嵌入式电线LED层压板制造技术

LED照明的价格和性能已经可以逐步取代传统照明。即使LED的使用寿命高达50,000小时，仍将它们设计为可替换的灯泡，而不是集成为照明组件的永久部件。本发明专利技术涉及一种经济可行、具有集成LED照明的夹层玻璃装置，根据设计，该集成LED照明可延长车辆的使用寿命。这是通过将LED模嵌入用于将层压板的玻璃层粘合在一起的塑料层中，由高强度的细钨丝形成嵌入式线路为LED供电，并利用最初开发的机床技术来制造集成电路组件，例如RFID ID卡、票证和护照。

Embedded wire led laminate

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】嵌入式电线LED层压板
本专利技术涉及汽车层压板领域。
技术介绍
尽管发光二极管(LED)已经商用了50多年，但直到最近几年，它的成本、尺寸、颜色、光强度和寿命才有所提高，可以与白炽灯等其他照明方式媲美。事实上，家庭和商业照明用的LED灯泡在节能方面的投资回报期相对较短，而大多数人都将从中受益。大多数情况下，LED灯泡的安装要能够兼容最初根据白炽灯设计的照明设备。具有讽刺意味的是，这些最先进的照明设备大多使用爱迪生螺杆式的螺纹底座，这与1909年首次引入时基本相同。这种螺旋型灯座非常合适，因为早期的碳丝白炽灯的寿命是以小时为单位计算的。虽然这些年来技术已经有了很大的改进，但现代钨丝灯泡的使用寿命在500-2000小时范围内，所以在为白炽灯泡设计的照明设备中，使用可更换的灯泡仍有意义。在汽车应用中，由于极端的温度、冲击和振动，白炽灯泡比静态的室内安装更易出现问题。在汽车应用中，LED具有一个主要的优势——它们不太容易受到极端温度、冲击和振动的影响。一个重要的附加好处是，与白炽灯泡相比，LED可以在更短的时间内达到全亮度。虽然差异只有几分之一秒，但在高速度行驶的车辆中，它是生与死的差异。用于汽车信号灯和车厢照明的LED替换灯泡已有数年的历史。许多早期适配器愿意支付额外的费用，将白炽灯泡换成LED灯泡。早期的原厂商(OEM)的汽车应用中，刹车灯的上升速度越快，安全性越高。如今，我们发现几乎所有传统汽车照明位置(包括头灯)都在使用LED照明。LED照明在电池驱动的汽车上尤其有价值，因为在电池驱动的汽车上，更高的效率和更低的重量可以转化为更大的行驶里程。当前生产的LED的估计寿命高达50,000小时。与白炽灯泡不同的是，LED寿命终止不是当灯泡停止发光，而是当光的强度下降到原来的70％。在汽车的典型使用寿命中，LED在大多数应用中都比汽车寿命长。然而，尽管灯泡的寿命会比汽车长，灯泡的制造过程中仍然采用了与前代灯泡相同的可更换底座和插座设计。随着其他汽车零部件的质量和耐用性的提高，在设计和制造上我们看到了一些调整，以配合寿命的延长。传动轴、控制臂和其他总成的制造通常使得组成总成的各个部件不可更换。当其中一个部件发生故障时，必须替换整个组件。这有助于减少装配的初始成本和重量，以及减少零件数量。已经尝试将LED照明作为其他组件的一个不可分割的固定部分。一种常见的方法是将LED添加到夹层玻璃中。夹层玻璃是通过热塑性粘合层将两块玻璃粘合在一起而制成的。所有挡风玻璃均由夹层玻璃制成。夹层玻璃有时也用于门窗、背板、天窗和全景顶篷。用于大多数汽车层压板粘结层的厚度为0.76毫米(30密耳)。实际的LED模更薄，因此可以被纳入粘合层。与这项技术商业化相关的问题主要是为LED芯片提供电源。一种方法是在玻璃上使用透明导电涂层(TCO)来供电。这种方法需要对TCO进行蚀刻以形成电路，这比较困难且造价较高，因为它需要在涂层之前进行掩蔽或使用大型场激光器。大多数TCOs的导电性相对较差，这也使它成为除了少数LED之外的备选，同时也对它们的位置提出了限制。TCO方法的另一个问题是，很难建立到TCO可靠的、永久性电气连接。类似的方法是将TCO应用于塑料基板。这改进了工艺，因为塑料基板比玻璃板更容易蚀刻或掩膜和涂覆。与TCO的关系仍然存在一些问题。塑料基材的引入要求在层板上增加第二层热塑性粘接层，导致成本和重量上升。此外，可以以这种方式分层的形状有限。可以制作大半径的圆柱形层合板，但任何需要拉伸基板的形状都会破坏电路的连续性。另一种类似的方法是利用传统的轨迹提供能量，生产并层压一种灵活的透明印刷电路。这种方法在层压板的形状方面与TCO涂层衬底具有相同的缺点，并且将电路的大小限制在用于制造电路的设备的能力范围之内。这种方法只适用于可视导体不存在异议的情况。由于成本高和产品外观差，试图通过使用细线在层压材料中为LED供电的尝试未能取得商业上的成功。导致问题的部分原因似乎是组装方法，由于现有技术未能完全实现组装方式而难以评估，所以很难进行判断。显然，解决这些问题是有利的。
技术实现思路
本专利技术涉及层压在车辆玻璃内部的LED。面向室内照射的LED灯被用来提供室内照明，取代了典型的圆顶灯和阅读灯，并提供了其他可能不实际的照明应用。光源朝向外部辐射，提供主要信号，如高挂的刹车灯和辅助的刹车/转弯信号灯。这些灯藏在玻璃后面，不打开时几乎看不见。此外，本专利技术还使用CNC(计算机数控)机器技术来生产一层含有LED28的热塑性塑料，该热塑性塑料随后被夹在两个玻璃层之间。CNC要求工具在上/下、左/右和前进/后退方向(X，Y和Z)，以及垂直于床身的旋转轴和工具更换器以及嵌入电线16的工具中移动。切断电线16，放置LED芯片，然后将LED芯片连接到电线16。具有该功能的机器可在市场上买到。例如，其中一些机器是在欧洲和亚洲制造的，用于生产嵌入线天线的产品和RFID(射频识别)应用的电子产品，如护照、身份证和入场券。此外，数控机床从卷轴上取下LED芯片，然后把它们放在塑料板上。通过机器底座上的真空孔将金属板压平，并固定在适当的位置。在放置好LED28之后，更换工具并分发连接LED28的导线16，形成为LED供电的电路。所用的导线16是一种细的、黑色的、拉制的、实心的、不绝缘的钨丝，与制造白炽灯的钨丝相同。通过使用热量和压力，导线16基本上嵌入在塑料粘合层4中。超声也可以与压力结合使用，来嵌入导线16。导线16可以用机械方法切割，也可以用激光切割。通过使用激光，可以将整个电路的导线16作为一个连续的长度，并且可以节省所有切割时间。特别是，由于其相对较高的电阻率，选择钨制的电力线路可能会出现反向的效果。但是，钨的电阻率是铜的三倍，而抗拉强度却是铜的十二倍。较高的强度使导线16能以更快的速度嵌入，并能更好地承受组装过程中的搬运，从而降低断裂的可能性。导线16通过导电粘合剂、压接、焊接、软焊或其他合适的方式电连接至LED28。即使钨灯具有较高的电阻，由于LED的低功率要求，仍可以使用非常细的导线16。另一方面，柔性连接器12用于与导线16进行电连接，并将连接从层压板内部引出。因此，导线16可以在柔性连接器12处终止。另外，触控传感器14也可以可选地嵌入塑料粘合层4中。光扩散器30可以通过处理玻璃表面或应用到玻璃上来产生。同样，也可以在发光二极管后面添加反射器34。薄塑料透镜可层压在玻璃窗内部或应用于层压板的外部。而且，遮光6(例如，黑色玻璃料)可以具有开口或孔口8，这些开口或孔口8可以用于框住LED28，并根据需要遮挡来自相反侧的视线。如果需要，可以使用透明导电涂层18或透明导电涂层的性能膜，来防止触控传感器14从层压板的另一侧(雨水)触发。为增强LED的美观性，可变的透光性能膜也可以包括在层压物中。层压板可用于车辆的任何玻璃位置。LED28可用于车辆内外的照明、信号和一般美学应用。可使用深色玻璃组合物、性能薄膜、塑料层或涂层来减少通过层压材料的可见光透射，从而进一步隐藏导线1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆层压板，包括：/na)外部玻璃层；/nb)至少一个内部玻璃层；/nc)位于外部玻璃层和内部玻璃层之间的至少一个塑料粘结层；/nd)至少一个LED嵌入塑料粘结层中；和/ne)嵌入塑料粘结层中的导线形成为LED供电的电路。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170913 CO NC2017/0009266;20170702 US 62/528,1331.一种车辆层压板，包括：
a)外部玻璃层；
b)至少一个内部玻璃层；
c)位于外部玻璃层和内部玻璃层之间的至少一个塑料粘结层；
d)至少一个LED嵌入塑料粘结层中；和
e)嵌入塑料粘结层中的导线形成为LED供电的电路。


2.根据权利要求1所述的层压板，其中金属丝材料是钨。


3.根据权利要求2所述的层压板，其中，所述线的直径在约18微米至约200微米之间。


4.根据权利要求2所述的层压板，其中导线端接柔性接头。


5.根据权利要求4所述的层压板，其中柔性连接器的厚度小于0.6毫米。


6.根据权利要求1所述的层压板，其中LED电路的功率密度小于每平方分米10瓦。


7.根据权利要求1所述的层压板进一步包括集成到层压板中的至少一个触摸传感器。


8.根据权利要求7所述的层压板，其中，所述触摸传感器由嵌入线构成。


9.根据权利要求7所述的层压板，进一步包括将所述触摸传感器与所述层压板的外部隔离的透明导电涂层。


10.根据权利要求1所述的层压板，其中总的可见光透射率小于约20％。


11.根据权利要求1所述的层压板，其中总的可见光透射率小于约10％。


12.根据权利要求1所述的层压板，其中总的可见光透射率小于约5％。


13.根据权利要求1所述的层压板，其中，所述层压板包括具有孔的遮光，其中，所述LED位于所述孔中。

【专利技术属性】
技术研发人员：马里奥阿图罗曼海姆阿斯塔特，贡萨洛拉斐尔维斯卡拉门多萨，迪亚哥阿隆索瓦尔加斯杜哈特，查尔斯斯蒂芬弗尔策尔，
申请(专利权)人：AGP美洲股份公司，
类型：发明
国别省市：巴拿马;PA