灵活安装发光装置的方法和装置

摘要

本发明涉及一种灵活安装发光装置的方法和装置。描述了LED安装布置，其为LED用户提供了将具有与第二LED不同的物理、电、热或其他特性的封装印迹的第一LED安装在为第二LED设计的安装焊盘上的灵活性。使用这样的布置，有利于从一种LED转移至另一种LED而不需要重新设计用于发光应用的印刷电路板。从而为LED客户提供灵活性。

权利要求

1.一种发光装置封装印迹适配器，包括：

安装基板，具有平坦的顶表面，所述平坦的顶表面具有用于在所述平坦的顶表面上表面安装第一发光装置的顶部安装接触；

所述基板具有平坦的底表面，所述平坦的底表面具有底部安装接触，用于将所述基板安装在具有用于第二发光装置的平坦安装表面接触的平坦安装表面上，所述第二发光装置具有不同于所述第一发光装置的封装印迹；以及穿过所述安装基板的连接，用于将所述顶表面的所述顶部安装接触与所述底表面的所述底部安装接触连接。

2.根据权利要求1所述的发光装置封装印迹适配器，其中所述顶表面的所述顶部安装接触包括电接触，以及所述底表面的所述底部安装接触包括电接触。

3.根据权利要求1所述的发光装置封装印迹适配器，其中所述顶表面的所述顶部安装接触包括热接触，以及所述底表面的所述底部安装接触包括热接触。

4.根据权利要求2所述的发光装置封装印迹适配器，其中所述顶表面的所述顶部安装接触还包括热接触，以及所述底表面的所述底部安装接触还包括热接触。

5.根据权利要求1所述的发光装置封装印迹适配器，其中所述基板是阻燃FR4板以及所述第一和第二发光装置是具有不同封装印迹的第一和第二发光二极管LED。

6.根据权利要求1所述的发光装置封装印迹适配器，其中所述第一和第二发光装置是具有不同物理封装印迹的发光二极管。

7.根据权利要求1所述的发光装置封装印迹适配器，其中所述第一和第二发光装置是具有不同电封装印迹的发光二极管。

8.根据权利要求1所述的发光装置封装印迹适配器，其中所述第一和第二发光装置是具有不同热封装印迹的发光二极管。

9.根据权利要求8所述的发光装置封装印迹适配器，其中所述顶表面具有额外的散热器，用于所述底表面提供的散热之外的额外散热。

10.根据权利要求1所述的发光装置封装印迹适配器，其中具有平坦安装表面接触的所述平坦安装表面包括印刷电路板，其具有形成所述平坦安装表面接触的焊盘。

11.根据权利要求1所述的发光装置封装印迹适配器，其中所述顶部安装接触包括延伸臂部，其延伸至通路，当被填充焊料时，所述通路在所述延伸臂部和所述底部电路接触之间形成电接触，从而将所述顶部表面接触电连接至所述底部电路接触。

12.根据权利要求1所述的发光装置封装印迹适配器，其中通过所述安装基板的连接包括填充有焊料的通路。

13.根据权利要求1所述的发光装置封装印迹适配器，其中所述顶部安装接触包括中心顶部热接触，所述底部安装接触包括中心底部热接触，以及所述连接包括填充有焊料的通路，其将所述中心顶部热接触与所述中心底部热接触相连接。

14.根据权利要求1所述的发光装置封装印迹适配器，进一步包括：电流调节电阻。

15.根据权利要求1所述的发光装置封装印迹适配器，进一步包括：安装在所述平坦的顶部表面上的散热器。

16.一种使用发光装置封装印迹适配器以使具有不兼容安装布置的第二发光装置能够代替具有安装布置的第一发光装置的方法，所述方法包括：在适配器的顶安装表面上安装所述第二发光装置，所述顶安装表面具有用于安装所述第二发光装置的安装接触，所述适配器具有底安装表面，所述底安装表面具有用于在用于所述第一发光装置的所述安装焊盘上安装所述适配器的兼容安装接触；

在用于所述第一发光装置的所述安装焊盘上安装所述适配器的所述底安装表面；以及通过所述适配器将用于安装所述第二发光装置的所述安装接触连接到用于安装所述适配器的所述兼容安装接触。

说明书

灵活安装发光装置的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明一般地涉及发光装置的安装布置领域的改进，以及更具体地，涉及用于改进发光装置安装布置的灵活性的方法和装置。

背景技术

[0002] 图1A，1B，1C和1D示出了标准LED封装件(package)布置(例如Cree公司制造的 7090 XR-E系列的LED产品所采用的)以及封装件的LED灯如何能够适于安装在较大的印刷电路板(PCB)上。如图1A所示，封装印迹的LED灯100包括透镜102，反射器104以及安装基板106。该布置100也可以被称作LED，LED灯或灯。如图1B所示，灯芯片108通过连接线110和112分别电连接到可适于作为印刷电路板(PCB)的基板106上的电接触片114和116，基板例如是阻燃4(FR4)板。当通过接触114和116通电时，芯片108发光。芯片108被示出为具有用于具有水平布置的芯片的两个顶接触。然而，本领域的技术人员应该理解，在LED具有水平或垂直取向或者是倒装芯片的情况下，替换的LED芯片和芯片安装布置也是可能的。在示出的布置中，反射器104帮助将发射的光向上方引导，以及透镜102将发射的光汇聚。使用热粘结胶将芯片108热安装在基板106的顶表面118上。图1C示出了基板110的底表面120和电接触114和116，连同 7090 XR-E系列的LED产品的典型尺寸。应该意识到，9.0mm略小于1cm并且大约为1/3英寸。因此，可以知道 LED产品和其他类似产品与典型的白炽灯泡相比具有较小的形状系数。图
1D示出了焊盘120，其用于将封装印迹的LED灯100安装至例如图2中所示的较大PCB。

[0003] 图2示出了用于LED闪光灯样品200的PCB 201。PCB 201在其顶表面上具有带有电池203的电池架202、电路204、按钮开/关开关205以及对应于图1D的焊盘120的LED安装焊盘206。PCB 201的顶表面上的各种部件的电连接是以已知的方式通过PCB 201的底表面上的电迹线实现的。在典型的制造产品(例如采用LED的闪光灯)的方法中，客户为来自特定制造商的LED设计印刷电路板，例如板201。如图2所示，已经获取了库存的这些板的LED客户将锁定于选择如下的LED，所述LED具有能够被安装在所述板上的安装焊盘(例如焊盘206)的接触。如果客户希望转换到具有不同接触布置的不同LED，则客户必须等到库存的PCB被用尽或承担处理剩余板、重新设计与新LED相兼容的新板的成本，以及承担获取新板或类似物的成本。

发明内容

[0004] 在各个方面，本发明意识到期望更灵活且成本有效的安装布置来解决这些问题以及其他问题。例如，爱好者可能想要尝试不同的LED。大规模制造商可能知道可以在接下来六个月内从LED提供商获得更好的LED。例如，使用较小功率的更小更亮的LED的生产进度表可能已经就绪。在这种情况下，制造商可能不希望被锁定在先前的LED上直到已有的PCB库存被用尽，或者可能希望具有灵活性地来使用先前已得到验证的LED，直到新的LED已经成功通过beta测试。

[0005] 为此，本发明提供了一种低成本并且灵活的安装布置，其为接下来的升级提供了转变途径。如下将更详细描述地，这种布置也可以被用来并行地支持测试有竞争力的LED以及支持爱好者和其他期望更高灵活性的人员的需要。

[0006] 本发明的一个方面解决了诸如LED等的发光装置的封装印迹(footprint)适配器或转换器。该适配器可以适当地在阻燃(FR)4板上实现，其如下所强调的以相对较低的成本来使得具有不同物理、不同热、不同电或一些其他不同特征或不同封装印迹特征的组合的第二发光装置能够代替第一发光装置被使用。因此，例如，可以用新的且不同的LED改装已知的PCB。

[0007] 在另一方面，提供了发光装置封装印迹适配器，其包括安装基板，具有顶表面，所述顶表面具有用于安装第一发光装置的第一安装接触；该基板具有底表面，所述底表面具有用于将该基板安装在具有用于第二发光装置的第二安装接触的安装表面上的安装接触，第二发光装置具有不同于第一发光装置的封装印迹；以及连接，其穿过安装基板将顶表面的第一安装接触与底表面的第二安装接触连接。

[0008] 在另一方面，提供了一种用于使用发光装置封装印迹适配器以使具有不兼容安装布置的第二发光装置能够代替具有安装布置的第一发光装置的方法。该方法可以适当地包括在适配器的顶安装表面上安装第二发光装置，该顶安装表面具有用于安装第二发光装置的安装接触，该适配器具有底安装表面，其具有用于在用于第一装置的安装焊盘上安装该适配器的兼容安装接触；在用于第一发光装置的安装焊盘上安装该适配器的底安装表面；以及通过该适配器将用于安装第二发光装置的安装接触连接到用于安装该适配器的兼容安装接触。

[0009] 本发明的这些和其他优点和方面将通过下面的附图和具体实施方式而显而易见。

附图说明

[0010] 图1A，1B和1C分别示出了典型现有技术的在阻燃(FR)4板上安装LED的安装布置的顶透视图、顶视图以及底视图；以及图1D示出了用于将图1A-1C的LED灯封装件安装至用于特定应用的较大PCB板的印刷电路板(PCB)焊盘；

[0011] 图2示出了采用图1D的焊盘的闪光灯应用样品的PCB板的示例；

[0012] 图3A 和3B 示 出 了 根 据 本 发 明 的 用 于 在 印 刷 电 路 板 上 安 装的封装印迹适配器的示例，所述印刷电路板具有用于的焊盘；

[0013] 图4A，4B和4C 示 出 了根 据 本 发 明 的 用 于 在 印 刷 电 路 板 上 安 装的封装印迹适配器的示例，所述印刷电路板具有用于XR-E LED的焊盘；

[0014] 图5A，5B和5C示出了 的透视图和底视图，以及图5C示出了根据本发明的用于在XR-E LED焊盘上安装Rebel LED的封装印迹适配器；

[0015] 图6示出了根据本发明的用于在XR-E LED焊盘上安装 的封装印迹适配器；

[0016] 图7A 和7B 示 出 了 根 据 本 发 明 的 用 于 在 XR-E LED焊 盘 上 安 装的封装印迹适配器的顶视图和底视图；

[0017] 图8A-8C示出了根据本发明的其他封装印迹适配器；以及

[0018] 图9示出了使用根据本发明的封装印迹适配器的过程。

具体实施方式

[0019] 在LED灯或一些其他类型的发光装置被具有相同物理尺寸、相同电接触模式以及类似热特性的其他发光装置代替时，能够不会出现安装问题。但是，在出现较小或较大的物理装置、出现不同电接触或驱动布置以及不同散热要求、所有这三种情况或其组合时，本发明意识到已经使用了特定印刷电路板(PCB)的终端用户需要一种替换方式来用尽具有效率较低或效果较差的LED的这些板或报废已有的PCB库存。

[0020] 即使使用单个LED提供商也可能出现这样的情况，例如Cree公司，其近来宣称封装件中的 具有80％的物理尺寸。此外，如下面将要进一步描述的， 尽
管具有类似于XR-E LED的物理尺寸，但是具有非常不同的电接触布置。混合使用多个LED提供商，物理尺寸、电接触布置、散热要求等的变化可能很大。在这些方面中，本发明解决了客户从一种LED转移至兼容这些不同装置的不同物理、电和热封装印迹的其他LED的节省成本的技术。

[0021] 为此，图3A和3B分别示出了根据本发明的物理尺寸、电以及热封装印迹适配器300的顶视图和底视图，其如下所述支持将制造商从图1A的XR-E灯转变为XP-E灯。在一个实施例中，如下所述，可以使用FR 4板作为安装基板被适当地实现封装印迹适配器300。
在该实施例中，板300的物理尺寸对应于图1C中所示的物理尺寸。如图3A所示，板300的顶部具有用于XP-E灯的标准焊盘阴影线部310，其被修改为包括延伸臂部312和314。图
3B中所示的板300的底部具有分别用于XR-E灯的标准电及热接触322、324和326。这些接触对应于图1C中所示的那些接触。除了标准焊盘310和延伸臂部312和314之外，存在钻穿FR4板300的多个通路或孔。这些通路使得焊料从顶表面330流至底表面340，从而如下通过适配器形成电及热接触。在被填充焊料时，通路316在延伸臂312和电接触322之间形成电接触。类似地，通路317在延伸臂314和电接触之间形成电接触。通路318-321在焊盘310的中心热部和热焊盘326之间形成热接触。尽管图3A示出了示例性的焊盘和通路布置，但是应该理解可以设计出符合本发明教导以及符合特定应用期望的热连接的其他布置。

[0022] 作为使用封装印迹适配器300的示例，如果LED闪光灯的制造商已经使用了具有XR-E灯的类似板200的板并希望将其改型为使用80％封装件的封装印迹的XP-E灯，则封装印迹适配器300使得制造商能够这样做。封装印迹适配器300适于更小的物理尺寸以及不同的电及热安装特性，包括XP-E的不同封装印迹。

[0023] 图4A，4B和4C示出了根据本发明的电及热封装印迹适配器400，450和480的顶视图，其如下进一步所述，支持制造商从图1A的XR-E灯转变为MC-E灯。底视图没有示出是因为其对应于图3B中所示的底视图。如果需要，通过添加适当的有源电驱动电路，适配器400，450和480的可用性给予制造商使用用于一种应用的XR-E灯(无适配器)、为另一应用连线为并联操作的MC-E灯(适配器400)、为第三应用连线为串联操作的MC-E灯(适配器450)以及为两个串联芯片和两个并联芯片连线的MC-E灯(适配器480)的能力。

[0024] 适配器400，450和480的物理尺寸对应于图1C中所示的。如图4A中所示，适配器400的顶部具有用于MC-E灯的标准焊盘阴影线部410。MC-E灯具有4个LED芯片，每个都具有一对接触。在图4A中，标准焊盘已经被修改为包括延伸臂部412和414。未示出的适配器400的底部具有相同的用于XR-E灯的标准电及热接触，类似于图3B中示出的接触322，324和326。除了标准焊盘410和延伸臂部412和414之外，还具有多个通路或孔，例如钻穿可以如上所述在FR4板中实现的适配器400的通路416、418和420。这些通路使得焊料从顶表面430流至底表面，从而如下形成电及热接触。在填充焊料时，通路412在其相应臂412和适配器400的底部上的电接触(例如接触322)之间形成电接触。类似地，通路
420在其相应臂414和适配器400的底部上的电接触(例如接触324)之间形成电接触。例如通路418的通路在焊盘410的中心热部和适配器400的底部上的热焊盘(例如焊盘326)之间形成热接触。

[0025] 如图4B所示，适配器450的顶部470具有用于MC-E灯的标准焊盘阴影线部460，其被修改为包括延伸臂部462和464以及接触连接器472、474和476以支持串联操作。未示出的适配器450的底部具有标准电及热接触，例如图3B中所示的用于XR-E灯的接触322、324和326。除了标准焊盘460、延伸臂部462和464、以及接触连接器472，474和476之外，还存在多个通路或孔(例如通路466，468和470)，其钻穿过如在此所述作为FR4板实现的适配器450。这些通路使得焊料从顶表面470流至底表面(类似表面340)，从而如下所述地形成通过适配器450接触的电及热连接。在填充焊料时，通路466在臂462和电接触之间形成电接触，例如图3B的接触322。类似地，通路470在臂464和相应电接触(类似接触324)之间形成电接触。通路468在焊盘460的中心热部和类似焊盘326的热焊盘之间形成热接触。

[0026] 如图4C所示，适配器480的顶部490具有用于MC-E灯的标准焊盘阴影线部，其被修改为包括支持MC-E灯的芯片的并联操作的延伸臂部482、483、484和485。延伸臂部486和488以及接触连接器489支持MCE灯的其他两个芯片的串联操作。未示出的适配器480的底部具有标准的电及热接触，例如图3B中示出的用于XR-E灯的接触322，324以及326。除了标准焊盘492、延伸臂部和接触连接器之外，存在多个通路或孔，例如通路491、493、494、495、496、497、498以及499，其钻穿如在此所述的可以实现为FR4板的适配器480。这些通路使得焊料从顶表面490流至类似表面340的底表面，从而形成通过适配器480接触的电及热连接。

[0027] 图5A和5B分别示出了现有技术的 500的透视图和底视图。如图5B所示，在适配器540的底部发现热焊盘510以及两个电接触盘520和530。
图5B中示出了焊盘510、520以及530的以毫米为单位的示例性尺寸。通过将这些尺寸与图1C中示出的尺寸进行比较，可以看出LED 500在物理、电以及热方面都与图1D中示出的标准安装焊盘不相兼容。

[0028] 图5C示出了根据本发明的封装印迹适配器550的顶视图，其允许客户在PCB上安装Rebel LED 500，PCB是诸如图2的PCB200，具有用于诸如LED 100的XR-E LED的焊盘。如图5C中所示，适配器550的顶部具有标准的Rebel焊盘560，其已经被修改为包括被示出为阴影线的额外延伸臂部562和563。多个通路，诸如通路566、568以及570如下面将讨论地使得焊料从适配器550的顶表面580流至电及热接触。通路566将延伸臂566及其各个接触连接至适配器550底部上的电接触(类似图3B的接触322)。通路568将延伸臂568及其各个接触连接至适配器550底部上的电接触(类似图3B的接触324)。通路570连接适配器550的底部上的热焊盘(类似图3B的焊盘326)。

[0029] 图6示出了根据本发明的适配器600的顶视图，其如下所述支持制造商从图1A的XR-E灯转变为 NS6灯。板600的物理尺寸对应于图1C中示出的那些尺寸。如图6所示，适配器600的顶部具有用于NS6灯的标准焊盘阴影线部610。适配器600的底部具有标准电及热接触，类似于图3B中用于XR-E灯的接触322、324和326。除了标准焊盘610之外，存在多个通路或孔，例如钻穿适配器600的通路616、618、620。这些通路使得焊料从顶表面630流至底表面，从而如下地形成电及热接触。在填充焊料时通路616在其相应电接触和类似于图3B的接触322的电接触之间形成电接触。类似地，通路618在其相应电接触和类似电接触324的电接触之间形成电接触。例如通路618的通路在焊盘610的相应热部和类似热焊盘326的热焊盘之间形成热接触。尽管图6示出了示例性的焊盘和通路布置，但是应该理解可以设计出与本教导以及特定应用所期望的电及热连接一致的其他布置。

[0030] 图7A和7B分别示出了根据本发明的适配器700的顶视图和底视图，其如下所述支持制造商从图1A的XR-E灯转变为 K2灯。适配器700的物理尺寸14.0mm×10.0mm对应于示出的 K2灯的典型焊盘布局的物理尺寸。适配器700的顶表面702具有导电焊盘704、706、708、710以及712。焊料掩模区714被示出为阴影线。
虚线714示出了 K2封装件被安装的位置的轮廓。K2灯的电翼片引脚连接至导电焊盘704、706、708以及710。如图7B所示，适配器700的底部722具有分别用于具有如图1C中所示的接触的相同尺寸的XR-E灯的标准电及热接触722、724以及726。然而，例如，板700基本上大于板118。因此，例如，只要类似板200的PCB板足够的具有用于板700的安置区域，就可以以标准焊盘206来使用板700。

[0031] 除了标准电接触722和724之外，还存在延长连接723和725，分别通过填充焊料的通路732和734连接电接触722和706以及725和708。额外的填充有焊料的通路736提供了热接触726和712之间的热连接。尽管图7A和图7B示出了示例性的焊盘和通路布置，但是应该理解可以设计出与本教导以及特定应用所期望的电及热连接一致的其他布置。

[0032] 图8A-8C进一步分别示出了根据本发明的封装印迹适配器810、840以及870。图8A和8B示出了具有电流调节电阻器815和845的适配器810和840，分别用于适应具有不同电封装印迹的LED或多个LED。更具体地，图8A示出了用于适应串联连接的两个LED的布置，其中每个LED具有与其将替代的LED相同的电阻。在该布置中，与用于两个串联连接的LED的接触816和818并联地添加电流平衡电阻815。与图3A和3B中的情况相同，通路将这些接触连接至板底部上的电接触。

[0033] 图8B示出了适于并联连接的两个LED的布置，其中再一次，每个LED具有与其将替换的LED相同的电阻。在该布置中，如图8B中所示串联地增加限流电阻845。应该理解图8A和8B的电阻815和845是示例性的电元件，并且如果需要适应于已有电路以及板(例如图2的板201)的电流和电压供给，则电阻815和845更常见地是电路。

[0034] 最后，图8C示出了用于具有比其替换的LED更大的散热要求的LED的适配器870，其中散热器875安装在该LED的焊盘880的一部分上。

[0035] 图9示出了使用根据本发明的发光装置封装印迹适配器的示例性处理900，其使得第一发光装置客户能够使用为第一发光装置定制的不兼容的安装焊盘布置来使用第二发光装置以代替第一发光装置。开始，确定期望采用的代替具有不同安装焊盘布置的第一发光装置的第二发光装置。在步骤902，第二发光装置安装在适配器的顶安装表面上。适配器的顶安装表面具有用于安装第二发光装置的安装接触。适配器的底表面具有与为第一发光装置定制的安装焊盘布置兼容的安装接触。在步骤904，具有安装在其顶表面上的第二发光装置的适配器的底表面被安装在为第一发光装置定制的安装焊盘上。在这种安装的一种适当方法中，采用表面安装技术。在步骤906中，通过顶表面上的适配器和适配器的底表面上的第二安装接触连接第一安装接触。

[0036] 尽管在当前优选实施例的各个方面的背景下公开了本发明，但是应该理解本发明适于应用于与以下权利要求书一致的其他环境中。尽管通过示例在示例性LED和安装布置的背景下已经公开了本发明，但是应该理解本教导可以容易地适用于其他LED和安装布置，以及举例来说，诸如其他发光半导体的发光装置或诸如激光二极管的固态装置，以及诸如光电晶体管等的光电子器件芯片。此外，尽管在此使用焊盘和通路的示例描述了示例数量的LED的当前优选材料和布置，但是对于特定发光环境，可以采用其他材料和布置。