CN206574741U - 一种led阵列器件的防水封装结构 - Google Patents

Abstract

一种LED阵列器件的防水封装结构，所述防水封装结构设置在基片封装板和透镜模组之间，包括多重密封隔断，所述多重密封隔断包括第一密封隔断和第二密封隔断；吸湿环带设置在第一密封隔断和第二密封隔断之间；所述透镜模组的密封法兰部包括第一密封表面和第二密封表面；第二密封表面的挤入凹槽或环形凸起与所述基片封装板的第二密封槽之间封闭，环形地填充有第二密封胶，构成第二密封隔断；吸湿环带封闭环形地设置在基片封装板的侧凹槽中；所述第一密封表面和在侧凹槽外侧的侧面之间形成第一密封隔断；两/三道密封隔断配合中间的吸湿环带的协同作用，达到IP6级以上防水等级，大大增加了防水性能，延长了LED发光元件使用寿命。

Description

一种LED阵列器件的防水封装结构

技术领域

本实用新型涉及LED阵列器件的技术领域，具体涉及一种LED阵列器件的防水封装结构。

背景技术

LED作为一种主动自发光器件，作为不燃烧灯丝或气体的固态光照，功耗小、工作电压低、发光亮度高、工作寿命长、性能稳定，可在极端环境下工作而性能衰减很小的特点而得到了广泛应用，由于多个LED聚集时降低了多重阴影，LED的紧密聚集，即LED阵列器件应运而生。LED的应用从狭隘的信号指示到现在应用广泛的液晶电视、背光源、手机、照明、电脑等。LED封装产业是整个LED产业中不可或缺的重要部分。LED阵列器件的制造流程一般包括芯片制作和后序封装。LED在使用过程中防潮防水问题一直是最大的、致命的问题，其使用寿命很大程度上被防水问题所制约。因此，LED封装的主要目的是在发光芯片和电路间的电气和机械接触得以保证的前提下确保发光芯片不受机械、热、潮湿及其他外部影响。

LED封装设计要求封装设计应与芯片设计同时进行。现有技术一般是通过密封圈或灌封胶来达到防潮防水的目的。而橡胶密封圈有老化周期，密封胶被光线长期照射后容易发黄、老化、脆化，破坏了密封胶的密封性。老化后密封能力下降，潮气会慢慢渗入密封腔内，透镜上产生一层雾气，严重影响LED的发光，严重影响LED的可靠性，缩短LED封装结构的使用寿命。

另一方面，设计复杂的封装结构，则会导致制造LED的成本增加及封装工艺的费时费力。

于是，如何低成本、装配简单地设计出LED阵列器件的防水封装结构，成为业界LED阵列器件亟待解决的共性的难题。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种LED阵列器件的防水封装结构，以提高LED阵列器件的防水性。

本实用新型的目的是这样实现的，一种LED阵列器件的防水封装结构，防水封装结构设置在基片封装板和透镜模组之间，包括多重密封隔断，多重密封隔断包括第一密封隔断和第二密封隔断；吸湿环带设置在第一密封隔断和第二密封隔断之间；

透镜模组包括密封法兰部，密封法兰部包括一体成型的倒“L”形的竖直封装部和水平封装部，竖直封装部的内侧环形封闭的竖直表面构成第一密封表面，水平封装部的水平底面构成第二密封表面，第一密封表面垂直于第二密封表面；

基片封装板包括上表面、侧面，上表面边部封闭环形地设有第二密封槽,侧面环形封闭地设有侧凹槽；

第二密封表面上环形封闭地设有挤入凹槽或环形凸起，挤入凹槽或环形凸起与第二密封槽相对设置，在挤入凹槽或环形凸起与第二密封槽之间封闭环形地填充有第二密封胶，挤入凹槽或环形凸起、第二密封槽及第二密封胶构成为第二密封隔断；

吸湿环带封闭环形地设置在侧凹槽中；

第一密封表面和在侧凹槽的外侧的侧面之间形成第一密封隔断。

进一步地，第一密封表面的下端设有第一倒角，基片封装板的侧面下端设有第二倒角；

进一步地，在第一倒角和第二倒角之间设有第一密封胶，第一倒角、第二倒角和第一密封胶构成第一密封隔断；

或者在第一倒角和第二倒角之间设有焊缝，第一倒角、第二倒角和焊缝构成第一密封隔断。

进一步地，透镜模组为透明树脂材料，基片封装板为金属材料，第二密封表面在挤入凹槽或环形凸起靠近第一密封表面一侧封闭环形地设有熔合凸起，熔合凸起通过超声振动熔接在上表面上形成第三密封隔断，基片封装板的侧凹槽以下的侧面通过超声振动同时与第一密封表面之间熔接形成第一密封隔断。

进一步地，透镜模组还包括透镜阵列部，透镜阵列部为透明非金属材料。

进一步地，透镜阵列部均为透明玻璃材料。

进一步地，密封法兰部为金属材料。

进一步地，第二密封胶体积至多为第二密封槽体积的90％，环形凸起挤入第二密封槽中。

进一步地，吸湿环带包括织物环袋，织物环袋内装有干燥剂填充物。

一种LED阵列器件的防水封装结构的封装工艺，包括如下步骤：

1)箍设吸湿环带，在基片封装板的侧凹槽中箍设闭环的吸湿环带；

2)第二密封槽施加第二密封胶，将基片封装板水平定位，在第二密封槽中均匀涂抹第二密封胶；

3)压装构建第二密封隔断，将透镜模组的密封法兰部开口水平定位，将基片封装板正对开口，将基片封装板压装在密封法兰部中，直到第二密封表面接触到第二密封胶，抽真空，继续进给直到第二倒角与第一倒角大致齐平；

与此同时，环形凸起压入第二密封槽的第二密封胶中，形成第二密封隔断；

或者，与此同时，第二密封槽中的第二密封胶进入挤入凹槽中，形成第二密封隔断；

4)构建第一密封隔断，在第一倒角和第二倒角之间的凹槽中施加第一密封胶，用工具压 实压平，将多余的第一密封胶刮去，形成第一密封隔断；

5)固化，将LED阵列器件防水封装结构放置在加热装置中一定时间，待其固化后即可形成LED阵列器件的防水封装结构。

进一步地，透镜模组为透明树脂材料；基片封装板为金属材料；

步骤3)替换为如下步骤：

超声振动构建第一密封隔断、第三密封隔断，同时压装构建第二密封隔断；

a：将密封法兰部水平定位，将基片封装板水平定位，基片封装板的侧面正好对准密封法兰部的第三密封面，下降进给透镜模组直到第二密封表面接触到第二密封胶，抽真空，逐渐下降透镜模组直到熔合凸起接触到基片封装板的上表面时开始超声振动，在超声振动的能量下，熔合凸起与上表面熔接在一起形成第三密封隔断，第三密封面熔化与侧面熔接在一起形成第一密封隔断；

与此同时，环形凸起压入第二密封槽的第二密封胶中，形成第二密封隔断；

或者，与此同时，第二密封槽中的第二密封胶挤入挤入凹槽中，形成第二密封隔断。

LED阵列器件的防水封装结构，通过以下技术实质解决了“如何低成本、装配简单地防水密封LED阵列器件”的技术问题：

1)两/三道密封隔断

采用两道密封隔断，第一密封隔断是在第一密封面和侧面之间构建的最外层一道防水密封，第二密封隔断是在第二密封面的挤入凹槽或环形凸起与第二密封槽之间封闭环形地填充有第二密封胶；或者采用三道密封隔断，在第一密封隔断和第二密封隔断之间还设有熔合凸起与上表面熔接在一起形成的第三密封隔断；

两/三道密封隔断保证了优异的防水密封性能，同时构建两/三道密封隔断也工艺简单有效。

2)吸湿环带：当第一密封隔断出现裂纹，水蒸气进入时，吸湿环带发生作用，吸湿环带将水蒸气大量堵截，不会对第二密封隔断造成腐蚀，实际上第二密封隔断即使采用比第一密封隔断好的灌注胶体，当第一密封隔断失效时，第二密封隔断的密封效果也是下降的或者脆弱的。吸湿环带保证了第一密封隔断和第二密封隔断之间的环境空间以干燥的环境，延长了第二密封隔断的密封寿命；即使第二密封隔断也产生了裂纹，水蒸气也经过干燥剂的吸附，只有很少的水蒸气能越过吸湿环带并进而通过第二密封隔断的裂纹进入内部，客观上延长了LED发光元件的使用寿命。也就是说，吸湿环带保证了第一密封隔断和第二密封隔断之间的空间环境是干燥的，保证即使水蒸气能越过第一密封隔断，也难以到达第二密封隔断。

两/三道密封隔断和吸湿环带的协同作用，使得密封防水性都发挥到极致，并因此达到高防水等级的技术目的。

本实用新型与现有技术相比，正是因为两/三道密封隔断和吸湿环带的协同作用，LED阵列器件的防水封装结构大大增加了防水密封性能，达到GB4208《外壳防护等级(IP代码)》中防水等级IPX7、IPX8级，并且构建该防水封装结构工艺简单，做到了低成本、高防水等级的防水封装结构。

附图说明

图1为本实用新型一种LED阵列器件的防水封装结构的主剖视图；

图2为本实用新型一种LED阵列器件的防水封装结构的局部放大图；

图3为本实用新型一种LED阵列器件的防水封装结构的另一实施例的主剖视图；

图4为本实用新型一种LED阵列器件的防水封装结构的另一实施例的步骤1的局部放大图；

图5为本实用新型一种LED阵列器件的防水封装结构的另一实施例的步骤2的局部放大图；

图6为本实用新型一种LED阵列器件的防水封装结构的另一实施例的局部放大图。

上述图中的附图标记：

1.基片，2.LED发光元件，3.透镜模组，4.基片封装板，6.多重密封隔断，7.第一密封胶，8.第二密封胶,9.吸湿环带,10.熔合凸起，3.1.透镜阵列部，3.2.密封法兰部，3.21.第一密封表面,3.22.第二密封表面，3.23.挤入凹槽，3.24.环形凸起,3.25.第一倒角，4.1.上表面,4.2.侧面,4.3.下表面，4.4.第二密封槽，4.5.侧凹槽，4.6.第二倒角，6.1.第一密封隔断，6.2.第二密封隔断，6.3.第三密封隔断，6.4.第四密封隔断。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，但不用来限制本发明的范围。

如图所示，LED阵列器件包括基片1、多个LED发光元件2阵列安装在基片1上；在LED发光元件2上安装一个透镜模组3，以定向来自LED发光元件2的光线。基片1嵌入到透镜模组3的凹槽中定位。基片封装板4一侧设有多个散热岐片。基片封装板4与透镜模组3之间设有多重密封隔断6。此处只是举例列出LED阵列器件的结构，如果LED阵列器件的基片1与散热板合二为一，则多重密封隔断6设置在基片1和透镜模组3之间。在此，统称为多重密封隔断6设置在基片封装板4和透镜模组3之间。基片封装板4可能是嵌装至少一个LED发光元件2的基片1或者散热板。

实施例一

一种LED阵列器件的防水封装结构，包括多重密封隔断6，多重密封隔断6包括第一密封隔断6.1和第二密封隔断6.2；吸湿环带9设置在第一密封隔断6.1和第二密封隔断6.2之间。密封法兰部3.2包括一体成型的倒L形的竖直封装部和水平封装部，竖直封装部的内表面构成第一密封表面3.21，水平封装部的水平表面构成第二密封表面3.22。密封法兰部3.2包括第一密封表面3.21和第二密封表面3.22。第二密封表面3.22上封闭环形地设有挤入凹槽3.23。基片封装板4包括上表面4.1、侧面4.2和下表面4.3。上表面4.1边部封闭环形地设有第二密封槽4.4，环绕整个侧面4.2设有侧凹槽4.5，吸湿环带9封闭环形地设置在侧凹槽4.5中。挤入凹槽3.23与第二密封槽4.4正对。密封法兰部3.2的第一密封表面3.21的下端设有第一倒角3.25。基片封装板4的侧面4.2下端设有第二倒角4.6。第二密封隔断6.2设置在挤入凹槽3.23和第二密封槽4.4中；第一密封隔断6.1设置在第一倒角3.25和第二倒角4.6构成的凹槽中；

在散热板密封装入透镜模组3的密封法兰部3.2中时，包括如下步骤：

1)箍设吸湿环带9，在基片封装板4的侧凹槽4.5中箍设闭环的吸湿环带9；

2)第二密封槽4.4施加第二密封胶8，将基片封装板4水平定位，在第二密封槽4.4中均匀涂抹第二密封胶8，第二密封胶8体积要多出第二密封槽4.4的至少一半体积；

3)压装构建第二密封隔断6.2，将嵌有基片1的透镜模组3的密封法兰部3.2开口向下水平定位，将基片封装板4垂直上升，向上压装在透镜模组3的密封法兰部3.2中，直到第二密封表面3.22接触到第二密封胶8，抽真空，继续进给直到第二倒角4.6与第一倒角3.25大致齐平，此时第二密封槽4.4中的密封胶进入挤入凹槽3.23中，形成第二密封隔断6.2；

4)构建第一密封隔断6.1，在第一倒角3.25和第二倒角4.6之间的凹槽中施加第一密封胶7，用工具压实压平，将多余的第一密封胶7刮去，形成第一密封隔断6.1；

5)固化，将LED阵列器件防水封装结构放置在加热装置中，对其烘烤30分钟以上，待其固化后即可形成LED阵列器件的防水封装结构。

第二密封胶8、第一密封胶7可以为不同材料，也可以是相同材料，第二密封胶8、第一密封胶7优选为硅微粉改性环氧树脂材料。

挤入凹槽3.23也可替换为环形凸起3.24。

吸湿环带9包括织物环袋，织物环袋内装有干燥剂填充物。干燥剂填充物为硅胶干燥剂、氧化铝凝胶干燥剂、分子筛干燥剂、矿物干燥剂。或者干燥剂填充物为氯化钙、生石灰。

实施例二

透镜模组3的密封法兰部3.2和透镜阵列部3.1是一体成型，但是密封法兰部3.2为金属材质，透镜阵列部3.1为玻璃材质。

第一密封胶7替代为焊缝，第一密封隔断6.1为焊缝。焊缝是锡焊材料，或者树脂材料。

其他结构与实施例1相同。

实施例三

一种LED阵列器件的防水封装结构，包括多重密封隔断6，多重密封隔断6包括第一密封隔断6.1、第二密封隔断6.2和第三密封隔断6.3。吸湿环带9设置在第一密封隔断6.1和第三密封隔断6.3之间。第三密封隔断6.3设置在第二密封隔断6.2以内。透镜模组3包括透镜阵列部3.1和密封法兰部3.2，密封法兰部3.2与透镜阵列部3.1垂直设置，并二者一体成型，密封法兰部3.2与透镜阵列部3.1均为透明玻璃材质。密封法兰部3.2密封法兰部3.2包括一体成型的倒L形的竖直封装部和水平封装部，竖直封装部的内表面构成第一密封表面3.21，水平封装部的水平表面构成第二密封表面3.22；第一密封面3.21和第二密封面3.22竖直。第一密封表面3.21上由外向内依次设有熔合凸起10和环形凸起3.24。基片封装板4包括上表面4.1、侧面4.2和下表面4.3。上表面4.1边部设有第二密封槽4.4，环绕整个侧面4.2设有侧凹槽4.5。环形凸起3.24与第二密封槽4.4正对。密封法兰部3.2的底边3.21的内侧设有第一倒角3.25。基片封装板4的下表面4.3和侧面4.2之间设有第二倒角4.6。第二密封隔断6.2设置在环形凸起3.24和第二密封槽4.4中；第一密封隔断6.1设置在第一倒角3.25和第二倒角4.6构成的凹槽中；

当透镜模组3的材质由玻璃替代为透明PMMA塑料，基片封装板4材质为铝基板，基片封装板4上安装有至少一个LED基片；LED阵列器件防水封装结构设置在透镜模组3和基片封装板4之间。

在透镜模组3的密封法兰部3.2密封装入基片封装板4上时，包括如下步骤：

1)箍设吸湿环带9，在散热板的侧凹槽4.5中箍设闭环的吸湿环带9；

2)第二密封槽4.4施加第二密封胶8，将基片封装板4水平定位，在第二密封槽4.4中均匀涂抹密封胶，密封胶体积正好覆盖第二密封槽4.4至少90％以上体积；

3)超声振动构建第一、三密封隔断，同时压装构建第二密封隔断6.2；

将嵌有基片1的透镜模组3的密封法兰部3.2开口向下水平定位，将基片封装板4水平定位，基片封装板4的侧面4.2正好对准密封法兰部3.2的第三密封面3.24，直到第二密封表面3.22接触到第二密封胶8，抽真空，继续逐渐下降透镜模组3直到熔合凸起10接触到基片封装板4的上表面4.1时开始超声振动，在超声振动的能量下，熔合凸起10熔化与上表面4.1熔接在一起形成第三密封隔断6.3，第三密封面3.24熔化与侧面4.2熔接在一起形成第一密封隔断6.1；

与此同时，环形凸起3.24压入第二密封槽4.4的第二密封胶8中，形成第二密封隔断6.2；

5)固化，将LED阵列器件防水封装结构放置在加热装置中，对其烘烤30分钟以上，待其固化后即可形成LED阵列器件的防水封装结构。

实施例四

密封法兰部3.2的第一密封表面3.21的下端设有第一倒角3.25。基片封装板4的侧面4.2下端设有第二倒角4.6。第四密封隔断6.4设置在第一倒角3.25和第二倒角4.6构成的凹槽中；在第一倒角3.25和第二倒角4.6之间的凹槽中施加第一密封胶7，用工具压实压平，将多余的第一密封胶7刮去，形成第四密封隔断6.4；第一密封胶7替代为焊缝，第一密封隔断6.1为焊缝。焊缝是锡焊材料，或者树脂材料。

防水测试

针对实施例1、2、3做GB4208-2008《外壳防护等级(IP代码)》进行IP防水试验。另采用某知名品牌的LED产品作为对比例。IP66级具体要求是:产品完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘进入；承受猛烈的海浪冲击或强烈喷水时，电器的进水量应不致达到有害的影响。IP67级具体要求是:产品完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘进入；防护短时浸水柜体在标准压力下短时浸入水中时，不应有能引起损害的水量浸入。IP68级具体要求是:产品完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘进入；电器无限期沉没在指定的水压下，可确保不因浸水而造成损坏。

实验内容：将具有防水封装结构的LED阵列器件点燃至额定温度，完成气体的呼入和呼出。试验用水温度为15-25℃。

IP66级防水测试：用水枪对准LED阵列器件的防水封装结构冲击，持续1小时以上，而不进水，仍旧能够保持产品的良好性能。。

IP67防水测试：将LED阵列器件防水封装结构放在水深1米环境中，持续半小时以上，而不进水，仍旧能够保持产品的良好性能。

IP68防水测试：保证在10米水深处工作2个星期，而不进水，仍旧能够保持产品的良好性能。得到试验结果如下：

符号说明：√⁺表示测试通过，并正常使用到产品平均寿命结束；√^-表示测试通过，但寿命比产品平均寿命缩短；×表示测试未通过，即测试时进水影响正常通电使用。

从以上测试看出，具有本实用新型的防水封装结构的LED阵列器件可达到IP67级、IP68级防水性能标准。

LED阵列器件防水封装结构，两/三道密封隔断配合中间的吸湿环带的协同配合，使得防水封装结构达到IP6级以上防水等级，大大增加了防水性能，延长了LED发光元件的使用寿命。

Claims (8)

1.一种LED阵列器件的防水封装结构，所述防水封装结构设置在基片封装板(4)和透镜模组(3)之间，其特征在于，

包括多重密封隔断(6)，所述多重密封隔断(6)包括第一密封隔断(6.1)和第二密封隔断(6.2)；吸湿环带(9)设置在第一密封隔断(6.1)和第二密封隔断(6.2)之间；

所述透镜模组(3)包括密封法兰部(3.2)，所述密封法兰部(3.2)包括一体成型的倒“L”形的竖直封装部和水平封装部，竖直封装部的内侧环形封闭的竖直表面构成第一密封表面(3.21)，水平封装部的水平底面构成第二密封表面(3.22)，第一密封表面(3.21)垂直于第二密封表面(3.22)；

所述基片封装板(4)包括上表面(4.1)、侧面(4.2)，上表面(4.1)边部封闭环形地设有第二密封槽(4.4),侧面(4.2)环形封闭地设有侧凹槽(4.5)；

第二密封表面(3.22)上环形封闭地设有挤入凹槽(3.23)或环形凸起(3.24)，所述挤入凹槽(3.23)或环形凸起(3.24)与第二密封槽(4.4)相对设置，在挤入凹槽(3.23)或环形凸起(3.24)与第二密封槽(4.4)之间封闭环形地填充有第二密封胶(8)，所述挤入凹槽(3.23)或环形凸起(3.24)、第二密封槽(4.4)及第二密封胶(8)构成为第二密封隔断(6.2)；

吸湿环带(9)封闭环形地设置在所述侧凹槽(4.5)中；

所述第一密封表面(3.21)和在侧凹槽(4.5)的外侧的侧面(4.2)之间形成第一密封隔断(6.1)。

2.如权利要求1所述一种LED阵列器件的防水封装结构，其特征在于，第一密封表面(3.21)的下端设有第一倒角(3.25)，基片封装板的侧面(4.2)下端设有第二倒角(4.6)；

在第一倒角(3.25)和第二倒角(4.6)之间设有第一密封胶(7)，所述第一倒角(3.25)、第二倒角(4.6)和第一密封胶(7)构成第一密封隔断(6.1)；

或者在第一倒角(3.25)和第二倒角(4.6)之间设有焊缝，所述第一倒角(3.25)、第二倒角(4.6)和焊缝构成第一密封隔断(6.1)。

3.如权利要求1所述一种LED阵列器件的防水封装结构，其特征在于，所述透镜模组(3)为透明树脂材料，所述基片封装板(4)为金属材料，所述第二密封表面(3.22)在挤入凹槽(3.23)或环形凸起(3.24)靠近第一密封表面(3.21)一侧封闭环形地设有熔合凸起(10)，所述熔合凸起(10)通过超声振动熔接在上表面(4.1)上形成第三密封隔断(6.3)，基片封装板的侧凹槽(4.5)以下的侧面(4.2)通过所述超声振动同时与第一密封表面(3.21)之间熔接形成第一密封隔断(6.1)。

4.如权利要求2或3所述一种LED阵列器件的防水封装结构，其特征在于，所述透镜模组(3)还包括透镜阵列部(3.1)，所述透镜阵列部(3.1)为透明非金属材料。

5.如权利要求4所述一种LED阵列器件的防水封装结构，其特征在于，所述透镜阵列部(3.1)为透明玻璃材料。

6.如权利要求4所述一种LED阵列器件的防水封装结构，其特征在于，所述密封法兰部(3.2)为金属材料。

7.如权利要求1所述一种LED阵列器件的防水封装结构，其特征在于，所述第二密封胶(8)体积至多为第二密封槽(4.4)体积的90％，环形凸起(3.24)挤入第二密封槽(4.4)中。

8.如权利要求1所述一种LED阵列器件的防水封装结构，其特征在于，所述吸湿环带(9)包括织物环袋，所述织物环袋内装有干燥剂填充物。