LED光单元

技术领域

本发明涉及一种用于提供LED光的LED光单元，该LED光单元包括柔性印刷电路板(PCB)、多个细长光源和载体。本发明还涉及包括这种LED光单元的照明设备，以及一种制造这种LED光单元的方法。

背景技术

用于照明目的的发光二极管LED的使用持续受到关注。与白炽灯、荧光灯、氖管灯等相比，LED提供了许多优点，例如更长的工作寿命、降低的功耗以及与光能和热能之间的比率相关的提高的效率。由于这个原因，白炽灯正迅速被基于LED的照明解决方案所取代。然而，用户欣赏并希望具有类似白炽灯泡的基于LED的光源。为此目的，有可能利用用于生产基于玻璃的白炽灯的基础设施并用LED代替灯丝。其中一个构思是基于放置在这种灯泡中的LED灯丝。这些灯的外观非常受欢迎，因为它们看起来非常具有装饰性。

然而，期望获得具有改进的美学外观、同时降低成本并改进LED光单元的组装的LED光单元。此外，希望提供适用于照明器的LED光单元。

在EP 2778503中，公开了一种发光二极管(LED)照明装置，其包括至少一个LED组件，该LED组件包括基板和两个或更多个LED，该两个或更多个LED被配置成产生沿该基板间隔开的光。将固化的结构涂层设置在LED组件的至少一部分上，其中所述固化的结构涂层被配置成将所述LED组件维持在预定形状。LED组件的基板可以包括细长的和/或柔性的基板。

发明内容

鉴于上述讨论，本发明的目的是提供一种LED光单元，其特别适用于照明器，并且其提供改进的外观和组装以及低制造成本。

因此，本发明提供一种用于提供LED光的LED光单元，该LED光单元包括：

柔性印刷电路板(PCB)，其具有第一纵向轴线，

多个细长光源，每个光源具有第二纵向轴线；其中该多个细长光源被布置在该柔性PCB上，使得该多个细长光源的第二纵向轴线均不平行于该柔性PCB的第一纵向轴线，并且

载体，

其中所述柔性PCB沿着所述第一纵向轴线弯曲，使得所述细长光源中的每一个被布置成基本上圆弧的形状，并且其中，所述柔性PCB随后至少部分地附接至所述载体。

本发明的LED光单元的优点在于，通过简单的结构来实现螺旋形外观，该简单的结构使用单独的相对短的细长光源而不是通过弯曲、折叠、扭曲等而被布置成螺旋形的一个连续LED灯丝。本发明的LED光单元的另一个优点是通过紧凑的结构实现了螺旋形外观，该紧凑的结构比真正的螺旋形需要更小的空间，这使得本发明的LED光单元特别适用于诸如照明器的扁平照明设备，而不损害美观的外观。

在本发明的上下文中使用的术语“LED”意味着本领域已知的任何类型的LED，例如无机LED，有机LED，聚合物/聚合物的LED，紫色LED，蓝色LED，光泵浦磷光体涂覆的LED，光泵浦纳米晶体LED。如这里所使用的，术语“LED”可以包括布置在外壳中的裸LED管芯，其可以被称为LED封装。

术语“柔性的”是指PCB可以通过弯曲、折叠、扭曲或它们的任意组合而布置成不同的形状。此外，术语“柔性”意味着PCB的形状可以是可延展的或可适应的。

优选地，PCB具有基本上矩形的形状。此外，本发明的PCB可以基本上是椭圆形、三角形或任何其它合适的形状。第一纵向轴线与PCB的纵向延伸平行地延伸，优选地穿过PCB的中心部分。

柔性PCB可以由任何合适的材料制成，例如塑料。此外，柔性PCB可以由透光材料制成。

术语“细长光源”是指具有纵向延伸和宽度的光源，使得纵向延伸大于宽度。细长光源可以具有相同的形状或者可以具有不同的形状。细长光源可以基本上是矩形、椭圆形、三角形等。每个细长光源的第二纵向轴线平行于细长光源的纵向延伸，优选地穿过细长光源的中心部分。多个细长光源可以机械地和电气地连接。电连接可以是并联和/或串联的。

每个细长光源可以包括LED灯丝和多个LED。LED灯丝可以布置成支撑多个LED。LED灯丝优选地由柔性材料形成，例如诸如聚酰胺的聚合物。此外，LED灯丝可以包括用于电连接多个LED的电极。

根据本发明的LED光单元可以包括至少三个细长光源，优选地至少四个细长光源，更优选地至少五个细长光源。

每个细长光源的多个LED可以包括至少10个LED，优选地至少15个LED，更优选地至少20个LED。

本发明的至少一个细长光源可以包括封装物。特别地，至少一个细长光源的多个LED可以由包括发光材料和/或光散射材料的封装物封装。术语“封装物”在此是指材料、元件、布置或类似物，该材料、元件、布置或类似物被配置或布置成至少部分地围绕、封装和/或包围这些细长光源中的至少一者的多个LED。因此，这样的实施例是有利的，因为它为LED提供了额外的保护，增加了其中使用LED光单元的照明器或照明设备的寿命。

封装物的发光材料可以至少部分地将源自LED的直接LED光转换成转换光。转换光和/或直接LED光可以理解为LED光。

该封装物可以包括波长转换材料，该波长转换材料被配置成将输入其中的光的至少一部分转换成具有选定波长范围的光。优选地，封装物可以覆盖多个LED的至少90％。

如上所述，多个细长光源布置在柔性PCB上，使得多个细长光源的第二纵向轴线都不平行于柔性PCB的第一纵向轴线。特别地，细长光源的每个第二纵向轴线与柔性PCB的第一纵向轴线之间的角度可以在5和85度之间。

根据本发明的LED光单元包括用于至少部分地支撑柔性PCB的载体。如上所述，柔性PCB沿着第一纵向轴线弯曲，使得每个细长光源被布置成基本上为圆弧的形状，并且随后至少部分地附接到载体。弯曲的柔性PCB到载体的附接可以通过本领域技术人员已知的任何合适的方法进行，例如通过胶、焊接、螺钉、铆钉等。

载体可以包括至少一个平坦表面，柔性PCB至少部分地附接到该平坦表面。

术语“圆弧”可以理解为例如圆扇形或圆形段。圆弧可以具有恒定的半径。由圆弧限定的圆扇形的中心角可以是至少180度。由圆弧限定的圆扇形的中心角可以在200和360度之间，优选地在200和340度之间。

应该注意的是，一旦柔性PCB被弯曲并附接到载体，多个细长光源中的每一个细长光源的第二纵向轴线将由细长光源到载体平面的投影形成。

因此，根据本发明，LED光单元将被视为包括具有螺旋形状的LED灯丝，因为每个细长光源将被布置为圆弧。另一方面，与提供真正的螺旋相比，本发明的LED光单元的组装被显著地简化并且成本被降低。而且，本发明的LED光单元的结构非常紧凑。

每个圆弧可以基本上垂直于载体的平面。然而，应当理解，每个圆弧可以布置成与载体的平面成一定角度，其中该角度可以为1至45度。在这样的实施例中，甚至进一步减小了在照明设备中布置LED光单元所需的空间。

根据本发明，布置在柔性PCB上的多个细长光源中的至少一些可以彼此平行。优选地，所有细长光源彼此平行。这种布置进一步增加了LED光单元的螺旋形外观。

多个细长光源中的至少两个相邻光源可以彼此相隔一定距离布置，使得在两个相邻细长光源之间的柔性PCB上形成间隔区域。优选地，所述多个光源中的每两个相邻光源彼此隔开一定距离布置，从而形成多个间隔区域。每两个相邻细长光源之间的距离可以是恒定的，并且可以在0.3－10cm之间，优选地在0.5－5cm，更优选地在1－2cm。

形成在每两个细长光源之间的柔性PCB上的间隔区域可以至少是半透明的。在本发明的上下文中，术语“半透明”是指“不完全透明”或“在一定程度上透明”，例如不是所有引导到间隔区域表面的光都透射通过间隔区域。此外，间隔区域可以是半透明的，从而允许光通过。在本发明的上下文中，术语“半透明的”包括能够透射和漫射光使得不能清楚地看到外面的物体的材料。此外，在每两个相邻的细长光源之间形成的间隔区域可以是透明的，使得所有的光被透射而没有明显的散射，从而清楚地看到位于外面的物体。优选地，间隔区域是透明的，从而增强了LED光单元作为包括螺旋形LED灯丝的感觉。

间隔区域的透明度可以通过使用合适的材料来实现，例如透明塑料材料。可替换地，通过去除间隔区域中的PCB材料——即在每两个相邻光源之间形成切口——可以实现间隔区域的透明。

优选地，与柔性PCB的材料相比，间隔区域允许更高程度的光透射。

根据本发明，载体可以包括镜面反射表面。镜面反射表面可以覆盖柔性PCB所附接的载体的整个表面。通过提供这样的镜面反射表面，以上文公开的方式呈圆弧的形状的每个细长光源将被反射表面反射，从而产生闭合的环路。因此，包括这种反射表面的LED光单元将具有增强的螺旋形外观。

为了更进一步改善LED光单元的螺旋形外观，载体的镜面反射表面可以是凹形的。

根据本发明，提供了一种照明设备，其包括如上所述的LED光单元。这种照明设备优选地包括外壳，所述外壳包括光出射窗，所述光出射窗布置成使得所述多个细长光源通过所述光出射窗可见。光出射窗可以布置为使得其平行于载体的表面。载体可以是外壳的整体部分。通过这种布置，尽管LED光单元包括多个细长光源而不是连续的螺旋形LED灯丝，但用户仍将认为照明设备包括基本上螺旋形的LED灯丝。因此，本发明的LED光单元提供了一种具有简单结构并因此具有低制造成本的螺旋形LED灯丝。

优选地，根据本发明的照明设备是用于室内或室外用途的扁平照明器，其具有矩形或正方形横截面的外壳。

根据本发明，描述了一种制造用于提供LED光的LED光单元的方法，该方法包括以下步骤：

a)提供具有第一纵向轴线的柔性印刷电路板(PCB)；

b)提供多个细长光源，每个光源具有第二纵向轴线；

c)将所述多个细长光源布置在所述柔性PCB上，使得所述多个细长光源的第二纵向轴线均不平行于所述柔性PCB的第一纵向轴线；

d)提供载体；

e)沿着该第一纵向轴线弯曲该柔性PCB，使得这些细长光源中的每一者被布置成基本上圆弧的形状；

f)将柔性PCB至少部分地附接至所述载体。

如上所述，本发明的方法提供了一种具有螺旋状外观的LED光单元，同时简化了LED光单元的组装，并且降低了制造成本。实际上，本发明的方法消除了提供需要通过折叠、弯曲、扭转等而被布置成螺旋形的连续LED灯丝的需要。此外，本发明的方法提供了类似于螺旋的LED光单元，但同时具有与真正的螺旋相比需要较少空间的紧凑结构，这使得本发明的方法在制造用于扁平照明设备(例如扁平灯具)的LED光单元时特别适合。

附图说明

现在将参照附图通过示例描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明示例性实施例的LED光单元的透视图；

图2a至图2b是根据本发明的各种示例性实施例的LED光单元的侧视图；

图3a至图3c是根据另外的实施例的LED光单元的示意图；

图4a至图4c是根据本发明的LED灯丝的制造过程的示意图。

所有附图都是示意性的，不一定是按比例的，并且通常仅示出为了阐明本发明的实施例所必需的部分，其中可以省略或仅仅建议其它部分。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应当被解释为限于在此阐述的本发明的实施例；相反，本发明的这些实施例是作为示例提供的，从而本公开将向本领域技术人员传达本发明的范围。在附图中，除非另外特别说明，相同的附图标记表示具有相同或相似功能的相同或相似部件。

图1示出了根据本发明的LED光单元1。LED光单元1包括具有第一纵向轴线LA1的柔性印刷电路板(PCB)2，多个细长光源3，每个光源具有第二纵向轴线LA2。多个细长光源3布置在柔性PCB 2上，使得多个细长光源3的第二纵向轴线LA2都不平行于柔性PCB 2的第一纵向轴线LA1。LED光单元1还包括载体4，其中柔性PCB 2沿第一纵向轴线LA1弯曲，使得每个细长光源3布置成大致圆弧的形状，并且其中柔性PCB 2随后附接到载体4。

如上所述，图1中所示的LED光单元1的优点在于，通过简单的结构来实现螺旋形外观，该简单的结构使用单独的相对短的细长光源3而不是通过弯曲、折叠、扭曲等布置成螺旋形的一个连续LED灯丝。本发明的LED光单元1的另一个优点是通过紧凑的结构实现了螺旋形外观，该紧凑的结构比真正的螺旋形需要更小的空间，这使得本发明的LED光单元1特别适用于诸如照明器的扁平照明设备，而不损害美观的外观。

PCB 2具有大致矩形的形状。第一纵向轴线LA1平行于PCB 2的纵向延伸穿过PCB 2的中心部分。

LED光单元1包括六个细长光源3。每个细长光源3包括LED灯丝7和由LED灯丝7支撑的多个LED 6。图1所示的每个细长光源3还包括封装物5。

如图1所清楚显示地，LED光单元1类似于螺旋形状。

如图1所示，多个细长光源3布置在柔性PCB 2上，使得它们彼此平行。每个圆弧垂直于载体4的平面。

每两个相邻的光源3彼此以距离D1布置，使得在柔性PCB 2中形成多个间隔区域A。每两个相邻细长光源3之间的距离DI是恒定的。这种布置进一步增加了LED光单元的螺旋形外观。

如图1所示，在每两个细长光源3之间的柔性PCB 2中形成的间隔区域A是透明的，并且通过去除间隔区域中的PCB材料来形成，即在每两个相邻光源3之间形成切口。应当注意，PCB材料仍然存在于由细长光源3形成的圆弧中。

因此，与柔性PCB 2的材料相比，间隔区域A允许更高程度的光透射。

如图1所示，载体4包括镜面反射表面8。在图1所示的实施例中，镜面反射表面8设置在载体表面的、布置在柔性PCB 2的附接部分之间的部分上。通过提供这样的镜面反射表面8，以上文公开的方式呈圆弧的形状的每个细长光源3被反射表面8反射，从而产生闭合的环路9。因此，包括这种镜面反射表面8的LED光单元1将具有增强的螺旋形外观。为了进一步改善LED光单元1的螺旋形外观，载体的镜面反射表面8是凹形的。

因此，根据本发明，LED光单元1将被视为包括具有螺旋形状的LED灯丝，因为每个细长光源3将被布置为圆弧。另一方面，与提供真正的螺旋相比，本发明的LED光单元1的组装被显著地简化并且成本被降低。

图2a和图2b是根据本发明的LED光单元11，21的两个不同实施例的截面示意图。图2a示出了LED光单元11，其包括具有第一纵向轴线LA1的柔性PCB 12和具有第二纵向轴线LA2的多个细长光源13中的一个细长光源。LED光单元11还包括载体14，其中柔性PCB 12沿第一纵向轴线LA1弯曲，使得细长光源13布置成大致圆弧的形状，并且其中柔性PCB 12随后附接到载体14。如图2a所示，由圆弧限定的圆扇形的中心角α为180°(π弧度)。

图2b示出了LED光单元21的另一实施例，其包括具有第一纵向轴线LA1的柔性PCB22和具有第二纵向轴线LA2的多个细长光源23中的一个细长光源。LED光单元21还包括载体24，其中柔性PCB 22沿第一纵向轴线LA1弯曲，使得细长光源23布置成大致圆弧的形状，并且其中柔性PCB 22随后附接到载体24。如图2b所示，由圆弧限定的圆扇形的中心角α约为280°(1.6π弧度)。

在图3a和图3b中，分别示出了LED光单元的另一实施例的截面图和顶视图。LED光单元31包括具有第一纵向轴线LA1的柔性PCB 32和具有第二纵向轴线LA2的多个细长光源33中的一个细长光源。LED光单元31还包括载体34，其中柔性PCB 32沿着第一纵向轴线LA1弯曲，使得细长光源33布置成大致圆弧的形状，并且其中柔性PCB 32随后附接到载体34。载体34还包括附接有柔性PCB 32的镜面反射表面38。通过提供这样的镜面反射表面38，以上文公开的方式呈圆弧的形状的每个细长光源33被反射表面38反射，从而产生闭合的环路39，如图3b所示。因此，包括这种反射表面38的LED光单元31将具有增强的螺旋形外观。

图3c示出了LED光单元41的又一实施例，其中载体44的镜面反射表面48是凹的。因此，更进一步改善了LED光单元41的螺旋形外观。

图4a至4c示出了制造根据本发明的用于提供LED光的LED光单元51的方法。图4a示出了：步骤a)，提供具有第一纵向轴线LA1的柔性PCB 52的；步骤b)，提供各自具有第二纵向轴线LA2的多个细长光源53；以及步骤c)，将多个细长光源53布置在柔性PCB 52上，使得多个细长光源53的第二纵向轴线LA2都不平行于柔性PCB 52的第一纵向轴线LA1。在图4a所示的特定实施例中，细长光源53的每个第二纵向轴线LA2与柔性PCB 52的第一纵向轴线LA1之间的角度β约为70°。从图4a可见，多个细长光源53被布置在柔性PCB 52上，使得它们彼此平行。

每两个相邻的光源53彼此以距离D1布置，使得在柔性PCB 52上形成多个间隔区域A。每两个相邻细长光源53之间的距离DI是恒定的。这种布置进一步增加了LED光单元51的螺旋形外观。

如图4b所示，形成在每两个细长光源53之间的柔性PCB 52上的间隔区域A通过去除间隔区域中的PCB材料——即在每两个相邻光源53之间形成切口——而变得透明。

最后，图4c示出了：步骤d)，提供载体54；步骤e)，沿着柔性PCB 52的纵向轴线LA1弯曲柔性PCB 52，使得每个细长光源53被布置成基本上圆弧的形状；以及步骤f)，至少部分地将柔性PCB 52附接到载体54。从图4c可见的，每个圆弧53垂直于载体54的平面。

尽管已经参考各种实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行改变。详细描述应被认为是说明性的，并且包括所有等同物的所附权利要求书旨在限定本发明的范围。虽然已经在附图和前面的描述中说明了本发明，但是这样的说明被认为是说明性的或示例性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其它变型。在所附权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。