CN106653984A - 浇封型led防爆光源模组和防爆灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种浇封型LED防爆光源模组以及防爆灯。其中，该浇封型LED防爆光源模组包括安装板、光源组件、以及防爆封装胶；所述安装板的反面设有安装槽，所述安装槽的槽底壁设有贯穿至所述安装板正面的灌封孔；光源组件包括光源基板和固设于所述光源基板正面的LED芯片，所述光源基板上于所述LED芯片的外围固设有与所述LED芯片电连接的焊盘，所述光源基板相适配卡置于所述安装槽中，并与所述安装板密封连接，所述LED芯片与所述焊盘均位于所述灌封孔内；所述灌封孔在所述光源基板的正面上围设形成有一灌封腔，所述防爆封装胶填充所述灌封腔。本发明的技术方案可提高LED防爆灯的防爆性能，进而使LED防爆灯的应用范围更广。

Description

浇封型LED防爆光源模组和防爆灯
技术领域
本发明涉及防爆照明技术领域，特别涉及一种浇封型LED防爆光源模组和防爆灯。
背景技术
目前，在煤矿、石油、化工、船舶及海工平台等很多场所，都需要使用防爆照明灯具。相比于传统的高压钠灯、金卤灯、白炽灯光源，由于LED光源具有使用寿命长且节约能源等优点，故近年来已被普遍应用于防爆照明技术领域。然而，目前常见的LED防爆灯在防爆原理方面延续了传统灯具的设计方案，大多采用了隔爆型的防爆原理或者隔爆型加增安型的混合防爆技术手段，上述防爆方式在工艺上只能通过厚重的壳体、较宽的隔爆面及整灯与各零部件的配合才能满足防爆要求，壳体成本高，而且防爆性能较低，进而限制了LED防爆灯的应用范围。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种浇封型LED防爆光源模组，旨在提高LED防爆灯的防爆性能，进而使LED防爆灯的应用范围更广。
为实现上述目的，本发明提出的浇封型LED防爆光源模组包括安装板、光源组件、以及防爆封装胶；所述安装板的反面设有安装槽，所述安装槽的槽底壁设有贯穿至所述安装板正面的灌封孔；光源组件包括光源基板和固设于所述光源基板正面的LED芯片，所述光源基板上于所述LED芯片的外围固设有与所述LED芯片电连接的焊盘，所述光源基板相适配卡置于所述安装槽中，并与所述安装板密封连接，所述LED芯片与所述焊盘均位于所述灌封孔内；所述灌封孔在所述光源基板的正面上围设形成有一灌封腔，所述防爆封装胶填充所述灌封腔。
优选地，所述防爆封装胶内含有荧光粉，或者，所述灌封腔内填充的封装胶由内外两层组成，内层封装胶含有荧光粉，外层封装胶为呈透明设置的所述防爆封装胶。
优选地，所述焊盘上焊接有正负极导线，所述焊盘与所述正负极导线之间的连接点为焊点；所述焊点与所述灌封孔的内边缘之间的最小距离为D；
在所述防爆封装胶内含有荧光粉时，所述焊点和所述LED芯片中较高的带电点与所述防爆封装胶胶面之间的距离为H；
在所述防爆封装胶为所述外层封装胶时，当所述焊点顶端高于所述内层封装胶的胶面时，所述焊点顶端至所述外层封装胶对应位置的胶面的距离为H，或者，当所述焊点顶端低于所述内层封装胶的胶面时，所述内层封装胶的胶面与所述外层封装胶的胶面之间的对应LED芯片位置的距离为H；
D和H均大于等于1mm或者均大于等于3mm。
优选地，所述防爆封装胶的体积电阻率大于1000Ωcm，介电强度大于17kv/mm。
优选地，所述浇封型LED防爆光源模组具有多个带电点，两个所述带电点之间的水平距离为L，当两个所述带电点之间存在电位差时，L与所述电位差呈正相关设置。
优选地，所述安装板的反面设有与所述安装槽连通的引线槽，所述正负极导线容置于所述引线槽中，且所述正负极导线外包有绝缘层。
优选地，所述光源基板为导热绝缘板，且所述光源基板的厚度大于0.1mm；或者
所述光源基板为金属基板，且所述金属基板的正面设有导热绝缘层，所述导热绝缘层的厚度大于0.1mm。
优选地，所述光源基板紧配卡置于所述安装槽中，并与所述安装板密封粘接。
本发明还提出一种防爆灯，包括灯壳和浇封型LED防爆光源模组，所述浇封型LED防爆光源模组内置于所述灯壳的内腔内。该浇封型LED防爆光源模组包括安装板、光源组件、以及防爆封装胶；所述安装板的反面设有安装槽，所述安装槽的槽底壁设有贯穿至所述安装板正面的灌封孔；光源组件包括光源基板和固设于所述光源基板正面的LED芯片，所述光源基板上于所述LED芯片的外围固设有与所述LED芯片电连接的焊盘，所述光源基板相适配卡置于所述安装槽中，并与所述安装板密封连接，所述LED芯片与所述焊盘均位于所述灌封孔内；所述灌封孔在所述光源基板的正面上围设形成有一灌封腔，所述防爆封装胶填充所述灌封腔。
优选地，所述防爆灯还包括透镜、弹性胶圈和压圈，所述透镜覆盖于所述LED芯片上，所述弹性胶圈夹持于所述透镜的底部与所述安装板的正面之间，所述压圈套设于所述透镜的底部外沿，用以供连接件穿设而将所述透镜和所述弹性胶圈压合固定于所述安装板的正面。
相较于目前常见的隔爆型防爆灯或隔爆加增安型的混合防爆型防爆灯，本发明的技术方案中，由于可能会产生电火花的LED芯片和与整个LED光源的正负极焊接的焊盘等均通过防爆封装胶灌封的方式而与空气隔离，因此，本浇封型LED防爆光源模组可实现LED光源级的防爆，即可大大提升LED防爆灯的防爆性能和安全性，进而使得具有该浇封型LED防爆光源模组的防爆灯可在各种爆炸性危险环境中应用，且能更灵活地在不同的灯结构上使用，其应用范围将得以很大拓展。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明浇封型LED防爆光源模组一实施例的部分剖面结构示意图；
图2为图1中A处的放大示意图；
图3为图1中的安装板的结构示意图；
图4为图3中安装板沿S-S方向的剖面结构示意图；
图5为图4中B处的放大示意图；
图6为本发明防爆灯一实施例的爆炸图；
图7为图6中防爆灯的剖面结构爆炸图；
图8为本发明防爆灯于装配状态的剖面结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
1 安装板 11 安装槽
12 灌封孔 13 灌封腔
14 引线槽 15 锁定孔
2 光源组件 21 光源基板
22 LED芯片 23 焊盘
24 正负极导线 3 防爆封装胶
4 透镜 5 弹性胶圈
6 压圈
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种浇封型LED防爆光源模组、以及具有该浇封型LED防爆光源模组的防爆灯。
参照图1至图5以及图7，在本发明一实施例中，该浇封型LED防爆光源模组具体为一防爆的COB光源模组，该浇封型LED防爆光源模组包括安装板1、光源组件2以及防爆封装胶3。其中，安装板1的反面设有安装槽11，安装槽11的槽底壁设有贯穿至安装板1正面的灌封孔12；而光源组件2则包括光源基板21和固设于光源基板21正面的LED芯片22，光源基板21上于LED芯片22的外围固设有与LED芯片22电连接的焊盘23，光源基板21相适配卡置于安装槽11中，并与安装板1密封连接，在装配状态下，LED芯片22与焊盘23均位于灌封孔12内；灌封孔12在光源基板21的正面上围设形成有一灌封腔13，防爆封装胶3填充该灌封腔13，即防爆封装胶3于安装板1的正面浇封，并均包覆LED芯片22和焊盘23等，当然，防爆封装胶3应覆盖所有焊点的位置。在本实施例中，防爆封装胶3呈恰好填满灌封腔13设置，当然，于其他实施例中，防爆封装胶3也不一定是在灌封腔13中填充满的，只要其达到防爆的浇封厚度即可。
一并参照图6和图8，在此需说明的是，该防爆灯还包括透镜4、弹性胶圈5、以及压圈6等，具体地，本实施例中，透镜4优选耐热的玻璃透镜，弹性胶圈5为硅胶圈，压圈6则由不锈钢制成，当然，压圈6也可以使用其他材料制成，例如但不限于铝等。其中，当LED芯片22被防爆封装胶3灌封后，透镜4覆盖于LED芯片22上，且完全盖住灌封孔12，并与安装板1的正面连接，然后，套设于透镜4底部外沿的压圈6就可通过螺丝等连接件将透镜4和弹性胶圈5压合固定在安装板1的正面上(安装板1上对应设有多个用于固定的螺丝孔)。灌封装配好后的浇封型LED防爆光源模组主要适用于采用LED做光源的防爆灯中，该防爆灯还包括灯壳(未图示)等，若干浇封型LED防爆光源模组即内置于灯壳的内腔内。
相较于目前常见的隔爆型防爆灯或隔爆加增安型的混合防爆型防爆灯，在本实施例中，由于可能会产生电火花的LED芯片22和与整个LED光源的正负极焊接的焊盘23等均通过防爆封装胶3灌封的方式而与空气隔离，因此，本浇封型LED防爆光源模组可实现LED光源级的防爆，即可大大提升LED防爆灯的防爆性能和安全性，进而使得具有该浇封型LED防爆光源模组的LED防爆灯可在各种爆炸性危险环境中应用，且能更灵活地在不同的灯结构上使用，其应用范围将得以很大拓展。
另外，对于目前常见的隔爆型防爆灯或隔爆加增安型的混合防爆型防爆灯，为了确保其防爆性能，往往需要在灯壳上设计足够宽的隔爆面，从而导致灯壳非常厚重，大大增加了产品的生产成本。而在本实施例中，由于本浇封型LED防爆光源模组可实现LED光源级的防爆，故在利用本浇封型LED防爆光源模组设计LED防爆灯时，就只需要灯的外壳满足LED光源的散热需求即可，而不需要通过灯壳来实现隔爆，从而可大幅度减小灯壳厚度，进而可节省材料，降低产品成本。
参照图1至图5以及图7，在本实施例中，防爆封装胶3恰好满填灌封腔13，并且光源基板21的正面到安装板1的正面之间的距离优选大于5mm，如此，可避免因绝缘的防爆封装胶3的厚度太薄而发生因电压太高，击穿防爆封装胶3的情况。然本设计不限于此，于其他实施例中，防爆封装胶3也可不满填灌封腔13，例如不填满或凸出灌封腔13。此外，为进一步避免发生因电压太高而击穿防爆封装胶3的情况，提高浇封型LED防爆光源模组的防爆性能，防爆封装胶3应满足一定的性能标准，例如高耐热性、耐老化、耐腐蚀性、高强度、高导热、柔韧、低透水透氧性、低吸水性、以及介电性能好，在本实施例中，优选地，防爆封装胶3的体积电阻率大于1000Ωcm，介电强度大于17kv/mm。
参照图1、图2以及图7，进一步地，防爆封装胶3内含有荧光粉，或者，灌封腔13内填充的封装胶由内外两层组成，内层封装胶含有荧光粉，而外层封装胶为呈透明设置的防爆封装胶3。在此，在防爆封装胶3中或内层封装胶中混有荧光粉，主要是为了满足一定的光色要求。具体地，防爆封装胶3优选为光学级别的封装胶水材料，在本实施例中，采用一次性注入含有荧光粉的防爆封装胶3方式来完成封装，但在其他实施例中，也可以采用两步封装法，即第一步采用含荧光粉的封装胶按照浇封型防爆标准要求进行第一道光色灌封，然后第二步再注入不含荧光粉的透明的防爆封装胶3进行灌封防爆保护。在此需特别说明的是，当在光源基板21上完成第一步封装后，此时，浇封型LED防爆光源模组所实现的色温及色坐标还并非整个光源模组的最终色温和色坐标，在第二步的灌胶封装之后，色坐标及色温还会发生变化，即整个光源模组的最终色温和色坐标由两步封装工艺共同确定。
参照图3至图5，在本实施例中，进一步地，光源基板21为导热绝缘板，且进一步地，光源基板21采用高耐压、高导热、抗氧化、高反射材料制成，且光源基板21的厚度大于0.1mm。在此，光源基板21为导热材料可满足浇封型LED防爆光源模组的散热需求，同时，光源基板21为绝缘材料并具有一定的厚度，就可防止电击穿，进而保证整个浇封型LED防爆光源模组的防爆性能。具体地，本实施例中的光源基板21为陶瓷基板，陶瓷基板的厚度为1mm，光源围坝的高度为1mm，在光源基板21的正面上，利用固晶工艺可将一个或多个LED芯片22固定在光源基板21的固晶区，同时，将整个LED光源的正负极导线24焊接在LED光源基板21总的正负极焊盘23上。然本设计不限于此，于其他实施例中，光源基板21还可为金属基板，例如但不限于为铝基板或铜基板等，且光源基板21的正面设有导热绝缘层，该导热绝缘层的厚度大于0.1mm。另外，在本实施例中，在电路设计方面应满足安全电压的要求，即表面电路连接线路通过高绝缘材料保护，并结合在光源基板21表面形成有效电路，当采用共晶无金线封装技术复合芯片后，电路即形成完整的闭合电路，此设置可有效降低LED芯片22自身发热以及灌封后的内应力和孔洞问题。
参照图1至图5，在本实施例中，在装配状态下，光源基板21紧配卡置于安装槽11中，并与安装板1密封粘接，如此，即可防止向灌封孔12内注入防爆封装胶3时，发生胶水侧漏现象。具体地，安装板1的厚度优选为6～7mm，安装槽11和灌封孔12均为方形，其中，安装槽11的深度为0.9mm。
进一步地，在本发明的技术方案中，当焊盘23上焊接有正负极导线24时，焊盘23与正负极导线24之间的连接点即为焊点，该焊点是整个光源基板21中与安装板1内侧距离最近的带电点。该焊点与灌封孔12的内边缘之间的最小距离为D，同时，在防爆封装胶3内含有荧光粉时，将焊点和LED芯片中较高的带电点与防爆封装胶3胶面之间的距离定义为H；而在防爆封装胶3为外层封装胶时，当焊点顶端高于内层封装胶的胶面时，焊点顶端至外层封装胶对应位置的胶面的距离为H，或者，当焊点顶端低于内层封装胶的胶面时，内层封装胶的胶面与外层封装胶的胶面之间的对应LED芯片22位置的距离为H。其中，D和H均大于等于3mm，此时，防爆灯具有很好的防爆性能，可以达到很高的保护级别。当然，当防爆灯只需达到高的保护级别甚至一般保护级别时，D和H可以均大于等于1mm。可以理解，较大的D和H的距离能有效提升浇封防爆的安全性，因而可以适用于更高的防爆保护级别。
另外，在本实施例中，除了焊点这一类带电点之外，本浇封型LED防爆光源模组还具有其他多个带电点，例如但不限于LED芯片22的正负极、金线、以及焊盘23等，以两个带电点之间的距离为L，当两个带电点之间存在电位差时，L与电位差呈正相关设置。具体地，L与电位差之间的关系应满足以下表1：
表1
参照图2至图5以及图7，在本实施例中，进一步地，安装板1的反面设有与安装槽11连通的引线槽14，正负极导线24则容置于引线槽14中，从而使得正负极导线24不会凸出于安装板1的反面，当然，为防止正负极导线24之间出现电泄漏产生电火花，正负极导线24外包有绝缘层，且正负极导线24的位于灌封孔12内的部分被防爆封装胶3灌封，同时，为满足整个光源组件2的耐热要求，防止正负极导线24因绝缘层不耐高温而损坏，正负极导线24应为耐高温导线，即外包的绝缘层应由耐高温材料制成。另外，在安装板1上于灌封孔12的外围，还设有锁定孔15，该锁定孔15用于供连接件(例如但不限于螺丝等)穿设而将安装板1固定于灯座(未图示)上。另外，在灌封前，应利用离子清洗设备对镶嵌好光源的灌封腔13进行清洗，并严格按照标准配比进行防爆封装胶3的调配，防爆封装胶3应利用离心真空脱泡设备进行搅拌脱泡，然后利用高精密点胶设备进行灌封，并通过高精密恒温烤箱(烤箱温差在正负5度以内)进行多段固化；最后，固化好的浇封型LED防爆光源模组，还要通过外观检测，耐温、耐压测试以检测是否符合浇封型防爆标准要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种浇封型LED防爆光源模组，其特征在于，包括：
安装板，所述安装板的反面设有安装槽，所述安装槽的槽底壁设有贯穿至所述安装板正面的灌封孔；
光源组件，包括光源基板和固设于所述光源基板正面的LED芯片，所述光源基板上于所述LED芯片的外围固设有与所述LED芯片电连接的焊盘，所述光源基板相适配卡置于所述安装槽中，并与所述安装板密封连接，所述LED芯片与所述焊盘均位于所述灌封孔内；
防爆封装胶，所述灌封孔在所述光源基板的正面上围设形成有一灌封腔，所述防爆封装胶填充所述灌封腔。
2.如权利要求1所述的浇封型LED防爆光源模组，其特征在于，所述防爆封装胶内含有荧光粉，或者，所述灌封腔内填充的封装胶由内外两层组成，内层封装胶含有荧光粉，外层封装胶为呈透明设置的所述防爆封装胶。
3.如权利要求2所述的浇封型LED防爆光源模组，其特征在于，所述焊盘上焊接有正负极导线，所述焊盘与所述正负极导线之间的连接点为焊点；
所述焊点与所述灌封孔的内边缘之间的最小距离为D；
在所述防爆封装胶内含有荧光粉时，所述焊点和所述LED芯片中较高的带电点与所述防爆封装胶胶面之间的距离为H；
在所述防爆封装胶为所述外层封装胶时，当所述焊点顶端高于所述内层封装胶的胶面时，所述焊点顶端至所述外层封装胶对应位置的胶面的距离为H，或者，当所述焊点顶端低于所述内层封装胶的胶面时，所述内层封装胶的胶面与所述外层封装胶的胶面之间的对应LED芯片位置的距离为H；
D和H均大于等于1mm或者均大于等于3mm。
4.如权利要求1-3任一项所述的浇封型LED防爆光源模组，其特征在于，所述防爆封装胶的体积电阻率大于1000Ωcm，介电强度大于17kv/mm。
5.如权利要求3所述的浇封型LED防爆光源模组，其特征在于，所述浇封型LED防爆光源模组具有多个带电点，两个所述带电点之间的水平距离为L，当两个所述带电点之间存在电位差时，L与所述电位差呈正相关设置。
6.如权利要求3所述的浇封型LED防爆光源模组，其特征在于，所述安装板的反面设有与所述安装槽连通的引线槽，所述正负极导线容置于所述引线槽中，且所述正负极导线外包有绝缘层。
7.如权利要求1述的浇封型LED防爆光源模组，其特征在于，所述光源基板为导热绝缘板，且所述光源基板的厚度大于0.1mm；或者
所述光源基板为金属基板，且所述金属基板的正面设有导热绝缘层，所述导热绝缘层的厚度大于0.1mm。
8.如权利要求7的浇封型LED防爆光源模组，其特征在于，所述光源基板紧配卡置于所述安装槽中，并与所述安装板密封粘接。
9.一种防爆灯，其特征在于，包括灯壳和如权利要求1至8任意一项所述的浇封型LED防爆光源模组，所述浇封型LED防爆光源模组内置于所述灯壳的内腔内。
10.如权利要求9所述的防爆灯，其特征在于，所述防爆灯还包括透镜、弹性胶圈和压圈，所述透镜覆盖于所述LED芯片上，所述弹性胶圈夹持于所述透镜的底部与所述安装板的正面之间，所述压圈套设于所述透镜的底部外沿，用以供连接件穿设而将所述透镜和所述弹性胶圈压合固定于所述安装板的正面。
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Denomination of invention: Encapsulated LED explosion-proof light source module and explosion-proof lamp

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