專利名稱：大功率led模塊組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大功率LED模塊，更具體地，本發(fā)明涉及一種用于大 功率LED模塊的柔性管，大功率LED模塊安裝在該柔性管中。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，LED燈的應(yīng)用正越來越廣。眾所周知，對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的 LED模塊尤其是小功率LED模塊(功率為0.1-0.5W ),通常的做法 是將其封閉在柔性塑料管中，以獲得防水功能。然而，由于塑料材 料本身的特性，不能對(duì)LED模塊進(jìn)行良好的散熱。因此，LED模 塊的使用壽命將受到嚴(yán)重影響并且無法獲得穩(wěn)定的光輸出。
傳統(tǒng)LED封裝結(jié)構(gòu)， 一般在由金屬絲完成電子元器件內(nèi)外連接
后用環(huán)氧樹脂封裝而成，其熱阻高達(dá)250 3oor;/w，新的大功率芯
片若釆用傳統(tǒng)的LED封裝形式，將會(huì)因?yàn)樯岵涣级鴮?dǎo)致芯片結(jié)溫 迅速上升和環(huán)氧碳化變黃，從而造成電子元器件的加速光衰直至失 效，甚至因?yàn)檠杆俚臒崤蛎浰a(chǎn)生的熱應(yīng)力造成開路而失效。
在中國(guó)專利申請(qǐng)200410032066.5和200510034552.5中公開了 一 個(gè)LED燈結(jié)構(gòu)。其包括不透光的芯線，該芯線包圍住多個(gè)LED模 塊。該芯線由不透光的塑料擠出成型。LED模塊和引線分別插入在 該芯線中的縱向槽和橫向孔中。該LED燈結(jié)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)良好的防水 功能和散熱性能。
因此，對(duì)于大工作電流的大功率LED芯片，低熱阻、散熱良好 及低應(yīng)力的新的封裝結(jié)構(gòu)是技術(shù)關(guān)鍵。采用低電阻率、高導(dǎo)熱性能 的材料粘結(jié)芯片并且在芯片下部加銅或鋁質(zhì)熱沉，并采用半包封結(jié) 構(gòu)來加速散熱。甚至通過設(shè)計(jì)二次散熱裝置來降低電子元器件的熱 阻。在電子元器件的內(nèi)部，填充透明度高的柔性硅橡膠，在硅橡膠承受的溫度范圍內(nèi)(一般為4o~2oor:)，膠體不會(huì)因溫度驟然變化 而導(dǎo)致電子元器件開路，也不會(huì)出現(xiàn)變黃現(xiàn)象。零件材料也應(yīng)充分 考慮其導(dǎo)熱、散熱特性，以獲得良好的整體特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，基于上述問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)出一種包括大功率LED模塊 和柔性管的大功率LED模塊組件，該柔性管能夠在對(duì)LED模塊進(jìn)行 良好歉熱的同時(shí)，增強(qiáng)對(duì)LED模塊的防水功能，并且該LED模塊組 件具有良好的柔性。
根據(jù)本發(fā)明的笫一方面，提供了一種大功率LED模塊組件，其 包括大功率LED模塊和柔性管，其特征在于，所述柔性管包括
塑料基層；
塑料覆蓋層；
松軟的填充材料，該填充材料設(shè)置在所述塑料基層和塑料覆蓋層 之間，用于包圍所述LED模塊；
散熱件；
金屬芯印刷電路板，該金屬芯印刷電路板位于所述LED模塊和 散熱件之間，用于將所述LED模塊發(fā)出的熱量傳遞到所述散熱件； 以及
夾緊系統(tǒng)，該夾緊系統(tǒng)用于將所述金屬芯印刷電路板與所述散熱 件固定在一起，并將所述塑料基層夾緊在所述金屬芯印刷電路板和所 述散熱件之間。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供了一種用于制造所述大功率LED模 塊組件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟
1) 將所述塑料基層配合在所述散熱件中，
2) 將所述螺釘從所述金屬芯印刷電路板一側(cè)插入、穿過所述金 屬芯印刷電路板和散熱件，從所述散熱件伸出，并在所述散熱件一側(cè) 將螺母擰緊在所述螺釘上；
3) 基本沿著所述LED模塊組件的縱向軸線的方向滑動(dòng)所述塑料覆蓋層，使其套在所述塑料基層上并與所述塑料基層緊密配合，使
得在所述塑料覆蓋層與塑料基層之間限定出預(yù)定空間；以及
4)將所述填充材料注入到所述預(yù)定空間中，使其包圍所述LED 模塊。


結(jié)合附圖，從以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選但非限制性的實(shí)施方式的詳 細(xì)說明中，將更全面地理解本發(fā)明，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的LED模塊組件從側(cè)方觀看時(shí)的透視圖2是根據(jù)本發(fā)明的LED模塊組件的截面圖3是根據(jù)本發(fā)明的LED模塊組件從上方觀看時(shí)的透視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的LED模塊組件總體用l表 示。圖2是根據(jù)本發(fā)明的LED模塊組件1的截面圖。LED模塊組 件1由塑料覆蓋層2、塑料基層3、填充材料4、 LED (發(fā)光二極管) 模塊5、導(dǎo)線(或信號(hào)線)6、 MCPCB (金屬芯印刷電路板)7、散 熱件8以及夾緊系統(tǒng)9、 IO構(gòu)成。
填充材料4由諸如硅酮的柔軟材料制成，其包圍LED模塊5， 使得水不能進(jìn)入LED模塊5中。填充材料4不僅能夠?qū)ED模塊 5起到防水的作用，還由于其材料特性不會(huì)對(duì)LED模塊5的穩(wěn)定性 產(chǎn)生任何影響。另外，通過對(duì)填充材料4進(jìn)行組合，可以實(shí)現(xiàn)LED 模塊5不同的光學(xué)效果，如全透明或磨砂。
如圖2所示，在填充材料4下方是塑料基層3,塑料基層3由例 如聚氯乙烯制成，用于保持填充材料4。塑料覆蓋層2和塑料基層3 在兩側(cè)具有相配合的形狀，使得塑料覆蓋層2的側(cè)部包圍塑料基層3 的側(cè)部，從而將其密封。塑料基層3具有中間的U形部分和位于兩 側(cè)的外凸的耳部ll， U形部分的內(nèi)側(cè)是凹形的，用于有效地保持住 填充材料4。塑料覆蓋層2在其兩側(cè)具有與塑料基層3的耳部11的形狀相配的內(nèi)凹的鉤部12，耳部11與鉤部12的構(gòu)造使得塑料覆蓋 層2與塑料基層3緊密地配合在一起，從而對(duì)LED模塊5防水并防 塵。這里需要說明的是，塑料覆蓋層2和塑料基層3兩側(cè)的形狀并 不限于圖2中所示的形狀，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，它們可以是能 夠想到的其它任何適當(dāng)?shù)男螤?，只要塑料覆蓋層2的側(cè)部能夠包圍塑 料基層3的側(cè)部從而將其密封。
塑料塑料覆蓋層2由例如聚氯乙烯制成，其具有光學(xué)功能，例 如能夠用于LED模塊5發(fā)出的光的擴(kuò)散。能夠通過將塑料覆蓋層2 沿圖2中垂直于紙面的方向滑動(dòng)將其配合在塑料基層3中。
如圖1所示，夾緊系統(tǒng)位于MCPCB7和散熱件8之間，用于將 MCPCB7與散熱件8固定在一起，并將塑料基層夾緊在MCPCB7 和散熱件8之間。散熱件8用于將經(jīng)由MCPCB7 7傳遞的LED模 塊5的熱量傳遞到周圍環(huán)境中，以使LED模塊5能夠充分地散熱， 進(jìn)而延長(zhǎng)其使用壽命。散熱件8通常由金屬材料制成，優(yōu)選地由鋁 制成。散熱件8可以制成薄片狀，例如具有多個(gè)翅片或肋片的形狀， 以增加散熱面積。
在所示的實(shí)施方式中，夾緊系統(tǒng)包括螺釘9和螺母10。螺釘9 的一端連接到MCPCB，另一端穿過散熱件伸出，以便通過將螺母 擰緊在所述另一端上而在散熱件和塑料基層之間的接觸表面上施加 力，從而將MCPCB7固定并防止水進(jìn)入LED模塊組件內(nèi)部。螺釘 9的一端連接到LED模塊的MCPCB7。另一端穿過散熱件8，以便 通過將螺母10擰緊在該端上而將LED模塊固定并防止水進(jìn)入LED 模塊組件內(nèi)部。MCPCB7將LED模塊發(fā)出的熱傳遞到散熱件8并 進(jìn)一步傳遞到周圍環(huán)境中。所述夾緊系統(tǒng)為L(zhǎng)ED模塊提供了良好的 機(jī)械支撐。
如圖2所示，在所示實(shí)施方式中，散熱件8在其兩端處具有敞 開U形凹槽，由柔軟的彈性材料如聚氯乙烯制成的塑料基層3分別 在散熱件8的兩端處配合在U形凹槽中，當(dāng)通過螺釘9和螺母10 將MCPCB7和散熱件8連接起來時(shí)，塑料基層3通過螺釘9和螺 母10之間的擰緊力被夾緊在U形凹槽中，從而防止水進(jìn)入填充材 料4中，由此進(jìn)一步增強(qiáng)了 LED模塊組件的防水性能。產(chǎn)品的傳熱通道為L(zhǎng)ED模塊5(發(fā)散件)-MCPCB7(導(dǎo)熱、 導(dǎo)電件)-散熱件(鋁)。
在制造所述LED模塊組件時(shí)，首先，將塑料基層配合在所述散 熱件中；然后，將螺釘從MCPCB—側(cè)插入、穿過MCPCB和散熱 件，從散熱件伸出，并在散熱件一側(cè)將螺母擰緊在螺釘上；之后， 基本沿著LED模塊組件的縱向軸線的方向滑動(dòng)所述塑料覆蓋層，使 其套在所述塑料基層上并與述塑料基層緊密配合，使得在塑料覆蓋
層與塑料基層之間限定出預(yù)定空間；最后，將所述填充材料注入到 所述預(yù)定空間中，使其包圍LED模塊，從而完成所述LED模塊組 件的裝配。
在所示的實(shí)施方式中，在制造所述LED模塊組件時(shí)，將所述U 形突起插入所述U形凹槽中并與之緊密配合。
在所示的實(shí)施方式中，通過導(dǎo)線(或信號(hào)線)6將MCPCB7上 的電子元器件連接起來，由于填充材料4由柔軟的材料如硅酮制成， 所以使得本發(fā)明的LED模塊組件具有良好的柔性。
根據(jù)本發(fā)明的LED模塊組件具有以下優(yōu)點(diǎn)
首先，LED模塊5的散熱性能和方式性能得到了改進(jìn)。
其次，由于釆用了塑料覆蓋層2、塑料基層3和填充材料4，使 LED模塊組件1的柔性加強(qiáng)，填充材料4由松軟的材料制成，能夠 為L(zhǎng)ED模塊5抵抗機(jī)械沖擊。
最后，本發(fā)明的LED模塊組件1易于組裝和拆卸，。
盡管本發(fā)明是針對(duì)大功率LED模塊而設(shè)計(jì)的，但是本發(fā)明也可 以應(yīng)用于小功率的LED模塊，即功率小于0.5W的LED模塊。
盡管這里描述了 LED模塊組件1的優(yōu)選實(shí)施方式，但本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)LED模塊組件1進(jìn)行變型和修改而不 偏離本發(fā)明的范圍。例如，可以改變塑料覆蓋層2與塑料基層3的形 狀，只要能夠確保塑料覆蓋層2與塑料基層3緊密地配合在一起。在 一個(gè)實(shí)施方式中，與所述實(shí)施方式不同，塑料基層3的耳部在兩側(cè)處 向內(nèi)、即朝向LED模塊5凸出，而塑料覆蓋層2的兩側(cè)則設(shè)置成開口 朝外的鉤部。此外，可以對(duì)散熱件8的的形狀、尺寸以及數(shù)量進(jìn)行改 變，以使其適于LED模塊的散熱要求。
權(quán)利要求
1.一種大功率LED模塊組件，其包括大功率LED模塊和柔性管，其特征在于，所述柔性管包括塑料基層；塑料覆蓋層；松軟的填充材料，該填充材料設(shè)置在所述塑料基層和塑料覆蓋層之間，用于包圍所述LED模塊；散熱件；金屬芯印刷電路板，該金屬芯印刷電路板位于所述LED模塊和散熱件之間，用于將所述LED模塊發(fā)出的熱量傳遞到所述散熱件；以及夾緊系統(tǒng)，該夾緊系統(tǒng)用于將所述金屬芯印刷電路板與所述散熱件固定在一起，并將所述塑料基層夾緊在所述金屬芯印刷電路板和所述散熱件之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的大功率LED模塊組件，其特征在于，所述 填充材料由硅酮制成。
3. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大功率LED模塊組件，其特征 在于，所述塑料基層的材料是聚氯乙烯。
4.如前a利要求中任一項(xiàng)所述的大功率LED模塊組件，其特征 在于，所述塑料覆蓋層的材料是聚氯乙烯。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大功率LED模塊組件，其特征 在于，所述散熱件的材料是鋁。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大功率LED模塊組件，其特征在于，所述散熱件為薄片狀。
7.如權(quán)利要求6所述的大功率LED模塊組件，其特征在于，所述 散熱件為具有多個(gè)翅片或肋片的形狀。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大功率LED模塊組件，其特征 在于，所述塑料覆蓋層和塑料基層在兩側(cè)具有相配合的形狀，使得所述 塑料覆蓋層的側(cè)部包圍所述塑料基層的側(cè)部從而將其密封。
9. 如權(quán)利要求8所述的大功率LED模塊組件，其特征在于，所述 塑剩_基層的側(cè)部為外凸的耳部，所述塑料覆蓋層的側(cè)部為內(nèi)凹的鉤部。
10. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的大功率LED模塊組件，其特 征在于，所述散熱件在沿所述LED模塊組件的縱向軸線方向的兩端 具有U形凹槽，所述塑料基層的沿所述LED模塊組件的縱向軸線方 向與所述散熱件相接觸的部分具有U形突起，該U形突起插入上述 U形凹槽中并與之緊密配合。
11. 如前i^5L利要求中任一項(xiàng)所述的大功率LED模塊組件，其特 征在于，所述夾緊系統(tǒng)包括螺釘和螺母，所述螺釘?shù)囊欢诉B接到所述金 屬芯印刷電路板，另一端穿過所述散熱件伸出，以便通過將所述螺母 檸緊在所述另一端上而在所述散熱件和塑料基層之間的接觸表面上 施加力，從而將所述金屬芯印刷電路板固定并防止水進(jìn)入所述LED 模塊組件內(nèi)部。
12. —種用于制造如權(quán)利前述權(quán)利中4壬一項(xiàng)所述的大功率LED 模塊組件的方法，所述方法的特征在于，其包括如下步驟1) 將所述塑料基層配合在所述散熱件中，2) 將所述螺釘從所述金屬芯印刷電路板一側(cè)插入、穿過所述金屬芯印刷電路板和散熱件，從所述散熱件伸出，并在所述散熱件一側(cè)將螺母擰緊在所述螺釘上；3) 基本沿著所述LED模塊組件的縱向軸線的方向滑動(dòng)所述塑 料覆蓋層，使其套在所述塑料基層上并與所述塑料基層緊密配合，使得在所述塑料覆蓋層與塑料基層之間限定出預(yù)定空間；以及4) 將所述填充材料注入到所述預(yù)定空間中，使其包圍所述LED模塊。
13.如權(quán)利要求12所述的用于制造大功率LED模塊組件的方 法，其特征在于，所述散熱件在沿所述LED模塊組件的縱向軸線方 向的兩端具有U形凹槽，所述塑料基層的沿所述LED模塊組件的縱 向軸線方向與所述散熱件相接觸的部分具有U形突起，在所述步驟 l)中，將所述U形突起插入所述U形凹槽中并與之緊密配合。
全文摘要
一種大功率LED模塊組件，該大功率LED模塊組件包括大功率LED模塊和柔性管。該大功率LED模塊安裝在該柔性管中，使得在改善了LED模塊的散熱性能的同時(shí)，進(jìn)一步提升了LED模塊組件的防水性能，從而使LED模塊組件的使用壽命延長(zhǎng)。
文檔編號(hào)F21V15/02GK101614372SQ20081012620
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者何錫源, 葉澤生, 茹千佑, 陳志文 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆有限公司