CN105805567B - Led模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED照明灯具领域。LED模块，包括LED、PCB板、透镜、透镜面罩和散热块，LED安装在PCB板上，PCB板固定在散热块上，透镜密闭安装在透镜面罩上，透镜面罩固定在散热块上，铝制散热块包括固定面板及其上的连接组装件和散热板，散热板和连接组装件均与固定面板的顶面相连，PCB板固定在固定面板的底面上，连接组装件上设有电接口，PCB板上设有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，固定面板上设有穿线位，穿线位的位置处于电接口与通电接口之间。该LED模块的优点是结构新颖，可以自由组合，防水性好适合户外使用。

Description

LED模块

本专利申请是申请号为“201310473702.7”发明专利的分案申请，原申请的申请日是：2013-10-11，原申请的申请号是：201310473702.7，原申请的名称是：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，可以自由组合，散热性能好，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：

LED模块，包括LED、PCB板、透镜、透镜面罩和散热块，LED安装在PCB板上，PCB板固定在散热块上，透镜密闭安装在透镜面罩上，透镜面罩固定在散热块上，散热块包括固定面板及其上的连接组装件和散热板，散热板和连接组装件均与固定面板的顶面相连，PCB板固定在固定面板的底面上，连接组装件上设有电接口，PCB板上设有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，固定面板上设有穿线位，穿线位的位置处于电接口与通电接口之间。

作为优选，所述固定面板上的连接组装件是多个，PCB板上设有与连接组装件上的电接口位置和数量匹配的多个通电接口，每组电接口与通电接口之间均设有一个穿线位；至少一个穿线位是穿线通孔，至少一个穿线通孔正上方的电接口内设置电连接头，电连接头通过导线穿过穿线通孔与其正下方的通电接口连接；剩余的穿线位是通过冲击即可穿透的穿线卡位槽。通过多个连接组装件可以实现多个LED模块的相互连接，不需要连接的电接口与通电接口之间的穿线位是穿线通孔，不需要连接的电接口与通电接口之间的穿线位是通过冲击即可穿透的穿线卡位槽，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的强度远低于周围的固定面板的强度，适当冲击即可穿透，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。

PCB板上设置LED亮度调节模块，PCB板上的每个通电接口均可控制LED开关及调节LED的亮度，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。

作为优选，固定面板顶面呈方形，固定面板顶面上每条边的边缘处均设有一个连接组装件，固定面板顶面上的连接组装件是4个，且每个连接组装件的位置均处于每条边的中间处；每个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。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，4个连接组装件分为2个连接组装件一和2个连接组装件二，连接组装件一的外侧边上设有与其连为一体的凸柱，连接组装件二的外侧边上设有容纳凸柱的卡槽。LED模块可以单个销售和使用，当需要增加亮度时，两个相同的LED模块可以对接，一个LED模块的连接组装件一上的凸柱卡入另一个LED模块的连接组装件二上的卡槽内，增加了两组LED模块的连接强度，尤其是可以防止两组LED模块发生位移，影响两组LED模块电连接的可靠性。

作为优选，所述散热块是铝制散热块，散热板是互相平行排列的多块，散热板按高度不同分为长散热板和短散热板，长散热板和短散热板的截面均呈上窄下宽的形状，且长散热板的高度和厚度均大于短散热板，固定面板顶部最外侧的散热板是长散热板，相邻散热板之间的距离是4-6MM，其目的是尽可能的增加散热面积，由于相邻散热板之间的距离所限，无法将所有的散热板全部采用长散热板结构，即所有的散热板全部采用长散热板在制作时无法完成，加入短散热板在生产制造可实施的范围内最大限度的增加了散热面积。

作为优选，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固定面板底部的边缘上；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固定面板上，安装牢固。

作为优选，透镜面罩形状是与固定面板尺寸匹配的方形，透镜面罩的4条侧边的边缘处均规则设置有气流缺口，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；透镜面罩与散热块之间设有密封防水圈，透镜面罩上与固定面板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，提高了防尘防水的IP防护等级；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。

作为优选，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，中间的散热板上设有与其连为一体的带螺孔的安装柱，螺孔开口向上，安装柱上安装连接板，安装螺钉穿过连接板固定在安装柱上，便于整个LED模块的安装固定。

采用了上述技术方案的LED模块，透镜密闭安装在透镜面罩上，IP防护性能好；散热块包括固定面板及其上的连接组装件和散热板，散热板和连接组装件均与固定面板的顶面相连，散热性能好；电接口和通电接口通过穿线位相连，结构合理，通过固定面板上的连接组装件和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，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1的爆炸示意图。

图2：本发明实施例1的立体示意图。

图3：本发明实施例1的散热块的示意图一。

图4：本发明实施例1的散热块的示意图二。

图5：本发明实施例1中PCB板和LED的装配示意图。

图6：本发明实施例1中透镜面罩示意图一。

图7：本发明实施例1中透镜面罩示意图二。

图8：本发明实施例2的立体示意图。

图9：本发明实施例3的立体示意图。

具体实施方式

下面结合图1-9对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

实施例1

如图1-7所示的LED模块，主要包括LED3、PCB板2、透镜4、透镜面罩6和散热块1。

LED3安装在PCB板2上，具体是LED3的底部一体连接在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。

散热块1是一体式铝制散热块，散热块1由固定面板11及其上的连接组装件12和散热板13构成。PCB板2固定在固定面板11的底面上，散热板13和连接组装件12的底部均与固定面板11的顶面连为一体，连接组装件12处于固定面板11顶面的边缘处，PCB板2上设有通电接口21，连接组装件12上设有可以与通电接口21连通且经过IP防护处理的电接口121。

固定面板11呈方形，最佳的方案是固定面板11呈正方形，固定面板11顶面上每条边的边缘处均设有一个连接组装件12，固定面板11顶面上的连接组装件12是4个，且每个连接组装件12的位置均处于每条边的中间处，4边任意方向均可对接LED模块，最适合多边对接的形式。

每个连接组装件12上均设有电接口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，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。

固定面板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112，至少一个穿线通孔112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112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111。当两组LED模块对接时，可以采用穿线通孔112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111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111的强度远低于周围的固定面板11的强度，适当冲击即可穿透，经过穿透的卡位槽111就变成了穿线通孔112，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。

4个连接组装件12分为2个连接组装件一12a和2个连接组装件二12b，连接组装件一12a和连接组装件二12b均对向设置，连接组装件一12a的外侧边上设有与其连为一体的凸柱12a1，连接组装件二12b的外侧边上设有容纳凸柱12a1的卡槽12b1，凸柱12a1截面呈半圆形，卡槽12b1截面是与凸柱12a1匹配的半圆形。LED模块可以单个销售和使用，当需要增加亮度时，两个相同的LED模块可以对接，一个LED模块的连接组装件一上的凸柱12a1卡入另一个LED模块的连接组装件二上的卡槽12b1内，增加了两组LED模块的连接强度，尤其是可以防止两组LED模块发生位移，影响两组LED模块电连接的可靠性。

连接组装件12上电接口121的两侧分别设有连接孔125，连接孔125用于装配连接件，用于整个LED模块的固定安装。

散热板13是互相平行排列的多块，散热板13按高度不同分为长散热板131和短散热板132，长散热板131和短散热板132的截面均呈上窄下宽的形状，且长散热板131的高度和厚度均大于短散热板132，固定面板顶部11最外侧的散热板是长散热板131，相邻散热板13之间的距离是4-6MM，其目的是尽可能的增加散热面积，由于相邻散热板13之间的距离所限，无法将所有的散热板13全部采用长散热板结构，即所有的散热板13全部采用长散热板131在制作时无法完成，加入短散热板132在生产制造可实施的范围内最大限度的增加了散热面积。

透镜面罩6固定在散热块1上，且透镜面罩6与散热块1之间设有密封防水圈5。透镜面罩6形状是与固定面板11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固定在固定面板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固定在固定面板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。透镜面罩6上与固定面板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，例如每模组用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以上，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111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112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。

实施例2

如图8所示的LED模块，其它结构与实施例1的LED模块相同，并且在实施例1的基础上增加了部分结构和功能，具体是中间的散热板13上设有与其连为一体的带螺孔的安装柱133，螺孔开口向上，安装柱133上安装连接板134，安装螺钉穿过连接板134固定在安装柱133上，连接板134可以用于整个LED模块的安装固定。用于对接LED模块的连接组装件12上设置电连接头124，电连接头124经过IP防护处理即在电连接头124上下均设置密封防水垫圈，另外在不用于对接处的连接组装件12上，用封盖122塞住电接口121。

实施例3

如图9所示的LED模块，其它结构与实施例1的LED模块相同，并且在实施例1的基础上增加了部分结构和功能，具体是连接组装件12上设置安装连接板123，螺钉穿过安装连接板123固定在连接孔125内，安装连接板123上开孔。该连接组装件12不起对接功能而起安装的功能，通过安装连接板123可以用于整个LED模块的安装固定。另外中间的散热板13上设有与其连为一体的带螺孔的安装柱133，螺孔开口向上，安装柱133可以用于LED模块其它方式的固定。用于对接LED模块的连接组装件12上设置电连接头124，电连接头124经过IP防护处理即在电连接头124上下均设置密封防水垫圈。

上述3个实施例仅为本专利较佳的实施方式，固定面板的形状可以调整变化，例如正六边形、正八边形、半圆形等，最佳方式为正方形。固定面板上的连接组装件的数量和位置可以调整变化，连接组装件的数量可以是1个，就只能实现2个LED模块的连接，连接组装件及其上的电接口121可以是多个，例如2个、3个、5个或6个等，PCB板上的通电接口数量是需要与预留的可以通电的电接口121数量匹配。另外，实施例1中4个穿线位可以全部是穿线通孔112，也可以部分是穿线通孔112。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，达到66，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。通过固定面板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块1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 (6)

1.LED模块，包括LED、PCB板、透镜、透镜面罩和散热块，LED安装在PCB板上，PCB板固定在散热块上，透镜密闭安装在透镜面罩上，透镜面罩固定在散热块上，散热块包括固定面板及其上的连接组装件和散热板，散热板和连接组装件均与固定面板的顶面相连，PCB板固定在固定面板的底面上，连接组装件上设有电接口，PCB板上设有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，固定面板上设有穿线位，穿线位的位置处于电接口与通电接口之间；其特征在于：所述散热块是一体式铝制散热块，散热板是互相平行排列的多块，散热板按高度不同分为长散热板和短散热板，长散热板和短散热板的截面均呈上窄下宽的形状，且长散热板的高度和厚度均大于短散热板，固定面板顶部最外侧的散热板是长散热板，相邻散热板之间的距离是4-6mm；中间的散热板上设有与其连为一体的带螺孔的安装柱，螺孔开口向上，安装柱上安装连接板，安装螺钉穿过连接板固定在安装柱上。

2.根据权利要求1所述的LED模块，其特征在于所述固定面板上的连接组装件是多个，PCB板上设有与连接组装件上的电接口位置和数量匹配的多个通电接口，每组电接口与通电接口之间均设有一个穿线位；至少一个穿线位是穿线通孔，至少一个穿线通孔正上方的电接口内设置电连接头，电连接头通过导线穿过穿线通孔与其正下方的通电接口连接；剩余的穿线位是通过冲击即可穿透的穿线卡位槽。

3.根据权利要求2所述的LED模块，其特征在于PCB板上设置LED亮度调节模块，PCB板上的每个通电接口均可控制LED开关及调节LED的亮度；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。

4.根据权利要求2或3所述的LED模块，其特征在于固定面板顶面呈方形，固定面板顶面上每条边的边缘处均设有一个连接组装件，固定面板顶面上的连接组装件是4个，且每个连接组装件的位置均处于每条边的中间处；每个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。

5.根据权利要求4所述的LED模块，其特征在于4个连接组装件分为2个连接组装件一和2个连接组装件二，连接组装件一的外侧边上设有与其连为一体的凸柱，连接组装件二的外侧边上设有容纳凸柱的卡槽。

6.根据权利要求4所述的LED模块，其特征在于透镜面罩形状是与固定面板尺寸匹配的方形，透镜面罩的4条侧边的边缘处均规则设置有气流缺口，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；透镜面罩与散热块之间设有密封防水圈，透镜面罩上与固定面板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；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。