СВЕТОДИОДНОЕ РЕШЕТЧАТОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОДИОДНОГО РЕШЕТЧАТОГО УСТРОЙСТВА
LED LATTICE DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING LED LATTICE DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к светодиодному решетчатому (сетчатому) устройству и способу изготовления светодиодного решетчатого устройства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В общем, светодиодные решетки (сетки) изготавливаются посредством соединения нескольких рядов светодиодных модулей при помощи набора из нескольких параллельных проводов, где этот набор проводов имеет начальную ширину, а затем растяжения этого набора проводов до большей ширины, с образованием, таким образом, решетки. Один пример такой светодиодной решетки предшествующего уровня техники раскрывается в патенте США 7942551.
Светодиодная решетка обычно размещается на пластине (плате) из некоторого материала или очень близко к ней или размещается в промежутке между двумя пластинами, причем по меньшей мере одна из них является пропускающей свет, и, таким образом, образуется светодиодное решетчатое устройство. Основной проблемой в отношении светодиодов является отвод тепла. Эффективность светодиодов зависит от их температуры. В светодиодных решетках большая часть тепла отводится через провода. Это ограничивает мощность, которая может быть подана на светодиоды, в частности, когда светодиодная решетка расположена на пластине или между двумя пластинами.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей данного изобретения является обеспечение светодиодного решетчатого устройства и способа для изготовления светодиодного решетчатого устройства, который смягчает вышеупомянутые проблемы предшествующего уровня техники, и позволяет осуществить подведение к этим светодиодам более высокой мощности, чем мощность, подводимая к светодиодным решеткам предшествующего уровня техники.
Данное изобретение основано на понимании, что добавление охлаждающего элемента в светодиодную сборку является возможным и эффективным.
В первом аспекте данного изобретения, эта задача достигается посредством светодиодного решетчатого устройства, содержащего светодиодную решетку, размещенную на детали пластинчатой формы, где эта светодиодная решетка содержит множество электрически проводящих проводов, размещенных рядом (бок о бок), и множество светодиодных модулей, причем каждый светодиодный модуль содержит светодиодную сборку, присоединенную по меньшей мере к двум проводам из числа электрически проводящих проводов, и теплопроводящий элемент, расположенный между двумя соседними проводами из числа проводов, к которым присоединена светодиодная сборка, где этот теплопроводящий элемент несет светодиодную сборку и выступает из-под светодиодной сборки, и где этот теплопроводящий элемент прикрепляется к детали пластинчатой формы. Таким образом, обеспечивается дополнительный элемент, который функционирует в качестве радиатора.
В соответствии с одним (некоторым) вариантом осуществления светодиодного решетчатого устройства, каждый теплопроводящий элемент содержит промежуточный участок, который несет светодиодную сборку, и первый и второй выступы, которые выступают из этого промежуточного участка в противоположных направлениях. Этот вариант осуществления предусматривает усиленное закрепление светодиодных модулей.
В соответствии с одним (некоторым) вариантом осуществления светодиодного решетчатого устройства, каждый теплопроводящий элемент имеет форму ленты и является плоским, по меньшей мере на той стороне, к которой прикреплена светодиодная сборка. Одна сторона теплопроводящего элемента прикрепляется к светодиодной сборке, а противоположная сторона теплопроводящего элемента обращена к детали пластинчатой формы.
В соответствии с одним (некоторым) вариантом осуществления светодиодного решетчатого устройства, по меньшей мере первый участок каждого первого и второго выступов каждого теплопроводящего элемента продолжается под углом к промежуточному участку. Таким образом, получаются гибкие условия монтажа.
В соответствии с одним (некоторым) вариантом осуществления светодиодного решетчатого устройства, указанный по меньшей мере первый участок каждого первого и второго выступов продолжается в деталь пластинчатой формы. Другими словами, по меньшей мере часть каждого выступа вставлена в деталь пластинчатой формы. Это является предпочтительным способом монтажа светодиодной решетки на деталь пластинчатой формы.
В соответствии с одним (некоторым) вариантом осуществления светодиодного решетчатого устройства, второй участок каждого первого и второго выступов каждого теплопроводящего элемента выступает из детали пластинчатой формы на противоположной стороне детали пластинчатой формы относительно стороны, на которой размещается промежуточный участок. Этот вариант осуществления является полезным для отвода тепла за пределы детали пластинчатой формы, в частности, если деталь пластинчатой формы выполнена из изолирующего материала.
В соответствии с одним (некоторым) вариантом осуществления светодиодного решетчатого устройства, по меньшей мере первый участок каждого первого и второго выступов каждого теплопроводящего элемента продолжается за светодиодную сборку. Конечный участок каждого первого и второго выступов каждого теплопроводящего элемента продолжается параллельно промежуточному участку и прикрепляется к поверхности детали пластинчатой формы, где светоизлучающая поверхность светодиодной сборки обращена к указанной поверхности детали пластинчатой формы. Этот вариант осуществления обеспечивает простой способ управления расстоянием от светодиода до детали пластинчатой формы, которая в этом случае обычно является пропускающей свет.
Во втором аспекте данного изобретения, задача достигается посредством способа изготовления светодиодного решетчатого устройства, содержащего стадии размещения рядом нескольких электрически проводящих проводов, с образованием, таким образом, набора проводов, имеющего начальную ширину; присоединения нескольких светодиодных сборок к этому набору проводов таким образом, чтобы каждая светодиодная сборка присоединялась по меньшей мере к двум проводам этого набора проводов, и, таким образом, чтобы образовались несколько параллельных рядов светодиодных сборок; прикрепления соответствующей теплопроводящей ленты к светодиодным сборкам каждого ряда; подрезки каждой ленты для образования отдельных теплопроводящих элементов для каждой светодиодной сборки; растяжения набора проводов до второй ширины, которая является большей, чем первая (начальная) ширина; и монтажа набора проводов на детали пластинчатой формы, и прикрепления каждого теплопроводящего элемента к детали пластинчатой формы.
Задача данного изобретения, изложенная выше, также решается посредством этого способа. Варианты осуществления этого способа обеспечивают преимущества, соответствующие преимуществам, изложенным выше, в связи с вариантами осуществления светодиодного решетчатого устройства.
Эти и другие аспекты и преимущества данного изобретения явствуют из вариантов осуществления, описанных ниже, и будут объяснены со ссылкой на них.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Данное изобретение будет теперь описано более подробно и со ссылкой на приложенные чертежи, в которых:
Фигуры 1а и 1b схематично показывают первый вариант осуществления светодиодного решетчатого устройства согласно данному изобретению;
Фигуры 2а-2с схематично показывают второй вариант осуществления светодиодного решетчатого устройства;
Фигуры 3а-3с схематично показывают часть третьего варианта осуществления светодиодного решетчатого устройства;
Фигура 4 схематично иллюстрирует один (некоторый) вариант осуществления способа изготовления светодиодного решетчатого устройства согласно данному изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Со ссылкой на фигуры 1а и 1b, первый вариант осуществления светодиодного решетчатого устройства 100 данного изобретения содержит светодиодную решетку 102, и деталь 104 пластинчатой формы, к которой прикреплена светодиодная решетка 102. В этом варианте осуществления деталь 104 пластинчатой формы является нижней (опорной) пластиной светодиодного решетчатого устройства 100. На фигуре 1а светодиодное решетчатое устройство 100 показано снизу, т.е. со стороны детали 104 пластинчатой формы, которая просто указана пунктирным прямоугольником. Фигура 1b является перспективным видом наклонно сверху. Светодиодная решетка 102 содержит несколько электрически проводящих проводов 106, размещенных рядом, и несколько светодиодных модулей 108. Каждый светодиодный модуль содержит светодиодную сборку 110, где каждая светодиодная сборка 110 присоединяется по меньшей мере к двум проводам 106 из числа электрически проводящих проводов 106. Каждый светодиодный модуль дополнительно содержит теплопроводящий элемент 112, расположенный между двумя соседними проводами 106 из числа проводов, к которым прикрепляется светодиодная сборка 110. Теплопроводящий элемент 112 несет светодиодную сборку и прикрепляется к детали 104 пластинчатой формы. Теплопроводящий элемент 112 выступает из-под светодиодной сборки 110. Более конкретно, в этом варианте осуществления теплопроводящий элемент 112 имеет форму ленты и является плоским, и он имеет промежуточный участок 114, который несет светодиодную сборку 110, и первый и второй выступы 116, 118, которые выступают из промежуточного участка 114 в противоположных направлениях. Сама светоизлучающая поверхность 120 обеспечивается на верхней стороне светодиодной сборки 110, в то время как теплопроводящий элемент 112 присоединяется к нижней стороне светодиодной сборки 110. Если требуется, дополнительная деталь пластинчатой формы, обычно имеющая оптические характеристики, размещается наверху светодиодного модуля 108, и является параллельной детали 104 пластинчатой формы, образующей нижнюю часть (основание) светодиодного решетчатого устройства 100, и противоположной ей.
Теплопроводящий элементы 112 являются электрически изолированными, и они присоединены к детали 104 пластинчатой формы посредством соответствующего способа присоединения, который может зависеть от материала детали 104 пластинчатой формы. Например, теплопроводящий элемент 112 прикрепляется к детали 104 пластинчатой формы посредством, например, связующего вещества, а к светодиодным сборкам 110, посредством соединения пайкой, термического клея или любого термически эффективного межкомпонентного соединения. Теплопроводящий элемент 112 по существу увеличивает площадь поверхности светодиодного модуля 108 и по существу увеличивает рассеяние тепла в окружающую среду. Предпочтительно, деталь 104 пластинчатой формы также является теплопроводящей, но это не является необходимым.
Фигуры 2а-2 с показывают второй вариант осуществления, который является аналогичным первому варианту осуществления в большинстве отношений. Таким образом, второй вариант осуществления светодиодного решетчатого устройства 200 содержит светодиодную решетку 202, деталь 204 пластинчатой формы, образующей нижнюю пластину, к которой присоединена светодиодная решетка 202. Светодиодная решетка 202 содержит несколько электрически проводящих проводов 206, размещенных рядом, и несколько светодиодных модулей 208, причем каждый из них содержит светодиодную сборку 210, присоединенную к проводам 206, и теплопроводящий элемент 212, расположенный между двумя соседними проводами 206. Теплопроводящий элемент 212 несет светодиодную сборку 210, и прикрепляется к детали 204 пластинчатой формы. Теплопроводящий элемент 112 имеет промежуточный участок 214, и первый и второй выступы 216, 218.
Однако форма и прикрепление теплопроводящего элемента 212 отличается от первого варианта осуществления. Считается, что каждый выступ может иметь первый участок 220, 222, который продолжается от промежуточного участка 214, и второй участок 224, 226, который является конечным участком и продолжается от первого участка 220, 222. Теплопроводящий элемент 212 согнут таким образом, чтобы первый участок 220, 222 каждого первого и второго выступов 216, 218 продолжается под углом к промежуточному участку 214. Более конкретно, этот угол составляет около 90 градусов. Второй участок 224, 226 продолжается, приближенно, параллельно промежуточному участку 214. Первый участок 220, 222 каждого первого и второго выступов 216, 218 продолжается в деталь 204 пластинчатой формы, а вторые участки 224, 226 выступают из детали 204 пластинчатой формы на противоположной стороне детали 204 пластинчатой формы относительно стороны, на которой размещается промежуточный участок 214, т.е. на задней стороне или нижней стороне детали 204 пластинчатой формы. Альтернативно, вторые участки 224, 226 не являются согнутыми относительно первых участков 220, 222, но продолжаются параллельно первым участкам 220, 222. Это означает, что теплопроводящий элемент 212 имеет форму скобки.
Второй вариант осуществления светодиодного решетчатого устройства 200 является, в частности, полезным, когда деталь 204 пластинчатой формы является термически изолирующей, где генерируемое тепло транспортируется вдоль теплопроводящего элемента 212 через деталь 204 пластинчатой формы и выделяется в окружающую среду на ее задней стороне.
Согнутые конечные участки 224, 226 гарантируют, что светодиодные модули 208 хорошо закреплены на детали 204 пластинчатой формы, и делают ненужным использование связующего вещества. Однако, в зависимости от материала детали 204 пластинчатой формы, светодиодные модули 208 могут также хорошо прикрепляться при помощи теплопроводящего элемента в форме скобки.
Со ссылкой на фигуры 3а-3с, третий вариант осуществления светодиодного решетчатого устройства 300, который разделяет многие признаки с первым и вторым вариантами осуществления, содержит светодиодную решетку 302, и деталь 304 пластинчатой формы, к которой светодиодная решетка 302 прикреплена. Однако в этом варианте осуществления деталь 304 пластинчатой формы является верхней пластиной, как будет дополнительно описано ниже. Светодиодная решетка 302 содержит несколько электрически проводящих проводов 306, размещенных рядом, и несколько светодиодных модулей 308, причем каждый из них содержит светодиодную сборку 310, присоединенную к проводам 306, и теплопроводящий элемент 312, расположенный между двумя соседними проводами 306. Однако, исходя из соображений простоты, показан только один светодиодный модуль 308. Теплопроводящий элемент 312 несет светодиодную сборку 310, и прикрепляется к детали 304 пластинчатой формы. Теплопроводящий элемент 312 имеет промежуточный участок 314, и первый и второй выступы 316, 318.
Аналогично второму варианту осуществления, каждый выступ имеет первый участок 320, 322, продолжающийся под углом к промежуточному участку 314, и второй участок, который является конечным участком, 324, 326, продолжающимся параллельно промежуточному участку. Однако, предпочтительно, этот угол составляет менее 90 градусов, и каждый первый участок 320, 322 продолжается за светодиодную сборку 310. Конечный участок 324, 326 каждого первого и второго выступов 316, 318 продолжается параллельно промежуточному участку 314 и прикрепляется к нижней поверхности детали 304 пластинчатой формы, где светоизлучающая поверхность 328 светодиодной сборки 310 обращена к нижней поверхности детали 304 пластинчатой формы. Другими словами, теплопроводящий элемент 312 работает подобно чаше, где светодиодный модуль 308 расположен на дне этой чаши, а деталь 304 пластинчатой формы является крышкой этой чаши. В этом третьем варианте осуществления деталь 304 пластинчатой формы является пропускающей свет и оптической, как например, просто прозрачной или, более часто, рассеивающей. Однако, альтернативно, деталь 304 пластинчатой формы может быть отражающей таким образом, чтобы свет выходил в противоположном направлении.
Теплопроводящий элемент 312 может снабжаться светоотражающей верхней поверхностью, таким образом, отражая свет в направлении детали 304 пластинчатой формы.
Со ссылкой на фигуру 4, один (некоторый) вариант осуществления способа изготовления светодиодного решетчатого устройства показан посредством ряда изображений, показывающих последовательные стадии процесса изготовления. Этот способ содержит размещение рядом нескольких электрически проводящих проводов 406, с образованием, таким образом, набора 407 проводов, имеющих начальную ширину D1; присоединение нескольких светодиодных сборок 410 к этому набору 407 проводов таким образом, чтобы каждая светодиодная сборка 410 присоединялась по меньшей мере к двум проводам этого набора проводов, и, таким образом, чтобы образовались несколько параллельных рядов светодиодных сборок 410; и снабжение каждой светодиодной сборки теплопроводящим элементом 412, с получением, таким образом, светодиодной решетки 402. Следует отметить, что эти стадии могут выполняться в том порядке, в котором они представлены здесь, или в другом порядке, в зависимости от того, как выполняется сборка (монтаж). Например, светодиодные сборки могут располагаться в зажимном приспособлении, и обеспечиваются провода 406 и теплопроводящие элементы 412.
Этот способ дополнительно содержит растяжение светодиодной решетки 402 до второй ширины D2, где D2 является большей, чем D1; и монтаж светодиодной решетки 402 на деталь 404 пластинчатой формы, что включает в себя прикрепление каждого теплопроводящего элемента 412 к детали 404 пластинчатой формы. Таким образом, светодиодное решетчатое устройство 400 изготовлено.
Операция обеспечения каждой светодиодной сборки 410 теплопроводящим элементом 412 содержит прикрепление соответствующей теплопроводящей ленты 409 к светодиодным сборкам 410 каждого ряда; и подрезку каждой ленты 409 для образования отдельных теплопроводящих элементов 412 для каждой светодиодной сборки 410. Альтернативно, но менее предпочтительно, теплопроводящие элементы 412 подрезаются заранее и прикрепляются отдельно к светодиодным сборкам 410. Кроме того, в качестве альтернативы, сначала провода 406 размещаются рядом, затем теплопроводящие ленты 409 располагаются между проводами 406, и затем светодиодные сборки 410 монтируются на эти провода и на эти теплопроводящие ленты 409. В качестве дополнительной альтернативы, светодиодные сборки располагаются в зажимном приспособлении, в перевернутом положении, и затем теплопроводящие ленты 409 монтируются на эти светодиодные сборки, и, наконец, провода 406 монтируются на эти светодиодные сборки. Эти различные альтернативы предусматривают различные преимущества.
Что касается расположения светодиодных сборок 410, они размещаются таким образом, чтобы они распределялись с регулярными интервалами после растяжения, и таким образом, чтобы, в направлении, перпендикулярном направлению длины проводов 406, растянутая светодиодная решетка 402 содержала по меньшей мере один ряд светодиодных сборок 410, перемыкающий каждый второй промежуток между соседними проводами 406.
Когда теплопроводящая лента 409 подрезается, первый и второй выступы остаются на каждом теплопроводящем элементе 412, где эти выступы выступают из промежуточного участка этого теплопроводящего элемента, причем этот промежуточный участок несет светодиодную сборку 410.
Каждый теплопроводящий элемент 412 образует заданную форму, что означает, что образуется по меньшей мере один выступ. Чтобы прийти ко второму варианту осуществления светодиодного решетчатого устройства 200, описанного выше, первый и второй выступы 216, 218 сгибаются для продолжения под углом к промежуточному участку 214, обычно под прямым углом. При монтаже светодиодной решетки 402 на деталь 404 пластинчатой формы, каждый теплопроводящий элемент 412 движется через пластину 404 для образования выступа из пластины 404 на задней стороне этой пластины 404. На этой задней стороне пластины 404, конечный участок 224, 226 каждого выступа 216, 218 сгибается относительно остальной части выступа 216, 218 для закрепления монтажа набора 407 проводов.
Чтобы прийти к третьему варианту осуществления светодиодного решетчатого устройства 300, каждый выступ 316, 318 теплопроводящего элемента 412 сгибается для продолжения под углом к промежуточному участку 314 за светодиодную сборку 410; и конечный участок каждого выступа 316, 318 сгибается для продолжения параллельно промежуточному участку 314. Эти конечные участки прикрепляются к задней стороне пластины 404, как например, посредством связующего вещества или пайки.
Чтобы прийти к первому варианту осуществления светодиодного решетчатого устройства 100, теплопроводящие элементы остаются плоскими и просто приклеиваются или припаиваются к верхней поверхности пластины 404.
Если требуется, светодиодное решетчатое устройство любого вышеупомянутого варианта осуществления дополнительно снабжается дополнительной деталью пластинчатой формы, которая прикрепляется к светодиодной решетке на противоположной стороне относительно детали пластинчатой формы.
Вышеупомянутые варианты осуществления светодиодного решетчатого устройства и способ изготовления светодиодного решетчатого устройства согласно данному изобретению описаны, как определено в приложенной формуле изобретения. Эти варианты осуществления следует рассматривать только в качестве неограничивающих примеров. Как понятно специалисту в данной области техники, возможны многие модификации и альтернативные варианты осуществления в пределах объема данного изобретения, как определено посредством приложенной формулы изобретения.
Необходимо отметить, что в целях его применения и, в частности, в отношении приложенной формулы изобретения, слово «содержащий» не исключает других элементов или стадий, а неопределенный артикль «один» или «некоторый» не исключает множества, что само по себе будет очевидно специалисту в данной области техники.