設備，其中，所述光出口單元(102)是管狀的。
9.如權利要求8所述的照明設備，其中，所述光出口單元(102)具有相對的開口末端，并且其中，所述照明設備還包括端蓋(108)，每個端蓋封閉各自的開口末端并且包括與所述導電層結構(114)電連接的電端子(110,112) ο
10.一種用于制造照明設備的方法，所述方法包括 -提供透光光出口單元(102)； -用導電層結構(114)來涂覆所述光出口單元的內(nèi)表面(130)的一部分；并且 -將發(fā)光二極管(104)安裝在所述導電層結構上。
11.如權利要求10所述的方法，其中，所述涂覆步驟包括將所述導電層結構(114)作為連續(xù)的結構來施加，并且通過去除所述導電層結構的一部分上的材料的方法將所述導電層結構分割成多個分隔的導電跡線(118、120)。
12.如權利要求10所述的方法，其中，所述涂覆步驟包括將所述導電層結構(114)作為多個分隔的跡線(118、120)來施加。
13.如權利要求10到12中的任意一個所述的方法，其中，所述光出口單元(102)是管狀的。
14.如權利要求10到13中的任意一個所述的方法，還包括提供具有端蓋(108)的所述光出口單元(102)并且將所述端蓋處的電端子(110、112)與所述導電層結構(114)相連接。
15.如權利要求10-14中的任意一個所述的方法，包括在所述導電層結構(114)上配置另外的電組件?！?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括透光光出口單元(102)和用于生成通過該光出口單元發(fā)射的光的發(fā)光二極管(104)的照明設備。該照明設備還包括被配置作為該光出口單元的內(nèi)表面的一部分上的涂層的導電層結構(114)。該發(fā)光二極管被安裝在該導電層結構上并且與該導電層結構電連接。
文檔編號F21K99/00GK103026120SQ201180034502
公開日2013年4月3日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權日2010年7月13日
發(fā)明者H·J·G·拉德馬赫爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司