CN103712091A - Led发光模块和制造led发光模块的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED发光模块（100），包括：壳体（1）；以及发光组件（2），包括电路板（3）和设置在所述电路板（3）上的LED芯片（4）；其特征在于，所述壳体包括第一壳体部分（11）和第二壳体部分（12），所述第一壳体部分（11）和第二壳体部分（12）一体制成并且在二者之间限定有可封闭的用于所述发光组件（2）的容纳空间（5），至少所述第二壳体部分（12）设计为用于所述LED芯片（4）的光学部件。本发明还涉及一种制造LED发光模块的方法。

Description

LED发光模块和制造LED发光模块的方法

技术领域

本发明涉及一种LED发光模块和制造LED发光模块的方法。

背景技术

由于LED光源具有寿命长、节约能源、环境友好、防止震动等优点，因此，LED光源可以在广泛的领域内得到应用。随着制造技术的不断发展，LED的成本越来越低并且光学特性实现了一定的要求。

在现有技术中，存在LED发光模块，以提供用于LED芯片的光学需求。该种方案（参见附图1）是加装透镜12，利用透镜调整来自LED芯片2的光线的方向，以实现所需要的光分布。但是该种方案的缺点在于，透镜作为一个单独的部件，其需要增加额外的成本，并且其安装相对复杂。此时，LED发光模块100包括透镜12、端盖13、壳体1以及包括电路板和LED芯片的发光组件2，而透镜利用注塑工艺或者挤压工艺由塑料制成而壳体利用铸造或者挤压工艺由铝制成。在安装时，首先将发光组件和壳体安装在一起形成子组件，接着将透镜固定到子组件上并且最终将端盖从两旁安装。

发明内容

因此本发明的目的在于，提出一种LED发光模块，其能克服现有技术中的各种解决方案的缺点，具有成本低廉、容易安装、有效的IP保护等各种优点。

根据本发明提出了一种LED发光模块，包括：壳体；以及发光组件，包括电路板和设置在所述电路板上的LED芯片；其特征在于，所述壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分，所述第一壳体部分和第二壳体部分一体制成并且在二者之间限定有可封闭的用于所述发光组件的容纳空间，至少所述第二壳体部分设计为用于所述LED芯片的光学部件。由于本发明中至少所述第二壳体部分设计为用于所述LED芯片的光学部件，因此，实现光学功能的部分不再作为一个单独生产的部件，而是同时与那些与其共同配合容纳发光组件的第一壳体部分一体制成，由于省略了第一壳体部分和第二壳体部分的安装过程，从而实现了在生产工艺上的简化。在本发明中，由于至少所述第二壳体部分设计为用于所述LED芯片的光学部件，因此，允许第一壳体部分具有一定的设计自由度，第一壳体部分可以作为普通的仅起到容纳部分的第一壳体部分，也可以作为兼具其它功能的部分，例如该第一壳体部分也可以考虑在双面电路板的情况下也设计为另外的光学部件或者热沉等。

根据本发明的一个优选方案，所述发光组件可插入到所述容纳空间中。从而在第一壳体部分和第二壳体部分一体制成的情况下便于将所述发光组件安装到其中。

根据本发明的进一步的优选方案，所述第一壳体部分的限定所述容纳空间的内壁上形成有用于发光组件的保持机构。该保持机构既起到了将所述发光组件安装到容纳空间中时的导向作用，又起到了对于发光组件的电路板的固定作用，此外，还通过使得电路板与保持机构利用充分的接触实现了良好的散热功能。

优选地，所述保持机构为形成在所述内壁上的在所述发光组件的插入方向上延伸的卡钩，所述电路板与所述卡钩导热地接触。所述发光组件的插入方向上即在壳体的纵向延伸方向确保了电路板与卡钩的充分导热接触。

根据本发明的另一个替换优选方案，所述电路板与所述第一壳体部分、所述第二壳体部分一体制成。在该方案中，除了所述第一壳体部分、所述第二壳体部分一体制成以外，进一步又将电路板与第一壳体部分、所述第二壳体部分一体制成，因此设计方案进一步提高了发光模块的整体设计集成度，从而进一步地降低了安装所需要的费用和成本。

根据本发明的进一步的优选方案，所述第一壳体部分包括形成在内壁上的凸缘，所述发光组件的电路板在所述容纳空间中利用边缘在所述凸缘的下方与所述凸缘一体制成。此时，也可以理解为将电路板嵌入或者部分地埋置到第一壳体部分中。从而利用电路板的边缘与第一壳体部分的凸缘的接合实现了三者的一体制成。

根据本发明的一个优选方案，所述第一壳体部分和第二壳体部分利用不同的材料一体制成。从而，可以利用不同的材料实现第一壳体部分和第二壳体部分的不同功能。

优选地，所述第一壳体部分和第二壳体部分由塑料利用双色挤压工艺一体制成。从而减轻了LED发光模块的重量。

进一步优选地，所述第一壳体部分由导热塑料制成并且所述第二壳体部分由透光塑料制成。从而使得第一壳体部分起到了热沉的作用，而第二壳体部分起到了透光的作用。

进一步优选地，所述电路板与所述第一壳体部分、所述第二壳体部分利用共挤压工艺一体制成。从而低成本地实现了三者的一体制成。

进一步优选地，所述第一壳体部分和第二壳体部分以条带状延伸，所述发光组件包括以条带状延伸的电路板和设置在电路板上的LED芯片阵列。该方案提供了低成本和安装方便的LED线形或者说条形发光模块。

根据本发明的一个进一步的优选方案，所述第二壳体部分包括多个单独的光学部件，所述发光组件的电路板包括多个电路，每一个电路、所属的第一壳体部分的部段、所属的一个或者多个LED芯片以及所属的光学部件构成可分割的独立的发光单元。从而可以根据实际的使用需求和使用情形在终端用户获得的LED发光模块分割出不同的发光单元，例如切割包括三个发光单元作为LED发光模块等，从而使得该LED发光模块很好地更灵活地满足客户的需求。

根据本发明的一个优选方案，所述第一壳体部分包括底壁和从底壁两侧延伸出的侧壁，所述第二壳体部分在所述侧壁处与所述第一壳体部分一体制成。该方案提供了第一壳体部分和第二壳体部分的限定可封闭的用于所述发光组件的容纳空间的简易实现方案。

优选地，所述第一壳体部分为热沉。从而可以很好地满足LED芯片的散热需求。

优选地，LED发光模块还包括两个端盖，所述容纳空间具有两个彼此相对的开放端口，所述两个端盖分别从两侧封闭所述端口。从而进一步防止外界物体侵入，提高了IP水平。

优选地，所述光学部件包括透镜。从而透镜与第一壳体部分一体制成，兼顾了装配的简单性和光学特性两方面的需求。

优选地，所述LED发光模块呈长形箱体状。

根据本发明的一个优选方案，所述第二壳体部分为纵向上条带状连续延伸，在横截面上包括作为出射面的顶面、底面以及连接所述顶面和底面的侧曲面部分，其中，所述底面的限定出凹陷空腔的部分作为入射面。来自LED芯片的光线从所述入射面射入，经侧曲面部分反射至所述顶面出射。

可以根据所需要的不同的光分布设计顶面。根据本发明的不同的优选实施方案，所述顶面设计为平坦面、连续的凸曲面、连续的凹曲面。凹曲面和凹曲面的设计可以按照样条曲线的方式来限定。

根据本发明的替换优选方案，也可以设计顶面包括位于中部的连续的凹曲面和位于两侧的连续的凸曲面。

根据本发明的另一个替换优选方案，所述顶面为连续的波浪型曲面，所述连续的波浪型曲面由连续的凹曲面或凸曲面加波动函数限定而成。

根据本发明还涉及一种制造LED发光模块的方法，其特征在于，包括以下步骤：a)利用双色挤压工艺制造所述第一壳体部分和第二壳体部分，并且在二者之间形成有可封闭的用于发光组件的容纳空间，其中至少第二壳体部分是由透光材料制成；b)将所述发光组件插入到所述容纳空间中。

根据本发明还涉及一种制造LED发光模块的方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将发光组件放入到挤压机器中；b)利用挤压工艺制造第一壳体部分和第二壳体部分，使得所述发光组件与所述第一壳体部分和第二壳体部分一体形成在所述第一壳体部分和第二壳体部分之间的容纳空间里，,其中至少第二壳体部分（12）是由透光材料制成；c）利用端盖封闭所述容纳空间。

根据本发明的LED发光模块和制造LED发光模块的方法具有成本低廉、容易安装、有效的IP保护等各种优点。

应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。

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分别是根据现有技术中的方案；

图2是根据本发明的LED发光模块的第一实施例的壳体的立体图；

图3是根据本发明的LED发光模块的第一实施例的壳体的横截面图；

图4是根据本发明的LED发光模块的第一实施例的爆炸图；

图5是根据本发明的LED发光模块的第一实施例的组装图；

图6是根据本发明的LED发光模块的第二实施例的壳体的横截面图；

图7是根据本发明的LED发光模块的第三实施例的未加端盖的立体图；

图8是根据本发明的LED发光模块的第三实施例的爆炸图；

图9是根据本发明的LED发光模块的第一至第三实施例中的透镜的横截面图；

图10-15是根据本发明的LED发光模块的第四至第九实施例的透镜的横截面图。

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”、“前”、“后”、“前导”、“尾随”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。

图2是根据本发明的LED发光模块的第一实施例的壳体的立体图。LED发光模块尤其适用于室外使用，在该实施例中设计为常见的箱体形状。如图2所示，LED发光模块的壳体1与现有技术设计的不同。其中，LED发光模块包括上壳体和下壳体部分，分别作为第二壳体部分12和第一壳体部分11。第二壳体部分12同时作为光学部件例如透镜使用，第二壳体部分12和第一壳体部分11一体制成。第一壳体部分11在该实施例作为限定容纳光学部件的容纳空间5的部分使用，同时其可以设计作为热沉。二者之间形成了容纳发光组件的容纳空间5。该容纳空间5在图中的纸面方向上形成有两个相对设置的可插入的端口（见图3），可以将发光组件经由端口插入到该容纳空间5中。为了在容纳空间5中更好地容纳该发光组件，设计有保持机构，形成在该第一壳体部分11的朝向该容纳空间5的内壁上。该保持机构为卡钩6。

图3是根据本发明的LED发光模块的第一实施例的壳体1的横截面图。从图3中可以看出，卡钩形成在该内壁上的在该发光组件的插入方向上，发光组件的电路板与该卡钩6导热地接触该发光组件可插入到该容纳空间5中。该卡钩起到了将该发光组件安装到容纳空间中时的导向作用，发光组件可以承载在卡钩6的上方或者下方。发光组件的电路板与卡钩6利用充分的接触实现了良好的散热功能，因此，卡钩在电路板的整个纵向延伸方向上延伸。

图4是根据本发明的LED发光模块100的第一实施例的爆炸图。从中可以看到发光组件2和端盖13。发光组件2包括电路板3和设置在该电路板3上的LED芯片4。该发光组件2通过壳体1的端口14可插入到该容纳空间5中。该第一壳体部分11和第二壳体部分12以条带状延伸，该发光组件2包括多个以条带状延伸的电路板3和设置在电路板3上的LED芯片4阵列。在该发光组件2插入到该容纳空间5中后，利用两侧的端盖13封闭容纳空间5。电路板3可以是柔性电路板，LED芯片4呈线性排列。

图5是根据本发明的LED发光模块100的第一实施例的组装图。在根据图4LED发光模块组装后通过端盖13密封壳体1，实现了LED发光模块100的高的IP保护。LED发光模块100整体上呈长条形的箱形形状。

该第一壳体部分11和第二壳体部分12利用不同的材料一体制成。在根据图2-5的实施例中该第一壳体部分11和第二壳体部分12由塑料利用双色挤压工艺一体制成。在该壳体1制成后，进行电路板在壳体中的安装。

图6是根据本发明的LED发光模块100的第二实施例的壳体1的横截面图。与根据图2-5的实施例不同，在该实施例中，不仅仅该第一壳体部分11、该第二壳体部分12一体制成，进一步又将电路板3与第一壳体部分11、该第二壳体部分12一体制成，因此设计方案进一步提高了发光模块100的整体设计集成度，从而进一步地简化了安装所需要的费用和成本。

如图6所示，电路板3嵌入到壳体1中。第一壳体部分11包括形成在侧壁上的凸缘7，与第一实施例中的卡钩不同，该凸缘7是与承载芯片4的电路板一体形成的部分，电路板的边缘在该凸缘的下方并与该凸缘一体制成。同时，该凸缘7与第一壳体部分11的底壁共同限定出使电路板受限制的容纳空间，从而更加改善了第一壳体部分11和电路板3的接合强度。该实施例中，热阻非常低并且不需要导热垫或者导热胶。

图7是根据本发明的LED发光模块的第三实施例的未加端盖的立体图。在该实施例中，为了使得该LED发光模块很好地更灵活地满足客户的需求，将LED发光模块设计为可分割性的多个发光单元。为此，该第二壳体部分12为纵向上条带状延伸，该发光组件的电路板3包括多个电路（未详细示出），每一个电路、所属的第一壳体部分11的部段、所属的一个或者多个LED芯片4以及所属的光学部件构成可分割的独立的发光单元。从而可以根据实际的使用需求和使用情形在终端用户获得的LED发光模块分割出不同的发光单元10，图中的虚线示意出了分割线，例如客户可以沿着分割线切出多个不同的发光单元。该第二壳体部分12可以是在纵向上条带状连续地延伸，当然，也可以是在纵向上由多个单独的并且彼此分立地延伸的发光部件构成。

图8是根据本发明的LED发光模块的第三实施例的爆炸图。通过端盖13密封壳体1的端口14，实现了LED发光模块100的高的IP保护。LED发光模块100整体上呈长条形的箱形形状。

图9是根据本发明的LED发光模块的第一至第三实施例中的透镜的横截面图。在该实施例中，作为该第二壳体部分12的透镜为纵向上条带状连续延伸，在横截面上包括作为出射面的顶面122、底面123以及连接该顶面122和底面123的侧曲面部分124，其中，该底面123的限定出凹陷空腔125的部分作为入射面。第二壳体部分12的与第一壳体部分的侧壁接合的侧壁与侧曲面部分124限定出来两个对称的侧凹槽126。侧曲面部分124为从顶面122突出的部分。该透镜可以实现均匀的光分布。在图9中该顶面122为平坦面。

图10-15是根据本发明的LED发光模块的第四至第九实施例的透镜的横截面图；在图10-15中仅仅顶面的设计方案有所调整。在图10中，该顶面122为连续的凸曲面。在图11中，该顶面122为连续的凹曲面。在图12中，该顶面122包括位于中央连续凹曲面127和两侧的侧连续凸曲面128。在图13-15中，该顶面122为连续的波浪型曲面，该连续的波浪型曲面由连续的凹曲面和/或凸曲面加波动函数限定而成。上述波浪的幅值以及间隔距离等可以根据所需要的光分布来进行相应的调整。例如可以用公式y=f(x)+hsin(ax)来描述上述连续的波浪型曲面。图13中的波浪型曲面可以认为是图10连续的凸曲面加波动函数（此处为正弦函数）获得的曲面。图14中的波浪型曲面可以认为是图11连续的凹曲面加波动函数（此处为正弦函数）获得的曲面。图15中的波浪型曲面可以认为是图12中央连续凹曲面127和两侧的侧连续凸曲面128加波动函数（此处为正弦函数）获得的曲面。利用波浪型曲面可以实现更加均匀的颜色。

根据本发明的制造第一实施例的LED发光模块的第一种方法包括下列步骤a)利用双色挤压工艺制造第一壳体部分11和第二壳体部分12，并且在二者之间形成有可封闭的用于发光组件2的容纳空间5，其中至少第一壳体部分11和第二壳体部分12是由透光材料制成；b)将该发光组件2插入到该容纳空间5中；c）利用端盖（13）封闭该容纳空间5。

根据本发明的制造第二和第三实施例的LED发光模块的第二种方法包括下列步骤：a)将发光组件2放入到挤压机器中；b)利用挤压工艺，尤其是双色挤压工艺制造第一壳体部分11和第二壳体部分12，使得该发光组件2与该第一壳体部分11和第二壳体部分12一体形成在该第一壳体部分11和第二壳体部分12之间的容纳空间5里；c）利用端盖（13）封闭该容纳空间5。

需要指出的，在根据图2-15中所描述的关于LED发光模块的各个特征也适用于描述方法流程最终获得的LED发光模块。

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。

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。

标号列表

100LED发光模块

1壳体

11第一壳体部分

12第二壳体部分(透镜)

2发光组件

122顶面

123底面

124侧曲面部分

125凹陷空腔

126侧凹槽

127中央连续凹曲面

128侧连续凸曲面

3电路板

4LED芯片

5容纳空间

6卡钩

7凸缘

8底壁

9侧壁

13端盖

14端口

10发光单元

Claims (26)

1.一种LED发光模块（100），包括：壳体（1）；以及发光组件（2），包括电路板（3）和设置在所述电路板（3）上的LED芯片（4）；其特征在于，所述壳体包括第一壳体部分（11）和第二壳体部分（12），所述第一壳体部分（11）和第二壳体部分（12）一体制成并且在二者之间限定有可封闭的用于所述发光组件（2）的容纳空间（5），至少所述第二壳体部分（12）设计为用于所述LED芯片（4）的光学部件。

2.根据权利要求1所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述发光组件（2）可插入到所述容纳空间（5）中。

3.根据权利要求2所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述第一壳体部分（11）的限定所述容纳空间（5）的内壁上形成有用于发光组件（2）的保持机构。

4.根据权利要求3所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述保持机构为形成在所述内壁上的在所述发光组件（2）的插入方向上延伸的卡钩（6），所述电路板（3）与所述卡钩（6）导热地接触。

5.根据权利要求1所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述电路板（3）与所述第一壳体部分（11）、所述第二壳体部分（12）一体制成。

6.根据权利要求5所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述第一壳体部分（11）包括形成在内壁上的凸缘（7），所述发光组件（2）的电路板（3）在所述容纳空间（5）中利用边缘在所述凸缘（7）的下方与所述凸缘（7）一体制成。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述第一壳体部分（11）和第二壳体部分（12）利用不同的材料一体制成。

8.根据权利要求7述的LED发光模块（100），其特征在于，所述第一壳体部分（11）和第二壳体部分（12）由塑料利用双色挤压工艺一体制成。

9.根据权利要求8所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述第一壳体部分（11）由导热塑料制成并且所述第二壳体部分（12）由透光塑料制成。

10.根据权利要求8所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述第二壳体部分（12）由ＰＣ或PMMA制成。

11.根据权利要求5或6所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述电路板（3）与所述第一壳体部分（11）、所述第二壳体部分（12）利用共挤压工艺一体制成。

12.根据权利要求1-6中任一项所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述第一壳体部分（11）和第二壳体部分（12）以条带状延伸，所述发光组件（2）包括以条带状延伸的电路板（3）和设置在电路板（3）上的LED芯片（4）阵列。

13.根据权利要求1-6中任一项所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述第二壳体部分（12）在纵向上条带状延伸，所述发光组件（2）的电路板（3）包括多个电路，每一个电路、所属的第一壳体部分（11）的部段、所属的一个或者多个LED芯片（4）以及所属的光学部件构成在纵向上可分割的独立的发光单元（10）。

14.根据权利要求1-6中任一项所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述第一壳体部分（11）包括底壁（8）和从底壁（8）两侧延伸出的侧壁（9），所述第二壳体部分（12）在所述侧壁（9）处与所述第一壳体部分（11）一体制成。

15.根据权利要求1-6中任一项所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述第一壳体部分（11）为热沉。

16.根据权利要求1-6中任一项所述的LED发光模块（100），其特征在于，还包括两个端盖（13），所述容纳空间（5）具有两个彼此相对的开放端口（14），所述两个端盖（13）分别从两侧封闭所述端口（14）。

17.根据权利要求1-6中任一项所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述光学部件包括透镜。

18.根据权利要求1-6中任一项所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述LED发光模块（100）呈长形箱体状。

19.根据权利要求1-6中任一项所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述第二壳体部分（12）在纵向上条带状连续延伸，在横截面上包括作为出射面的顶面（122）、底面（123）以及连接所述顶面（122）和底面（123）的侧曲面部分（124），其中，所述底面（123）的限定出凹陷空腔（125）的部分作为入射面。

20.根据权利要求19所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述顶面（122）为平坦面。

21.根据权利要求19所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述顶面（122）为连续的凸曲面。

22.根据权利要求19所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述顶面（122）为连续的凹曲面。

23.根据权利要求19所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述顶面（122）包括位于中央连续凹曲面（127）和两侧的侧连续凸曲面（128）。

24.根据权利要求19所述的LED发光模块（100），其特征在于，所述顶面（122）为连续的波浪型曲面，所述连续的波浪型曲面由连续的凹曲面和/或凸曲面加波动函数限定而成。

25.一种制造LED发光模块（100）的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)利用双色挤压工艺制造第一壳体部分（11）和第二壳体部分（12），并且在二者之间形成有用于发光组件（2）的容纳空间（5），其中至少第二壳体部分（12）是由透光材料制成；

b)将所述发光组件（2）插入到所述容纳空间（5）中；

c）利用端盖（13）封闭所述容纳空间（5）。

26.一种制造LED发光模块（100）的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将发光组件（2）放入到挤压机器中；

b)利用双色挤压工艺制造第一壳体部分（11）和第二壳体部分（12），使得所述发光组件（2）与所述第一壳体部分（11）和第二壳体部分（12）一体形成在所述第一壳体部分（11）和第二壳体部分（12）之间的容纳空间（5）里,其中至少第二壳体部分（12）是由透光材料制成；

c）利用端盖（13）封闭所述容纳空间（5）。

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