简易薄型发光二极管柔性变色霓虹灯.pdf

本发明公开了一种简易薄型发光二极管柔性变色霓虹灯，包括芯线、二极管发光装置、铜绞线、不透明包覆层、直流电源装置，其中，二极管发光装置由若干二极管发光单元串联而成，所述芯线为半透明散光体，在所述芯线的下面设置有与所述芯线同轴向且等长的凹槽，二极管发光装置安装在所述凹槽内，所述凹槽的下部开口比上面空间窄；所述芯线中位于二极管发光装置下方及两侧的部分被所述不透明包覆层包覆。本发明采用一次成型工艺将散光体与芯线合二为一，并直接将铜绞线封装在芯线内，将二极管发光装置直接安装在芯线内，使整个产品的宽度、高度、体积和重量都得以明显减小，大大地扩展了二极管霓虹灯的应用范围，并减少了工艺、降低了成本。

1、  一种简易薄型发光二极管柔性变色霓虹灯，包括芯线、二极管发光装置、铜绞线、不透明包覆层、直流电源装置，其中，二极管发光装置由若干二极管发光单元串联而成，不透明包覆层与芯线同轴向且等长，并包覆于芯线的外面，二极管发光装置的电源输入端与铜绞线对应连接，铜绞线与直流电源装置的电源输出端对应连接，其特征在于：所述芯线为半透明散光体，在所述芯线的下面设置有与所述芯线同轴向且等长的凹槽，二极管发光装置安装在所述凹槽内，二极管发光单元的发光面向上，所述凹槽上部空间的宽度大于其下部开口的宽度；铜绞线与所述芯线同轴向且等长，并纵向并排置于所述芯线内一侧；所述芯线中位于二极管发光装置上方部分的横截面为半圆形或圆形或椭圆形或方形，所述芯线中位于二极管发光装置下方及两侧的部分被所述不透明包覆层包覆。

2、  根据权利要求1所述的薄型发光二极管柔性变色霓虹灯，其特征在于：所述芯线与散光体为一次成型整体。

3、  根据权利要求1所述的简易薄型发光二极管柔性变色霓虹灯，其特征在于：在所述芯线上与所述二极管发光单元相对应的两个侧面设置有互通的横向孔，横向孔的形状和大小与所述二极管发光单元的边缘相对应。

4、  根据权利要求1所述的简易薄型发光二极管柔性变色霓虹灯，其特征在于：所述二极管发光单元包括一个固定基板和一个贴片发光二极管，贴片发光二极管固定安装在固定基板上，贴片发光二极管内设置有三个发光芯片，分别为红、绿、蓝色发光芯片，在固定基板的两端分别设置有三个焊接点，每个发光芯片的两个电源端分别与固定基板两端的焊接点对应连接。

5、  根据权利要求4所述的简易薄型发光二极管柔性变色霓虹灯，其特征在于：所述固定基板两端的三个焊接点的位置不在同一直线上。

6、  根据权利要求5所述的简易薄型发光二极管柔性变色霓虹灯，其特征在于：所述固定基板两端的三个焊接点中，中间焊接点位于更加靠近贴片发光二极管的位置，两侧焊接点位于更加远离贴片发光二极管的位置。

7、  根据权利要求4或5或6所述的简易薄型发光二极管柔性变色霓虹灯，其特征在于：所述固定基板两端的三个焊接点中，在中间焊接点位置设置有焊接孔，焊接时将连接电线插入焊接孔内焊接。

8、  根据权利要求4所述的简易薄型发光二极管柔性变色霓虹灯，其特征在于：安装在所述贴片发光二极管上的三个所述发光芯片的位置关系为：共同形成等边三角形。

9、  根据权利要求4所述的简易薄型发光二极管柔性变色霓虹灯，其特征在于：所述固定基板均为PCB线路板。

简易薄型发光二极管柔性变色霓虹灯
技术领域
本发明涉及一种霓虹灯，尤其涉及一种色彩绚烂、应用广泛、体小质轻的简易薄型发光二极管柔性变色霓虹灯，属于霓虹灯的生产领域。
背景技术
随着城市现代化进程的加快和人们生活水平的提高，霓虹灯作为一种引人入胜的照明设备，已广泛应用于娱乐场所、外景渲染、广告宣传以及家庭生活中，其五彩缤纷的光源让人心旷神怡。目前所使用的霓虹灯，一部分是玻璃霓虹灯，这种霓虹灯的缺点在于：玻璃易碎，既不安全，寿命又短，所以其应用受到很大的局限，已有慢慢被新产品取代的倾向；另一部分就是逐渐成为主流的发光二极管柔性变色霓虹灯，这种霓虹灯是在柔性壳体内设置数个发光二极管，这些发光二极管相互之间通过串联或并联的方式连接起来，用经过整流的直流电源供电，通过调整电流的强弱、发光二极管的发光颜色或发光二极管的外包材料的颜色等，达到各部分发光二极管在不同时间段发出不同强弱、不同颜色的光的玻璃霓虹灯效果，这种霓虹灯具有柔性强、应用广泛、寿命长、安全等优点，所以现已被广泛应用。
目前，所有的发光二极管柔性变色霓虹灯均采用不透明芯线、半透明散光体、不透明包覆层的三层式结构，这种产品包括不透明芯线、二极管发光装置、铜绞线、半透明散光体、不透明包覆层、直流电源装置的结构，这种结构的最大弊端是材料的重复叠加，不但使整个产品的宽度、高度、体积和重量较大，不易弯曲，而且有较多的生产流程，使产品的原料及生产成本较大、生产效率较低，同时不利于产品在需要宽度小、高度低、弯曲多(类似于玻璃霓虹灯)的场合的应用，使发光二极管柔性变色霓虹灯的应用受到了较大的限制，进而影响了整个发光二极管柔性变色霓虹灯的推广进程。
另一方面，目前所有的发光二极管柔性变色霓虹灯均采用二极管灯泡作为光源，即使现在最先进的集成式结构的二极管霓虹灯，也都如此，这种二极管霓虹灯的结构如下：将三个LED灯泡(分别为红、蓝、绿色)固定安装在一个PCB板(即印刷电路板)上，形成一个发光单元，把若干这样的发光单元安装在芯线的孔内，并用电线将这些发光单元串联起来，这种结构的霓虹灯，主要是便于在同一区域内进行变色和混色处理(主要是纵向变色和混色处理)，同时有利于LED灯泡的固定安装和整个芯线的封装。对于横向变色和混色，即不同的颜色的灯泡变色和混色，这种结构就存在极大缺陷：横向变色和混色的效果极差，颜色不纯、有光斑，而且亮度太低(因高度太高)，等等。所以，目前所有的二极管霓虹灯都具有一个毫无争议的缺陷，即采用二极管灯泡作为光源，由于二极管灯泡的宽度较宽(大)、高度较高，所以使整个产品的宽度和高度无法降低，从而使其体积和重量都较大且不易弯曲，在很多需要宽度小、高度低、重量轻、弯曲多的场合都不便应用，不利于二极管霓虹灯行业的良性发展。
同时，二极管灯泡在光源利用方面也有很大的缺陷，由于它的外壳是透明或半透明的，所以它的光就会向四周发散的，而二极管霓虹灯所利用的是其上方的光源，所以二极管灯泡周围的很多光都因投射不到人们视线内而被浪费，形成了能源浪费，不符合国家节约能源(环保)的政策；同时，因为发光二极管灯泡主要的光线方向角度较小，发光范围也较小，导致其混色效果不够理想。
最后，在现有的集成式结构的二极管霓虹灯中，其PCB板上同侧的三个焊接点均位于同一直线上，且都为面板之上的点焊接，由于三个焊接点的相邻距离很小，焊点又较大(由于焊接量特别大，一般都不可能进行精致的焊接)，所以容易产生爬电现象，即在相邻的焊接点之间产生一定的电路导通现象，使对应二极管两端的电压有所降低，导致其发光亮度不够或混色不纯，从而降低整个产品的质量。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种简易薄型发光二极管柔性变色霓虹灯，这种霓虹灯体小质轻、节约电能、光色纯正。
本发明包括芯线、二极管发光装置、铜绞线、不透明包覆层、直流电源装置，其中，二极管发光装置由若干二极管发光单元串联而成，不透明包覆层与芯线同轴向且等长，并包覆于芯线的外面，二极管发光装置的电源输入端与铜绞线对应连接，铜绞线与直流电源装置的电源输出端对应连接，其创新之处在于：所述芯线为半透明散光体，在所述芯线的下面设置有与所述芯线同轴向且等长的凹槽，二极管发光装置安装在所述凹槽内，二极管发光单元的发光面向上，所述凹槽上部空间的宽度大于其下部开口的宽度；铜绞线与所述芯线同轴向且等长，并纵向并排置于所述芯线内一侧；所述芯线中位于二极管发光装置上方部分的横截面为半圆形或圆形或椭圆形或方形，所述芯线中位于二极管发光装置下方及两侧的部分被所述不透明包覆层包覆。
上述结构中，本发明把传统二极管霓虹灯中相互独立的不透明芯线和半透明散光体合并为一体，用半透明芯线代替，其视觉效果与以前一样；所述芯线与散光体为一次成型整体，在技术上完全可行，芯线下面的凹槽和上面的变形形状都可一次注塑成型；减少了一道注塑工序，节约了成本；重要的是减小了整个产品的宽度、高度和体积，而这一直是本行业产品的应用的一个瓶颈。
为了更加便于对二极管发光单元进行准确定位，在所述芯线上与所述二极管发光单元相对应的两个侧面设置有互通的横向孔，横向孔的形状和大小与所述二极管发光单元的边缘相对应。
本发明对光源部分作了改进，所述二极管发光单元包括一个固定基板和一个贴片发光二极管，贴片发光二极管固定安装在固定基板上，贴片发光二极管内设置有三个发光芯片，分别为红、绿、蓝色发光芯片，在固定基板的两端分别设置有三个焊接点，每个发光芯片的两个电源端分别与固定基板两端的焊接点对应连接。
贴片发光二极管面积小、高度低，单面发光，同时具有低功耗、宽电压供电、内置屏蔽罩、强抗干扰性、性能稳定的特点。采用贴片发光二极管作为光源使整个产品的宽度、高度和体积都得以减小，从而节约了成本，并便于在很多需要体积小、高度低、多弯曲的场合应用，大大地扩展了二极管霓虹灯的应用范围；由于是面光源，所以它发的光呈180度角发散，在只需利用其一面光源的场合下，光的利用率很高，间接地节约了电能，并能实现更好的混色效果。
作为本发明光源的进一步改进，所述固定基板两端的三个焊接点的位置不在同一直线上。这样的结构使相邻的焊接点之间的距离变大，解决了以前因相邻焊接点之间的电气间隙距离较小而产生的爬电现象，使相邻焊接点之间的绝缘性更好，从而保证贴片发光二极管上每个发光芯片两端的电压为标准电压，发出色彩更加纯正的光。具体而言，所述固定基板两端的三个焊接点中，中间焊接点位于更加靠近贴片发光二极管的位置，两侧焊接点位于更加远离贴片发光二极管的位置。当然，反之，使中间焊接点位于更加远离贴片发光二极管的位置也可以，只要使三个焊接点之间的位置错开就行。
更进一步地，所述固定基板两端的三个焊接点中，在中间焊接点位置设置有焊接孔，焊接时将连接电线插入焊接孔内焊接。焊接孔的作用在于尽可能地将焊料聚集于孔内，减小焊料附在面板上的面积，从而进一步地避免爬电现象。
为了达到最佳的混色效果，安装在所述贴片发光二极管上的三个所述发光芯片的位置关系为：共同形成等边三角形。这样，任意两个发光芯片之间的距离都相同，也就是任意两种颜色的光之间的距离都相同，相比以前所采用的直线排列的结构，可以达到最好的混色效果。
所述固定基板为PCB线路板。PCB线路板即印刷电路板，由绝缘隔热、不易弯曲的材质制作而成，在电子电路中应用非常广泛。
本发明的有益效果在于：
由于本发明把传统二极管霓虹灯中相互独立的不透明芯线和半透明散光体合并为一体，用半透明芯线代替，其视觉效果与以前一样，但减少了塑料耗材和注塑工序，节约了材料成本和生产成本；重要的是减小了整个产品的宽度、高度、体积和重量，大大地扩展了二极管霓虹灯的应用范围，而这一直是本行业产品的应用的一个瓶颈；由于采用兼具小、薄、轻的贴片发光二极管作为发光源，使整个产品的宽度、高度、体积和重量进一步减小，便于在很多需要体积小、高度低、多弯曲的场合应用，并可实现更好的混色效果；同时光的利用率高，节约了能源，有利于环保；通过焊接点的错位设置及焊接孔设置，避免了因相邻焊接点之间的电气间隙距离太小而产生的爬电现象，使发光芯片发出的光的色彩更加纯正；三个红、蓝、绿色发光芯片的等边三角形位置关系，使每一个二极管发光单元的混色效果达到最佳，从而使整个霓虹灯的色彩效果更加绚丽多彩、清晰纯正。
附图说明
图1是本发明的局剖立体结构示意图；
图2是图1中的A-A剖视图；
图3是图1中的B-B剖视图；
图4是本发明中二极管发光装置在半透明芯线内的位置结构俯视示意图；
图5是本发明中二极管发光单元的主视结构示意图；
图6是本发明中二极管发光单元的后视结构示意图；
图7是本发明中二极管发光装置的电路结构示意图；
图8是本发明中二极管发光单元的发光效果示意图；
图9是本发明中二极管发光单元在半透明芯线散光体中的发光效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步具体的说明：
如图1、图2和图3所示，图2是位于相邻两个二极管发光单元之间的部分灯管1的剖视图，图3是二极管发光单元范围内的部分灯管1的剖视图，本发明包括芯线6、二极管发光装置、铜绞线9、不透明包覆层7、直流电源装置。如图4所示，图中只示出了其中一段芯线6的结构，结合图2、图3和图4，芯线6为半透明散光体，在芯线6的下面设置有与芯线6同轴向且等长的凹槽8，二极管发光装置安装在凹槽8内，二极管发光单元的发光面向上，凹槽8上部空间的宽度大于其下部开口的宽度；铜绞线9与芯线6同轴向且等长，并纵向并排置于芯线6内一侧；芯线6中位于二极管发光装置上方部分的横截面为半圆形，当然，也可以根据需要作成圆形或椭圆形或方形，芯线6中位于二极管发光装置下方及两侧的部分被不透明包覆层7包覆。如图3所示，在芯线6上与二极管发光单元相对应的两个侧面设置有互通的横向孔13，横向孔13的形状和大小与二极管发光单元的边缘相对应，横向孔13有利于对二极管发光单元进行准确定位。
结合图3——图6，二极管发光装置由若干二极管发光单元串联而成，各二极管发光单元分别置于芯线6上的凹槽8内，二极管发光单元的外边缘置于横向孔13内；所述二极管发光单元包括一个固定基板11和一个贴片发光二极管12，贴片发光二极管12固定安装在固定基板11上，贴片发光二极管12内设置有三个发光芯片17，分别为红、绿、蓝色发光芯片，在固定基板11的两端分别设置有三个焊接点，即两侧的焊接点15和中间的焊接点18，每个发光芯片17的两个电源端分别与固定基板11两端的焊接点15或焊接点18对应连接；接线基板11两端的三个焊接点中，中间焊接点18位于更加靠近贴片发光二极管12的位置，两侧焊接点15位于更加远离贴片发光二极管12的位置，当然，反之，使中间焊接点18位于更加远离贴片发光二极管12的位置也可以，只要使三个焊接点之间的位置错开就行；在中间焊接点18位置设置有焊接孔16，焊接时将连接电线10插入焊接孔16内焊接；安装在贴片发光二极管12上的三个发光芯片17的位置关系为：共同形成等边三角形；固定基板11为PCB线路板。
贴片发光二极管12面积小、高度低，单面发光，同时具有低功耗、宽电压供电、内置屏蔽罩、强抗干扰性、性能稳定的特点。采用贴片发光二极管12作为光源使整个产品的宽度、高度和体积都得以减小，从而节约了成本，并便于在很多需要体积小、高度低、多弯曲的场合应用，大大地扩展了二极管霓虹灯的应用范围；由于是面光源，所以它发的光呈180度角发散(如图8和图9所示)，在只需利用其一面光源的场合下，光的利用率很高，间接地节约了电能，并能实现更好的混色效果；固定基板11两端的焊接点中，两侧的焊接点15和中间的焊接点18之间的错位结构解决了以前因相邻焊接点之间的电气间隙距离较小而产生的爬电现象，使相邻焊接点之间的绝缘性更好，从而保证发光芯片17两端的电压为标准电压，发出色彩更加纯正的光；焊接孔16的作用在于尽可能地将焊料聚集于孔内，减小焊料附在面板上的面积，从而进一步地避免爬电现象；任意两个发光芯片17之间的距离都相同，也就是任意两种颜色的光之间的距离都相同，相比以前所采用的直线排列的结构，可以达到最好的混色效果。
如图1、图2和图3所示，不透明包覆层7与半透明芯线6同轴向且等长，并包覆于二极管发光装置下方及两侧范围内的半透明芯线6的外面。在生产过程中，如图1——图6所示，先用半透明的PVC材料加工成预定形状的芯线6，在加工过程中将铜绞线9按规定位置预埋进半透明芯线6内，同时芯线6预留有凹槽8，上述流程只需用注塑机配合模具，一次性就可完成；然后在半透明芯线6上按计算好的间距打好横向孔13，将焊接好的二极管发光单元分别从凹槽8下方的开口置于凹槽8内，二极管发光单元的固定基板11的两端置于横向孔13内，将二极管发光单元的发光面向上，将二极管发光单元之间的连接电线10置于凹槽8内；接下来进行不透明包覆层7的注塑流程，注塑机配合模具将半透明芯线6上二极管发光装置以下的部分用不透明的PVC材料包覆起来，形成不透明包覆层7，用于安装产品，并遮挡和反射射向两侧的没用的光线。
关于二极管发光装置的电源结构，二极管发光装置的电源输入端与铜绞线9对应连接，铜绞线9与直流电源装置的电源输出端对应连接(图中不可视)，结合图1，在应用过程中，根据需要的长度切下一段灯管1后，分别在灯管1的两端安装标准规格的电源接入端座2和尾座5，形成美观的端头并连通电路回路(关于电路的连接结构和方法在下文描述)，电源接入端座2与直流电源装置的电源输出端通过电缆3连接，电缆3内有多根分别独立的电线4，每根电线4分别与直流电源装置的对应电源输出端连接，直流电源装置是非常成熟的技术，一般由多直流输出变压器和可置入软件的控制器组成，具体结构在此不再赘述。
如图7所示，图中示出部分二极管发光单元的电路结构，包括电线21、电线22、电线23、电线24，二极管发光单元31、二极管发光单元32、二极管发光单元33、二极管发光单元34；电线21、电线22、电线23、电线24分别代表四根铜绞线中的一根负极线和三根正极线，电线22、电线23、电线24分别代表红、蓝、绿三种颜色的电流回路线。
图7中，电线22的电流依次经过二极管发光单元31的焊接点46、发光芯片42、焊接点47、二极管发光单元32的焊接点56、发光芯片52、焊接点57、二极管发光单元33的焊接点66、发光芯片62、焊接点67、二极管发光单元34的焊接点76、发光芯片72、焊接点77，最后通过负极电线21形成回路；电线23的电流依次经过二极管发光单元31的焊接点48、发光芯片43、焊接点49、二极管发光单元32的焊接点58、发光芯片53、焊接点59、二极管发光单元33的焊接点68、发光芯片63、焊接点69、二极管发光单元34的焊接点78、发光芯片73、焊接点79，最后通过负极电线21形成回路；电线24的电流依次经过二极管发光单元31的焊接点44、发光芯片41、焊接点45、二极管发光单元32的焊接点54、发光芯片51、焊接点55、二极管发光单元33的焊接点64、发光芯片61、焊接点65、二极管发光单元34的焊接点74、发光芯片71、焊接点75，最后通过负极电线21形成回路。通过控制电线22、电线23、电线24的输入电压的有、无和大、小，控制红、蓝、绿三中颜色的贴片发光二极管的亮、灭和强、弱，实现霓虹灯效果。输入电压的控制一般采用软件控制，其变化的样式种类特别多，也很容易实现修改，是非常先进的控制方法。
说明：上述结构的同色各贴片发光二极管芯片之间为串联连接关系，而在实际电路中，在每条电流回路中还有限流电阻，同色各贴片发光二极管芯片之间还可能是并联连接关系。通过限流电阻的应用，使整个产品的电阻搭配轻松易行；通过串、并联连接关系的灵活应用，使整个产品的色彩变化更加丰富多彩。
图8所示为本发明中的二极管发光单元的发光效果，安装在贴片发光二极管14上的发光芯片发出的光(图中箭头所示)在贴片发光二极管14以上的范围内发散，由于在贴片发光二极管14以上的范围基本都属于霓虹灯的视觉效果范围，所以发光芯片发出的光基本都被利用，其光源利用率很高，间接地节约了电能，有利于环保；同时，相比更大角度(如360度)范围内发光的点光源，由于光的范围更加集中，所以能够达到更好的混色效果。
图9所示为本发明中的二极管发光单元在半透明散光体6中的发光效果，安装在固定基板14上的贴片发光二极管发出的光(图中箭头所示)经过半透明散光体6后被减弱、分散，使整个产品的发光效果看起来更加柔和、均匀，更加具有传统霓虹灯所需的视觉效果。