CN103574317B - 发光模块和包括该发光模块的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光模块（10），包括壳体（1）和设置在所述壳体（1）中的光引擎（2），所述光引擎（2）包括至少一个光源（21）和承载所述光源（21）的电路板（22），其特征在于，所述壳体（1）包括具有导热能力的第一部分（11）和第二部分（12），所述光引擎（2）夹持在所述第一部分（11）和所述第二部分（12）之间，所述发光模块（10）还包括密封接合部，所述密封接合部至少密封所述第一部分（11）和所述第二部分（12）之间的缝隙（G）。此外本发明还涉及一种包括该发光模块的照明装置。

Description

发光模块和包括该发光模块的照明装置

技术领域

本发明涉及一种发光模块和包括该发光模块的一种照明装置。

背景技术

在照明装置中，为了使包括光引擎的发光模块可以满足工业上的防水和防尘要求，通常对光引擎、特别是承载光源的电路板进行封装，由此例如可以借助于塑料或其他封装材料对光引擎的主要部分进行覆盖或密封处理。

为了获得较好的密封保护效果，现有的电子模块的壳体或光引擎的封装材料可以优选地由塑料通过喷铸、低压工艺或其他类似的一次性工艺制造成型。现有技术中常用的封装材料例如TPU具有较低的导热系数，在一定条件下该导热系数例如仅仅为大约0.2W/m*K。光引擎的散热效果受其材料封装影响而降低，因此经常无法满足照明装置的正常散热要求。

发明内容

因此本发明的一个目的在于，提出一种用发光模块，该发光模块具有良好的密封和散热效果，并且具有结构简单、成本低廉、制造简便等优点。

根据本发明的发光模块，包括壳体和设置在所述壳体中的光引擎，所述光引擎包括至少一个光源、承载所述光源的电路板，其特征在于，所述壳体包括具有导热能力的第一部分和第二部分，所述光引擎夹持在所述第一部分和所述第二部分之间，所述发光模块还包括密封接合部，所述密封接合部至少密封所述第一部分和所述第二部分之间的缝隙。

待包封的光引擎由于在工作时会产生大量热量，因此根据本发明不再用导热系数较低的材料、例如TPU作为封装材料将光引擎完全包封在其中，而且利用具有良好的导热能力的壳体来容纳光引擎，并且仅仅使用少量包封材料来密封壳体的缝隙，由此可以增强发光模块的散热效果。由第一和第二部分组成的壳体根据本发明具有散热体和封装壳体的双重作用。

由于考虑到承载有电子器件的光引擎被夹持在壳体的第一部分和第二部分之间，因此该壳体也具有良好的电绝缘性，由此可以确保第一部分和/或第二部分与光引擎大面积接触时，仅仅实现良好的导热效果，而不会损害光引擎上的电子器件。发光模块借助于分别设置在光引擎两侧并与光引擎的顶面和底面热接触的第一、第二部分可以实现良好的散热效果，并且借助于在侧向上密封第一和第二部分之间缝隙的密封接合部来确保发光模块可以满足工业上的密封防护标准。“侧向”在此是指平行于光引擎的顶面和底面的方向。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述密封接合部由密封材料受热熔化后而形成。密封材料的状态可以随温度改变。固态的密封材料可以作为具有预定形态的密封件设置在壳体的待密封区域中、即第一部分和第二部分之间的缝隙中，在受热熔化后将缝隙封闭，并且在固化后形成发光模块的密封结合部。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述密封材料是至少部分环绕所述光引擎的条形部段。在第一和第二部分之间的缝隙具有线形轮廓或封闭的环形轮廓，密封材料以条形密封件的形式设置在该缝隙中，以将密封在壳体内部、即第一和第二部分限定出的空间中的光引擎相对于外界隔离。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述第一部分和第二部分限定出容纳所述光引擎和所述密封材料的空间，其中所述密封材料设计为环绕所述光引擎的密封环。在此情况下，可以首先将密封材料在套设在光引擎的连接顶面和底面的外周壁上，随后将密封材料和光引擎作为整体夹持在第一和第二部分之间。这种设计可以简化发光模块的生产过程，并且可以实现可靠的密封效果。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述第一部分和第二部分设计为板状件。板状的第一和第二部分可以作为壳体的顶盖和基底与光引擎充分接触，以实现良好的导热效果。这种设计也可以简化发光模块的制作过程，降低生产成本。

根据本发明的一个优选的设计方案，第一部分和第二部分是单独的部件。在此情况下，由于第一和第二部分彼此可分离，因此可以逐层地将发光模块的各个部件组装在一起。具体地说，首先可以将光引擎和在侧向上环绕光引擎的环形密封材料放置在第一和第二部分中的任一个部件上，然后将另一个部件覆盖在光引擎和密封材料上以形成“三明治”结构。随后可以将密封材料热熔，用于在侧向上对第一和第二部分扣合后形成的缝隙进行密封。

根据本发明的另一个优选的设计方案，所述第一部分和第二部分在一侧连接在一起，并在与所述一侧相对的另一侧限定出用于插入所述光引擎的所述缝隙。在此情况下，第一和第二部分在侧向上至少部分连接，光引擎可以从缝隙一侧插入第一和第二部分限定出的空间中，随后可以利用条形的密封材料将缝隙封闭。

根据本发明的一个优选的设计方案，还包括设置在所述电路板上的透镜，所述第一部分和/或所述第二部分开设有供所述透镜伸出的开口。透镜固定在电路板上并且和电路板限定出用于容纳光源的空间。由于透镜通常具有从电路板的一侧向外凸出的轮廓，因此从两侧夹持光引擎的第一和/或第二部分上需要开设用于使透镜延伸出的开口，避免影响发光模块的照明效果。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述透镜和所述开口的内周壁限定出朝向所述电路板凹陷的封装槽，所述密封接合部还密封所述封装槽。为了确保外界污染物不会通过开口进入壳体内部并污染光引擎，特别地借助于设置在封装槽中的密封结合部对透镜和壳体的、限定出开口的区域进行密封。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述封装槽和所述缝隙流体导通，以通过熔化所述密封材料形成密封所述封装槽和所述缝隙的所述密封接合部。在将密封材料热熔之后，密封材料可以在封装槽和缝隙之间流动，以确保各个待密封区域都填充有液体的密封材料，由此实现良好的密封效果。

根据本发明的一个优选的设计方案，多个所述光源分别安装在所述电路板的相对设置的两侧，多个所述透镜分别至少部分地从开设在所述壳体的相对设置的两侧上的所述开口中伸出。由此可以使发光模块实现双向照明。

根据本发明的一个优选的设计方案，所述壳体的导热系数高于所述密封材料。优选地，所述壳体由陶瓷制成，所述密封材料是塑料。例如成分为Al₂O₃的陶瓷的导热系数可以达到24-30W/m*K，该导热系数远远高于例如导热系数为大约0.2W/m*K的包封材料，同时也高于制造密封材料的塑料。如果壳体由氮化铝制成，那么壳体的导热系数可以达到220W/m*K。Al₂O₃的最低导热系数、例如5-10W/m*K高于现有的外部壳体材料-塑料的导热系数,其小于1W/m*K。

如果电路板是FR4 PCB,则电路板的导热系数和壳体的导热系数之间的关系例如为30:1。如果电路板是陶瓷电路板,则电路板的导热系数和壳体的导热系数之间的关系例如为1:1。

本发明的另一个目的在于，提出一种包括上述发光模块的照明装置。根据本发明的照明装置可以满足相应的工业防水防尘标准，而且制造简单、成本低廉，散热效果良好。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：

图1示出了根据本发明的发光模块的第一实施例的立体图；

图2示出了图1中的第一实施例的立体分解图；

图3示出了根据本发明的发光模块的第二实施例的立体图。

具体实施方式

在下面详细描述中，参考形成本说明书的一部分的附图，其中，以例证的方式示出了可以实施本发明的具体实施例。关于图，诸如“顶”、“底”、“内”、“外”等方向性术语参考所描述的附图的方向使用。由于本发明实施例的组件可以在许多不同方向上放置，所以方向术语仅用于说明，而没有任何限制的意思。应该理解的是，可以使用其它实施例，并且在不背离本发明的范围的前提下可以进行结构或逻辑改变。所以，下面详细描述不应被理解为限制性的意思，并且本发明由所附的权利要求限定。

应该理解的是，如果没有其它特别注明，这里描述的不同的示例性实施例的特征可以彼此结合。

图1示出了根据本发明的发光模块的第一实施例的立体图。图中示出的具有“三明治”结构的发光模块10包括设计为设置在上方的第一部分11和设置在下方的第二部分12以及被夹持在其中的光引擎2。光引擎2在此包括光源21、承载光源21的电路板22以及用于光源21的透镜23，其中透镜23和电路板22限定出容纳光源21的空间。

平板状的第一部分11和第二部分12共同构成对光引擎2进行保护的壳体1。为了确保发光模块10具有良好的散热效果和密封性，因此可以将电路板22设置在高导热系数的壳体1的内部，并且利用密封接合部对第一和第二部分11，12之间的缝隙G进行密封，以使电路板22和安装在其上的电子器件、例如光源21和外界防水防尘地隔离开。密封接合部由设置在缝隙G中的密封材料3受热熔化后而形成。由第一和第二部分11，12组成的壳体1根据本发明具有散热体和封装壳体的双重作用。

第一和第二部分11，12分别从两侧夹持电路板22，因此可以使电路板22的顶面和第一部分11、电路板22的底面和第二部分12大面积地热接触，以便将光引擎2产生的热量迅速地经过第一和第二部分11，12传导到发光模块10的外部。此外，在利用壳体1对光引擎2进行散热的同时也必须确保电路板22上的电子器件不会由于和壳体1接触而损坏、例如短路。因此特别地选择具有高导热系数和良好电绝缘性能的材料、例如陶瓷来制造壳体1，这种陶瓷材料的导热系数可以达到例如24W/m*K。

此外，由于透镜23需要从壳体1的内部延伸出，保持发光模块10的良好的光学效果，因此特别地在壳体1上开设供透镜23伸出的开口4。由图1中可以看出，壳体1的第一部分11覆盖在电路板22上，光引擎2上的六个透镜23分别从开设在第一部分11上的开口4伸出。

图2示出了图1中的第一实施例的立体分解图。结合图1可以看出，被第一和第二部分11，12夹持在其中的电路板22的顶面和底面上都安装有六个光源21和配属于该光源21的透镜23，因此在单独设计为板状的第一和第二部分11，12上都开设有六个可以供透镜23穿过的开口4。

位于图中左侧的第一部分11和位于图中右侧的第二部分12分别在接触电路板22的一侧具有相应于电路板22的轮廓的凹陷区域R，由此可以在将第一和第二部分11，12扣合在一起时限定出用于容纳电路板22的空间。凹陷区域R的凹陷深度优先地等于或略小于电路板22厚度的一半。由此可以确保在图1中示出的状态中，电路板22恰好可以被夹持在第一和第二部分11，12之间，并且和第一和第二部分11，12热接触。在此状态下，第一和第二部分11，12可以较为严密地扣合在一起，在侧向上的边缘区域形成体积较小的缝隙G。

为了可靠地密封第一部分11和第二部分12的结合区域、特别是形成在二者之间的缝隙G，以确保位于壳体1内部的光引擎2相对于外界环形隔离，特别选择环绕电路板22的密封材料3来进行密封。密封材料3在平行于第一和第二部分11，12的侧向方向上完全包围电路板22的侧壁，并且可以形状配合地套设在电路板22的外周壁上。由此可以将外部套设有矩形密封材料3的电路板22一体地放置在右侧的第二部分12上，并且将左侧的第一部分11覆盖在电路板22的顶面上。通过将密封材料3热熔并固化，可以形成完全填充在第一和第二部分11，12结合区域中的密封接合部，由此可以获得密封和散热效果均可以满足应用要求的发光模块10。

在一个未示出的实施例中，相对设置的第一部分和第二部分至少在一侧连接，以限定出用于容纳光引擎的插槽，壳体在此情况下例如具有U形横截面。光引擎可以从壳体的开放端插入第一和第二部分之间，随后将条状的密封材料填充在壳体的开放端。密封材料部分地环绕位于壳体中的电路板，并在侧向方向上使电路板和外界隔离。密封材料经过热熔和固化过程作为密封接合部将壳体的开放端完全封闭。

图3示出了根据本发明的发光模块的第二实施例的立体图。图3中示出是实施例和图1中示出的实施例的区别在于，透镜23和壳体1的结合区域也经过密封处理，由此可以进一步提高发光模块10的密封性。

透镜23和其延伸穿过的开口4的内周壁共同限定出向下、即朝向电路板22（未示出）凹陷的封装槽5。该封装槽5可以延伸至第一和第二部分11，12之间的缝隙G，并且与其流体相通。在封装槽5中也可以预先设置形状匹配的密封材料，在将封装槽5和缝隙G中的密封材料3热熔之后，液态的密封材料3可以均匀充分地填充透镜23和壳体1之间的缝隙以及壳体1自身的缝隙G。此外，借助于在透镜23和开口4的内周壁之间的密封接合部还可以确保透镜23或进而光引擎2和壳体1位置固定地连接在一起。

另外，尽管仅相对于多种实施方式中的一种公开了本发明的实施例的特定特征或方面，但是如任何给定或特定应用所要求的，这些特征或方面可以与其它实施方式的一个或多个其它特征或方面进行结合。此外，就具体实施方式或权利要求中所使用的术语“包括（include）”、“具有（have）”、“带有（with）”、以及它们的其它变体，这些术语旨在以类似于术语“包含（comprise）”的方式被包含。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

参考标号

1 壳体

11 第一部分

12 第二部分

2 光引擎

21 光源

22 电路板

23 透镜

3 密封材料

4 开口

5 封装槽

10 光学模块

G 缝隙

R 凹陷区域

Claims (12)

1.一种发光模块(10)，包括壳体(1)和设置在所述壳体(1)中的光引擎(2)，所述光引擎(2)包括至少一个光源(21)和承载所述光源(21)的电路板(22)，其特征在于，所述壳体(1)包括具有导热能力的第一部分(11)和第二部分(12)，所述光引擎(2)夹持在所述第一部分(11)和所述第二部分(12)之间，所述发光模块(10)还包括密封接合部，所述密封接合部至少密封所述第一部分(11)和所述第二部分(12)之间的缝隙(G)，所述密封接合部由密封材料(3)受热熔化后而形成，所述发光模块还包括设置在所述电路板(22)上的透镜(23)，所述第一部分(11)和/或所述第二部分(12)开设有供所述透镜(23)伸出的开口(4)，所述透镜(23)和所述开口(4)的内周壁限定出朝向所述电路板(22)凹陷的封装槽(5)，所述密封接合部还密封所述封装槽(5)。

2.根据权利要求1所述的发光模块(10)，其特征在于，所述密封材料(3)是至少部分环绕所述光引擎(2)的条形部段。

3.根据权利要求2所述的发光模块(10)，其特征在于，所述第一部分(11)和第二部分(12)限定出容纳所述光引擎(2)和所述密封材料(3)的空间，其中所述密封材料(3)设计为环绕所述光引擎(2)的密封环。

4.根据权利要求1或2所述的发光模块(10)，其特征在于，所述第一部分(11)和第二部分(12)设计为板状件。

5.根据权利要求4所述的发光模块(10)，其特征在于，所述第一部分(11)和第二部分(12)是单独的部件。

6.根据权利要求4所述的发光模块(10)，其特征在于，所述第一部分(11)和第二部分(12)在一侧连接在一起，并在与所述一侧相对的另一侧限定出用于插入所述光引擎(2)的所述缝隙(G)。

7.根据权利要求1所述的发光模块(10)，其特征在于，所述封装槽(5)和所述缝隙(G)流体导通，以通过熔化所述密封材料(3)形成密封所述封装槽(5)和所述缝隙(G)的所述密封接合部。

8.根据权利要求1所述的发光模块(10)，其特征在于，多个所述光源(21)分别安装在所述电路板(22)的相对设置的两侧，多个所述透镜(23)分别至少部分地从开设在所述壳体(1)的相对设置的两侧上的所述开口(4)中伸出。

9.根据权利要求1或2所述的发光模块(10)，其特征在于，所述壳体(1)的导热系数高于所述密封材料(3)。

10.根据权利要求9所述的发光模块(10)，其特征在于，所述壳体(1)由陶瓷制成。

11.根据权利要求9所述的发光模块(10)，其特征在于，所述密封材料(3)是塑料。

12.一种照明装置，其特征在于，包括权利要求1-11中任一项所述的发光模块(10)。