大功率LED戶外防水模塊的製作方法
2023-09-17 22:23:20
本實用新型涉及一種單顆功率在2W或2W以上且具水下防水性好、散熱性好的大功率LED戶外防水模塊，屬戶大功率點光源製造領域。
背景技術：
CN 203258608U、名稱「大功率LED驅動模塊」，圖1 中，驅動電路板與散熱器之間設置有空隙，或與散熱器之間設置有隔熱層，隔熱層與散熱器之間設置有空隙，基板和驅動電路板由螺釘固定在垂直穿過散熱器支柱3 的下端和上端，支柱的內側旁與散熱器之間設置導線孔，驅動電路板由導線通過導線孔與基板連接；驅動電路板設置在密封殼體內，殼體底部與支柱固定連接，或殼體底部與支柱的上端為一體結構，殼體的側面設置有進線口。或驅動電路板用導熱膠灌封在殼體內，殼體的埠設置有散熱板，散熱板為鋁合金密封蓋，並與導熱膠充分接觸散去驅動電路元件所產生的熱量。上述兩款驅動模塊在使用時，由螺釘通過安裝孔與光學元件連接固定即可。
圖2 中，基板上面設置有LED、驅動電路和元器件，LED上面設置有導熱柱和散熱器，面接觸導熱連接，面接觸處塗以導熱係數大於1.8 的導熱矽脂，基板和散熱器固定在支柱的下端和上端。該模塊適合帶有殼體的LED 照明燈；基板上面圍繞導熱柱至基板的邊緣部設置殼體。殼體與導熱柱周圍構成縫隙，與散熱器之間構成隔熱層，隔熱層與散熱器之間構成空隙，隔熱層和空隙是防止基板和散熱器之間的熱烘烤，減小熱堆積。殼體是保護基板和元器件，殼體與導熱柱之間縫隙用矽膠密封，與基板塗矽膠再用螺釘固定。基板上面的電路和元器件塗三防漆保護層，嚴防雨水潮溼，確保驅動振蕩電路的安全可靠。使用時將支撐環嵌入光學元件外底部上面的U 型槽內，必要時塗上矽膠更可靠。圖2 中驅動模塊不包含散熱器，只有在使用時配上合適的散熱器與驅動模塊一同固定在光學元件上。驅動模塊由螺釘通過安裝孔與光學元件連接固定即可。
圖3 中，光學元件外底部設置有支柱、中心孔和支撐平臺，將圖中的基板放入光學元件的外底部使LED置入中心孔內，再裝入散熱器，散熱器固定在支柱上面，驅動電路板固定在散熱器上面。將圖2 中的基板放入光學元件的外底部使LED置入中心孔內，正負電極片附於中心孔的外部，支撐平臺與基板由矽膠固定連接，再順序裝入導熱柱和散熱器，散熱器固定在支柱上。該兩款是在光學元件上設置模塊的驅動組件，不具有防水性，適用於帶有殼體的照明燈。圖3 中，包括在光學元件的外底部圍繞基板至散熱器之間設置有殼體，殼體與散熱器之間塗矽膠密封。
其不足之處：一是只能防潮，無法防水，更無法進入水下工作；二是無法解決2W或2W上以大功率LED的散熱問題，且極易發生過熱導致大功率LED驅動模塊燒毀現象的發生；二是無法解決LED點光源的仿形密封，只能採用殼體、密封墊圈密封。
技術實現要素：
設計目的：避免背景技術中的不足之處，設計一種既能在水下工作，又能確保LED結溫溫度處於其設定的工作範圍內，同時又能實現防形全密封散熱的LED大功率LED戶外防水模塊。
設計方案：為了實現上述設計目的。1、基板正面焊有貼面大功率LED發光晶片，基板背面與LED晶片散熱面通過導熱焊接介質連接連接的設計，是本實用新型的技術特徵之一。這樣設計的目的在於：由於基板背面採用導熱介質（如錫攤鋁）直接與導熱底座（鋁座）焊接，既消除了晶片導熱面與基板面之間的氣隙，晶片導熱面與基板之間形成無任何隔熱氣隙的整體結構，使晶片導熱面熱量直接通過基板傳遞至導熱底座，提高了熱傳導效率。2、除導熱底座背面中部局部外，導熱底座、基板和大功率LED發光晶片被透光封裝殼密封封裝的設計，是本實用新型的技術特徵之二。這樣設計的目的在於：由於透光封裝殼所採用的材料既具有良好的耐高溫、耐酸鹼性，又具有良好的導熱性能，本申請將其注塑包覆在導熱底座、基板和大功率LED發光晶片，使被包覆的導熱底座、基板和大功率LED發光晶片與透光封裝殼內壁之間沒有空氣存，避免了空氣對熱傳導的影響，使導熱底座接收的熱量能夠通過透光封裝殼快速散發，從而確保了LED發光晶片的結溫處於工作的範圍內。3、所述透光封裝殼在密封導熱底座後，在導熱底座背面中部局部形成凹槽且凹槽內置有高導熱耐溫膠的設計，是本實用新型的技術特徵之三。這樣設計的目的在於：該凹槽既能滿足密封封裝時對導熱底座的定位，又能通過高導熱耐溫膠二次實現導熱底座與透光封裝殼沿之間的二次密封，確保透光封裝殼體在雨中、在水下不進水；其次，由高導熱耐溫膠具有良好的熱傳導係數，它能夠與密封覆蓋在其上的導熱密封板形成良好的熱傳導，確保導熱底座上的熱量通過高導熱耐溫膠傳遞至導熱密封板，而導熱密封板的設置使透光封裝殼的開口部處於三道密封結構，從而萬無一失地確保了功率LED戶外防水模塊戶外、水下的可靠防水性。4、既使在50℃～60℃的極限工作環境溫度下，導熱底座散熱量使大功率LED光源的結溫的溫度在結溫溫度範圍波動的設計，是本實用新型的技術特徵之四。這樣設計的目的在於：由於LED存在發熱現象，隨著LED的工作時間和工作電流的增加，其發光強度和光通量會下降，壽命降低，並且還會導致激發效率的下降，以及PN結結溫溫度超出其設定的範圍時，則導致LED燒毀。人們為了解決這一技術難題，通常通過增大散熱器的散熱面積來降低PN結的結溫溫度，這種辦法雖然行之有效，但是體積大、不適用於戶外及水下LED燈的製作，並且製作成本高。為此本實用新型通過設定LED燈在極限工作環境的條件下，通過控制導熱底座的體積大小，來確保LED燈的PN結結溫處於所設定的工作範圍，從而使導熱底座的體積大為減小。。
技術方案：一種大功率LED戶外防水模塊，基板正面焊有大功率LED晶片，基板背面與LED晶片散熱面通過導熱焊接介質連接，除導熱底座背面中部局部外，導熱底座、基板和大功率LED晶片被透光封裝殼密封封裝。
本實用新型與背景技術相比，一是根據大功率LED發光源PN結結溫波動範圍，設計LED晶片PN散熱器的體積，不僅確保了LED晶片結溫工作在其設定範圍內，避免了結溫過高所導致的LED燈發光強度、光通量下降，以及壽命降低、燒毀的缺陷，而且大大地減小了散熱器的體體，實現大功率LED戶外防水模塊的小型化、微型化；二是導熱底座、基板和大功率LED發光晶片與透光封裝殼之間無空氣間隙的設計，確保了導熱底座所接受的熱量直接傳遞至透光封裝殼，使熱傳導率的效率大大提高，為確保LED晶片PN的結溫降低起到了至關重要的技術效果；三是導熱底座、基板和大功率LED發光晶片與透光封裝殼之間無空氣間隙密封注塑成型且透光封裝殼注塑定位口間採用三道密封技術的設計，使透光封裝殼能夠長期在露天、雨中、水下工作，防水性能安全可靠。
附圖說明
圖1是大功率LED戶外防水模塊的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1：參照附圖1。一種大功率LED戶外防水模塊，基板3正面焊有大功率LED晶片4，基板3背面與LED晶片4散熱面通過導熱焊接介質連接，除導熱底座7背面中部局部外，導熱底座7、基板3和大功率LED晶片4被透光封裝殼1密封封裝。既使在50℃～60℃極限工作環境溫度下，導熱底座7散熱量使大功率LED光源的結溫的溫度在結溫溫度的範圍波動。
所述透光封裝殼1在密封導熱底座7後，在導熱底座7背面中部局部形成凹槽且凹槽內置有高導熱耐溫膠6。高導熱耐溫膠6系現有技術，類似的膠雖然名稱不一，但性質相同，故在此不作詳細敘述。所述高導熱耐溫膠6上置有導熱密封板2。
所述導熱底座7、基板3和大功率LED晶片4與透光封裝殼1之間為無空氣隙密封封裝。
所述透光封裝殼1採用高導熱耐溫高分子樹脂注塑成型。所述高導熱耐溫高分子樹脂是由耐高溫耐酸鹼樹脂和熱傳導材料構成。該材料系現有技術，類似的材料雖然名稱不一，但性質相同，故在此不作詳細敘述。
實施例2：在實施例1的基礎上，所述透光封裝殼1的直徑小於30毫米。
實施例3：在實施例1的基礎上，在50℃～60℃工作環境溫度下，當LED晶片功率為2～3W時，導熱底座2的直徑小於30毫米、厚度小於10毫米。
需要理解到的是：上述實施例雖然對本實用新型的設計思路作了比較詳細的文字描述，但是這些文字描述，只是對本實用新型設計思路的簡單文字描述，而不是對本實用新型設計思路的限制，任何不超出本實用新型設計思路的組合、增加或修改，均落入本實用新型的保護範圍內。