CN108074499A - 一种led模组及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED模组，包括发光面与驱动面，所述LED模组发光面由PU聚氨酯胶水进行完全封装，在发光面上形成封装层，所述PU聚氨酯胶水封装层表层为光面或颗粒面，同时在光面或颗粒面用环保油漆丝印有彩色的点状或方格或图案，使模组外观绚丽多彩。本发明中还提供了一种与现有技术中从LED模组发光面正面灌胶封装完全不同的封装工艺，并提供了应用该工艺制成的强防护型的LED模组。采用该封装工艺制成的LED模组使用寿命比现有技术中的LED模组延长2倍以上，而且极其适应用于户外环境中或恶劣的环境。
Description
技术领域
本发明属于LED显示屏技术领域，具体涉及LED显示模组封装方法。
背景技术
传统的户内LED模组在使用过程无法避免搬运，安装，调试，存储，不同 的气候环境(水汽、酸碱性、高低温、紫外线)，以及断断续续的使用对LED 显示屏模组带来不同程度的伤害，伤害的主要材料：1)LED灯2)PCB。一旦这 两种材料受到伤害后，传统的处理方法是花费大量人力物力去维修。伤害较严 重的产品，使用半年或一年就报废，最终导致产品市场竞争力不足。
而传统的户外LED模组在生产过程由于发光面灌了一层电子灌封胶，虽然 对产品有一定的保护作用，但是由于电子灌封胶对PCB的附着力小，长时间的 冷热会慢慢剥离，同时灌封胶的老化会导致开裂，即使保养得好，模组寿命在 2年左右，期间还不可避免要花大量工时维修，导致服务成本上升。还有些传 统的户外LED模组在灌胶后打面罩，但又会出现角度小，同时伴随黑块，尤其 在温度高的环境和白平衡的条件下。
颜色单调，传统显示屏正面几乎都是黑色，没有格调，没有创意，随着产 品问题的不断出现，研究人员对灌封胶密封技术不断改进，目前常用的灌封胶 包括环氧粘胶剂和硅胶。PU胶由于具有透光率高，折射率大，热稳定性好，应 力小，吸湿性低等特点，明显优于硅胶及环氧胶，
电子灌封胶存在耐候性差、韧性低、硬度低等缺点，易造成产品封装胶体 在冷热的环境出现开裂或附着力差从而无法保护产品，而环氧胶水存在高低温 环境会出现很强的收缩或膨胀，出现内引力足以破坏灯结构及PCB机构，从而 破坏产品。因此，如何将PU胶(聚胺脂)液态环氧粘胶剂应用到LED模组中对
LED形成有效密封以解决防撞、防腐、防潮、防紫外线、防静电等问题成 为目前LED技术领域中研究的热点。
发明内容
现有技术中户外产品采用液态电子灌封胶，此电子灌封胶为固化后为黑 色，操作方法为：将LED模组发光面朝上置于工装治具中，然后从发光面直接 进行灌胶，即注入电子灌封胶，使LED模组面上包含有一层黑色灌封胶，此胶 主要是保护LED灯脚及焊盘吸水，但这种灌封胶附着力差，易老化，使用过程 同样会吸潮，尤其在更为恶劣环境中使用时。其次是容易在运输、搬运、储 存、维护的过程最容易损坏模组边缘的灯珠。
近来技术中又出现采用环氧胶，但环氧胶存在高低温环境会出现很强的收 缩或膨胀，出现内引力会导致环氧与PCB剥离，同时破坏灯结构及PCB结构，并 且因太硬导致维修的难度，同时环氧胶水具有吸汗特性容易在表面形成手印， 更重要的是角度色差明显。
针对现有技术中的不足，本发明中提供了一种与现有技术中从LED模组发 光面正面灌封PU胶水封工艺，并提供了应用该工艺制成的强防护型的LED模 组。采用该封装工艺制成的LED模组使用寿命比现有技术中的LED模组延长2倍 以上，而且极其适应应用于户内外环境中。本发明所要解决的技术问题通过以 下技术方案得以实现：
一种强防护型的LED模组包括发光面与背光面，所述LED模组发光面由PU聚 氨酯胶水进行完全封装，在发光面上形成封装层，所述PU聚氨酯胶水封装层表 层为光面或颗粒面。该LED模组封装工艺中使用的PU聚氨酯胶水优选使用固化 后为透明的PU聚氨酯胶水。
本发明中还提供一种制备LED模组的封装工艺，所述封装工艺包括如下步 骤：
S01：将水平木板或其它水平工装(平面精度在±0.1mm以内)放置于操作 台上，在水平木板或其它水平工装(平面精度在±0.1mm以内)上铺设静电皮 缓冲片，在静电皮缓冲片正上方贴上PVC片或其它不沾胶水的薄片(PVC/PP/PE 等)；
所述水平木板或其它水平工装(平面精度在±0.1mm以内)为尺寸大于铺 设静电皮缓冲面的平板，静电皮缓冲面尺寸大于模组灯面，静电皮在吸真空时 可以缓冲吸真空时带来的凹痕；
S02：在S01中的PVC片或其它不沾胶水的薄片(PVC/PP/PE等)上放置方 框；所述方框要求尺寸长宽大于LED模组5mm左右，其高度大于LED灯加PCB高度 即可；
S03：在S02中的方框用沾性材料固定在PVC片上，或用打螺丝方法固定， (此固定方法必须用电木材料裹上一层不粘胶的胶皮才可以实现)，同时在 PVC片边缘对PVC片稍作固定；
S04：在S03中的PVC表面上注入PU聚氨酯胶水(按照配比混合 并在真空中搅拌)，搅拌后的胶水移至真空箱，进入真空箱后抽 真空，然后将LED模组发光面通过真空箱中的机械手将模组灯面浸 没在PU聚氨酯胶水中，10秒后再升起来，继续保持抽真空状态20 秒左右再垂直放进胶水中，5秒钟左右将真空机缓慢恢复大气压， 然后连同整个工装一同从真空中取出，抽真空过程在真空机中完 成(说明：模组下压胶水前，模组背面(底壳或驱动面)不平整 的区域分别施加压强，确保灯面紧贴PVC片)；
S05:凉胶：S04过程完成后，需要对LED模组背面继续加大压强，在凉胶过 程增加压强600，确保灯面与PVC面距离小于0.08mm，然后放置常温或加热区， 待PU聚氨酯胶水固化后依次剥离LED模组发光面上的PVC片或其它不沾胶水的薄 片(PVC/PP/PE等)、取下方框、剥离表面处理层，然后修边。
进一步地，为保证封装工艺的顺利进行，所述模组浸胶过程在真空条件下 进行，真空度范围为-0.098Mpa±0.02；
进一步地，步骤S02中，所述方框是由4根PP材料或不沾胶水的矩形棒拼接 而成的方框。
进一步地，步骤S03中，表面处理层为不沾胶水的PVC或PP薄膜片。
进一步地，步骤S04中，在真空中压入LED模组的压强为(0.2至 1.2)kg/cm2。进一步地，S04中，模组是通过真空箱中的机械手抓取停放在胶 水的上面，
至少离胶水5mm高度，在抽真空2±0.5分钟后，模组通过机械手抓取放进 胶水，10秒后在升起来，继续保持抽真空状态，20秒左右再垂直放进胶水中， 模组从机械手松开，然后在5秒钟左右将真空机缓慢恢复大气，恢复到标准气 压后连同整个工装一同从真空箱中取出。抽真空过程在真空机中完成。
进一步地，步骤S05中，在凉胶过程，压在驱动面的压强在(0.2至 2)kg/cm2；
进一步地，步骤S05中，凉胶过程，凉胶架平整度小于1°(倾斜程度不超 过1°)。
S06：铣边后的模组在表面印环保油漆，用白色PCB或其它颜色PCB颜色作 为底色，在铣边后的PU胶表面用丝印网印各种颜色的油墨，印的图案可以为均 匀点状、方格、或其它等各种图形。
S07：在S06中的油墨必须满足耐高温，沾性强，环保，印的图案可以为均 匀点状、方格、或其它等各种图形，并且使整块模组做成相同或不同的颜色不 同花纹使产品呈现不同风格。
本发明具有如下优点：
1、本发明提供了一种由PU聚氨酯胶水进行完全封装发光面的LED模组，该 LED模组使用寿命比现有技术中的LED模组延长2倍以上，而且极其适应应用于 户外环境中。
2、本发明中的LED模组表面为光面、颗粒面、各种颜色印刷后呈现带有各 种颜色的风格色彩、在不通电时外观、通电时白平衡一致性更加美观，并且能 够有效避免点光源对眼睛的伤害，有益于健康。
3、本发明中的LED模组封装工艺步骤简单易行，所使用的治具也非常简单 易得，不仅大幅降低了LED模组的封装成本，而且适合用于大规模化生产。
4、通过本发明中的LED模组封装工艺制备出的LED模组不仅具备完全密封 的效果，而且外形美观大方、绚丽多彩，为显示屏行业增添欣赏价值。
附图说明
图1为本发明中封装完毕的LED模组结构示意图。
图2为本发明中LED模组封装工艺所用组件的爆炸示意图。
图3为本发明中LED模组封装工艺中相对位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
本实施例中提供的一种强防护型的LED模组包括发光面与背光面，如附图1 所示，由LED灯1所组成的LED模组发光面由PU聚氨酯胶水进行完全封装，形成 PU聚氨酯胶水封装层2，封装层底部是LED显示模块的PCB板3，即背光面，且PU 聚氨酯胶水封装层的表层为光面或颗粒面。为使LED模组发光效果达到最佳， 优选采用透明PU聚氨酯胶水。在实际使用过程中，如需获得其他颜色或者光泽 度的LED发光模组，也可配合使用非透明PU聚氨酯胶水或者非完全透明的PU聚 氨酯胶水。正是由于对LED发光模组的发光面进行了完全封装，使LED模组中的 LED灯可完全包覆进入PU聚氨酯胶水封装层中，获得完全性的保护，从而延长了使用寿命，使该LED模组能够适应在严苛的环境下长期使用。
本实施例中提供的制备上述高强防彩格模组的封装工艺包括如下步骤：
S01：将水平木板或其它水平工装(平面精度在±0.1mm以内)100放置于 操作台(未标示)上，在水平木板或其它水平工装(平面精度在±0.1mm以 内)上铺设缓冲片及PVC片或其它不沾胶水的薄片(PVC/PP/PE等)200。
所述水平木板或其它水平工装(平面精度在±0.1mm以内)为尺寸大于LED 模组的平板。
S02：在S01中的PVC片或其它不沾胶水的薄片(PVC/PP/PE等)上放置PP料 构成的方框300；所述方框为形状与LED模组相同的框状治具，其高度大于LED 灯高加PCB高度。
S03：在S02中的300方框置于400PVC片上方，并将方框粘接在PVC上。
S04：在S03中的表面处理层上注入PU聚氨酯胶水，将LED模组500的表贴灯 面压入PU聚氨酯胶水内；优选地，压入LED模组。
S05:抽真空过程在真空机中完成，真空后对LED模组底壳或背 光面增加压强，使灯面与PVC片吻合，待PU聚氨酯胶水固化后依次 剥离表面处理层、PVC片或其它不沾胶水的薄片(PVC/PP/PE 等)，然后脱除治具、修边。
S06:铣边后的模组在表面印环保油漆，油漆必须满足耐高低温、耐紫外 线、沾性强、环保。
S07：在S0:6中的油墨丝印的图案可以为均匀点状、方格、或其它等各种 图形，并且使整块模组做成相同或不同的颜色不同花纹使产品呈现不同风格。
本实施例中提供的LED模组的封装工艺与现有技术中的正面灌胶封装不 同，采用的是将液态PU聚氨酯胶水置于方框中，然后将LED发光面直接压入的 方法。
进行完全性的封装。为进一步的保证封装质量，封装工艺在真空条件下进 行，真空度范围为0.097-0.099。在真空环境下进行压入式的封装有助于将封 装过程中液态PU聚氨酯胶水中的空气排出，使封装效果更为充实、紧密。
如附图2、附图3所示，封装工艺中，首先采用平板状的治具100作为最底 层，然后在水平木板或其它水平工装(平面精度在±0.1mm以内)上铺设缓震 片静电皮200，在静电皮上叠加PVC片或其它不沾胶水的薄片300(PVC/PP/PE 等)PVC片或其它不沾胶水的薄片(PVC/PP/PE等)的尺寸不宜大于水平木板或 其它水平工装(平面精度在±0.1mm以内)、不宜小于方框。PVC片或其它不沾 胶水的薄片(PVC/PP/PE等)采用普通光滑PVC片或其它不沾胶水的薄片 (PVC/PP/PE等)即可。
在实际使用过程中，方框可采用由4根矩形条拼接而成的框状治具，不仅 使用方便，而且在处理不同尺寸的LED模组封装时可随之重新进行拼装，便于 工艺处理、节省成本。方框可以用螺丝固定，减少不必要的沾合工序，还可有 效防止溢胶。水平木板或其它水平工装(平面精度在±0.1mm以内)，方框采 用不粘胶材料。
为了在抽真空时形成波浪纹或凹痕，增加缓震片200，厚度在3mm至5mm之 间。
为进一步保证封装压制过程中的LED模组表面的平整度，在LED模组背光面 上根据变形程度设有不同程度的压强，如附图3所示，本实施例中采用的压强 为在LED模组底壳或驱动面加变形的位置在凉胶过程加压块600，对变形的区域 加压强确保平整。
对LED模组套件或驱动面加施压强，直到PU聚氨酯胶水固化后，取出压块 500、600，依次剥离LED模组发光面上的PVC片或其它不沾胶水的薄片 (PVC/PP/PE等)300、方框400，然后修边。在此需注意的是，PVC片或其它不 沾胶水的薄片(PVC/PP/PE等)可有效防止表面处理层在水平木板或其它水平 工装(平面精度在±0.1mm以内)上的粘附。
本实施例中的由PU聚氨酯胶水进行完全封装发光面的LED模组使用寿命比 现有技术中的LED模组延长2倍以上，而且极其适应应用于户外环境中，该LED 模组表面为颗粒状，使光变得柔和，保护眼睛。进一步地，该LED模组封装工 艺步骤简单易行，所使用的治具也非常简单易得，与传统的模组成本没有很大 区别，而且适合用于大规模化生产。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非 对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领 域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者 等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实 施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种LED模组，包括发光面与背光面，其特征在于，所述LED模组发光面由PU聚氨酯胶水进行完全封装，在发光面上形成封装层，所述PU聚氨酯胶水封装层表层为光面或颗粒面。
2.如权利要求1所述一种LED模组，其特征在于，所述PU聚氨酯胶水为透明PU聚氨酯胶水。
3.一种制备如权利要求1、2所述的任一LED贴片模组，其特征在于，所述封装工艺包括如下步骤：
S01：将水平木板放置于操作台上，水平木板平面精度在±0.1mm以内,在水平木板上铺设静电皮缓冲片，然后在缓冲面上铺上光面PVC薄膜片或PP薄膜片或PE薄膜片，在薄膜片上固定方框；
所述水平木板大于缓冲面静电皮的外围尺寸，而静电皮大于PVC薄膜片或PP薄膜片或PE薄膜片，PVC薄膜片或PP薄膜片或PE薄膜片大于模组面而且层层叠加；
S02：在S01中的静电皮水平放置在木板，PVC薄膜片(或PP薄膜片或PE薄膜片)固定在静电皮上，方框沾合在PVC薄膜片(或PP薄膜片或PE薄膜片)上；
S03：在S02中，方框形状比LED模组大，长宽比模组大5至10mm,高度在3至5mm之间，主要决定PCB板厚度和灯高度，方框高度大于PCB板+灯高；方框沾合在PVC上；
S04：在S02中的PVC片上注入PU聚氨酯胶水，将LED模组发光面压入PU聚氨酯胶水内，确保灯面与工装面水平；
S05:对LED模组背光面施加重力，待PU聚氨酯胶水完全固化后依次剥离LED模组发光面上的PVC薄膜片或(PP薄膜片/PE薄膜片等)、取下方框、剥离表面处理层，然后修边；
S06：铣边后的模组在表面印环保油漆，用白色PCB或其它颜色PCB颜色作为底色，在铣边后的PU胶表面用丝印网印各种颜色的油墨，印的图案可以为均匀点状、方格、或其它等各种图形；
S07：在S06中的油墨必须满足耐高温，沾性强，环保，印成的形状以灯为中心，在灯周围均匀分布点状或格子状、或其它图形使整块显示屏做成不同的颜色不同花纹使产品呈现不同颜色风格，最重要的是可以解决模组大角度或模组反光出现色差问题。
4.如权利要求3所述一种LED模组封装工艺，其特征在于，PU胶水与模组产品进入真空箱，模组产品在胶水垂直上方，与胶水5至50mm之间，后抽真空，抽真空2分钟后，模组用机械手抓取，垂直下放，使灯面全部浸透胶水，然后将模组上提20秒左右时间后再将模组垂直下去，浸入胶水中，此时停止抽真空，10秒后缓慢恢复大气压至标准大气压，所述机械手压合工艺在真空条件下进行，真空度范围为-0.097至-0.099Mpa,抽真空过程在真空机中完成。
5.如权利要求3所述一种LED模组封装工艺，其特征在于，步骤S02中，所述方框是由4根PP料或不沾胶的材料围成的方形治具。
6.如权利要求3所述一种LED模组封装工艺，其特征在于，步骤S03中，表面处理层为PVC颗粒层或不粘胶的光面层。
7.如权利要求5所述一种LED模组封装工艺，其特征在于，压在LED模组套件或PCB上的总压强为(0.2-2)kg/cm2。
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