CN106287261A - 大功率led户外防水模块灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单颗功率在2W或2W以上且具水下防水性好、散热性好的大功率LED户外防水模块灯，基板正面焊有大功率LED芯片，基板背面与LED芯片通过导热焊接介质连接，除导热底座背面中部局部外，导热底座、基板和大功率LED芯片被透光封装壳密封封装，位于透镜支架内且透镜支架与透光封装壳卡接配合。优点：一是不仅确保了LED芯片结温工作在其设定范围内，避免了结温过高所导致的LED灯发光强度、光通量下降、寿命降低、烧毁的缺陷，而且大大地减小了散热器的体积，实现大功率LED户外防水模块灯的小型化、微型化；二是热传导率的效率高，为确保LED芯片PN的结温降低起到了至关重要的技术效果；三是能够长期在露天、雨中、水下工作，防水性能安全可靠。

Description

大功率LED户外防水模块灯
技术领域
本发明涉及一种单颗功率在2W或2W以上且具水下防水性好、散热性好的大功率LED户外防水模块灯，属户大功率点光源制造领域。
背景技术
CN 203258608U、名称“大功率LED驱动模块”，图1 中，驱动电路板与散热器之间设置有空隙，或与散热器之间设置有隔热层，隔热层与散热器之间设置有空隙，基板和驱动电路板由螺钉固定在垂直穿过散热器支柱3 的下端和上端，支柱的内侧旁与散热器之间设置导线孔，驱动电路板由导线通过导线孔与基板连接；驱动电路板设置在密封壳体内，壳体底部与支柱固定连接，或壳体底部与支柱的上端为一体结构，壳体的侧面设置有进线口。或驱动电路板用导热胶灌封在壳体内，壳体的端口设置有散热板，散热板为铝合金密封盖，并与导热胶充分接触散去驱动电路元件所产生的热量。上述两款驱动模块在使用时，由螺钉通过安装孔与光学元件连接固定即可。
图2 中，基板上面设置有LED、驱动电路和元器件，LED上面设置有导热柱和散热器，面接触导热连接，面接触处涂以导热系数大于1.8 的导热硅脂，基板和散热器固定在支柱的下端和上端。该模块适合带有壳体的LED 照明灯；基板上面围绕导热柱至基板的边缘部设置壳体。壳体与导热柱周围构成缝隙，与散热器之间构成隔热层，隔热层与散热器之间构成空隙，隔热层和空隙是防止基板和散热器之间的热烘烤，减小热堆积。壳体是保护基板和元器件，壳体与导热柱之间缝隙用硅胶密封，与基板涂硅胶再用螺钉固定。基板上面的电路和元器件涂三防漆保护层，严防雨水潮湿，确保驱动振荡电路的安全可靠。使用时将支撑环嵌入光学元件外底部上面的U 型槽内，必要时涂上硅胶更可靠。图2 中驱动模块不包含散热器，只有在使用时配上合适的散热器与驱动模块一同固定在光学元件上。驱动模块由螺钉通过安装孔与光学元件连接固定即可。
图3 中，光学元件外底部设置有支柱、中心孔和支撑平台，将图中的基板放入光学元件的外底部使LED置入中心孔内，再装入散热器，散热器固定在支柱上面，驱动电路板固定在散热器上面。将图2 中的基板放入光学元件的外底部使LED置入中心孔内，正负电极片附于中心孔的外部，支撑平台与基板由硅胶固定连接，再顺序装入导热柱和散热器，散热器固定在支柱上。该两款是在光学元件上设置模块的驱动组件，不具有防水性，适用于带有壳体的照明灯。图3 中，包括在光学元件的外底部围绕基板至散热器之间设置有壳体，壳体与散热器之间涂硅胶密封。
其不足之处：一是只能防潮，无法防水，更无法进入水下工作；二是无法解决2W或2W上以大功率LED的散热问题，且极易发生过热导致大功率LED驱动模块烧毁现象的发生；二是无法解决LED点光源的仿形密封，只能采用壳体、密封垫圈密封。
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种既能在水下工作，又能确保LED结温温度处于其设定的工作范围内，同时又能实现防形全密封散热的LED大功率LED户外防水模块灯。
设计方案：为了实现上述设计目的。1、基板正面焊有贴面大功率LED发光芯片，基板背面与LED芯片散热面通过导热焊接介质直接连接的设计，是本发明的技术特征之一。这样设计的目的在于：由于基板背面采用导热介质（如锡摊铝）直接与LED芯片散热焊接，既消除了芯片导热面与基板面之间的气隙，使芯片导热面直接通过基板与导热底座之形成无任何隔热气隙的整体结构，使芯片导热面热量直接无气隙传递至导热底座，提高了热传导效率。2、除导热底座背面中部局部外，导热底座、基板和大功率LED发光芯片被透光封装壳密封封装的设计，是本发明的技术特征之二。这样设计的目的在于：由于透光封装壳所采用的材料既具有良好的耐高温、耐酸碱性，又具有良好的导热性能，本申请将其注塑包覆在导热底座、基板和大功率LED发光芯片，使被包覆的导热底座、基板和大功率LED发光芯片与透光封装壳内壁之间没有空气存，避免了空气对热传导的影响，使导热底座接收的热量能够通过透光封装壳快速散发，从而确保了LED发光芯片的结温处于工作的范围内。3、所述透光封装壳在密封导热底座后，在导热底座背面中部局部形成凹槽且凹槽内置有高导热耐温胶的设计，是本发明的技术特征之三。这样设计的目的在于：该凹槽既能满足密封封装时对导热底座的定位，又能通过高导热耐温胶二次实现导热底座与透光封装壳沿之间的二次密封，确保透光封装壳体在雨中、在水下不进水；其次，由高导热耐温胶具有良好的热传导系数，它能够与密封覆盖在其上的导热密封板形成良好的热传导，确保导热底座上的热量通过高导热耐温胶传递至导热密封板，而导热密封板的设置使透光封装壳的开口部处于三道密封结构，从而万无一失地确保了功率LED户外防水模块户外、水下的可靠防水性。4、既使在50℃～60℃极限工作环境温度下，导热底座散热量使大功率LED光源的结温的温度在结温温度范围波动的设计，是本发明的技术特征之四。这样设计的目的在于：由于LED存在发热现象，随着LED的工作时间和工作电流的增加，其发光强度和光通量会下降，寿命降低，并且还会导致激发效率的下降，以及PN结结温温度超出其设定的范围时，则导致LED烧毁。人们为了解决这一技术难题，通常通过增大散热器的散热面积来降低PN结的结温温度，这种办法虽然行之有效，但是体积大、不适用于户外及水下LED灯的制作，并且制作成本高。为此本发明通过设定LED灯在极限工作环境的条件下，通过控制导热底座的体积大小，来确保LED灯的PN结结温处于所设定的工作范围，从而使导热底座的体积大为减小。5、透镜位于透镜支架内且透镜支架与点光源主体壳体之间卡接配合的设计，是本发明的技术特征之五。这样设计的目的在于：由于透镜的选配是根据大功率点光源光线发射角度的不同和客户的需求而设定的，本申请将透镜与点光源模块主体之间设计成分体结构，既能够根据客户的需求及时调整透镜的技术参数（配光），又能够根据LED大功率点光源的技术参数调整透镜的技术参数（配合）。
技术方案：一种大功率LED户外防水模块灯，基板正面焊有大功率LED芯片，基板背面与LED芯片散热面通过导热焊接介质连接，除导热底座背面中部局部外，导热底座、基板和大功率LED芯片被透光封装壳密封封装，透镜位于透镜支架内且透镜支架与透光封装壳卡接配合。
本发明与背景技术相比，一是根据大功率LED发光源PN结结温波动范围，设计LED芯片PN散热器的体积，不仅确保了LED芯片结温工作在其设定范围内，避免了结温过高所导致的LED灯发光强度、光通量下降，以及寿命降低、烧毁的缺陷，而且大大地减小了散热器的体积，实现大功率LED户外防水模块灯的小型化、微型化；二是导热底座、基板和大功率LED发光芯片与透光封装壳之间无空气间隙的设计，确保了导热底座所接受的热量直接传递至透光封装壳，使热传导率的效率大大提高，为确保LED芯片PN的结温降低起到了至关重要的技术效果；三是导热底座、基板和大功率LED发光芯片与透光封装壳之间无空气间隙密封注塑成型且透光封装壳注塑定位口间采用三道密封技术的设计，使透光封装壳能够长期在露天、雨中、水下工作，防水性能安全可靠；四是采用透镜支架支撑透镜的设计，实现了按客户需求及大功率LED技术参数及时调整透镜技术参数的目的。
附图说明
图1是大功率LED户外防水模块灯的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：参照附图1。一种大功率LED户外防水模块灯，基板3正面焊有大功率LED芯片4，基板3背面与LED芯片4散热面通过导热焊接介质连接，除导热底座8背面中部局部外，导热底座8、基板3和大功率LED芯片4被透光封装壳4密封封装，透镜6位于透镜支架9内且透镜支架9与透光封装壳4卡接配合。既使在极限50℃～60℃下，导热底座6散热量使大功率LED光源的结温的温度在结温温度的范围波动。
所述透光封装壳4在密封导热底座8后，在导热底座8背面中部局部形成凹槽且凹槽内置有高导热耐温胶7。高导热耐温胶7系现有技术，类似的胶虽然名称不一，但性质相同，故在此不作详细叙述。所述高导热耐温胶7上置有导热密封板2。
所述导热底座8、基板3和大功率LED芯片4与透光封装壳4之间为无空气隙密封封装。
所述透光封装壳4采用高导热耐温高分子树脂注塑成型。所述高导热耐温高分子树脂是由耐高温耐酸碱树脂构成。该材料系现有技术，类似的材料虽然名称不一，但性质相同，故在此不作详细叙述。
实施例2：在实施例1的基础上，所述透光封装壳4的直径小于30毫米。
实施例3：在实施例1的基础上，既使在50℃～60℃的极限工作环境温度下，当LED芯片功率为2～3W时，导热底座2的直径大于20毫米、厚度大于5毫米。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种大功率LED户外防水模块灯，其特征是：基板（3）正面焊有大功率LED芯片（4），基板（3）背面与LED芯片（4）散热面通过导热焊接介质连接，除导热底座（8）背面中部局部外，导热底座（8）、基板（3）和大功率LED芯片（4）被透光封装壳（4）密封封装，透镜（6）位于透镜支架（9）内且透镜支架（9）与透光封装壳（4）卡接配合。
2.根据权利要求1所述的大功率LED户外防水模块灯，其特征是：所述透光封装壳（4）在密封导热底座（8）后，在导热底座（8）背面中部局部形成凹槽且凹槽内置有高导热耐温胶（7）。
3.根据权利要求2所述的大功率LED户外防水模块灯，其特征是：所述高导热耐温胶（7）上置有导热密封板（2）。
4.根据权利要求1所述的大功率LED户外防水模块灯，其特征是：所述透光封装壳（4）采用高导热耐温高分子树脂注塑成型。
5.根据权利要求4所述的大功率LED户外防水模块灯，其特征是：所述高导热耐温高分子树脂是由耐高温耐酸碱树脂构成。
6.根据权利要求1所述的大功率LED户外防水模块灯，其特征是：既使在极限温度50℃～60℃下，导热底座（8）散热量使大功率LED光源的结温的温度在结温温度的范围波动。
7.根据权利要求1所述的大功率LED户外防水模块灯，其特征是：所述透光封装壳（4）的直径小于30毫米。
8.根据权利要求1所述的大功率LED户外防水模块灯，其特征是：所述导热底座（8）、基板（3）和大功率LED芯片（4）与透光封装壳（4）之间为无空气隙密封封装。
9.根据权利要求1或6所述的大功率LED户外防水模块灯，其特征是：既使在50℃～60℃极限工作环境温度下，当LED芯片功率为2～3W时，导热底座2的直径大于20毫米、厚度大于5毫米。
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