CN103388770A - 一种led灯具的整体式光源散热模块及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED灯具的整体式光源散热模块，包括安装有LED芯片的PCB板，用于安装PCB板的散热器，以及覆盖于PCB板上的透镜组件，所述LED芯片与PCB板、PCB板与散热器均整体焊接为一体式结构。本发明还提供该光源散热模块的加工方法，通过将LED芯片与PCB板、PCB板与散热器之间均采用整体焊接技术融合为一体式结构，完全摒弃了导热介质材料和螺丝紧固的工艺，有效避免了采用导热硅脂等传热介质带来的因高温老化造成导热性能下降致使LED发光元件寿命急剧衰减的问题，极大地提高了该光源散热模块整体的传热导热性能，并且保持长时间的稳定性，从根本上解决了LED灯具因散热不佳引起的光衰问题，达到高可靠度和高传热性的效果。

Description

一种LED灯具的整体式光源散热模块及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种LED灯具的光源模块，具体地讲，是涉及一种LED灯具的整体式光源散热模块及其加工方法。

背景技术

LED灯具是目前应用最为广泛的节能灯具，以其高效、节能、长寿、小巧等技术特点，正在成为新一代照明市场的主力产品，且有力地拉动环保节能产业的高速发展。而当前所有的LED灯具制造厂商所采用的导热和散热方式有以下几种方式，在其系统使用可靠性方面存在极大弊端。

一种是采用传统的压铸铝散热器散热，在散热器底部与PCB板之间涂覆导热硅脂或导热胶垫；另一种是采用传统的铝型材散热器散热，在散热器底部与PCB板之间涂覆导热硅脂或导热胶垫；还有一种是采用传统的铝型材或压铸铝散热，在散热器底部与PCB板之间涂覆石墨片。

以上三种方式的本质是在工艺方面都是采用螺丝紧固达到减小散热器底部平面与PCB板间的缝隙，使导热材料排开空气减小接触热阻，但实际上由于材料固有的特性和工艺导致散热失效从而引发产品急剧光衰和失效，失效原因如下：

A：导热硅脂一般由导热硅油、增稠剂、导热金属粉末(纳米材料)混合而成，在户外环境特别是在能热冲击下很快失效，失效模式表现为导热硅油挥发，导热硅脂固化粉末状，空气重新进入散热器与PCB板的接触面造成接触热阻急剧增大，从而导致导热失效，导热硅脂的导热系数一般为1.0W/m-k到7.5W/m-k；

B：导热胶垫分为相变和稳态两种，一般适用于多个高度不同的发热芯片组，补偿高度差产生的间歇，导热系数低于导热硅脂，必需要提供一定的正压力才有效果；

C：导热石墨片是以石墨为基材的复合材料，石墨片的导热具有各向异性，易碎且必需提供正压力才有效果；

D：由于以上所有导热方式均采用螺丝紧固方式，因此LED芯片正向产生的压力不高，往往PCB板变形翘曲使得LED芯片底部的PCB板与散热器悬空，导致导热失效；

E：当运用大功率芯片(单体阵列及集成)时，由于热流密度(单位面积的热负载)极高，要求导热材料的必须具备高热容和快速的导热能力以减少热冗失效，这些是上述导热介质材料无法满足和达到的；

F：同时在户外照明的实际使用环境，由于太阳辐射(特别是在夏天)，虽然灯具白天不工作，但由于外露的散热片会吸热将热向下传导至导热层的介质材料，亦会加剧介质材料的失效。

因此，研发一种导热散热结构合理、可靠性高且成本低廉的LED灯具结构成为本领域技术人员重点研究的课题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种LED灯具的整体式光源散热模块，实现LED芯片有效且可靠的散热，特别适用于大功率芯片的传热和散热。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种LED灯具的整体式光源散热模块，包括安装有LED芯片的PCB板，用于安装PCB板的散热器，以及覆盖于PCB板上的透镜组件，所述LED芯片与PCB板、PCB板与散热器均整体焊接为一体式结构。

具体来讲，所述透镜组件与散热器固定连接。

进一步地，所述透镜组件与散热器之间还设有将PCB板环绕包围的密封圈。

作为优选，所述密封圈由硅胶材料制成。

更进一步地，所述散热器包括与PCB板连接的散热基座和与散热基座一体成型的散热鳍片。

作为优选，所述散热器由铝合金材料制成。

基于上述硬件结构，本发明还提供了该LED灯具的整体式光源散热模块的加工方法，包括以下步骤：

（1）将LED芯片整体焊接于PCB板正面；

（2）将PCB板背面紧贴散热器底面，并将PCB板与散热器进行整体焊接；

（3）依次安装密封圈和透镜组件，完成该整体式光源散热模块的组装。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明将LED芯片与PCB板、PCB板与散热器之间均采用整体焊接技术融合为一体式结构，完全摒弃了导热介质材料和螺丝紧固的工艺，有效避免了采用导热硅脂等传热介质带来的因高温老化造成导热性能下降致使LED发光元件寿命急剧衰减的问题，突破了行业内常规的思维模式，极大地提高了该光源散热模块整体尤其是LED芯片与PCB板以及PCB板与散热器之间的传热导热性能，并且保持长时间的稳定性，从根本上解决了LED灯具因散热不佳引起的光衰问题，达到高可靠度和高传热性的效果，使LED芯片节点温度低于85℃，整体光衰在20000小时小于5%，极大地延长了LED芯片的使用寿命，从而最大限度地提高了LED灯具的寿命，提升了LED灯具产品的品质，具有突出的实质性特点和显著的进步，并且本发明结构简单，设计巧妙，成本低廉，具有广泛的市场应用前景，适合推广应用。

（2）本发明通过该整体焊接的方式彻底解决了LED灯具的散热问题，因此能最大限度地提高LED芯片的发光效率，据实验测试，该种LED灯具的发光效率可超过100lm/w。

附图说明

图1为本发明的爆炸结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-散热器，2-PCB板，3-LED芯片，4-透镜组件，5-密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

现有技术中，LED灯具的PCB板与散热器之间均采用螺丝紧固以减小二者之间的间隙，并在该间隙中涂覆导热硅脂等传热介质材料来解决LED芯片的散热问题，但由于介质材料固有的特性很容易因高温老化造成导热性能下降从而导致LED发光元件寿命急剧衰减的问题。

如图1所示，该整体式光源散热模块，通过具有独创性的技术方案，主要解决了LED芯片的传热和散热问题，特别适用于大功率LED芯片的工业应用。

具体来讲，该整体式光源散热模块，包括安装有LED芯片3的PCB板2，用于安装PCB板的散热器1，以及覆盖于PCB板上的透镜组件4，其中，LED芯片与PCB板、PCB板与散热器均整体焊接为一体式结构，透镜组件与散热器固定连接。

为了实现PCB板和LED芯片的有效防水，在透镜组件与散热器之间还设有将PCB板环绕包围的密封圈5。作为优选，该密封圈由硅胶材料制成。

进一步地，该散热器由铝合金材料制成，具体包括与PCB板连接的散热基座和与散热基座一体成型的数个散热鳍片。

上述设计完全摒弃了现有技术中采用的导热介质材料和螺丝紧固的工艺，采用整体焊接工艺，将LED芯片、PCB板、散热器融合为一体式结构，有效避免了采用导热硅脂等传热介质带来的因高温老化造成导热性能下降致使LED发光元件寿命急剧衰减的问题，突破了行业内常规的思维模式，极大地提高了该光源散热模块整体的传热导热性能，并且保持长时间的稳定性，使LED芯片节点温度低于85℃，整体光衰在20000小时小于5%，做到超长使用寿命和高可靠性，其发光效率可超过100lm/w。

本发明还提供了该LED灯具的整体式光源散热模块的加工方法，包括以下步骤：

（1）将LED芯片整体焊接于PCB板正面；

（2）将PCB板背面紧贴散热器底面，并将PCB板与散热器进行整体焊接；

（3）依次安装密封圈和透镜组件，完成该整体式光源散热模块的组装。

之后，该整体式光源散热模块可以应用于其他各种LED灯具上，以最大程度地发挥高传热性、高可靠性和超长寿命的特点，极大地提升LED灯具的产品品质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一致的，也应当在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种LED灯具的整体式光源散热模块，包括安装有LED芯片的PCB板，用于安装PCB板的散热器，以及覆盖于PCB板上的透镜组件，其特征在于，所述LED芯片与PCB板、PCB板与散热器均整体焊接为一体式结构。

2.根据权利要求1所述的一种LED灯具的整体式光源散热模块，其特征在于，所述透镜组件与散热器固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种LED灯具的整体式光源散热模块，其特征在于，所述透镜组件与散热器之间还设有将PCB板环绕包围的密封圈。

4.根据权利要求3所述的一种LED灯具的整体式光源散热模块，其特征在于，所述密封圈由硅胶材料制成。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种LED灯具的整体式光源散热模块，其特征在于，所述散热器包括与PCB板连接的散热基座和与散热基座一体成型的散热鳍片。

6.根据权利要求5所述的一种LED灯具的整体式光源散热模块，其特征在于，所述散热器由铝合金材料制成。

7.如权利要求1～6任一项所述的一种LED灯具的整体式光源散热模块的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将LED芯片整体焊接于PCB板正面；

（2）将PCB板背面紧贴散热器底面，并将PCB板与散热器进行整体焊接；

（3）依次安装密封圈和透镜组件，完成该整体式光源散热模块的组装。

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