CN115917210A - 用于车灯的改型led灯 - Google Patents

Abstract

一种用于车灯的LED灯（1），该LED灯（1）包括限定纵向方向并且一体地配置为散热器的改型主体（112）、布置在改型主体（12）的腔中的导电结构（13）、以及电连接到导电结构（13）的至少一个LED模块（11），该至少一个LED模块（11）包括衬底（111）和施加到衬底（111）上的二极管半导体（112）；一种改型主体（12），一种导电结构（13），以及一种制造用于车辆的LED灯（1）的方法。

Description

用于车灯的改型LED灯

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年6月23日提交的美国专利申请63/042716和2020年8月4日提交的欧洲专利申请20189392.2的优先权，这些申请中的每一个以其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于车灯的LED灯，该LED灯包括限定纵向方向并且一体地配置为散热器的改型主体、布置在改型主体的腔中的导电结构、以及与导电结构电连接的至少一个LED模块，该至少一个LED模块包括衬底和施加到衬底上的二极管半导体。本发明还涉及一种用于LED灯的改型主体、一种用于LED灯的导电结构、以及一种制造用于车灯的LED灯的方法。

背景技术

用于车灯的灯可用于许多不同的配置中，并且用于为车灯（例如车辆的头灯）提供光源。传统灯包括与相应车灯的灯座相匹配的灯基座、由灯基座支撑并填充有气体（例如卤素气体）的灯泡、以及布置在灯泡内并电连接到可从外部电连接的电触点的灯丝。

车灯和对应的灯分别提供彼此匹配的灯座和灯基座，并且由于经济和实用的原因而被标准化。用于头灯卤素灯的示例性灯座被标准化用于H4、H7和H9灯（仅列举几例）。匹配这些示例性灯座之一的头灯卤素灯被配置用于消耗55 W、60 W或65 W的电功率。

最近，已经提供了LED灯来代替传统灯。用于取代传统灯的LED灯也可以被称为LED改型灯泡，尽管它们通常不包括灯泡。

这种LED灯被配置用于消耗比传统灯更低的电功率，例如在10 W和20 W之间的范围内。LED灯通常包括一个或多个（特别是两个）LED模块。LED灯的每个LED模块可以具有分层结构，该分层结构包括板状衬底、施加到衬底用于发射光的一个或多个二极管半导体、以及施加到每个二极管半导体用于将例如由二极管半导体发射的蓝光转换成由LED模块发射的白光的发光层。

LED灯还包括用于与车灯和改型主体的相应灯座匹配的传统灯基座。改型主体被配置用于支撑一个或多个LED模块，并且相对于灯基座将它们基本上布置在传统灯的灯丝位置处。

尽管消耗的电功率较低，但二极管半导体在正常操作期间产生大量的热量，这些热量必须从二极管半导体中移除，即二极管半导体必须被适当地冷却。由于最初提到的那种LED灯需要在光学上尽可能接近地模仿传统灯，因此至少一个二极管半导体必须集中在非常小的空间体积中。然而，空间体积越小，从至少一个二极管半导体移除所产生的热量就越困难。

由于至少一个二极管半导体的较高操作温度增加了至少一个二极管半导体的缺陷风险，因此LED灯的使用寿命往往越短，LED灯就越好地模仿传统灯。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于车灯的LED灯，其在光学上尽可能接近地模仿传统灯，同时具有尽可能长的使用寿命。本发明的另外的目的是提供一种用于LED灯的改型主体和一种用于LED灯的导电结构，并提出一种制造用于车灯的LED灯的方法。

本发明由独立权利要求限定。从属权利要求分别指定了有利的实施例。

本发明的第一方面是一种用于车灯的LED灯，该LED灯包括限定纵向方向并且被一体地配置为散热器的改型主体，导电结构被布置在改型主体的腔中，并且至少一个LED模块被电连接到导电结构，该至少一个LED模块包括衬底和施加到衬底上的二极管半导体。导电结构可以包括印刷电路板（PCB）或引线框架。LED灯被配置为取代用于车灯的传统灯，即安装在车灯的传统插座中，从而将二极管半导体基本上布置在安装在车灯中的传统灯的灯丝位置处。

根据本发明，衬底利用布置在衬底和改型主体之间的至多一种联结材料而附接到改型主体。联结材料可以包括导热粘合剂或焊膏。二极管半导体和散热器（即改型主体）仅由衬底和至多该联结材料分离。二极管半导体和支撑改型主体之间的空间距离尽可能小。由于小的空间距离，二极管半导体可以布置在由传统灯的灯丝尺寸预先确定的小聚焦体积内。结果是，LED灯非常好地模仿了传统灯。

同时，二极管半导体和整个充当有效散热器的改型主体尽可能少地彼此机械分离，即尽可能紧密地热连接。由于紧密的热连接，改善了从二极管半导体到改型主体的热传递。由于改进的热传递，二极管半导体的操作温度降低，从而导致二极管半导体以及因此LED灯的更长的使用寿命。

改型主体优选地包括侧向邻近改型主体的侧向开口的支撑部分，该支撑部分支撑至少一个LED模块。支撑部分可以被配置为矩形板，其厚度在0.5 mm至1.5 mm的范围内、并且优选为1 mm。

有利的是，导电结构的指状部分布置成侧向邻近支撑部分。指状部分的电触点靠近LED模块，从而允许LED模块和导电结构的短电连接。

在优选实施例中，导电结构被配置为***并固定在改型主体的中心孔内，指状部分装配在改型主体的导管中并且包括用于使至少一个LED模块与电触点接触的两个电触点，在导电结构的***状态下，可通过侧向开口接近电触点。侧向开口有助于将导电结构的电触点连接到LED模块的接触元件。

有利的是，中心孔从改型主体的端面纵向延伸，并且导管从中心孔的底部部分纵向延伸到侧向开口。中心孔可以容纳用于驱动LED模块的驱动器电路。中心孔优选具有圆柱形形状或矩形截面。导管也可以具有圆柱形形状或矩形截面，并允许导电结构沿纵向延伸到侧向开口。导管不需要完全封闭，但可以具有侧向开口。

导管可以相对于中心孔偏心布置。偏心布置允许导电结构侧向布置在改型主体内。

在许多实施例中，改型主体的围绕侧向开口的边缘区域在至少一个LED模块的光发射方向上变宽。边缘区域可以具有斜面或者一个或多个台阶，用于扩大至少一个LED模块的最大光发射角度。

在其他实施例中，LED灯可以包括附接到支撑部分的相反侧的两个LED模块。两个LED模块在两个相反的方向上发射光，从而更好地模仿传统灯的灯丝向全空间角度发射光。LED模块的衬底通常具有在从0.5到1-5 mm范围内、并且优选为1 mm的厚度。因此，相反的二极管半导体仅间隔大约3 mm，这基本上对应于传统灯的灯丝线圈的直径。LED灯还可以包括偶数个LED模块，其中的一半分别附接到支撑部分的每一侧。

优选的是，导电结构被布置成与LED模块的衬底间隔开。由于LED模块和导电结构的空间分离，从LED模块到导电结构的热传递减少。减少的热传递允许导电结构以及因此LED灯的长使用寿命。

在许多实施例中，LED灯包括将至少一个LED模块电连接到导电结构的电触点的一对导电元件。每个导电元件可以包括金属带或金属线。

本发明的第二方面是一种用于待安装到车灯的LED灯的改型主体，该改型主体被一体地配置为用于至少一个LED模块的散热器并配置用于支撑该至少一个LED模块，该改型主体包括从改型主体的端面纵向延伸的中心孔、侧向开口、和从中心孔的底部部分纵向延伸到侧向开口的导管，其中中心孔、导管和侧向开口被配置成容纳导电结构，导电结构被配置成***并固定在中心孔内并且包括装配在改型主体的导管中的指状部分，指状部分包括用于使至少一个LED模块与电触点接触的两个电触点，在导电结构的***状态下，可通过侧向开口接近电触点。改型主体可以作为半成品提供，该半成品可以通过模制和/或机械加工来制造。

本发明的第三方面是一种用于安装到车灯的LED灯的导电结构，该导电结构被配置成***并固定在LED灯的改型主体内，该改型主体被一体地配置为散热器，并包括从改型主体的端面纵向延伸的中心孔、侧向开口、以及从中心孔的底部部分纵向延伸到侧向开口的导管，其中导电结构包括装配在改型主体的导管中的指状部分，该指状部分包括用于至少一个LED模块的两个电触点，在导电结构的***状态下，可通过改型主体的侧向开口接近电触点。导电结构可以作为半成品提供，该半成品可以以通常的方式制造。

本发明的第四方面是一种制造用于车辆的LED灯的方法。该方法包括以下步骤：

-提供作为第一半成品的至少一个LED模块，该LED模块包括衬底、施加到衬底上的二极管半导体、和施加到二极管半导体上的发光层；

-提供作为第二半成品的改型主体，该改型主体被一体地配置为用于至少一个LED模块的散热器，该改型主体包括从改型主体的端面纵向延伸的中心孔、侧向开口、和从中心孔的底部部分纵向延伸到侧向开口的导管；

-将至少一个LED模块的衬底附接到邻近侧向开口的改型主体，其中至多有联结材料布置在衬底和改型主体之间；

-提供作为第三半成品的导电结构，该导电结构被配置成***并固定在改型主体的中心孔内，该导电结构包括装配在改型主体的导管中的指状部分，该指状部分包括用于使至少一个LED模块与电触点接触的两个电触点，在导电结构的***状态下，可通过侧向开口接近电触点；

-将导电结构***改型主体的中心孔和导管中；以及

-经由一对导电元件将至少一个LED模块与导电结构的电触点电连接。

该方法允许通过组装三个半成品来非常容易地制造LED灯，其中第一半成品热连接到第二半成品并且电连接到第三半成品。

在许多实施例中，电连接至少一个LED模块包括将导电元件超声焊接到至少一个LED模块并超声焊接到导电结构的电触点。超声焊接可以容易地进行，因为LED模块的接触元件和导电结构的电触点都可经由改型主体的侧向开口接近。

在优选实施例中，两个LED模块在支撑部分的相反侧上附接到改型主体的支撑部分。

根据本发明的LED灯的一个基本优点是，由于二极管半导体和LED灯的改型主体的紧密夹合，很好地模仿了传统灯，并且由于有效的冷却，LED灯的使用寿命是长的。另一个优点是由于在最终组装期间使用三个半成品而易于制造。

应当理解，本发明的优选实施例可以是从属权利要求与相应独立权利要求的特征的任何组合。下面定义了进一步的有利实施例。

附图说明

图1示意性地示出了根据本发明实施例的LED灯的透视图；

图2示意性地示出了图1所示的LED灯的LED模块的侧视图；

图3示意性地示出了图1所示的LED灯的改型主体的截面视图；以及

图4示意性地示出了图1所示的LED灯的导电结构的俯视图。

在各图中，类似的数字始终指代类似的对象。各图中所示的对象不一定按比例绘制。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明实施例的LED灯1的透视图。LED灯1可以安装到车灯，例如车辆的头灯。LED灯1包括限定纵向方向127的改型主体12。改型主体12可以包括金属并且一体地配置为散热器，该散热器可以具有从改型主体12的一端垂直于纵向方向127延伸的多个翅片125。

LED灯1还可以包括法兰126，用于将LED灯1安装到车灯的对应插座。法兰126可以包括塑料或者由塑料组成，并且可以具有环形形状，其中改型主体12延伸穿过法兰126。在其他实施例中，法兰126可以是改型主体的一体部分（integral portion）。

LED灯1还包括两个LED模块11，其中的一个隐藏在图中。

图2示意性地示出了安装在图1所示的LED灯1的改型主体12上的LED模块11的侧视图。LED模块11包括板状衬底111、施加到衬底111用于发射光的二极管半导体112、和施加到二极管半导体112用于将例如由二极管半导体112发射的蓝光转换成由LED模块11发射的白光的发光层113。此外，LED模块11包括电连接到二极管半导体112的一对电接触元件114。衬底111附接到改型主体12、尤其是改型主体12的支撑部分121，其中联结材料15布置在衬底111和改型主体12之间。

联结材料15可以是导热粘合剂或焊膏。在不同的实施例中，联结材料15甚至可以省略。在这些实施例中，衬底111可以直接附接到支撑部分121。直接附接可以例如通过超声焊接或者通过铆接或螺纹连接（仅列举几种可能性）来实现。

图3示意性地示出了图1所示的LED灯1的改型主体12的截面视图。改型主体12包括金属（例如铝）或由金属（例如铝）组成，并且具有腔，该腔包括从改型主体12的端面纵向延伸的中心孔123和从中心孔123的底部部分纵向延伸到改型主体12的侧向开口122的导管124。导管124相对于中心孔123偏心布置。中心孔123具有圆柱形形状，但是在其他实施例中可以具有不同的形状。改型主体12的围绕侧向开口122的边缘区域具有斜面，并且在LED模块11的光发射方向上变宽，如在图1中可以最佳可见的。在其他实施例中，边缘区域可以具有一个或多个台阶或者斜面和台阶的组合。

改型主体12包括支撑部分121，该支撑部分121优选配置成板状，其厚度在0.5 mm至1.5 mm的范围内、并且优选为1 mm。支撑部分121布置成侧向邻近侧向开口122。支撑部分121支撑附接到支撑部分121的相反侧的两个LED模块11。

改型主体12可以在制造LED灯1时作为半成品提供。改型主体12一体地配置为用于至少一个LED模块11的散热器并配置用于支撑该至少一个LED模块11。改型主体12包括中心孔123和导管124。导管124和侧向开口122被配置成容纳LED灯1的导电结构13，这将在下面详细描述。

LED灯1还包括布置在改型主体12的腔中的导电结构13。

图4示意性地示出了图1所示的LED灯1的导电结构13的俯视图。导电结构13可以包括印刷电路板（PCB）或引线框架，并且被配置为***并固定在中心孔123内。导电结构13可以支撑LED灯1的驱动器电路133，用于驱动LED模块11。导电结构13包括装配在改型主体12的导管124中的指状部分131。在导电结构13的***状态下，指状部分131被布置成侧向邻近改型主体12的支撑部分121。

指状部分131包括用于接触至少一个LED模块11的两对电触点132，所述电触点132在指状部分131的自由端处布置在指状部分131的相反侧上。在导电结构13的***状态下，可通过侧向开口122接近电触点132。

每个LED模块11电连接到导电结构13。LED灯1包括两对导电元件14，这两对导电元件14将LED模块11电连接到导电结构13的电触点132。每个导电元件14被配置为金属带。在其他实施例中，每个导电元件可以被配置为金属线。

导电结构13可以作为用于制造LED灯1的半成品来提供。导电结构13被配置为***并固定在LED灯1的改型主体12内，并且包括装配在改型主体12的导管124中的指状部分131，其中指状部分131包括用于至少一个LED模块11的两个电触点132。

通过执行以下步骤来制造用于车辆的LED灯1。

LED模块11作为第一半成品被提供。改型主体12作为第二半成品提供。这两个LED模块11（即这两个LED模块11的衬底111）在侧向开口122附近附接到改型主体12，其中联结材料15布置在衬底111和改型主体12之间。

导电结构13作为第三半成品提供。导电结构13被***到改型主体12的中心孔123和导管124中。LED模块11各自经由一对导电元件14与导电结构13的电触点132电连接。电连接LED模块11可以包括将导电元件14超声焊接到LED模块11并超声焊接到导电结构13的电触点132。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个元件或步骤。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实不指示这些措施的组合不能被有利地使用。

权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制其范围。

附图标记：

1     LED灯

11    LED模块

111   衬底

112   二极管半导体

113   发光层

114   接触元件

12    改型主体

121   支撑部分

122   侧向开口

123   孔

124   导管

125   翅片

126   法兰

127   纵向方向

13    导电结构

131   指状部分

132   电触点

133   驱动器电路

14    接触元件

15    联结材料。

Claims (15)

1.一种用于车灯的LED灯（1），所述LED灯（1）包括：

限定纵向方向（127）并配置成散热的改型主体（12），所述改型主体包括腔，所述腔包括中心孔（123）；

导电结构（13），其布置在所述改型主体（12）的中心孔（123）中并且包括驱动器电路（133）；

至少一个LED模块（11），其电连接到所述导电结构（13）并且被配置为由所述驱动器电路（133）驱动，所述至少一个LED模块（11）包括衬底（111）和设置在所述衬底（111）上的二极管半导体（112），所述衬底（111）利用所述衬底（111）和所述改型主体（12）之间的联结材料（15）附接到所述改型主体（12）。

2.根据权利要求1所述的LED灯（1），其中所述改型主体（12）包括与所述改型主体（12）的侧向开口（122）侧向相邻的支撑部分（121），所述支撑部分（121）支撑所述至少一个LED模块（11）。

3.根据权利要求2所述的LED灯（1），其中所述导电结构（13）的指状部分（131）被布置成侧向邻近所述支撑部分（121）。

4.根据权利要求2所述的LED灯（1），其中所述指状部分（131）装配在包含在所述改型主体（12）的腔中的导管（124）中，并且包括两个电触点（132），用于使所述至少一个LED模块（11）与电触点（132）接触，所述指状部分（131）可通过所述侧向开口（122）接近电触点（132）。

5.根据权利要求4所述的LED灯（1），其中所述中心孔（123）从所述改型主体（12）的端面纵向延伸，并且所述导管（124）从所述中心孔（123）的底部部分纵向延伸至所述侧向开口（122）。

6.根据权利要求4所述的LED灯（1），其中所述导管（124）相对于所述中心孔（123）偏心布置。

7.根据权利要求2所述的LED灯（1），其中所述改型主体（12）的围绕所述侧向开口（122）的边缘区域在所述至少一个LED模块（11）的光发射方向上变宽。

8.根据权利要求2所述的LED灯（1），包括附接到所述支撑部分（121）的相反侧的两个LED模块（11）。

9.根据权利要求1所述的LED灯（1），其中所述导电结构（13）被布置成与所述LED模块（11）的衬底（111）间隔开。

10.根据权利要求4所述的LED灯（1），包括将所述至少一个LED模块（11）电连接到所述导电结构（13）的电触点（132）的一对导电元件（14）。

11.根据权利要求1所述的LED灯（1），其中所述导电结构包括印刷电路板或引线框架。

12.根据权利要求4所述的LED灯（1），其中所述中心孔（123）从所述改型主体（12）的端面纵向延伸，侧向开口（122）和导管（124）从所述中心孔（123）的底部部分纵向延伸到所述侧向开口（122）。

13.一种制造用于车辆的LED灯（1）的方法，所述方法包括：

-提供至少一个LED模块（11），所述LED模块（11）包括衬底（111）和施加到所述衬底（111）上的二极管半导体（112）；

-提供被配置为用于所述至少一个LED模块（11）的散热器的改型主体（12），所述改型主体（12）包括从所述改型主体（12）的端面纵向延伸的所述中心孔（123）、侧向开口（122）、和从所述中心孔（123）的底部部分纵向延伸到所述侧向开口（122）的导管（124）；

-将所述至少一个LED模块（11）的衬底（111）附接到邻近所述侧向开口（122）的所述改型主体（12），其中至多有联结材料（15）布置在所述衬底（111）和所述改型主体（12）之间；

-提供被配置为***并固定在所述改型主体（12）的中心孔（123）内的导电结构（13），所述导电结构（13）包括被配置成驱动所述至少一个LED模块（11）的驱动器电路（133）并包括装配在所述改型主体（12）的导管（124）中的指状部分（131），所述指状部分（131）包括两个电触点（132），用于使所述至少一个LED模块（11）与电触点（132）接触，在所述导电结构（13）的***状态下，可通过所述侧向开口（122）接近电触点（132）；

-将所述导电结构（13）***所述改型主体（12）的中心孔（123）和导管（124）中；

-经由一对导电元件（14）将所述至少一个LED模块（11）与所述导电结构（13）的电触点（132）电连接。

14.根据权利要求13所述的方法，其中电连接所述至少一个LED模块（11）包括将所述导电元件（14）超声焊接到所述至少一个LED模块（11）并超声焊接到所述导电结构（13）的电触点（132）。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中两个LED模块（11）在所述支撑部分（121）的相反侧上附接到所述改型主体（12）的支撑部分（121）。

Images