CN110185946A - 玻璃透镜灌胶led模组及其制备工艺 - Google Patents

玻璃透镜灌胶led模组及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于LED照明技术领域，具体涉及一种玻璃透镜灌胶LED模组，其包括玻璃透镜、LED光源、盖板、基板和散热器，LED光源固定在基板正面上；透镜罩在LED光源上，且至少在透镜背面的外边缘上涂有粘性胶层，将透镜与基板贴合粘紧；散热器的背面设有一圈凸出于散热器表面的防水沿，将固定有透镜的基板固定安装在由所述防水沿围绕成的空间中，在所述空间内填充密封胶、将透镜和基板完全封闭在该空间中；对应透镜在盖板上设有透镜窗口，盖板自上方盖在透镜上并固定，透镜从透镜窗口中穿出。本发明还涉及该LED模组的制备工艺。本发明所述LED模组具有良好的防水性、密封性以及散热性，同时生产制造方便、生产效率高。

Description

玻璃透镜灌胶LED模组及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种玻璃透镜灌胶LED模组及其制备工艺，属于LED照明技术领域。
背景技术
市面上现有的LED模组中透镜的固定方式多为十几个螺丝固定，一方面，工艺繁琐，人工操作量大，生产效率低，另一方面，因散热器与基板接触的面为平面，因此基板外围无遮挡，而螺丝挤压胶垫的压力又不平均，因此，基板与散热器之间会存在间隙，这样制作出来的LED模组的密封防水效果并不理想，随着时间的增长和户外恶劣环境的影响，螺丝松动产生缝隙和胶圈老化后产生吸水情况，直接影响产品的质量和寿命。
除上述外，目前市售的LED模组都是采用连板PC透镜，但受到材料的限制，现有连板PC透镜的透光率、耐温性、耐腐蚀性能都不理想，且易老化、黄化，使灯具整灯光衰严重。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中的不足，提供一种密封防水性能好、能够提高灯具发光效率且生产制造方便、生产效率高的玻璃透镜灌胶LED模组。
本发明所述的玻璃透镜灌胶LED模组，包括玻璃透镜、LED光源、盖板、基板和散热器，LED光源固定在基板正面上；玻璃透镜罩在LED光源上，且至少在玻璃透镜背面的外边缘上涂有粘性胶层，将玻璃透镜与基板贴合粘紧；散热器的背面(即散热器与基板正对的面上)设有一圈凸出于散热器表面的防水沿，将固定有玻璃透镜的基板固定安装在由所述防水沿围绕成的空间中，在所述空间内填充密封胶、将玻璃透镜和基板完全封闭在该空间中；对应玻璃透镜在盖板上设有透镜窗口，盖板自上方盖在玻璃透镜上并固定，玻璃透镜从透镜窗口中穿出。
本发明所述LED模组中，因在散热器背面设有一圈加高的防水沿，使散热器上与基板接触一面不再是平面，而是有一圈防水沿来包住基板和玻璃透镜，形成防水结构，起到良好的挡水作用，因此防水性能较好；同时，本发明先采用粘性胶层使玻璃透镜的外边缘与基板贴合粘紧，确保玻璃透镜外边缘与基板的密封对接(即在二者的对接处无开合缝隙)，这样能够避免因LED光源发热或冷却所带来的玻璃透镜内部空气热胀冷缩对密封胶的影响，还通过灌入密封胶，将各内部部件全部密封在由防水沿所围绕成的空间内、与散热器成为一体，实现二次密封，进一步加强粘结，增强了LED模组的防水性和密封性。同时，玻璃透镜外边缘与基板之间密封对接，还能有效防止后续灌胶工艺中的密封胶渗入玻璃透镜内部空腔中，保证透镜光效以及产品美观。
本发明改变了传统LED模组的结构，相比市面上机械结合胶圈密封的透镜以及部分运用少量胶体粘合密封的透镜而言，本发明除了具有良好的防水性和密封性，还能够有效防止传统工艺使用胶圈的老化现象，同时克服了传统使用螺丝固定所带来的压力及严密性不均匀的技术缺陷。
本发明所述LED模组中的玻璃透镜优选连板玻璃透镜。所谓连板玻璃透镜是将数个玻璃透镜设计在某板上，最终形成一体结构。通过采用连板玻璃透镜，能够使透光率高达92％，使耐温性达到-50℃～+550℃，同时兼具耐腐蚀、抗盐碱、表面静电吸尘现象少于连板PC透镜、无老化或黄化现象等优势，从而能够更好的提高灯具发光效率，延长灯具寿命。实际应用时可以根据LED模组的型号尺寸设计成多组连板玻璃透镜。
本发明中，基板与散热器接触的面上均匀涂有导热硅脂，通过导热硅脂能够保证LED光源与散热器之间具有良好的热传导性能。
为了便于组装，可以在散热器背面上设有基板定位柱，基板定位柱位于由防水沿围绕成的空间内，对应基板定位柱在基板上设置第一定位孔。安装基板时，将基板上的第一定位孔与散热器背面上的基板定位柱对准，即可将基板沿基板定位柱平稳放入散热器背面由防水沿所围绕成的空间中，操作方便。同理，还可以在散热器背面上设有透镜定位柱，透镜定位柱也位于由防水沿围绕成的空间内，对应透镜定位柱在玻璃透镜上设置第二定位孔，通过透镜定位柱和第二定位孔能够便于玻璃透镜的安装。
优选的，盖板的背面(即盖板与玻璃透镜正对的面上)通过粘胶与散热器的防水沿或者填充在防水沿围绕空间中的密封胶粘接为一体，实现固定。
优选的，散热器的正面安装有防水接头，对应防水接头在散热器上设有通孔，防水接头上的正负极接线穿过散热器的通孔后、分别焊接在基板的正负极上。
本发明所述的玻璃透镜灌胶LED模组的制备工艺，包括以下步骤：
①将LED光源安装在基板正面上并进行焊接；对散热器背面进行表面处理，将导热硅脂涂均匀的涂抹在基板背面，将基板置于散热器上防水沿围绕成的空间中，并用紧固件将基板固定在散热器上；在玻璃透镜的背面沿边缘涂抹一圈粘性胶层，将玻璃透镜罩在相应的LED光源上，并将玻璃透镜与基板贴合粘紧；
②向散热器背面防水沿所围绕成的空间中均匀、分层的灌入密封胶，直至基板以及玻璃透镜背面完全封闭在散热器背面所述空间内后停止；
③取一具有透镜窗口的盖板，沿密封胶的轨迹涂抹一圈粘胶，最后将盖板自上方盖在玻璃透镜上，盖板的背面通过粘胶与密封胶粘接为一体，得到LED模组。
制作完成后，待盖板与密封胶之间涂抹的粘胶凝固后，移至防水老化车间进行检验，检验合格后，即可收入仓库保管。
优选的，将模组置于60℃～80℃的环境中，使密封胶快速凝固，待凝固至80％后取出，放置在操作台上直至冷却后，再进行步骤③操作。
综上可知，本发明从材料、结构、工艺上解决了LED模组灯具的光衰和防水等级低这一问题，还大大减少了螺丝机械固定的流程，减少了人工操作，降低了生产成本，提高了生产效率，使产品更符合自动化生产需求。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
1、本发明所述LED模组，在散热器背面设有一圈加高的防水沿，起到良好的挡水作用，防水性能好；
2、本发明采用二次密封增强了LED模组的防水性和密封性，同时还能保证良好的散热性能；
3、相比市面上机械结合胶圈密封的透镜以及部分运用少量胶体粘合密封的透镜而言，本发明除了具有良好的防水性和密封性，还能够有效防止传统工艺使用胶圈的老化现象，同时克服了传统使用螺丝固定所带来的压力及严密性不均匀的技术缺陷，同时大大减少了螺丝机械固定的流程，减少了人工操作，降低了生产成本，提高了生产效率，使产品更符合自动化生产需求；
4、玻璃透镜采用连板玻璃透镜，能够提高灯具发光效率，延长灯具寿命。
附图说明
图1是LED模组的结构示意图；
图2是LED模组的剖面图；
图3是图2中I部位的局部放大图；
图4是图2中II部位的局部放大图。
图中：1、盖板；2、透镜窗口；3、连板玻璃透镜；4、紧固螺钉；5、LED光源；6、基板；7、第一定位孔；8、防水沿；9、散热器；10、基板定位柱；11、防水接头；12、透镜定位柱；13、通孔；14、凹槽；15、导热硅脂；16、密封胶；17、粘性胶层；18、粘胶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
如图1～4所示，本发明所述玻璃透镜灌胶LED模组包括玻璃透镜、LED光源5、盖板1、基板6和散热器9，LED光源5固定在基板6正面上；玻璃透镜罩在LED光源5上，且至少在玻璃透镜背面的外边缘上涂有粘性胶层17，将玻璃透镜与基板6贴合粘紧；散热器9的背面(即散热器9与基板6正对的面上)设有一圈凸出于散热器9表面的防水沿8；基板6与散热器9接触的面上均匀涂有导热硅脂15，以保证LED光源5与散热器9之间具有良好的热传导性能，将固定有玻璃透镜的基板6通过紧固螺钉4固定安装在由所述防水沿8围绕成的空间中，在所述空间内填充密封胶16、将玻璃透镜和基板6完全封闭在该空间中；对应玻璃透镜在盖板1上设有透镜窗口2，盖板1自上方盖在玻璃透镜上并固定，玻璃透镜从透镜窗口2中穿出；散热器9的正面安装有防水接头11，对应防水接头11在散热器9上设有通孔13，防水接头11上的正负极接线穿过散热器9的通孔13后、分别焊接在基板6的正负极上。本实施例中的基板6采用铝基板6；散热器9采用压铸铝散热器9；玻璃透镜采用连板玻璃透镜3(即将数个玻璃透镜设计在某板上，最终形成一体结构)，连板玻璃透镜3设计了2组，连板玻璃透镜3中各透镜单元与基板6上的LED光源5一一对应。
为了便于组装，本实施例在散热器9背面上设有基板定位柱10，基板定位柱10位于由防水沿8围绕成的空间内，对应基板定位柱10在基板6上设置第一定位孔7，安装基板6时，将基板6上的第一定位孔7与散热器9背面上的基板定位柱10对准，即可将基板6沿基板定位柱10平稳放入散热器9背面由防水沿8所围绕成的空间中，操作方便。同时，在散热器9背面上设有透镜定位柱12，透镜定位柱12也位于由防水沿8围绕成的空间内，对应透镜定位柱12在连板玻璃透镜3上设置第二定位孔，本实施例中透镜定位柱12设在防水沿8上，需要说明的是，本实施例中对第二定位孔的结构形式进行了变通，第二定位孔不再是通孔13，而是沿纵向设计在连板玻璃透镜3外周的凹槽14，通过凹槽14对透镜定位柱12进行导向，以便于连板玻璃透镜3的安装(当然，在实际生产时，将透镜定位柱12设计散热器9背面上、同时在第二定位孔设计为通孔13也是可行的)。
上述玻璃透镜灌胶LED模组的制备工艺，具体包括以下步骤：
①将LED光源5通过贴片机安装在基板6正面上，并通过回流焊设备进行焊接；
将导热硅脂15涂均匀的涂抹在基板6背面，使光源与散热器9之间有良好的热传导性能，将基板6沿散热器9背面的基板定位柱10平稳放下，使基板6位于于散热器9上防水沿8围绕成的空间中，并用紧固螺钉4将基板6固定在散热器9上；
将防水接头11固定在散热器9的正面，将防水接头11的正负极接线从散热器9的通孔13中穿过，并将正负极接线分别锡焊在基板6的正负极上；
在连板玻璃透镜3的背面沿边缘涂抹一圈粘性胶层17，将连板玻璃透镜3沿散热器9背面的透镜定位柱12平稳放下，使连板玻璃透镜3罩在LED光源5上，并将连板玻璃透镜3与基板6贴合粘紧；
②向散热器9背面防水沿8所围绕成的空间中均匀、分层的灌入密封胶16(本实施例中的密封胶16采用由深圳市乐天工业材料有限公司生产的LT-6510W环氧电子灌封胶，具有粘结力强，密封性好，固结时间短等特点)，直至基板6以及连板玻璃透镜3背面完全封闭在散热器9背面所述空间内，为了确保连板玻璃透镜3粘接的牢固性，本实施例在灌胶时直至密封胶将连板玻璃透镜3的外围完全覆盖，之后停止；
③将模组置于60℃～80℃的环境中，使密封胶16快速凝固，待凝固至80％后取出，放置在操作台上直至冷却；
④取一具有透镜窗口2的盖板1，沿密封胶16的轨迹涂抹一圈粘胶18，最后将盖板1自上方盖在连板玻璃透镜3上，盖板1的背面通过粘胶18与密封胶16粘接为一体，得到LED模组。
本实施例所述LED模组改变了传统LED模组的结构，其具有以下优势：
1、因采用连板玻璃透镜3，使透光率高达92％，使耐温性达到-50℃～+550℃，同时兼具耐腐蚀、抗盐碱、表面静电吸尘现象少于连板PC透镜、无老化或黄化现象等优势，从而能够更好的提高灯具发光效率，延长灯具寿命；
2、因在散热器9背面设有一圈加高的防水沿8，使散热器9上与基板6接触一面不再是平面，而是有一圈防水沿8来包住基板6和连板玻璃透镜3，形成防水结构，起到良好的挡水作用，因此防水性能较好；
先采用粘性胶层17使连板玻璃透镜3的外边缘与基板6贴合粘紧，确保连板玻璃透镜3外边缘与基板6的密封对接(即在二者的对接处无开合缝隙)，这样能够避免因LED光源5发热或冷却所带来的透镜内部空气热胀冷缩对外部的影响(最好增加一下对相关影响的描述)，之后通过灌入密封胶16，将各内部部件全部密封在由防水沿8所围绕成的空间内、与散热器9成为一体，实现二次密封，进一步加强粘结，增强了LED模组的防水性和密封性；
同时，连板玻璃透镜3外边缘与基板6之间密封对接，还能有效防止后续灌胶工艺中的密封胶16渗入透镜内部空腔中，保证透镜光效以及产品美观。
3、相比市面上机械结合胶圈密封的透镜以及部分运用少量胶体粘合密封的透镜而言，本发明除了具有良好的防水性和密封性，还能够保证良好的散热性能，同时可以有效防止传统工艺使用胶圈的老化现象，同时克服了传统使用螺丝固定所带来的压力及严密性不均匀的技术缺陷。
本发明不仅从材料、结构、工艺上解决了LED模组灯具的光衰和防水等级低这一问题，还大大减少了螺丝机械固定的流程，减少了人工操作，降低了生产成本，提高了生产效率，使产品更符合自动化生产需求。
根据中华人民共和国国家标准《GB 7000.1-2005》中，第9.2项：防止粉尘、固体异物和水侵入的实验，检测上述LED模组达到IP67防护等级，符合户外灯具使用标准，尤其是密封防水性能符合使用标准。
同时，对上述LED模组的散热性能进行测试，即温升测试：
测试条件：LED光源功率30w，室温29℃，测试时间4小时
测试结果：LED模组的正面(透镜面)温升18℃，背面(散热器面)温升20℃，符合户外灯具使用时温升不超过40℃的标准。
通过上述检测结构可知，本发明在保证了密封防水性能的前提下依然能够保证良好的散热性能，确保LED光源芯片的使用寿命，使整体LED模组可以正常使用。

Claims (9)

1.一种玻璃透镜灌胶LED模组，包括玻璃透镜、LED光源(5)、盖板(1)、基板(6)和散热器(9)，其特征在于：LED光源(5)固定在基板(6)正面上；玻璃透镜罩在LED光源(5)上，且至少在玻璃透镜背面的外边缘上涂有粘性胶层(17)，将玻璃透镜与基板(6)贴合粘紧；散热器(9)的背面设有一圈凸出于散热器(9)表面的防水沿(8)，将固定有玻璃透镜的基板(6)固定安装在由所述防水沿(8)围绕成的空间中，在所述空间内填充密封胶(16)、将玻璃透镜和基板(6)完全封闭在该空间中；对应玻璃透镜在盖板(1)上设有透镜窗口(2)，盖板(1)自上方盖在玻璃透镜上并固定，玻璃透镜从透镜窗口(2)中穿出。
2.根据权利要求1所述的玻璃透镜灌胶LED模组，其特征在于：玻璃透镜采用连板玻璃透镜(3)。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃透镜灌胶LED模组，其特征在于：基板(6)与散热器(9)接触的面上均匀涂有导热硅脂(15)。
4.根据权利要求3所述的玻璃透镜灌胶LED模组，其特征在于：散热器(9)背面上设有基板定位柱(10)，基板定位柱(10)位于由防水沿(8)围绕成的空间内，对应基板定位柱(10)在基板(6)上设置第一定位孔(7)。
5.根据权利要求3所述的玻璃透镜灌胶LED模组，其特征在于：散热器(9)背面上设有透镜定位柱(12)，透镜定位柱(12)也位于由防水沿(8)围绕成的空间内，对应透镜定位柱(12)在玻璃透镜上设置第二定位孔。
6.根据权利要求1所述的玻璃透镜灌胶LED模组，其特征在于：盖板(1)的背面通过粘胶(18)与散热器(9)的防水沿(8)或者填充在防水沿(8)围绕空间中的密封胶(16)粘接为一体，实现固定。
7.根据权利要求1-2或者4-6中任一所述的玻璃透镜灌胶LED模组，其特征在于：散热器(9)的正面安装有防水接头(11)，对应防水接头(11)在散热器(9)上设有通孔(13)，防水接头(11)上的正负极接线穿过散热器(9)的通孔(13)后、分别焊接在基板(6)的正负极上。
8.一种权利要求1所述的玻璃透镜灌胶LED模组的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
①将LED光源(5)安装在基板(6)正面上并进行焊接；将导热硅脂(15)涂均匀的涂抹在基板(6)背面，将基板(6)置于散热器(9)上防水沿(8)围绕成的空间中，并用紧固件将基板(6)固定在散热器(9)上；在玻璃透镜的背面沿边缘涂抹一圈粘性胶层(17)，将玻璃透镜罩在相应的LED光源(5)上，并将玻璃透镜的外边缘与基板(6)贴合粘紧；
②向散热器(9)背面防水沿(8)所围绕成的空间中均匀、分层的灌入密封胶(16)，直至基板(6)以及玻璃透镜背面完全封闭在散热器(9)背面所述空间内后停止；
③取一具有透镜窗口(2)的盖板(1)，沿密封胶(16)的轨迹涂抹一圈粘胶(18)，最后将盖板(1)自上方盖在玻璃透镜上，盖板(1)的背面通过粘胶(18)与密封胶(16)粘接为一体，得到LED模组。
9.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于：步骤②中灌入密封胶(16)后，将LED模组置于60℃～80℃的环境中，待凝固至80％后取出，放置在操作台上直至冷却后，再进行步骤③操作。
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