CN103604055B - 一种led模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及LED照明灯具领域。一种LED模块，包括LED、PCB板、透镜、透镜面罩和散热组件；散热组件包括铝制散热架、导热片、连接组装件和多块散热板，铝制散热架上设有多个平行排列的散热板安装孔，散热板插装在铝制散热架上的散热板安装孔内，PCB板固定在铝制散热架的底面上，导热片处于PCB板与铝制散热架上的散热板之间；铝制散热架上设有穿线位，穿线位的位置处于相应的电接口与通电接口之间。该LED模块的优点是结构新颖，散热性能好，且散热性能可以根据需要选择散热板的数量进行调节，模块可以自由组合，防水性好适合户外使用。

Description

一种LED模块
技术领域
本发明涉及LED照明灯具领域。
背景技术
LED照明灯因为其节能环保的优点已经被广泛的使用。LED模块是LED灯中最重要的组成部件。现有的LED模块存在的最大不足是不可改动，一旦产品成形之后就无法调整其形状和功率的大小，只能通过其电路中自带的亮度调节模块调整亮度，即亮度无法大幅度的增加，需要增加亮度只能是通过增加LED照明灯的数量来实现，多个LED照明灯之间分开不连接，或者通过外露的导线电连接一起，无法作为一个统一的整体使用。另外，目前LED市场上大多都是采用低压LED，随着交流LED和直流高压LED技术的成熟，交流LED和直流高压LED技术将被广泛的使用，不同种类LED其驱动电压模式的不同和LED排布方式的不同，若每换一种LED就制作一款不同的PCB板和不同的透镜外罩，不仅麻烦，也势必会造成资材的浪费。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有LED模块存在的不足，提供一种结构新颖，散热性能好且散热性能可以自由调整，适合户外使用的LED模块。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种LED模块，包括LED、PCB板、透镜、透镜面罩和散热组件，LED安装在PCB板上，PCB板固定在散热组件上，透镜密闭安装在透镜面罩上，透镜面罩固定在散热组件上，且透镜面罩与散热组件之间设有密封防水圈；散热组件包括铝制散热架、导热片、连接组装件和多块散热板，铝制散热架上设有多个平行排列的散热板安装孔，散热板插装在铝制散热架上的散热板安装孔内，PCB板固定在铝制散热架的底面上，导热片处于PCB板与铝制散热架上的散热板之间；连接组装件固定在铝制散热架上部的边缘处，连接组装件上均设有经过IP防护处理的电接口，PCB板上设有与连接组装件上的电接口匹配且可与电接口连通的通电接口，铝制散热架上设有穿线位，穿线位的位置处于相应的电接口与通电接口之间；连接组装件是多个，穿线位和通电接口的数量与连接组装件数量匹配，至少一个穿线位是穿线通孔，剩余的穿线位是通过冲击即可穿透的穿线卡位槽。
作为优选，铝制散热架截面呈方形，铝制散热架上部的每条边的边缘处均设有一个连接组装件，连接组装件是4个，每个连接组装件的位置均处于每条边的中间处，且连接组装件与铝制散热架连为一体；铝制散热架上设有4个穿线位，PCB板上设有4个位置与连接组装件上的电接口匹配且可与电接口连通的通电接口。通过铝制散热架上的连接组装件和PCB板上的通电接口实现了在LED模块四周留置扩展沿，实现不同用途、不同功率档次的组合转换，以方便消费者的多用途要求，即可以方便的将多个LED模块进行对接进行组合，同时不在对接位的连接组装件可以用于LED模块的安装固定。
作为优选，铝制散热架截面呈正方形，多个模块的组合效果最好，四个方向可以任意组合。
作为优选，PCB板上设置LED亮度调节模块，PCB板上设有4个均可控制LED开关及调节LED亮度的通电接口，任意接通一个PCB板上的通电接口，均可控制PCB板上所有LED的开关和亮度，使用方便；LED与PCB板连为一体，以减低电源供电要求和缩小单元体积，既有效减低了对电源供电性能的要求，又压缩了体积空间；PCB板上的IC芯片通过脉冲宽度调制控制LED的工作电流和工作热量，通过改变占空比进行稳压和恒流的调整，当内部温度超过设定指标时自动降低电流来保证LED的工作性能稳定，通过改变占空比的方法实施稳压，有效减低了电压的波动，提高了LED恒流驱动效果；透镜面罩形状是与铝制散热架底面匹配的方形，透镜面罩中部相对于边缘向下凸起形成容腔，透镜面罩的边缘通过螺丝固定在方形固定面板底部的边缘上，透镜面罩安装牢固。
作为优选，透镜面罩的4条侧边的边缘处均规则设置有气流缺口；透镜面罩底部的边缘上设有多个规则排列且向下凸出的安装座，安装座与透镜面罩连为一体，螺丝穿过安装座固定在铝制散热架上；透镜面罩上与铝制散热架连接处设有容纳密封防水圈的凹槽，密封防水圈卡在凹槽内，密封防水圈的位置处于螺丝的内侧，提高了IP防护的等级；透镜面罩上设有12个透镜安装孔，12个透镜密闭的压装在透镜安装孔上，12个透镜排列成4条长度相同的弧形透镜带，每条弧形透镜带由5个透镜排列而成；PCB板上LED的数量和排列位置与透镜匹配，即每个透镜的正上方设置一个LED，12个LED排列成4条长度相同的弧形LED发光带，不仅发光效果好，而且便于后续不同电压LED的更换；进一步的，4条侧边的气流缺口数量、形状和所处的位置均相同，每条侧边的边缘处至少设有2个气流缺口，当两个LED模块对接时，位置形状对应的两个气流缺口相连形成了对流空间；连接组装件上电接口的两侧分别设有连接孔，连接组装件上设置安装连接板，螺钉穿过安装连接板固定在连接孔内，便于整个LED模块的安装固定。
作为优选，铝制散热架顶面上设有两块散热固定板，两块散热固定板底部与铝制散热架顶面连为一体；散热板截面呈L形，散热板由长板和短板连为一体构成，长板穿过铝制散热架上的散热板安装孔，短板卡在散热板安装孔下方的铝制散热架上，铝制散热架组装方便。
作为优选，至少一个穿线通孔正上方的电接口内设置电连接头，使用方便。
采用了上述技术方案的一种LED模块，透镜密闭安装在透镜面罩上，透镜面罩与散热组件之间设有密封防水圈，连接组装件上均设有经过IP防护处理的电接口，IP防护性能好，IP防护等级至少达到66，适合户外使用。散热组件包括铝制散热架、导热片、连接组装件和多块散热板，导热片处于PCB板与铝制散热架上的散热板之间，散热性能和导热性能都好，导热片除了导热之外还用于散热板位置的固定。散热板插装在铝制散热架上的散热板安装孔内，散热板的数量可以自行选择即散热性能可以自行调节。通过连接组装件和PCB板上的通电接口实现了在LED模块留置扩展沿，实现不同用途、不同功率档次的组合转换，以方便消费者的多用途要求，即可以方便的将多个LED模块进行对接进行组合，同时不在对接位的连接组装件可以用于LED模块的安装固定。综上所述，该LED模块的优点是结构新颖，散热性能好，且散热性能可以根据需要选择散热板的数量进行调节，模块可以自由组合，防水性好适合户外使用。
附图说明
图1：本发明实施例的立体示意图。
图2：本发明实施例的爆炸示意图。
图3：本发明实施例的散热组件的示意图。
图4：本发明实施例的铝制散热架及其上连接组装件的示意图。
图5：本发明实施例中PCB板和LED的装配示意图。
图6：本发明实施例中透镜面罩示意图一。
图7：本发明实施例中透镜面罩示意图二。
具体实施方式
下面结合图1-7对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1-7所示的一种LED模块，主要包括LED3、PCB板2、透镜4、透镜面罩6和散热组件1。
LED3安装在PCB板2上，具体是LED3的顶部一体连接在PCB板2上，以减低电源供电要求和缩小单元体积，既有效减低了对电源供电性能的要求，又压缩了体积空间。PCB板2上的IC芯片22通过脉冲宽度调制控制LED的工作电流和工作热量，通过改变占空比进行稳压和恒流的调整。
散热组件1主要由铝制散热架11、导热片14、4个连接组装件12和多块散热板13构成，铝制散热架11上设有多个平行排列的散热板安装孔111，散热板13插装在铝制散热架11上的散热板安装孔111内，具体是铝制散热架11顶面上设有两块散热固定板15，两块散热固定板15底部与铝制散热架11顶面连为一体，两块散热固定板15沿铝制散热架11顶面的中心对称设置，散热固定板15的作用是既可以散热，还可以用于整个LED模块的安装固定；散热板截面呈L形，散热板13由长板131和短板132连为一体构成，长板131穿过铝制散热架11上的散热板安装孔111，短板132卡在散热板安装孔111下方的铝制散热架11上。PCB板2固定在铝制散热架11的底面上，导热片14处于PCB板2与铝制散热架11上的散热板13之间，导热片14的作用除了导热之外还用于对散热板13的位置固定，即导热片14压在短板132上将散热板1的位置固定。用户可以自由选择散热板13的数量进而自行调节散热的性能。
铝制散热架11截面呈正方形，铝制散热架11上部的每条边的边缘处均设有一个连接组装件12，连接组装件12是4个，每个连接组装件12的位置均处于每条边的中间处，且连接组装件12与铝制散热架11连为一体。
每个连接组装件12上均设有经过IP防护处理的电接口121，PCB板2上设有4个位置与连接组装件12上的电接口121匹配对应的通电接口21，铝制散热架11上设有4个穿线位。PCB板2上设置LED亮度调节模块23，PCB板2上的4个通电接口21都是可以控制LED开关及调节LED亮度的通电接口，即任意接通一个PCB板2上的通电接口21均可控制PCB板2上所有LED3的开关和亮度，使用方便。
铝制散热架11上设有4个穿线位，穿线位的位置处于电接口121与通电接口21之间。4个穿线位中至少一个穿线位是穿线通孔1121，至少一个穿线通孔1121正上方的电接口121内设置经过IP防护处理的电连接头，电接口121呈圆形，电连接头呈圆柱形，电连接头处于在圆形电接口内，拆装使用非常的方便，电连接头通过导线穿过穿线通孔1121与其正下方的通电接口21连接，电连接头的IP防护处理是在电接口121内增设密封防水垫圈。剩余的穿线位是通过冲击即可穿透的穿线卡位槽1122。当两组LED模块对接时，可以采用穿线通孔1121处的连接组装件12进行对接，其余的连接组装件12不作为连接件使用因此不需要穿孔，采用通过冲击即可穿透的穿线卡位槽1122的结构，可以有效的提高防尘防水性能即提高了IP防护的等级，通过冲击即可穿透的穿线卡位槽1122的强度远低于周围的铝制散热架11的强度，适当冲击即可穿透，经过穿透的卡位槽1122就变成了穿线通孔1121，当消费者需要采用多个LED模块进行对接时再自行击穿即可使用，结构合理，使用方便。
连接组装件12上电接口121的两侧分别设有连接孔122，连接孔122用于装配连接件，例如装配一块安装连接板，螺钉穿过安装连接板固定在连接孔122内，安装连接板用于整个LED模块的固定安装。
透镜面罩6固定铝制散热架11上，且透镜面罩6与铝制散热架11之间设有密封防水圈5。透镜面罩6形状是与铝制散热架11底面匹配的正方形，透镜面罩中部61相对于边缘向下凸起形成容腔，透镜面罩6的边缘通过螺丝66固定在铝制散热架11底部的边缘上，具体是透镜面罩6底部的边缘上设有多个规则排列且向下凸出的安装座62，安装座62与透镜面罩6的边缘连为一体，螺丝66穿过安装座62固定在铝制散热架11上，调整LED3或者透镜4时就需要将透镜面罩6拆下，因此螺丝66固定的方式最适合，为了保证安装的牢固性，因此采用了安装座62的结构配合螺丝66的固定，尤其是但用户需要调整散热板13的数量进而调整散热性能时，选择螺丝66的固定方式最容易进行拆卸和组装。透镜面罩6上与铝制散热架11连接处设有容纳密封防水圈的凹槽65，密封防水圈5卡在凹槽65内，密封防水圈5的位置处于螺丝66的内侧，可以更好的起到密封防水渗入的效果。透镜面罩6的4条侧边的边缘处均规则设置有气流缺口63，4条侧边上的气流缺口63数量、形状和所处的位置均相同，当两个LED模块对接时，位置形状对应的两个气流缺口63相连形成了对流空间，模块与模块连接时两个透镜面罩6之间对流空间用于空气对流，并且每条侧边的边缘处至少设有2个气流缺口，这样LED模块相连处至少有2个局部的对流空间，对于吸顶灯的或者外壳密封的产品，更加有效。
透镜4密闭安装在透镜面罩6上，透镜面罩6上设有12个透镜安装孔64，12个透镜4密闭的压装在透镜安装孔64上，12个透镜4排列成4条长度相同的弧形透镜带，4条弧形透镜带首尾相连，每条弧形透镜带均由5个透镜排列而成。PCB板2上LED3的数量和排列位置与透镜4匹配，即每个透镜4的正上方设置一个LED3，12个LED3排列成4条长度相同的弧形LED发光带，每条弧形LED发光带均由5个LED3排列而成。上述12个LED3均为低压直流LED。为实现不同种类LED排列布局的统一，本专利的LED模块将12颗低压直流LED形态设计成了4条弧形LED发光带，以使等距离内的4颗高压LED排布均匀可以用于替换上述低压直流LED，即用目前市场普遍应用的低压LED作排列布局的基础上，考虑了用加减连接导线来改变LED排布关系从而实现适于直流高压LED工作的布局，当需要改用直流高压LED时，用4颗LED即够，在均等位置使用此4颗LED，其余用管脚引线或导线联通线路，例如每组模块用48V/DC电源，驱动单颗功率为1W的12颗3V低压直流LED，则其排布关系为12串，当改用单颗功率为3W的54V高压LED并用交流220V或直流220V驱动时，则每组模块LED的数量就变成4颗了，且这4颗LED得串成一串，其位置也得放置合适，否则，就会影响布局美观和光照的均匀。
不同电压和不同功率档次下铜箔导线的宽窄和间距要求是不同的，功率小时，因其载荷量小，铜箔导线可细些；电压低时，因压差小，导线间距也可小些，为做到同一PCB板对不同电压和不同功率档次的兼容，本专利的LED模块特别设计了铜箔导线的宽度和间隙，铜箔导线的载流量与铜箔的厚度、导线宽度及工作温度等有关，爬电距离则与导线的间距和材质的介电常数有关。对于铜箔厚度为1盎司的常用PCB板，当工作温度为20度，铜箔导线宽度为0.254mm时，即可承受约1.2A的电流，为利于多模块串并联实现整灯120W以上功率的电流承受，本专利的LED模块与电源连接的铜箔导线其最窄宽度都在2.5mm-10mm之间，可确保承受4.5A左右的电流，至于爬电距离，对普通电子电路，其要求不高，大于0.2mm即够，本专利的爬电距离是0.8mm，留出了足够余量，有效避免了因模块并联组合增多而导致的电流过载及有效防止了因使用交流LED和高压直流LED致负载电压升高而产生的爬电风险。上述特殊的设计实现了不同种类LED共用一款PCB板共用一组透镜外罩的兼容设想，方便了生产，也缩减了材料成本。
上述电接口121经过IP防护处理，IP防护处理是指符合IP防护等级的处理，电接口121的IP防护处理方式很多，常规的例如在电连接头的周围增设密封防水垫圈，或者在电接口121的外设置将电接口121封闭的封闭盖，以及上述的通过冲击即可穿透的穿线卡位槽1122结构均属于电接口121的IP防护处理方式，采用上述技术方案的LED模块IP防护等级至少达到66。上述电接口121不用于对接时，其开口一般用封盖密封住，尤其是对应穿线通孔1121的不使用的电接口121需要使用封盖密封。上述电连接头的种类很多，常用的是接线端子。
上述实施例仅为本专利较佳的实施方式，例如连接组装件的数量可以调整，2个、3个、5个、6个都可以，穿线位和通电接口21的数量与连接组装件12的数量需要匹配，另外铝制散热架11的形状也可以变化，例如截面为半圆形或者正多边形。
实际使用时，上述实施例中的铝制散热架11截面呈正方形，连接组装件是4个使用效果是最好的，该结构可以实现四周留置扩展沿，实现不同用途、不同功率档次的组合转换，并且每个面上的气流缺口63位置都统一，可以通过任意面进行模块的对接，使用最为方便，不在对接位的连接组装件12可以用于模块的固定，对接和固定的功能结合最完善，使用最为方便，为本专利最佳的实施方式。
上述中4个穿线位可以全部是穿线通孔1121，也可以部分是穿线通孔1121。上述实施例中的LED模块所有的部位防尘防水性都非常好，IP防护等级高，完全符合户外使用的条件，即不需要增加挡雨外壳就可以直接在户外使用。通过铝制散热架11底面侧边边缘处的连接组装件12和与其匹配的PCB板2上的通电接口21实现了在LED模块四周留置扩展沿，实现不同用途、不同功率档次的组合转换，以方便消费者的多用途要求，即可以方便的将多个LED模块进行对接进行组合，同时不在对接位的连接组装件可以用于LED模块的安装固定。
LED模块单独使用时，通过PCB板2上的IC芯片控制LED3的开关和亮度调节，LED3发出的光通过透镜4射出，LED3工作时产生的热量由散热组件散发掉，PCB板2上的IC芯片22通过脉冲宽度调制技术控制LED的工作电流和LED的工作热量，通过改变占空比进行稳压和恒流的调整，即通过脉冲宽度调制技术PWM实现稳压和恒流，由IC芯片监测LED工作温度，实现温度保护功能，当内部温度超过设定指标时自动降低电流来保证LED的工作性能稳定，通过改变占空比的方法实施稳压，有效减低了电压的波动，提高了LED恒流驱动效果，具体是在IC芯片内部集成有过温保护器件，待其温度敏感器件感受到温度超过某一值后即使相连的三极管导通，通过分流来减低工作电流，从而实现减温作用；脉冲宽度调制技术PWM是根据载荷变化来调节晶体管基极或MOS管栅极的偏置进而实现晶体管或MOS管导通时间改变的一种模拟控制方式，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时始终保持恒定。当两组或多组LED模块对接时，相邻LED模块通过连接件在各自的连接组装件12处进行连接，通过连接件和电接口将相邻LED模块电连接起来，即可实用模块的自由组合。

Claims (5)

1.一种LED模块，包括LED、PCB板、透镜、透镜面罩和散热组件，LED安装在PCB板上，PCB板固定在散热组件上，透镜密闭安装在透镜面罩上，透镜面罩固定在散热组件上，且透镜面罩与散热组件之间设有密封防水圈；其特征在于散热组件包括铝制散热架、导热片、连接组装件和多块散热板，铝制散热架上设有多个平行排列的散热板安装孔，散热板插装在铝制散热架上的散热板安装孔内，PCB板固定在铝制散热架的底面上，导热片处于PCB板与铝制散热架上的散热板之间；LED与PCB板连为一体，PCB板上的IC芯片通过脉冲宽度调制控制LED的工作电流和工作热量，通过改变占空比进行稳压和恒流的调整；连接组装件固定在铝制散热架上部的边缘处，连接组装件上均设有经过IP防护处理的电接口，PCB板上设有与连接组装件上的电接口匹配且可与电接口连通的通电接口，铝制散热架上设有穿线位，穿线位的位置处于相应的电接口与通电接口之间；连接组装件是多个，穿线位和通电接口的数量与连接组装件数量匹配，至少一个穿线位是穿线通孔，剩余的穿线位是通过冲击即可穿透的穿线卡位槽。
2.根据权利要求1所述的一种LED模块，其特征在于铝制散热架截面呈方形，铝制散热架上部的每条边的边缘处均设有一个连接组装件，连接组装件是4个，每个连接组装件的位置均处于每条边的中间处，且连接组装件与铝制散热架连为一体；铝制散热架上设有4个穿线位，PCB板上设有4个位置与连接组装件上的电接口匹配且可与电接口连通的通电接口。
3.根据权利要求2所述的一种LED模块，其特征在于铝制散热架截面呈正方形。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种LED模块，其特征在于铝制散热架顶面上设有两块散热固定板，两块散热固定板底部与铝制散热架顶面连为一体；散热板截面呈L形，散热板由长板和短板连为一体构成，长板穿过铝制散热架上的散热板安装孔，短板卡在散热板安装孔下方的铝制散热架上。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种LED模块，其特征在于至少一个穿线通孔正上方的电接口内设置电连接头。
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