并联/串联LED带

摘要

一种LED灯引擎，包括软电缆和多个LED。软电缆包括第一、第二、和第三导电体以及覆盖该导电体的电绝缘材料。该导体基本上彼此平行设置，并且其间具有绝缘材料。第一LED包括电连接至第一导电体的第一引脚和电连接至第二导电体的第二引脚。第二LED包括电连接至第二导电体的第一引脚和电连接至第三导电体的第二引脚。第三LED包括电连接至第二导电体的第一引脚和第二引脚。第三LED插在第一LED和第二LED之间。

权利要求

1.一种发光二极管(LED)灯引擎，包括：

软电缆，包括第一、第二、和第三导电体；以及用于所述导电体的电绝缘覆盖材料，所述第一、第二、和第三导电体基本上彼此平行地设置并且在其间具有所述绝缘覆盖材料；以及设置于所述软电缆中的金属线，用于通过所述软电缆传输信息，并且，所述金属线提供控制器和至少一个所述发光二极管之间的连通；

多个发光二极管，包括：

第一发光二极管，具有电连接至所述第一导电体的第一引脚和电连接至所述第二导电体的第二引脚，第二发光二极管，具有电连接至所述第二导电体的第一引脚和电连接至所述第三导电体的第二引脚，以及第三发光二极管，具有电连接至所述第二导电体的第一引脚和第二引脚，其中，所述第三发光二极管置于所述第一发光二极管和所述第二发光二极管之间；

多个管脚，其中，每个管脚均与所述多个发光二极管中的一个发光二极管的相应引脚电连通，其中，每个管脚都包括适用于刺穿所述软电缆的所述绝缘覆盖材料的尖部以及用于容纳所述第一、第二、和第三导电体中的一个的间隙；以及功率调节电子装置，电连接至所述第一导电体和所述第三导电体，其中，所述功率调节电子装置适用于将AC电源转换为DC电源。

2.根据权利要求1所述的灯引擎，进一步包括多个机械地固定至所述软电缆的插座外壳，其中，每个所述插座外壳都容纳至少一个所述发光二极管。

3.根据权利要求2所述的灯引擎，其中，每个所述插座外壳都容纳至少一个所述管脚。

4.根据权利要求2所述的灯引擎，进一步包括用于将所述灯引擎安装到相关结构的安装部，其中，所述安装部附着于所述插座外壳。

5.根据权利要求1所述的灯引擎，进一步包括绝缘阻挡层，用于将所述第二导电体分开，以防止所述第一引脚和第二引脚通过所述第二导电体电连接。

6.根据权利要求1所述的灯引擎，进一步包括设置于所述电缆中的多条金属线，其中，每条金属线都与所述控制器和至少一个所述发光二极管连通。

7.根据权利要求1所述的灯引擎，进一步包括另外的多个发光二极管，所述另外的多个发光二极管中的每个都包括连接至第二金属线的电引脚，其中，所述另外的多个发光二极管置于所述第一发光二极管和所述第二发光二极管之间。

说明书

并联/串联LED带

背景技术

[0001] 发光二极管(LED)被用作多种形式的基本发光结构，诸如户外信号灯和装饰用灯。基于LED的灯串已经被应用于立体发光字系统、建筑边缘发光管、居室用灯、以及常规照明。已知的可缠绕的LED灯串将LED设置在并联电路中。这种并联布置需要很低的电压输出电源(Vout大约为2.0至4.5VDC)以及大量的驱动电流。必须传输的电流严格地限制了电源从LED带隔开的距离，以及可以由电源驱动的LED带的长度。

[0002] 已知的LED灯串还使用并联/串联结合的LED。该已知的系统要求将LED安装至印刷电路板以及某种限流装置。该已知的系统要求该印刷电路板与周围绝缘，这非常昂贵。此外，除了要求印刷电路板本身的开支之外，基于印刷电路板的系统也很难进行缠绕，安装、以及长度切割。

[0003] 其它已知的LED灯串采用布线在从AC电源直接接出的串联/并联组中的LED。由于交流电的原因，这些已知的系统需要复杂的设计。

[0004] 目前的LED灯引擎期望一种能够克服上述缺陷以及其它问题的改进的设备和方法。

发明内容

[0005] LED灯引擎包括软电缆和多个LED。软电缆包括第一、第二、和第三导电体以及用于覆盖导电体的电绝缘材料。导线基本上彼此平行设置，并且其间具有绝缘材料。第一LED包括电连接至第一导电体的第一引脚和电连接至第二导电体的第二引脚。第二LED包括电连接至第二导电体的第一引脚和电连接至第三导电体的第二引脚。第三LED包括电连接至第二导电体的第一引脚和第二引脚。第三LED插在第一LED和第二LED之间。

[0006] 本发明公开了一种制造LED灯引擎的方法。该方法包括对第一、第二、和第三导电元件进行绝缘处理，以形成绝缘导体。该绝缘导体包括插入导电元件之间的绝缘材料。该方法进一步包括机械地固定沿着绝缘导体的隔开的多个LED。该方法进一步包括使多个LED的第一LED的第一引脚电连接至第一导电元件，以及使第一LED的第二引脚电连接至第二导电元件。该方法进一步包括将多个LED的第二LED的第一引脚和第二引脚电连接至第二导电元件。该方法进一步包括将第二LED的第一引脚和第二引脚之间的第二导电元件分开。该方法进一步包括将多个LED的第三LED的第一引脚电连接至第二导电元件，以及将第三LED的第二引脚电连接至第三导电元件。第二LED插在第一LED和第三LED之间。

[0007] 灯串包括彼此并联连接的多个LED、彼此串联电连接的预定数量的LED、以及与多个LED电连通的调节电子装置。预定数量的LED电插在彼此并联电连接的相邻LED之间。调节电子装置将AC电源转换为用于驱动LED的DC电源。

附图说明

[0008] 图1是LED灯引擎的一部分的立体图；

[0009] 图2是图1的LED灯引擎的分解立体图；

[0010] 图3示出图1和图2的LED灯引擎的绝缘刺穿部件，以及该部件与在插座外壳(该插座外壳未在图3中示出)内部的LED引脚的连接关系；

[0011] 图4示出绝缘刺穿部件与软电缆的导线的管接头；

[0012] 图5是图1的LED灯引擎的立体图，示出附于软电缆的多个LED，其中，电缆以横截面示出；

[0013] 图6是图5的正视图；

[0014] 图7是安装在立体字中的图1的灯引擎的视图；

[0015] 图8是安装到安装表面(例如图7的立体字)的图1的灯引擎的近视图；

[0016] 图9是可选的LED灯引擎的一部分的立体图。

具体实施方式

[0017] 参照图1，灯引擎10包括软导线12，其中，插座外壳14附着到软导线。插座外壳14容纳光源，在本实施例中，光源为LED 16。LED 16为本领域技术人员公知类型的预先封装好的LED，例如，用适当的环氧树脂或其他密封剂18设置在P4(过氧硫酸)封装中的电发光半导体元件。其他常规光源可以与包括白炽光源的灯引擎10一起使用。如图5所示，多个插座外壳14可以沿着电线在多个位置附着到绝缘软电缆12，以形成光带或灯串。

[0018] 在优选实施例中，光带由AC电源供电。在一个实施例中，调节电子装置20(图5)通过绝缘软电缆12与LED 16连通。调节电子装置将建筑功率(例如，美国为120VAC，欧洲为220VAC)转换为适于驱动光带10的LED 16的功率。在优选实施例中，调节电子装置包括具有限于5安培和30伏特的输出功率的II级电源。由于产生的低电压和低电流，II级电源是相对安全的，并且电气标准(electrical codes)通常不要求将其设置在安全线管内。

[0019] 绝缘软电缆12包括第一导线22、第二导线24、和第三导线26。导线22、24、和26中的每个的大小都优选的为大约18口径。另外，每个导线都优选为股状并且包括多股(例如7股)。当电流通过软电缆12时，可以将第一导线22称为正(+)导线，将第三导线称为负(-)导线，以及可以将第二导线24称为串联导线。每条导线通常都位于彼此平行的位置，并且绝缘材料28(例如，橡胶、PVC、硅树脂、和/或EPDM)位于导线之间。

[0020] 电缆12包括对准机构，以便于插座外壳14在电缆上的对准。在优选实施例中，对准机构包括具有V形状构造的两个凹槽30，其中可以容纳插座外壳14的一部分。插座外壳14与凹槽30的对准将位于插座外壳中的内部组件(这将在以下进行详细描述)与导线12中的导电体22、24和26对准，以促进良好的电连接。在可选实施例中，对准机构可以包括从电线伸出或制成在电线上的线，或任何有助于插座外壳14在电线上的位置的常规标记。

[0021] 插座外壳14附着到绝缘软电线12。在优选实施例中，插座外壳是塑料或其它合适的电绝缘材料的模型体。参照图2，插座外壳14包括两个部分：中空插座体32和插座盖34。通常，插座体32为盒状并且在其上表面上限定了LED座36。LED座36的尺寸被定为可容纳对应尺寸的LED 16。座36包括其上可放置LED 16的平台38。插座体32是中空的，使得其可以在插座体内部、LED平台38下面的容纳管脚42。

[0022] 管脚42包括以大致固定方式设置于插座体32中的狭槽或开口(未示出)中的绝缘刺穿部件。管脚42由片金属或其它合适的导电材料组成。参照图3，每个管脚42基本上都是平面的，并且包括指状物44，该指状物向LED平台38延伸，以限定容纳相应的LED引脚48的狭槽46，从而实现LED 16的正端子和负端子(阳极和阴极)与相应的正管脚或负管脚的电连接。LED平台38包括开口52(在图2中只能看见一个)，引脚48在进入管脚42的狭槽46之前通过该开口突出。将LED引脚48接入狭槽46不包括软焊接步骤。因此，可以将LED 16随意地从管脚42和插座体32分离，以便于替换坏的LED。

[0023] 继续参照图2和图3，每个管脚42都包括朝向插座盖34延伸到插座体32外部的分叉部56，使得当插座体32固定到插座盖34时(其间夹有电缆)，管脚42的分叉部56刺破电缆绝缘层28并接触到相应的导线22、24、或26。尖端(point)58形成在分叉部的末端，以便于刺破绝缘材料28。每个分叉部56都限定一个间隙62，间隙的尺寸被定为可以容纳相应的导线22、24、或26。参照图4，当插座体32连接至插座盖34时，每条导线22、24、或26都被压入一个管脚42的间隙62中。优选地，该压力不能使单股导线损坏或破裂，但是不能保证管脚42与相应的导线22、24、或26之间的可靠电接触。

[0024] 插座体32与插座盖34关于电缆12的咬合连接实现了LED 16到电缆12的机械连接，同时也实现了LED 16的正端子和负端子(阳极和阴极)通过管脚42到用于提供电源的导线22、24、或26的同时电连接。再次参照图2，通常，插座盖34为L形并且包括与插座体32的底部隔离的基部70和覆盖电线12相对面作为插座体32的向上延伸的壁72。基部70包括位于基部一侧的第一通道74和位于基部相对侧的第二通道76，当将插座体32固定到插座盖34时，通道74和76容纳插入其中的舌状物(在图2中不可见)。

[0025] 当插座体32附着到插座盖34时，向上延伸的壁72包括位于电线12上方的突起物(knurl)82。突起物82啮合位于插座体32上的开口84。该突起物和开口在插座体32和插座盖34之间提供了可选择的啮合；然而，插座体和插座盖可以以任何常规的方式彼此固定。壁72还包括容纳在电线12的凹槽30中的对准部件86。对准部件86进一步在垂直于电线12的长度的方向上对准插座外壳14。再次参照图2，绝缘部件88位于管脚42之间，以刺破绝缘材料28并且将在插座体32到插座盖34的连接上的导线24分开(例如，切割)。绝缘部件88以类似的方式在插座体32内部安装到管脚42。绝缘部件88包括用于穿过绝缘材料28和串联导线24的刃90。与管脚42类似，绝缘部件88是平的，然而，绝缘部件88包括介电材料92，用于防止电流在插座外壳14被固定到电线12时流过偏斜材料92。

[0026] 在可选实施例中，壁72还包括绝缘阻挡层(未示出)，当插座体32附着到插座盖34时，该绝缘阻挡层被对准为安装在管脚42之间，并将管脚42之间的串联导线24分开。
绝缘阻挡层可以包括能够穿过导线12的绝缘材料28并且同样能够穿过串联导线24从而将相邻管脚42之间的串联导线电分离的介电材料。在可选实施例中，串联导线24可以通过插座体32的特性割开，并且该特性同样可以将两个相邻管脚42之间的串联导线24电分离。在另一可选实施例中，可以在插座外壳14中插入次级组件，即，通过插座盖34中的开口(未示出)。

[0027] 安装部94同样附着至插座外壳14。图2中描述的灯引擎中的安装部包括适于容纳扣件的开口96。安装部使得插座外壳14和灯引擎10附着至诸如室外信号灯部分、立体发光字系统、建筑边缘发光管、居室用灯的相关表面以及可以安装灯引擎的其他表面。灯引擎10可以通过包括线带、钩、和环扣件的其他常规方式安装到相关表面，并且具有钩已经示出的其它结构的安装部。

[0028] 插座外壳14和电线12之间的机械连接便于替换立体字100中的灯引擎10。如图1所示，LED 16垂直于与导线22、24、和26相交的平面。这种构造使得可以容易地将安装表面上的灯串10改变为各种结构，同时从安装表面发光。参照图7，灯引擎10安装在立体字100的内部。保护性透明盖(未示出)将灯引擎10装入立体字100。参照图8，通过容纳在安装部92的孔94中和形成于立体字100中的开口104中的扣件102将灯引擎10安装到立体字100。除了使用扣件之外，可以通过包括夹子、钩、和环形扣件、线带、胶等任何常规方式将灯引擎10安装到立体字或其他安装表面。

[0029] 灯引擎10的组件之间的电连接不需要包括诸如电阻等的辅助电组件，并且不需要包括焊接。优选地，导线22、24、和26、管脚42、以及LED引脚48由基本相同的金属制成以减少电接触面的电化腐蚀，或涂布导电涂层以减少接触面的电流腐蚀。

[0030] 管脚42在插座体32内部的方向取决于插座外壳14沿电线12的位置。如图5和6所示的最佳情况，管脚42的每个分叉部56的位置取决于LED在电线12上的位置。如图
5所示，最左侧的LED16电连接至正电阻22和串联电阻24。最右侧的LED 16电连接至负电阻26和串联电阻24。最左侧的LED和最右侧的LED的管脚42沿着电线12彼此偏移并且导线22、24、和26从中穿过。管脚42还垂直于电线12的长度偏移，使得每个管脚都接触不同的导线。插入在最左侧的LED和最右侧的LED之间的中间LED具有附着到连接至第二或串联导线24的管脚42的引脚48。中间LED的管脚仅沿着串联导线24的长度偏移。另外，绝缘部件88穿过每个LED16的每对管脚42之间的串联导线22。

[0031] 参照图9，电线12’包括附加的线或导线。电线12’包括正导线22’、串联导线24’、和负导线26’。电线12’还包括附加线110和112。这些线能够与容装在插座体14’中的LED16’连通，其中，插座体附着到电线。可以沿着附加线110和112传输信息。在该情况下，线110和112同样可以与控制中心连通。由于更高的电流降，附加线可以使串中的LED中独立于其它LED变暗。可以通过附加线执行的其它控制实例包括：将LED排序以产生动态效果，检测LED插座的寿命信息，传出和传回诊断信息，从插座读取温度数据(通过电子装置、热电偶、或电流和电压特性)，实时向电源反馈电压和电流的使用情况以立即改变驱动电流或电压，以及在模块选择电阻负载以使得轻微改变可以影响驱动电流。另外，尽管图6中仅描述了两条附加线，但是可以理解，可以附加更多的线以允许LED和线之间的信息连通。

[0032] 已经描述了具有并联和串联电结构的灯引擎10。调节电子装置20使DC电源驱动LED 14，实现了较不复杂的设计。另外，由于电子构造，在灯引擎中不需要限流电阻。并且，通过将部分LED串联连接，可以减少驱动灯引擎所需的电流量。

[0033] 之前已经参照优选实施例描述了灯引擎。明显地，通过阅读和理解先前的详细描述可以对本发明做出其它改变和修改。一个例子是，特别地参照LED描述了灯引擎；然而，如之前指出的，光源可以为包括白炽灯泡的任何常规光源。在本发明的权利要求或其等同物限定的范围内，可以对灯引擎的构造进行各种这样的修改和替换。