專利名稱：大功率led模塊組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大功率LED模塊，更具體地，本發(fā)明涉及一種用于大 功率LED模塊的柔性管，大功率LED模塊安裝在該柔性管中。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，LED燈的應(yīng)用正越來越廣。眾所周知，對于現(xiàn)有技術(shù)的 LED模塊尤其是小功率LED模塊(功率為0.1-0.5W ),通常的做法 是將其封閉在柔性塑料管中，以獲得防水功能。然而，由于塑料材 料本身的特性，不能對LED模塊進(jìn)行良好的散熱。因此，LED模 塊的使用壽命將受到嚴(yán)重影響并且無法獲得穩(wěn)定的光輸出。
傳統(tǒng)LED封裝結(jié)構(gòu)， 一般在由金屬絲完成電子元器件內(nèi)外連接
后用環(huán)氧樹脂封裝而成，其熱阻高達(dá)250 3oor;/w，新的大功率芯
片若釆用傳統(tǒng)的LED封裝形式，將會因為散熱不良而導(dǎo)致芯片結(jié)溫 迅速上升和環(huán)氧碳化變黃，從而造成電子元器件的加速光衰直至失 效，甚至因為迅速的熱膨脹所產(chǎn)生的熱應(yīng)力造成開路而失效。
在中國專利申請200410032066.5和200510034552.5中公開了 一 個LED燈結(jié)構(gòu)。其包括不透光的芯線，該芯線包圍住多個LED模 塊。該芯線由不透光的塑料擠出成型。LED模塊和引線分別插入在 該芯線中的縱向槽和橫向孔中。該LED燈結(jié)構(gòu)不能實現(xiàn)良好的防水 功能和散熱性能。
因此，對于大工作電流的大功率LED芯片，低熱阻、散熱良好 及低應(yīng)力的新的封裝結(jié)構(gòu)是技術(shù)關(guān)鍵。采用低電阻率、高導(dǎo)熱性能 的材料粘結(jié)芯片并且在芯片下部加銅或鋁質(zhì)熱沉，并采用半包封結(jié) 構(gòu)來加速散熱。甚至通過設(shè)計二次散熱裝置來降低電子元器件的熱 阻。在電子元器件的內(nèi)部，填充透明度高的柔性硅橡膠，在硅橡膠承受的溫度范圍內(nèi)(一般為4o~2oor:)，膠體不會因溫度驟然變化 而導(dǎo)致電子元器件開路，也不會出現(xiàn)變黃現(xiàn)象。零件材料也應(yīng)充分 考慮其導(dǎo)熱、散熱特性，以獲得良好的整體特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，基于上述問題，本發(fā)明設(shè)計出一種包括大功率LED模塊 和柔性管的大功率LED模塊組件，該柔性管能夠在對LED模塊進(jìn)行 良好歉熱的同時，增強(qiáng)對LED模塊的防水功能，并且該LED模塊組 件具有良好的柔性。
根據(jù)本發(fā)明的笫一方面，提供了一種大功率LED模塊組件，其 包括大功率LED模塊和柔性管，其特征在于，所述柔性管包括
塑料基層；
塑料覆蓋層；
松軟的填充材料，該填充材料設(shè)置在所述塑料基層和塑料覆蓋層 之間，用于包圍所述LED模塊；
散熱件；
金屬芯印刷電路板，該金屬芯印刷電路板位于所述LED模塊和 散熱件之間，用于將所述LED模塊發(fā)出的熱量傳遞到所述散熱件； 以及
夾緊系統(tǒng)，該夾緊系統(tǒng)用于將所述金屬芯印刷電路板與所述散熱 件固定在一起，并將所述塑料基層夾緊在所述金屬芯印刷電路板和所 述散熱件之間。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供了一種用于制造所述大功率LED模 塊組件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟
1) 將所述塑料基層配合在所述散熱件中，
2) 將所述螺釘從所述金屬芯印刷電路板一側(cè)插入、穿過所述金 屬芯印刷電路板和散熱件，從所述散熱件伸出，并在所述散熱件一側(cè) 將螺母擰緊在所述螺釘上；
3) 基本沿著所述LED模塊組件的縱向軸線的方向滑動所述塑料覆蓋層，使其套在所述塑料基層上并與所述塑料基層緊密配合，使
得在所述塑料覆蓋層與塑料基層之間限定出預(yù)定空間；以及
4)將所述填充材料注入到所述預(yù)定空間中，使其包圍所述LED 模塊。


結(jié)合附圖，從以下對本發(fā)明的優(yōu)選但非限制性的實施方式的詳 細(xì)說明中，將更全面地理解本發(fā)明，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的LED模塊組件從側(cè)方觀看時的透視圖2是根據(jù)本發(fā)明的LED模塊組件的截面圖3是根據(jù)本發(fā)明的LED模塊組件從上方觀看時的透視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施方式的LED模塊組件總體用l表 示。圖2是根據(jù)本發(fā)明的LED模塊組件1的截面圖。LED模塊組 件1由塑料覆蓋層2、塑料基層3、填充材料4、 LED (發(fā)光二極管) 模塊5、導(dǎo)線(或信號線)6、 MCPCB (金屬芯印刷電路板)7、散 熱件8以及夾緊系統(tǒng)9、 IO構(gòu)成。
填充材料4由諸如硅酮的柔軟材料制成，其包圍LED模塊5， 使得水不能進(jìn)入LED模塊5中。填充材料4不僅能夠?qū)ED模塊 5起到防水的作用，還由于其材料特性不會對LED模塊5的穩(wěn)定性 產(chǎn)生任何影響。另外，通過對填充材料4進(jìn)行組合，可以實現(xiàn)LED 模塊5不同的光學(xué)效果，如全透明或磨砂。
如圖2所示，在填充材料4下方是塑料基層3,塑料基層3由例 如聚氯乙烯制成，用于保持填充材料4。塑料覆蓋層2和塑料基層3 在兩側(cè)具有相配合的形狀，使得塑料覆蓋層2的側(cè)部包圍塑料基層3 的側(cè)部，從而將其密封。塑料基層3具有中間的U形部分和位于兩 側(cè)的外凸的耳部ll， U形部分的內(nèi)側(cè)是凹形的，用于有效地保持住 填充材料4。塑料覆蓋層2在其兩側(cè)具有與塑料基層3的耳部11的形狀相配的內(nèi)凹的鉤部12，耳部11與鉤部12的構(gòu)造使得塑料覆蓋 層2與塑料基層3緊密地配合在一起，從而對LED模塊5防水并防 塵。這里需要說明的是，塑料覆蓋層2和塑料基層3兩側(cè)的形狀并 不限于圖2中所示的形狀，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，它們可以是能 夠想到的其它任何適當(dāng)?shù)男螤?，只要塑料覆蓋層2的側(cè)部能夠包圍塑 料基層3的側(cè)部從而將其密封。
塑料塑料覆蓋層2由例如聚氯乙烯制成，其具有光學(xué)功能，例 如能夠用于LED模塊5發(fā)出的光的擴(kuò)散。能夠通過將塑料覆蓋層2 沿圖2中垂直于紙面的方向滑動將其配合在塑料基層3中。
如圖1所示，夾緊系統(tǒng)位于MCPCB7和散熱件8之間，用于將 MCPCB7與散熱件8固定在一起，并將塑料基層夾緊在MCPCB7 和散熱件8之間。散熱件8用于將經(jīng)由MCPCB7 7傳遞的LED模 塊5的熱量傳遞到周圍環(huán)境中，以使LED模塊5能夠充分地散熱， 進(jìn)而延長其使用壽命。散熱件8通常由金屬材料制成，優(yōu)選地由鋁 制成。散熱件8可以制成薄片狀，例如具有多個翅片或肋片的形狀， 以增加散熱面積。
在所示的實施方式中，夾緊系統(tǒng)包括螺釘9和螺母10。螺釘9 的一端連接到MCPCB，另一端穿過散熱件伸出，以便通過將螺母 擰緊在所述另一端上而在散熱件和塑料基層之間的接觸表面上施加 力，從而將MCPCB7固定并防止水進(jìn)入LED模塊組件內(nèi)部。螺釘 9的一端連接到LED模塊的MCPCB7。另一端穿過散熱件8，以便 通過將螺母10擰緊在該端上而將LED模塊固定并防止水進(jìn)入LED 模塊組件內(nèi)部。MCPCB7將LED模塊發(fā)出的熱傳遞到散熱件8并 進(jìn)一步傳遞到周圍環(huán)境中。所述夾緊系統(tǒng)為LED模塊提供了良好的 機(jī)械支撐。
如圖2所示，在所示實施方式中，散熱件8在其兩端處具有敞 開U形凹槽，由柔軟的彈性材料如聚氯乙烯制成的塑料基層3分別 在散熱件8的兩端處配合在U形凹槽中，當(dāng)通過螺釘9和螺母10 將MCPCB7和散熱件8連接起來時，塑料基層3通過螺釘9和螺 母10之間的擰緊力被夾緊在U形凹槽中，從而防止水進(jìn)入填充材 料4中，由此進(jìn)一步增強(qiáng)了 LED模塊組件的防水性能。產(chǎn)品的傳熱通道為LED模塊5(發(fā)散件)-MCPCB7(導(dǎo)熱、 導(dǎo)電件)-散熱件(鋁)。
在制造所述LED模塊組件時，首先，將塑料基層配合在所述散 熱件中；然后，將螺釘從MCPCB—側(cè)插入、穿過MCPCB和散熱 件，從散熱件伸出，并在散熱件一側(cè)將螺母擰緊在螺釘上；之后， 基本沿著LED模塊組件的縱向軸線的方向滑動所述塑料覆蓋層，使 其套在所述塑料基層上并與述塑料基層緊密配合，使得在塑料覆蓋
層與塑料基層之間限定出預(yù)定空間；最后，將所述填充材料注入到 所述預(yù)定空間中，使其包圍LED模塊，從而完成所述LED模塊組 件的裝配。
在所示的實施方式中，在制造所述LED模塊組件時，將所述U 形突起插入所述U形凹槽中并與之緊密配合。
在所示的實施方式中，通過導(dǎo)線(或信號線)6將MCPCB7上 的電子元器件連接起來，由于填充材料4由柔軟的材料如硅酮制成， 所以使得本發(fā)明的LED模塊組件具有良好的柔性。
根據(jù)本發(fā)明的LED模塊組件具有以下優(yōu)點
首先，LED模塊5的散熱性能和方式性能得到了改進(jìn)。
其次，由于釆用了塑料覆蓋層2、塑料基層3和填充材料4，使 LED模塊組件1的柔性加強(qiáng)，填充材料4由松軟的材料制成，能夠 為LED模塊5抵抗機(jī)械沖擊。
最后，本發(fā)明的LED模塊組件1易于組裝和拆卸，。
盡管本發(fā)明是針對大功率LED模塊而設(shè)計的，但是本發(fā)明也可 以應(yīng)用于小功率的LED模塊，即功率小于0.5W的LED模塊。
盡管這里描述了 LED模塊組件1的優(yōu)選實施方式，但本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對LED模塊組件1進(jìn)行變型和修改而不 偏離本發(fā)明的范圍。例如，可以改變塑料覆蓋層2與塑料基層3的形 狀，只要能夠確保塑料覆蓋層2與塑料基層3緊密地配合在一起。在 一個實施方式中，與所述實施方式不同，塑料基層3的耳部在兩側(cè)處 向內(nèi)、即朝向LED模塊5凸出，而塑料覆蓋層2的兩側(cè)則設(shè)置成開口 朝外的鉤部。此外，可以對散熱件8的的形狀、尺寸以及數(shù)量進(jìn)行改 變，以使其適于LED模塊的散熱要求。
權(quán)利要求
1.一種大功率LED模塊組件，其包括大功率LED模塊和柔性管，其特征在于，所述柔性管包括塑料基層；塑料覆蓋層；松軟的填充材料，該填充材料設(shè)置在所述塑料基層和塑料覆蓋層之間，用于包圍所述LED模塊；散熱件；金屬芯印刷電路板，該金屬芯印刷電路板位于所述LED模塊和散熱件之間，用于將所述LED模塊發(fā)出的熱量傳遞到所述散熱件；以及夾緊系統(tǒng)，該夾緊系統(tǒng)用于將所述金屬芯印刷電路板與所述散熱件固定在一起，并將所述塑料基層夾緊在所述金屬芯印刷電路板和所述散熱件之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的大功率LED模塊組件，其特征在于，所述 填充材料由硅酮制成。
3. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的大功率LED模塊組件，其特征 在于，所述塑料基層的材料是聚氯乙烯。
4.如前a利要求中任一項所述的大功率LED模塊組件，其特征 在于，所述塑料覆蓋層的材料是聚氯乙烯。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的大功率LED模塊組件，其特征 在于，所述散熱件的材料是鋁。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的大功率LED模塊組件，其特征在于，所述散熱件為薄片狀。
7.如權(quán)利要求6所述的大功率LED模塊組件，其特征在于，所述 散熱件為具有多個翅片或肋片的形狀。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的大功率LED模塊組件，其特征 在于，所述塑料覆蓋層和塑料基層在兩側(cè)具有相配合的形狀，使得所述 塑料覆蓋層的側(cè)部包圍所述塑料基層的側(cè)部從而將其密封。
9. 如權(quán)利要求8所述的大功率LED模塊組件，其特征在于，所述 塑剩_基層的側(cè)部為外凸的耳部，所述塑料覆蓋層的側(cè)部為內(nèi)凹的鉤部。
10. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的大功率LED模塊組件，其特 征在于，所述散熱件在沿所述LED模塊組件的縱向軸線方向的兩端 具有U形凹槽，所述塑料基層的沿所述LED模塊組件的縱向軸線方 向與所述散熱件相接觸的部分具有U形突起，該U形突起插入上述 U形凹槽中并與之緊密配合。
11. 如前i^5L利要求中任一項所述的大功率LED模塊組件，其特 征在于，所述夾緊系統(tǒng)包括螺釘和螺母，所述螺釘?shù)囊欢诉B接到所述金 屬芯印刷電路板，另一端穿過所述散熱件伸出，以便通過將所述螺母 檸緊在所述另一端上而在所述散熱件和塑料基層之間的接觸表面上 施加力，從而將所述金屬芯印刷電路板固定并防止水進(jìn)入所述LED 模塊組件內(nèi)部。
12. —種用于制造如權(quán)利前述權(quán)利中4壬一項所述的大功率LED 模塊組件的方法，所述方法的特征在于，其包括如下步驟1) 將所述塑料基層配合在所述散熱件中，2) 將所述螺釘從所述金屬芯印刷電路板一側(cè)插入、穿過所述金屬芯印刷電路板和散熱件，從所述散熱件伸出，并在所述散熱件一側(cè)將螺母擰緊在所述螺釘上；3) 基本沿著所述LED模塊組件的縱向軸線的方向滑動所述塑 料覆蓋層，使其套在所述塑料基層上并與所述塑料基層緊密配合，使得在所述塑料覆蓋層與塑料基層之間限定出預(yù)定空間；以及4) 將所述填充材料注入到所述預(yù)定空間中，使其包圍所述LED模塊。
13.如權(quán)利要求12所述的用于制造大功率LED模塊組件的方 法，其特征在于，所述散熱件在沿所述LED模塊組件的縱向軸線方 向的兩端具有U形凹槽，所述塑料基層的沿所述LED模塊組件的縱 向軸線方向與所述散熱件相接觸的部分具有U形突起，在所述步驟 l)中，將所述U形突起插入所述U形凹槽中并與之緊密配合。
全文摘要
一種大功率LED模塊組件，該大功率LED模塊組件包括大功率LED模塊和柔性管。該大功率LED模塊安裝在該柔性管中，使得在改善了LED模塊的散熱性能的同時，進(jìn)一步提升了LED模塊組件的防水性能，從而使LED模塊組件的使用壽命延長。
文檔編號F21V15/02GK101614372SQ20081012620
公開日2009年12月30日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者何錫源, 葉澤生, 茹千佑, 陳志文 申請人:奧斯蘭姆有限公司