CN107166182A - Led光源模组 - Google Patents

Abstract

一种制造成本低、线损极小、采用安全电压供电且可使其中具有独立电路回路的发光模数或发光模块的长短根据需要设置的LED光源模组，其中的电路板、底壳和透明顶盖均为成品带，电路板和透明顶盖依次装配在底壳上并经压合构成该LED光源模组。在每段发光模数或每个发光模块上设置有控制LED灯珠连续或闪烁发光的IC芯片。透明顶盖与底壳相对面的边侧部为密封固定连接结构；用于给电路板供电的正负主通导线分别通过设置于透明顶盖内面和底壳内面上的定位结构卡装在电路板的两侧，在电路板与所述主通导线之间设有连接电极。其长度可达百千米而不会影响整个LED光源发光。便于自动化高效率生产，更能贴近市场的需求，降低成本。

Description

LED光源模组

技术领域

本发明涉及一种LED光源模组，特别涉及一种由已制作为成品的透明顶盖、电路板、底壳和导线经简单的压合工艺构成长度可控的LED光源模组。

背景技术

1、短条块状的LED光源(简称LED模块)

通常被当作点光源使用，若干个该光源可以排列组合成大面积的发光面，如用作灯箱或各种形状标识的内部光源等，其中，相邻模块之间有连线电线，模块之间是并联电路关系，当然，具有良好防护品质的LED模块也可以在户外间隔设置形成逐点发光的排列点装饰。

LED模块通常由约20个灯珠串接，因为受制于其结构和制造工艺，模块之间采用并联电路，提供给每个模块的电能通过设置于电路板边侧的的阻值较大的印刷电路供给，因而当连接的模块数量较多时，远离电源输入端的模块因线损压降而不亮，此时工程上须通过另接电源线的方式来解决线损压降问题，给工程安装带来大量繁琐的外线接入工作。目前所有LED模块都不能在结构上解决将截面积较大阻值较小且便宜的电线置入其中用作供电主线。

2、带型LED光源(简称LED灯带)

为长条形的带状线性发光器件。其由多段具有独立电路回路的发光模数构成，每段发光模数串接有若干个LED灯珠，相邻两段发光模数之间，形式上为串接相连，电路结构上为并联相连。其多用于家庭装修时内置在天花吊顶暗槽中形成环绕光源，户外缠绕树木、建筑轮廓线条上形成线性发光装饰。

其分为以下的高压和低压两种灯带：

1)低压灯带

一般指使用DC48V(目前只有5V、12V和24V三种)以下的安全电压作为供电电压的灯带。

这种灯带分裸板灯带(即无防护外层)、滴胶灯带(即设有防护外层，其通过覆盖一层透明胶防护)和套管灯带(用透明套管将整条柔性电路板套入其中进行防护)。

所有低压灯带的结构都是通过柔性电路板上的印刷电路铜箔层给其供电，因电路板上的印刷电路铜箔层极薄又极窄小，其阻值较高，因而这种低压灯带虽然用电安全，但不能过长(5米左右)，否则其远离电源端的LED发光会因线损压降而不亮，此时，工程施工中就不得不通过加入电源接线来解决，在楼宇户外带来大量复杂的布线供电问题。所有低压灯带都不能在结构上解决将截面积较大阻值较小且便宜的电线置入其中用作供电主线。

2)高压灯带

使用110V或220V的市电供电，也是一系列以柔性电路板制造的排列有若干LED灯珠的回路组成的长条形物。它们具有使用裸导线来给其中的每段回路供电的主供电线。因高压防护问题，上述的主供电线必须被绝缘材料厚实裹覆，即必须包合在塑胶材料中，此时，为实现将主供电线上的电流供入每段回路就必须刺破绝缘材料裹覆层以铜丝线缠绕裸导线再拉出一部分接入柔性电路板上形成连接点，这是一步工作繁琐耗时并连接可靠性差的结构。同时，受制于LED灯珠只有3V左右的驱动电压，为使220V的市电电压能够均匀分配，高压灯带每个回路必须串联几十个LED灯珠并连接有相应的分压电阻才能有效的提高电能利用率！

高压灯带因供电连接点操作的繁琐费工和数量较多的LED灯珠串接，因而高压灯带上每个回路的长度较长，一般为0.5米至2米。这就给高压灯带在工程使用中带来了不便(灯带在相邻回路处可以剪断而不影响被剪开两侧的继续使用，若每个回路的长度较长时易造成浪费)。同时，重要的，高压灯带不能在每个回路中置入控制IC芯片(通常该控制IC芯片的工作电压在3-24V)用来控制该段灯光明暗变化或颜色变化(简称点控)。目前只能通过设置R、G、B(红、绿、蓝三基色)和负极线共四根主导线来控制整条灯带的整体变化，其中的R、G、B线实际上就是不同颜色灯珠的正极供电线，并不是数字信号线，其电压在0-220V之间被外接控制器控制。虽然高压灯带可以实现极长的无须分段接入供电端口，但所有高压灯带都不能在结构上解决使单个回路较短(如30cm以下)并置入IC芯片形成单一回路控制的问题。

发明内容

本发明要解决的技术是提供一种制造成本低、线损极小、采用安全电压供电且可使其中具有独立电路回路的发光模数或发光模块的长短根据需要设置的LED光源模组，在每段发光模数或每个发光模块上设置有控制LED灯珠连续或闪烁发光的IC芯片。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明的LED光源模组，包括载有LED灯的电路板、承载该电路板的底壳和覆盖在电路板上的透明顶盖，所述电路板、底壳和透明顶盖均为成品带，所述电路板和透明顶盖依次装配在底壳上并经压合构成该LED光源模组，其中，

所述透明顶盖与所述底壳相对面的边侧部为密封固定连接结构；

用于给电路板供电的正负主通导线分别通过设置于透明顶盖内面和底壳内面上的定位结构卡装在所述电路板的两侧，在所述电路板与所述主通导线之间设有连接电极。

所述透明顶盖的上表面为具有聚光作用的凸面，透明顶盖与所述底壳相对面分别为两侧的密封结合段、与该密封结构段相接的卡线段和位于中央的通光段，所述密封结合段为向下突出呈凹凸形状的公结构，卡线段的断面形状为倒置梯形的实体，通光段为向透明顶盖上表面方向凹入的断面形状为正置梯形的空间；所述底壳的断面形状为“U”形，“U”形的底部内、外表面为平面，“U”形的竖部上端部为与所述透明顶盖上的所述公结构适配卡装的母结构；所述卡线段与底壳上“U”形的竖部下端内侧的结合构成所述的定位结构。

所述电路板上的元器件处于所述的通光段，所述透明顶盖上通光段的内顶面与电路板之间处于具有微小间隙的触接状态。

在该LED光源模组的两端固接有封堵端口用于防水、防尘的堵头。

所述电路板为FPC线路板，该LED光源模组的长度不小于五米，其由若干段具有独立电路回路的发光模数构成，相邻段发光模数之间连为一体且通过所述主通导线连接，每段发光模数由所述主通导线通过连接电极供电。

在该LED光源模组的端部设有数字信号进出线；在每段所述发光模数上设有控制IC芯片。

该LED光源模组包括若干个具有独立电路回路的发光模块，每个发光模块长度在5cm-30cm且由所述主通导线通过连接电极供电，所有发光模块通过所述的主通导线连接在一起，相邻两个发光模块之间裸露有设定长度的主通导线。

在所述发光模块的两端设置有所述的堵头。

在每个发光模块上设有控制IC芯片和数字信号进出线。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、通过解决低压灯带不能精确定位可靠安装主通导线降低内部传输内阻的问题，使低压灯带变得可以像高压灯带一样可以近百米的整体连续使用而无须中继电源(目前低压灯带做到最长的，连续长度超过15米即有明显压降，灯光变暗，即需要并入电源，这还是通过采用较昂贵的双面电路板来增加一层印刷电路铜箔电流输送层的形式，该层铜箔也只仅厚几十微米，宽几毫米，要想达到本发明的采用主通导线的截面积来减少传输内阻，完全难以做到)。

2、解决了高压灯带可以长距离整体连续使用(高压灯带不能使用中继电源)但不能实现于灯带内部置入控制IC芯片实现微小分段(内部众多串接回路，看作点控)数码点控的问题。

3、长距离整体连续使用且每个发光模块或每段发光模数的长度较短。

4、用于模块结构，防护可靠、气密性好。

5、便于自动化高效率生产，并且设备便宜简单，高压灯带的熔化塑胶共挤塑设备庞大耗能高(跟挤塑口径有关，高压灯带为了用电安全防护，都较为粗重，并且须分别挤塑内层固定座和再一步共挤外部包裹层)，低压套管防护灯带要靠人工穿管，滴胶包裹防护灯带需用近十小时左右等待胶体反应凝固，效率低。

大型挤塑机由于设备庞大，一次开机须很大投料并大规模批量生产才能摊销开机费用，高压灯带的生产都需要一种规格数千米的批量生产，难以小批量柔性生产。本发明的LED灯带结构可以满足小批量柔性生产的方式，更能贴近市场的需求，降低成本。

附图说明

图1为本发明LED光源模组实施例1的示意图。

图2为本发明LED光源模组实施例2的示意图。

图3为图1中A-A向剖视放大图。

图4为图3的分解示意图。

图5为图1中B-B向剖视放大图之一。

图6为图1中B-B向剖视放大图之二。

图7为图2中C-C向剖视放大图。

图8为图2中D-D向剖视放大图。

图9为图2中E-E向剖视放大图。

图10为带有聚光效果的透明顶盖示意图。

图11为与裸导线注塑而成的透明顶盖的示意图。

图12为与裸导线注塑面成的底壳的示意图。

图13为堵头示意图。

图14为设有数字信号进出线走线孔的堵头的示意图。

图15为实施例2的生产流程示意图。

附图标记如下：

LED光源模组1、透明顶盖2、定位结构21、密封结合段22、卡线段23、通光段24、电路板3、LED灯珠31、控制IC芯片32、微小间隙33、数字信号进出线34、底壳4、底部41、竖部42、位槽43、主通导线5、裸导线51、连接电极6、堵头7、走线孔71、发光模块8、发光模数9。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，本发明的LED光源模组1是由已制作好的部件成品经组装和压合构成的，其包括为成品带的载有LED灯的电路板3、承载该电路板3的底壳4、覆盖在电路板3上的透明顶盖2和为电路板3供电的正负主通导线5(该主通导线5可以为包有绝缘外层的电线，也可为剥离绝缘外层的裸电线)，其中，透明顶盖2与所述底壳4对接后，其间相对面的边侧部经压合连接后构成密封且闭合的固定连接结构，固定方式可采用粘结、卡装、热熔合等。

所述正负主通导线5各一根且沿该LED光源模组1纵向(纵向是指该LED光源模组1的长边方向，其短边方向为横向，厚度方向为竖向，下同)贯通，两根主通导线5分别被紧固在电路板3的两侧(即横向两侧)，固定方式是：利用设置于透明顶盖2内面和底壳4内面上的定位结构21将主通导线5卡装并加以固定。

在电路板3上设有正负连接电极6(参见图7、8所示)，该连接电极6使对应的主通导线5与该电路板3上对应的接入端实现电连接。

如图10所示，所述透明顶盖2的上表面可以为具有聚或散光作用的凸或凹面，透明顶盖2与所述底壳4相对面分别为两侧的密封结合段22、与该密封结构段相接的卡线段23和位于中央的通光段24，所述密封结合段22为向下突出呈凹凸形状的公结构，卡线段23的断面形状为倒置梯形的实体，通光段24为向透明顶盖2上表面方向凹入的断面形状为正置梯形的空间；所述底壳4的断面形状为“U”形，“U”形的底部41内、外表面为平面，“U”形的竖部42上端部为与所述透明顶盖2上的所述公结构适配卡装的母结构；所述卡线段23与底壳4上“U”形的竖部42下端内侧的结合构成所述的定位结构21。

所述电路板3上的元器件处于所述的通光段24，所述透明顶盖2上通光段24的内顶面与电路板3之间处于具有微小间隙33的触接状态(参见图3所示)。

在该LED光源模组1的两端固接有封堵端口用于防水、防尘的堵头7(参见图5、6、13、14所示)。

本发明优选以下两个实施例：

实施例1(参见图1所示)

该LED光源模组1包括若干个具有独立电路回路的发光模块8(以下也称LED串接模块)，其中的电路板3可为硬质线路板，也可为柔性线路板。每个发光模块8长度在5cm-30cm，其上的LED灯珠31的数量在1-30个，所用电压在DC48V以下，所有发光模块8通过所述的正负主通导线5连接在一起，相邻两个发光模块8之间裸露有设定长度的主通导线5，以便安装使用时，使相邻两个发光模块8之间形成的夹角在0-180度之间任意设定。每个发光模块8的正负接线端通过对应的连接电极6分别与对应的主通导线5电连接。在所述发光模块8的两端设置有所述的堵头7。在每个发光模块8上设有控制IC芯片32和数字信号进出线34。

实施例2(参见图2所示)

所述电路板3为FPC线路板，该LED光源模组1的长度在5－1000米，优选20－100米(以下也称LED灯带)，其由若干段具有独立电路回路的发光模数9构成，每段发光模数9的长度、包含的LED灯珠31和端电压与实施例1中的所述发光模块8相同，相邻两段发光模数9之间连为一体且通过所述主通导线5连接，每段发光模数9由所述主通导线5通过连接电极6供电。该结构可在安装使用时，根据所需长度将多余的部分由留用段发光模数9与剪切段发光模数9之间剪断后，仍保留原有发光模数9的正常使用。在每段所述发光模数9上设有控制IC芯片32，整个灯带的端部设有数字信号进出线34。

注：上述两个实施例中，所述发光模块8与发光模数9作用相同均为具有独立电路回路且可独立控制的发光部件，为了将两个相邻发光模块8或两段相邻发光模数9之间的连接方式加以区别，本发明将上述两个实施例中具有独立电路回路且可独立控制的所述发光部件的名称分别称为发光模块8和发光模数9。

本发明的LED光源模组1的装配方法详述如下：

针对前述的两个实施例，装配时，将预先制作好的载有LED灯珠31及实现各种功能的元器件的电路板3置入底壳4上，再将正负主通导线5置入底壳4中并通过连接电极6与所述发光模块8或发光模数9进行电连接。

针对实施例1中的LED光源模组1，在每个发光模块8的两个端头，采用塑胶或胶木制作的堵头7，通过胶合或热熔合的方式封堵在底壳4上，以使每个发光模块8内部形成一个密闭空间，从而达到防水、防尘的目的。

针对实施例2中的LED光源模组1，在整个LED光源模组1的两端部，采用胶合或热熔合的方式将该端部的透明顶盖2、底壳4和主通导线5封接在一起，以使整个LED光源模组1内部形成一个密闭空间，从而达到防水、防尘的目的。

进一步的，当实施例2中的LED光源模组1需要弯曲功能时，电路板3使用柔性电路板3，透明顶盖2和底壳4使用具有回弹性能的软性塑胶。

进一步的，为实现大规模低成本高效率的生产，将分别具有统一截面形状的透明顶盖2和底壳4采用挤塑方式生产，即断面形状沿纵向保持一致。

进一步的，为实现汇聚和扩散的控光功能，将透明顶盖2制成沿纵向连续的具有透镜功能的截面形状(参见图10所示)。

进一步的，透明顶盖2的下部和底壳4的上部具有沿纵向将主通导线5限位导正并压合固定的具有挡壁的截面形状(参见图3、4所示)。

进一步的，为实现更高的生产效率，可以使用裸导线51作为电源主通导线5并与透明顶盖2或底壳4共同挤出成型(参见图9所示)，即：当裸导线51与透明顶盖2共同挤出成型时(参见图11所示)，该裸导线51朝向底壳4的部分裸露在外，而对应的，在底壳4上设置可使该裸导线51裸露在外的部分嵌入的位槽43。同样，当裸导线51与底壳4共同挤出成型时(参见图12所示)，也在透明顶盖2上设置相应的位槽43。

将主通导线5上的电能传输连接到每个发光模块8或每段发光模数9上的连接电极6有以下多种形式：

1、针对实施例1中LED光源模组1

主通导线5采用RV电线，将RV电线通过自动剥线机剥除一小段绝缘皮后，将裸露部分贴合在设置于发光模块8电路板3的焊盘上。

1)可将裸露部分导线弯成U形与焊盘进行焊接。

2)在剥除绝缘皮小段位置和焊盘上搁置金属箔、金属片、金属丝后焊接形成电连接。

3)将主通导线5分离设置为两部分，一部分为每个发光模块8的供电导线，另一部分为相邻两个发光模块8之间的供电连线，将供电导线和供电连线的两端采用自动剥线机剥除端部的绝缘皮，之后，将供电导线与供电连线的相对端一同焊接在对应极性的焊盘上，供电连线的另一端焊接在相邻的另一个发光模块8的对应极性的焊盘上。以此类推实现实施例1的LED光源模组1中各发光模块8之间为形式上串接，电结构上为并联的结构。

2、针对实施例2中的LED光源模组1

本实施例因透明顶盖2和底壳4形成长条且连续的密闭防护，主通导线5可采用裸导线51(参见图11、12所示)，该结构能加大主通导线5的线径实现长距离连续低压降，线损较小，同时又能更方便的实现与其中各发光模数9进行电连接。

1)将裸导线51在连接点位置弯成U形伸到电路板3上的焊盘位置进行焊接。

2)在对应电路板3焊盘位置上搁置金属箔、金属片、金属丝后焊接形成电连接。

针对实施例2中的LED光源模组1采用下下生产方法：

如图15所示，生产时，通过挤出加工好后的透明顶盖2和底壳4可以采用卷盘连续送料，主通导线5在加以初步定位后可以平行并行以卷盘方式连续送料，各段发光模数9中的电路板3预先连接成连续长形通过卷盘连续送料。

上述透明顶盖2、底壳4、主通导线5、柔性连续电路板3连续送料，采用金属片、丝等连接电极6时可以像元器件一起通过贴片机预先贴装到柔性电路板3上。

连接电极6焊接通过自动装置逐一在固定位置焊接，透明顶盖2和底壳4通过生产线上的装置自动涂胶后再压合，或分别预热透明顶盖2和底壳4再压合，或预压合后通过激光穿透透明顶盖2加热与底壳4的连接边焊接压合。

整个生产过程自动化程度高，效率高。若采用裸导线51作为电源主通导线5并与透明顶盖2或底壳4共同挤出成型，在共同截面上裸导线51露出一部分的透明顶盖2或底壳4形式时，在透明顶盖2与底壳4贴合后，在对应的连接电极6位置可通过微波或激光穿透加热的方式实现电极与主通导线5的焊接固结，此时连接电极6和导线上可以采用预镀锡处理。

在整个LED光源模组1的两端可以不使用堵头7，而以注胶形式封堵。

上述生产方式同样适用于实施例1的LED光源模组1，另外，可增加透明顶盖2、底壳4和连续电路板3的自动切断装置即可。

当需要数字信号输入时(因信号电流极小，其仅通过印刷电路板3传输即可，可忽略能耗)，仅在所述发光模块8或实施例2中的整条LED光源模组的两端的堵头7上留出穿过信号进出线34的走线孔71即可。

综上所述，本发明的LED光源模组1是对普通LED灯带结构的改变：其将普通的LED灯带结构从内外两层共同挤塑包裹或套管包裹电路板3的结构形式改造为上下合盖式的结构，不仅便于机器人自动化连续生产，提高生产效率，同时解决了低压灯带无法精确定位可靠安装设置主通导线5的问题，使其可以使用便宜且阻值很小的裸电线作为供电通路，极大的提高了低压灯带的一次性整体连续铺装长度，长距离的无须中间剖切加入中继电源。

Claims (9)

1.一种LED光源模组，包括载有LED灯的电路板(3)、承载该电路板(3)的底壳(4)和覆盖在电路板(3)上的透明顶盖(2)，其特征在于：所述电路板(3)、底壳(4)和透明顶盖(2)均为成品带，所述电路板(3)和透明顶盖(2)依次装配在底壳(4)上并经压合构成该LED光源模组(1)，其中，

所述透明顶盖(2)与所述底壳(4)相对面的边侧部为密封固定连接结构；

用于给电路板(3)供电的正负主通导线(5)分别通过设置于透明顶盖(2)内面和底壳(4)内面上的定位结构(21)卡装在所述电路板(3)的两侧，在所述电路板(3)与所述主通导线(5)之间设有连接电极(6)。

2.根据权利要求1所述的LED光源模组，其特征在于：所述透明顶盖(2)的上表面为具有聚光作用的凸面，透明顶盖(2)与所述底壳(4)相对面分别为两侧的密封结合段(22)、与该密封结构段相接的卡线段(23)和位于中央的通光段(24)，所述密封结合段(22)为向下突出呈凹凸形状的公结构，卡线段(23)的断面形状为倒置梯形的实体，通光段(24)为向透明顶盖(2)上表面方向凹入的断面形状为正置梯形的空间；所述底壳(4)的断面形状为“U”形，“U”形的底部(41)内、外表面为平面，“U”形的竖部(42)上端部为与所述透明顶盖(2)上的所述公结构适配卡装的母结构；所述卡线段(23)与底壳(4)上“U”形的竖部(42)下端内侧的结合构成所述的定位结构(21)。

3.根据权利要求2所述的LED光源模组，其特征在于：所述电路板(3)上的元器件处于所述的通光段(24)，所述透明顶盖(2)上通光段(24)的内顶面与电路板(3)之间处于具有微小间隙(33)的触接状态。

4.根据权利要求1所述的LED光源模组，其特征在于：在该LED光源模组(1)的两端固接有封堵端口用于防水、防尘的堵头(7)。

5.根据权利要求1－4中任一项所述的LED光源模组，其特征在于：所述电路板(3)为FPC线路板，该LED光源模组(1)的长度不小于五米，其由若干段具有独立电路回路的发光模数(9)构成，相邻段发光模数(9)之间连为一体且通过所述主通导线(5)连接，每段发光模数(9)由所述主通导线(5)通过连接电极(6)供电。

6.根据权利要求5所述的LED光源模组，其特征在于：在该LED光源模组的端部设有数字信号进出线(34)；在每段所述发光模数(9)上设有控制IC芯片(32)。

7.根据权利要求1－4中任一项所述的LED光源模组，其特征在于：该LED光源模组(1)包括若干个具有独立电路回路的发光模块(8)，每个发光模块(8)长度在5cm-30cm且由所述主通导线(5)通过连接电极(6)供电，所有发光模块(8)通过所述的主通导线(5)连接在一起，相邻两个发光模块(8)之间裸露有设定长度的主通导线(5)。

8.根据权利要求7所述的LED光源模组，其特征在于：在所述发光模块(8)的两端设置有所述的堵头(7)。

9.根据权利要求8所述的LED光源模组，其特征在于：在每个发光模块(8)上设有控制IC芯片(32)和数字信号进出线(34)。