专利名称：大功率led模块组件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及大功率LED模块，更具体地，本发明涉及一种用于大 功率LED模块的柔性管，大功率LED模块安装在该柔性管中。
背景技术：
当前，LED灯的应用正越来越广。众所周知，对于现有技术的 LED模块尤其是小功率LED模块(功率为0.1-0.5W ),通常的做法 是将其封闭在柔性塑料管中，以获得防水功能。然而，由于塑料材 料本身的特性，不能对LED模块进行良好的散热。因此，LED模 块的使用寿命将受到严重影响并且无法获得稳定的光输出。
传统LED封装结构， 一般在由金属丝完成电子元器件内外连接
后用环氧树脂封装而成，其热阻高达250 3oor;/w，新的大功率芯
片若釆用传统的LED封装形式，将会因为散热不良而导致芯片结温 迅速上升和环氧碳化变黄，从而造成电子元器件的加速光衰直至失 效，甚至因为迅速的热膨胀所产生的热应力造成开路而失效。
在中国专利申请200410032066.5和200510034552.5中公开了 一 个LED灯结构。其包括不透光的芯线，该芯线包围住多个LED模 块。该芯线由不透光的塑料挤出成型。LED模块和引线分别插入在 该芯线中的纵向槽和横向孔中。该LED灯结构不能实现良好的防水 功能和散热性能。
因此，对于大工作电流的大功率LED芯片，低热阻、散热良好 及低应力的新的封装结构是技术关键。采用低电阻率、高导热性能 的材料粘结芯片并且在芯片下部加铜或铝质热沉，并采用半包封结 构来加速散热。甚至通过设计二次散热装置来降低电子元器件的热 阻。在电子元器件的内部，填充透明度高的柔性硅橡胶，在硅橡胶承受的温度范围内(一般为4o~2oor:)，胶体不会因温度骤然变化 而导致电子元器件开路，也不会出现变黄现象。零件材料也应充分 考虑其导热、散热特性，以获得良好的整体特性。
发明内容
因此，基于上述问题，本发明设计出一种包括大功率LED模块 和柔性管的大功率LED模块组件，该柔性管能够在对LED模块进行 良好歉热的同时，增强对LED模块的防水功能，并且该LED模块组 件具有良好的柔性。
根据本发明的笫一方面，提供了一种大功率LED模块组件，其 包括大功率LED模块和柔性管，其特征在于，所述柔性管包括
塑料基层；
塑料覆盖层；
松软的填充材料，该填充材料设置在所述塑料基层和塑料覆盖层 之间，用于包围所述LED模块；
散热件；
金属芯印刷电路板，该金属芯印刷电路板位于所述LED模块和 散热件之间，用于将所述LED模块发出的热量传递到所述散热件； 以及
夹紧系统，该夹紧系统用于将所述金属芯印刷电路板与所述散热 件固定在一起，并将所述塑料基层夹紧在所述金属芯印刷电路板和所 述散热件之间。
根据本发明第二方面，提供了一种用于制造所述大功率LED模 块组件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤
1) 将所述塑料基层配合在所述散热件中，
2) 将所述螺钉从所述金属芯印刷电路板一侧插入、穿过所述金 属芯印刷电路板和散热件，从所述散热件伸出，并在所述散热件一侧 将螺母拧紧在所述螺钉上；
3) 基本沿着所述LED模块组件的纵向轴线的方向滑动所述塑料覆盖层，使其套在所述塑料基层上并与所述塑料基层紧密配合，使
得在所述塑料覆盖层与塑料基层之间限定出预定空间；以及
4)将所述填充材料注入到所述预定空间中，使其包围所述LED 模块。
结合附图，从以下对本发明的优选但非限制性的实施方式的详 细说明中，将更全面地理解本发明，在附图中
图1是根据本发明的LED模块组件从侧方观看时的透视图2是根据本发明的LED模块组件的截面图3是根据本发明的LED模块组件从上方观看时的透视图。
具体实施例方式
如图1所示，根据本发明实施方式的LED模块组件总体用l表 示。图2是根据本发明的LED模块组件1的截面图。LED模块组 件1由塑料覆盖层2、塑料基层3、填充材料4、 LED (发光二极管) 模块5、导线(或信号线)6、 MCPCB (金属芯印刷电路板)7、散 热件8以及夹紧系统9、 IO构成。
填充材料4由诸如硅酮的柔软材料制成，其包围LED模块5， 使得水不能进入LED模块5中。填充材料4不仅能够对LED模块 5起到防水的作用，还由于其材料特性不会对LED模块5的稳定性 产生任何影响。另外，通过对填充材料4进行组合，可以实现LED 模块5不同的光学效果，如全透明或磨砂。
如图2所示，在填充材料4下方是塑料基层3,塑料基层3由例 如聚氯乙烯制成，用于保持填充材料4。塑料覆盖层2和塑料基层3 在两侧具有相配合的形状，使得塑料覆盖层2的侧部包围塑料基层3 的侧部，从而将其密封。塑料基层3具有中间的U形部分和位于两 侧的外凸的耳部ll， U形部分的内侧是凹形的，用于有效地保持住 填充材料4。塑料覆盖层2在其两侧具有与塑料基层3的耳部11的形状相配的内凹的钩部12，耳部11与钩部12的构造使得塑料覆盖 层2与塑料基层3紧密地配合在一起，从而对LED模块5防水并防 尘。这里需要说明的是，塑料覆盖层2和塑料基层3两侧的形状并 不限于图2中所示的形状，本领域技术人员能够理解，它们可以是能 够想到的其它任何适当的形状，只要塑料覆盖层2的侧部能够包围塑 料基层3的侧部从而将其密封。
塑料塑料覆盖层2由例如聚氯乙烯制成，其具有光学功能，例 如能够用于LED模块5发出的光的扩散。能够通过将塑料覆盖层2 沿图2中垂直于纸面的方向滑动将其配合在塑料基层3中。
如图1所示，夹紧系统位于MCPCB7和散热件8之间，用于将 MCPCB7与散热件8固定在一起，并将塑料基层夹紧在MCPCB7 和散热件8之间。散热件8用于将经由MCPCB7 7传递的LED模 块5的热量传递到周围环境中，以使LED模块5能够充分地散热， 进而延长其使用寿命。散热件8通常由金属材料制成，优选地由铝 制成。散热件8可以制成薄片状，例如具有多个翅片或肋片的形状， 以增加散热面积。
在所示的实施方式中，夹紧系统包括螺钉9和螺母10。螺钉9 的一端连接到MCPCB，另一端穿过散热件伸出，以便通过将螺母 拧紧在所述另一端上而在散热件和塑料基层之间的接触表面上施加 力，从而将MCPCB7固定并防止水进入LED模块组件内部。螺钉 9的一端连接到LED模块的MCPCB7。另一端穿过散热件8，以便 通过将螺母10拧紧在该端上而将LED模块固定并防止水进入LED 模块组件内部。MCPCB7将LED模块发出的热传递到散热件8并 进一步传递到周围环境中。所述夹紧系统为LED模块提供了良好的 机械支撑。
如图2所示，在所示实施方式中，散热件8在其两端处具有敞 开U形凹槽，由柔软的弹性材料如聚氯乙烯制成的塑料基层3分别 在散热件8的两端处配合在U形凹槽中，当通过螺钉9和螺母10 将MCPCB7和散热件8连接起来时，塑料基层3通过螺钉9和螺 母10之间的拧紧力被夹紧在U形凹槽中，从而防止水进入填充材 料4中，由此进一步增强了 LED模块组件的防水性能。产品的传热通道为LED模块5(发散件)-MCPCB7(导热、 导电件)-散热件(铝)。
在制造所述LED模块组件时，首先，将塑料基层配合在所述散 热件中；然后，将螺钉从MCPCB—侧插入、穿过MCPCB和散热 件，从散热件伸出，并在散热件一侧将螺母拧紧在螺钉上；之后， 基本沿着LED模块组件的纵向轴线的方向滑动所述塑料覆盖层，使 其套在所述塑料基层上并与述塑料基层紧密配合，使得在塑料覆盖
层与塑料基层之间限定出预定空间；最后，将所述填充材料注入到 所述预定空间中，使其包围LED模块，从而完成所述LED模块组 件的装配。
在所示的实施方式中，在制造所述LED模块组件时，将所述U 形突起插入所述U形凹槽中并与之紧密配合。
在所示的实施方式中，通过导线(或信号线)6将MCPCB7上 的电子元器件连接起来，由于填充材料4由柔软的材料如硅酮制成， 所以使得本发明的LED模块组件具有良好的柔性。
根据本发明的LED模块组件具有以下优点
首先，LED模块5的散热性能和方式性能得到了改进。
其次，由于釆用了塑料覆盖层2、塑料基层3和填充材料4，使 LED模块组件1的柔性加强，填充材料4由松软的材料制成，能够 为LED模块5抵抗机械冲击。
最后，本发明的LED模块组件1易于组装和拆卸，。
尽管本发明是针对大功率LED模块而设计的，但是本发明也可 以应用于小功率的LED模块，即功率小于0.5W的LED模块。
尽管这里描述了 LED模块组件1的优选实施方式，但本领域普 通技术人员应当理解，可以对LED模块组件1进行变型和修改而不 偏离本发明的范围。例如，可以改变塑料覆盖层2与塑料基层3的形 状，只要能够确保塑料覆盖层2与塑料基层3紧密地配合在一起。在 一个实施方式中，与所述实施方式不同，塑料基层3的耳部在两侧处 向内、即朝向LED模块5凸出，而塑料覆盖层2的两侧则设置成开口 朝外的钩部。此外，可以对散热件8的的形状、尺寸以及数量进行改 变，以使其适于LED模块的散热要求。
权利要求
1.一种大功率LED模块组件，其包括大功率LED模块和柔性管，其特征在于，所述柔性管包括塑料基层；塑料覆盖层；松软的填充材料，该填充材料设置在所述塑料基层和塑料覆盖层之间，用于包围所述LED模块；散热件；金属芯印刷电路板，该金属芯印刷电路板位于所述LED模块和散热件之间，用于将所述LED模块发出的热量传递到所述散热件；以及夹紧系统，该夹紧系统用于将所述金属芯印刷电路板与所述散热件固定在一起，并将所述塑料基层夹紧在所述金属芯印刷电路板和所述散热件之间。
2. 如权利要求1所述的大功率LED模块组件，其特征在于，所述 填充材料由硅酮制成。
3. 如前述权利要求中任一项所述的大功率LED模块组件，其特征 在于，所述塑料基层的材料是聚氯乙烯。
4.如前a利要求中任一项所述的大功率LED模块组件，其特征 在于，所述塑料覆盖层的材料是聚氯乙烯。
5. 如前述权利要求中任一项所述的大功率LED模块组件，其特征 在于，所述散热件的材料是铝。
6. 如前述权利要求中任一项所述的大功率LED模块组件，其特征在于，所述散热件为薄片状。
7.如权利要求6所述的大功率LED模块组件，其特征在于，所述 散热件为具有多个翅片或肋片的形状。
8.如前述权利要求中任一项所述的大功率LED模块组件，其特征 在于，所述塑料覆盖层和塑料基层在两侧具有相配合的形状，使得所述 塑料覆盖层的侧部包围所述塑料基层的侧部从而将其密封。
9. 如权利要求8所述的大功率LED模块组件，其特征在于，所述 塑剩_基层的侧部为外凸的耳部，所述塑料覆盖层的侧部为内凹的钩部。
10. 如前述权利要求中任一项所述的大功率LED模块组件，其特 征在于，所述散热件在沿所述LED模块组件的纵向轴线方向的两端 具有U形凹槽，所述塑料基层的沿所述LED模块组件的纵向轴线方 向与所述散热件相接触的部分具有U形突起，该U形突起插入上述 U形凹槽中并与之紧密配合。
11. 如前i^5L利要求中任一项所述的大功率LED模块组件，其特 征在于，所述夹紧系统包括螺钉和螺母，所述螺钉的一端连接到所述金 属芯印刷电路板，另一端穿过所述散热件伸出，以便通过将所述螺母 柠紧在所述另一端上而在所述散热件和塑料基层之间的接触表面上 施加力，从而将所述金属芯印刷电路板固定并防止水进入所述LED 模块组件内部。
12. —种用于制造如权利前述权利中4壬一项所述的大功率LED 模块组件的方法，所述方法的特征在于，其包括如下步骤1) 将所述塑料基层配合在所述散热件中，2) 将所述螺钉从所述金属芯印刷电路板一侧插入、穿过所述金属芯印刷电路板和散热件，从所述散热件伸出，并在所述散热件一侧将螺母拧紧在所述螺钉上；3) 基本沿着所述LED模块组件的纵向轴线的方向滑动所述塑 料覆盖层，使其套在所述塑料基层上并与所述塑料基层紧密配合，使得在所述塑料覆盖层与塑料基层之间限定出预定空间；以及4) 将所述填充材料注入到所述预定空间中，使其包围所述LED模块。
13.如权利要求12所述的用于制造大功率LED模块组件的方 法，其特征在于，所述散热件在沿所述LED模块组件的纵向轴线方 向的两端具有U形凹槽，所述塑料基层的沿所述LED模块组件的纵 向轴线方向与所述散热件相接触的部分具有U形突起，在所述步骤 l)中，将所述U形突起插入所述U形凹槽中并与之紧密配合。
全文摘要
一种大功率LED模块组件，该大功率LED模块组件包括大功率LED模块和柔性管。该大功率LED模块安装在该柔性管中，使得在改善了LED模块的散热性能的同时，进一步提升了LED模块组件的防水性能，从而使LED模块组件的使用寿命延长。
文档编号F21V15/02GK101614372SQ20081012620
公开日2009年12月30日 申请日期2008年6月26日 优先权日2008年6月26日
发明者何锡源, 叶泽生, 茹千佑, 陈志文 申请人:奥斯兰姆有限公司