CN106195660A - 一种led光源模组及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种LED光源模组及加工方法，线路板上设置有若干LED灯珠，LED灯珠固定焊接在线路板上；LED灯珠的上方设有注塑模组透镜，注塑透镜模组的下表面设有内凹部，内凹部的轮廓与LED灯珠的外部轮廓相配合；注塑透镜模组与LED灯珠之间的空间填充有胶体；线路板的背部涂抹有导热胶、并通过紧固螺钉固定在散热器上；注塑透镜模组与线路板、散热器之间形成密封结构。减少传统LED光源模组密封器件及部分紧固器件，由注塑工艺、设备加工实现模组透镜的密封及固定。由于模组透镜与LED灯珠的全面接触，可起到比传统光源模组更优异的散热效果；可在二次配光中剔除空气介质的介入，减少光线的损失，提高光源模组发光效率。

Description

一种LED光源模组及加工方法
技术领域
本发明属于LED光源模组新的结构及工艺方法，尤其是一种LED光源模组及加工方法。
背景技术
市场上的LED路灯、隧道灯、泛光灯等灯具多采用光源模组式结构，由单个或多个光源模块固定在一个框架结构上，与驱动电源接通即可使用。光源模块包含了LED灯珠、光学器件、线路板、密封结构件、散热器、紧固件等部件。现有的技术是将以上各个部件通过各自的生产工艺单独加工出来，通过坚固件将其各部件连接，完成一个整体结构，实现发光、二次配光、防水、散热的功能。
但由于组件数量多，生产工序繁琐，由于员工操作手法不统一，使防水密封性标准不统一，良率不高，且整个生产过程很难实现自动化生产，多为人工操作，繁琐的工序及诸多的品质管控点提升人工成本及管理成本。
同时，多个部件的要实现紧密的配合达到防水密封的效果，要增加各部件的尺寸精度；达到优异的二次配光也需要光学部件要与LED灯珠进行更为精准的定位，这些因素都是由人工控制，势必要增加不良率，对于生产条件及品质管控一般的企业无疑是一个很难解决的问题。且产品流放到市场之后也无法达到预期的设计目标，因此所产生的不良效果，对于照明设计、用户使用都造成不良影响，更不利于推进LED照明产业的发展。
这种结构使LED灯珠的散热只能考背部的散热器，过程中要经过铝线路板这个散热通道，而LED灯珠的热量并非只由背部产生，发光面部分的散出的热量只能被关在密封的腔体中无法散出，热量无法有效散出对LED灯珠自身的影响是增加光衰，对塑胶材质的二次光学器件（模组透镜）更是增加老化速度的恶性影响。从光学技术角度来看，传统的光源模组结构的LED灯珠自身发光的路径要经过LED灯珠透镜、空气及模组透镜，过程中经历了三次透射及反射，对于不同介质之间，每次光线的透射、反射都会损耗光通量，降低了光源模组的有效光通量，从而降低光效。以上都是由于这种光源模组自身结构及工艺所导致的客观损失。
发明内容
为了解决上述现有技术中问题，本发明提出了一种LED光源模组及加工方法。
一种LED光源模组，包括有线路板，LED灯珠，注塑模组透镜，散热器，输入线；线路板上设置有若干LED灯珠，LED灯珠以串联或并联的形式阵列固定焊接在线路板上，若干LED灯珠形成通路；LED灯珠的上方设有注塑模组透镜，注塑透镜模组的下表面设有内凹部，内凹部的轮廓与LED灯珠的外部轮廓相配合；注塑透镜模组与LED灯珠之间的空间填充有与透镜模组的光折射率相匹配的胶体，LED灯珠被胶体全部包覆；线路板的背部涂抹有导热胶、并通过紧固螺钉固定在散热器上；散热器支撑固定线路板、并将LED灯珠热量导出散发；注塑透镜模组与线路板、散热器之间形成密封结构；输入线的一端穿过散热器与线路板连接，通过线路板的电路设置使输入线的另一端与线路板上的LED灯珠形成通路。散热器的承载线路板的表面均匀涂抹导热材料。
作为本发明方案进一步具体优化的，LED灯珠光线的最大发射角度为120-150°。
作为本发明方案进一步具体优化的，LED光源模组采用整体注塑式模组透镜工艺，模组透镜的材料加热后呈热态，冷却处理后，光源模组的原材料固化在线路板上，与LED灯珠实现无缝接触。
一种LED光源模组的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
①通过锡膏印刷机将锡膏涂抹在线路板上，涂抹锡膏的区域与LED灯珠底部焊盘对应；
②通过贴片机将LED灯珠贴附到线路板上，准备焊接；
③将贴好LED灯珠的线路板加热到锡膏融化的温度，然后冷却，采用回流焊机使LED灯珠紧固在线路板上并形成一个通路，具体的温度设置根据LED灯珠的耐温参数及锡膏的熔焊温度而设定；
④在散热器承载线路板的表面均匀涂抹导热材料，并将线路板放置于散热器平台上，使其固定，其固定方式采用紧固件固定或固化胶水粘接；
⑤将导线焊接在线路板的焊盘上，并穿过线路板及散热器，避免导线主体部分放置在散热器平台上，通孔部分可采用防水接头紧固堵死或采用固化防水胶水堵死进行防护；
⑥以上工序完成后，将半成品作为镶嵌件放置于注塑模具的公模或母模中，使散热器表面在模具内固定；
⑦注塑机合模后，在散热器的表面上形成透镜形状的模腔，将透镜模组的原材料经过加热溶化后通过注塑机施加压力流入到模腔内，模组透镜的原材料可以是PC/PMMA等透光的塑质材料；
⑧待熔融状态的透镜原材料填满整个模腔后，经过冷却，固定成型，模组透镜即已紧密的贴合在散热器上，脱模后完成LED光源模组的加工工艺。
本发明主要具有以下有益效果：
1.减少传统LED光源模组密封器件及部分紧固器件，由注塑工艺、设备加工实现模组透镜的密封及固定。由于模组透镜与LED灯珠的全面接触，可起到比传统光源模组更优异的散热效果；可在二次配光中剔除空气介质的介入，减少光线的损失，提高光源模组发光效率；
2.这种结构及工艺形式所生产的光源模组只需要人工前期组装LED灯珠及线路板，后续的组装工艺由设备成型，可降低至少一半的工时及人工投入，并大幅度提升生产良品率；且整个结构可不采用密封圈、紧固螺钉等物料即可达到IPX8的防水结构，降低材料成本；
3.由于这种工艺可将模组透镜与LED灯珠紧密的无缝结合，LED灯珠的热量可以直接传送到模组透镜上，热量传递到外壁时可有效的与空气进行对流散热，极大的增加了光源模组的散热效果，提升光源模组寿命；
4.LED灯珠发光时，光线路径减少了空气这一环节，避免了光线的吸收，相当于光线从LED灯珠发出，只需要一次透射即可达到二次配光效果，应用于照明环境，可有效提升光源模组的光效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本方案的LED光源模组的结构示意图；
图2是传统LED光源模组的结构示意图；
图3是本发明工艺流程图；
图4是本发明工艺流程图；
图5是本发明工艺流程图；
图6是本发明LED光源模组二次配光与传统光源模组二次配光对比示意图；
图7是本发明LED光源模组散热与传统光源模组散热对比示意图；
图中，1、注塑模组透镜，2、LED灯珠，3、线路板，4、散热器，5、输入线，6、模组透镜，7、密封圈，8、螺钉，9、模具上模，10、模具下模，11、模具半成品，12、模具注胶口，13、整体光源模组，14、LED灯珠透镜，15、LED芯片，16、空气介质。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明是开发了一种新的光源模组结构及工艺形式，来进行光源模组的整体制造：该光源模组依然保留采用LED灯珠2、铝线路板3、散热器4这几种核心部件，取消密封圈7，且采用整体注塑式模组透镜6工艺替代传统组装式模组透镜6。
具体的为，一种LED光源模组，包括有线路板3，LED灯珠2，注塑模组透镜1，散热器4，输入线5。线路板3上设置有若干LED灯珠2，LED灯珠2以串联或并联的形式阵列固定焊接在线路板3上，若干LED灯珠2形成通路；LED灯珠2的上方设有注塑模组透镜1，注塑透镜模组的下表面设有内凹部，内凹部的轮廓与LED灯珠2的外部轮廓相配合；注塑透镜模组与LED灯珠2之间的空间填充有与透镜模组的光折射率相匹配的胶体，LED灯珠2被胶体全部包覆。
线路板3的背部涂抹有导热胶、并通过紧固螺钉8固定在散热器4上；散热器4支撑固定线路板3、并将LED灯珠2热量导出散发；注塑透镜模组与线路板3、散热器4之间形成密封结构。
输入线5的一端穿过散热器4与线路板3连接，通过线路板3的电路设置使输入线5的另一端与线路板3上的LED灯珠2形成通路。散热器4的承载线路板3的表面均匀涂抹导热材料。LED灯珠2光线的最大发射角度为120-150°。
LED光源模组采用整体注塑式模组透镜6工艺，模组透镜6的材料加热后呈热态，冷却处理后，光源模组的原材料固化在线路板3上，与LED灯珠2实现无缝接触。
当对输入线5一端通电时，LED灯珠2发光，由于模组透镜6与LED灯珠2紧密配合，可通过模组透镜6实现二次光学作用，即改变LED灯珠2所发出来光线的方向；同时，LED灯珠2的热量也会通过模组透镜6与空气对流，起到散热的作用。
一种LED光源模组的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
①通过锡膏印刷机将锡膏涂抹在线路板3上，涂抹锡膏的区域与LED灯珠2底部焊盘对应；
②通过贴片机将LED灯珠2贴附到线路板3上，准备焊接；
③将贴好LED灯珠2的线路板3加热到锡膏融化的温度，然后冷却，采用回流焊机使LED灯珠2紧固在线路板3上并形成一个通路，具体的温度设置根据LED灯珠2的耐温参数及锡膏的熔焊温度而设定；
④在散热器4承载线路板3的表面均匀涂抹导热材料，并将线路板3放置于散热器4平台上，使其固定，其固定方式采用紧固件固定或固化胶水粘接；
⑤将导线焊接在线路板3的焊盘上，并穿过线路板3及散热器4，避免导线主体部分放置在散热器4平台上，通孔部分可采用防水接头紧固堵死或采用固化防水胶水堵死进行防护；
⑥以上工序完成后，将半成品作为镶嵌件放置于注塑模具的公模或母模中，使散热器4表面在模具内固定；
⑦注塑机合模后，在散热器4的表面上形成透镜形状的模腔，将透镜模组的原材料经过加热溶化后通过注塑机施加压力流入到模腔内，模组透镜6的原材料可以是PC/PMMA等透光的塑质材料；
⑧待熔融状态的透镜原材料填满整个模腔后，经过冷却，固定成型，模组透镜6即已紧密的贴合在散热器4上，脱模后完成LED光源模组的加工工艺。
LED灯珠2焊接在线路板3上，利用紧固件或其它材料将其固定在散热器4上，起到导热及固定的作用，在线路板3上焊接输入线5，形成光源模组半成品，将此半成品作为一个镶件放置在已开发好的模组透镜6模具中，合模，采用模组透镜6注塑工艺将模组透镜6原材料在光源模块半成品上直接注塑成型，脱模后形成光源模组成品。
这种结构及工艺形式所生产的光源模组只需要人工前期组装LED灯珠2及线路板3，后续的组装工艺由设备成型，可降低至少一半的工时及人工投入，并大幅度提升生产良品率；且整个结构可不采用密封圈7、紧固螺钉8等物料即可达到IPX8的防水结构，降低材料成本。
由于这种工艺可将模组透镜6与LED灯珠2紧密的无缝结合，LED灯珠2的热量可以直接传送到模组透镜6上，热量传递到外壁时可有效的与空气进行对流散热，极大的增加了光源模组的散热效果，提升光源模组寿命。
同样的，LED灯珠2发光时，光线路径减少了空气这一环节，避免了光线的吸收，相当于光线从LED灯珠2发出，只需要一次透射即可达到二次配光效果，应用于照明环境，可有效提升光源模组的光效。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种LED光源模组，其特征在于，包括有线路板（3），LED灯珠（2），注塑模组透镜（1），散热器（4），输入线（5）；
所述线路板（3）上设置有若干LED灯珠（2），所述LED灯珠（2）以串联或并联的形式阵列固定焊接在线路板（3）上，若干所述LED灯珠（2）形成通路；所述LED灯珠（2）的上方设有注塑模组透镜（1），所述注塑透镜模组的下表面设有内凹部，所述内凹部的轮廓与所述LED灯珠（2）的外部轮廓相配合；所述注塑透镜模组与所述LED灯珠（2）之间的空间填充有与所述透镜模组的光折射率相匹配的胶体，所述LED灯珠（2）被胶体全部包覆；
所述线路板（3）的背部涂抹有导热胶、并通过紧固螺钉（8）固定在散热器（4）上；所述散热器（4）支撑固定线路板（3）、并将LED灯珠（2）热量导出散发；所述注塑透镜模组与所述线路板（3）、所述散热器（4）之间形成密封结构；
所述输入线（5）的一端穿过散热器（4）与线路板（3）连接，通过线路板（3）的电路设置使输入线（5）的另一端与线路板（3）上的LED灯珠（2）形成通路；
所述散热器（4）的承载线路板（3）的表面均匀涂抹导热材料。
2.根据权利要求1所述的LED光源模组，其特征在于，所述LED灯珠（2）光线的最大发射角度为120-150°。
3.根据权利要求1所述的LED光源模组，其特征在于，所述LED光源模组采用整体注塑式模组透镜（6）工艺，所述模组透镜（6）的材料加热后呈热态，冷却处理后，光源模组的原材料固化在线路板（3）上，与LED灯珠（2）实现无缝接触。
4.一种LED光源模组的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
①通过锡膏印刷机将锡膏涂抹在线路板（3）上，涂抹锡膏的区域与LED灯珠（2）底部焊盘对应；
②通过贴片机将LED灯珠（2）贴附到线路板（3）上，准备焊接；
③将贴好LED灯珠（2）的线路板（3）加热到锡膏融化的温度，然后冷却，采用回流焊机使LED灯珠（2）紧固在线路板（3）上并形成一个通路，具体的温度设置根据LED灯珠（2）的耐温参数及锡膏的熔焊温度而设定；
④在散热器（4）承载线路板（3）的表面均匀涂抹导热材料，并将线路板（3）放置于散热器（4）平台上，使其固定，其固定方式采用紧固件固定或固化胶水粘接；
⑤将导线焊接在线路板（3）的焊盘上，并穿过线路板（3）及散热器（4），避免导线主体部分放置在散热器（4）平台上，通孔部分可采用防水接头紧固堵死或采用固化防水胶水堵死进行防护；
⑥以上工序完成后，将半成品作为镶嵌件放置于注塑模具的公模或母模中，使散热器（4）表面在模具内固定；
⑦注塑机合模后，在散热器（4）的表面上形成透镜形状的模腔，将透镜模组的原材料经过加热溶化后通过注塑机施加压力流入到模腔内，模组透镜（6）的原材料可以是PC/PMMA等透光的塑质材料；
⑧待熔融状态的透镜原材料填满整个模腔后，经过冷却，固定成型，模组透镜（6）即已紧密的贴合在散热器（4）上，脱模后完成LED光源模组的加工工艺。
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