澆封型LED防爆光源模組和防爆燈的製作方法
2023-09-20 13:05:10 1
本發明涉及防爆照明
技術領域：
，特別涉及一種澆封型LED防爆光源模組和防爆燈。
背景技術：
：目前，在煤礦、石油、化工、船舶及海工平臺等很多場所，都需要使用防爆照明燈具。相比於傳統的高壓鈉燈、金滷燈、白熾燈光源，由於LED光源具有使用壽命長且節約能源等優點，故近年來已被普遍應用於防爆照明
技術領域：
。然而，目前常見的LED防爆燈在防爆原理方面延續了傳統燈具的設計方案，大多採用了隔爆型的防爆原理或者隔爆型加增安型的混合防爆技術手段，上述防爆方式在工藝上只能通過厚重的殼體、較寬的隔爆面及整燈與各零部件的配合才能滿足防爆要求，殼體成本高，而且防爆性能較低，進而限制了LED防爆燈的應用範圍。技術實現要素：本發明的主要目的是提供一種澆封型LED防爆光源模組，旨在提高LED防爆燈的防爆性能，進而使LED防爆燈的應用範圍更廣。為實現上述目的，本發明提出的澆封型LED防爆光源模組包括安裝板、光源組件、以及防爆封裝膠；所述安裝板的反面設有安裝槽，所述安裝槽的槽底壁設有貫穿至所述安裝板正面的灌封孔；光源組件包括光源基板和固設於所述光源基板正面的LED晶片，所述光源基板上於所述LED晶片的外圍固設有與所述LED晶片電連接的焊盤，所述光源基板相適配卡置於所述安裝槽中，並與所述安裝板密封連接，所述LED晶片與所述焊盤均位於所述灌封孔內；所述灌封孔在所述光源基板的正面上圍設形成有一灌封腔，所述防爆封裝膠填充所述灌封腔。優選地，所述防爆封裝膠內含有螢光粉，或者，所述灌封腔內填充的封裝膠由內外兩層組成，內層封裝膠含有螢光粉，外層封裝膠為呈透明設置的所述防爆封裝膠。優選地，所述焊盤上焊接有正負極導線，所述焊盤與所述正負極導線之間的連接點為焊點；所述焊點與所述灌封孔的內邊緣之間的最小距離為D；在所述防爆封裝膠內含有螢光粉時，所述焊點和所述LED晶片中較高的帶電點與所述防爆封裝膠膠面之間的距離為H；在所述防爆封裝膠為所述外層封裝膠時，當所述焊點頂端高於所述內層封裝膠的膠面時，所述焊點頂端至所述外層封裝膠對應位置的膠面的距離為H，或者，當所述焊點頂端低於所述內層封裝膠的膠面時，所述內層封裝膠的膠面與所述外層封裝膠的膠面之間的對應LED晶片位置的距離為H；D和H均大於等於1mm或者均大於等於3mm。優選地，所述防爆封裝膠的體積電阻率大於1000Ωcm，介電強度大於17kv/mm。優選地，所述澆封型LED防爆光源模組具有多個帶電點，兩個所述帶電點之間的水平距離為L，當兩個所述帶電點之間存在電位差時，L與所述電位差呈正相關設置。優選地，所述安裝板的反面設有與所述安裝槽連通的引線槽，所述正負極導線容置於所述引線槽中，且所述正負極導線外包有絕緣層。優選地，所述光源基板為導熱絕緣板，且所述光源基板的厚度大於0.1mm；或者所述光源基板為金屬基板，且所述金屬基板的正面設有導熱絕緣層，所述導熱絕緣層的厚度大於0.1mm。優選地，所述光源基板緊配卡置於所述安裝槽中，並與所述安裝板密封粘接。本發明還提出一種防爆燈，包括燈殼和澆封型LED防爆光源模組，所述澆封型LED防爆光源模組內置於所述燈殼的內腔內。該澆封型LED防爆光源模組包括安裝板、光源組件、以及防爆封裝膠；所述安裝板的反面設有安裝槽，所述安裝槽的槽底壁設有貫穿至所述安裝板正面的灌封孔；光源組件包括光源基板和固設於所述光源基板正面的LED晶片，所述光源基板上於所述LED晶片的外圍固設有與所述LED晶片電連接的焊盤，所述光源基板相適配卡置於所述安裝槽中，並與所述安裝板密封連接，所述LED晶片與所述焊盤均位於所述灌封孔內；所述灌封孔在所述光源基板的正面上圍設形成有一灌封腔，所述防爆封裝膠填充所述灌封腔。優選地，所述防爆燈還包括透鏡、彈性膠圈和壓圈，所述透鏡覆蓋於所述LED晶片上，所述彈性膠圈夾持於所述透鏡的底部與所述安裝板的正面之間，所述壓圈套設於所述透鏡的底部外沿，用以供連接件穿設而將所述透鏡和所述彈性膠圈壓合固定於所述安裝板的正面。相較於目前常見的隔爆型防爆燈或隔爆加增安型的混合防爆型防爆燈，本發明的技術方案中，由於可能會產生電火花的LED晶片和與整個LED光源的正負極焊接的焊盤等均通過防爆封裝膠灌封的方式而與空氣隔離，因此，本澆封型LED防爆光源模組可實現LED光源級的防爆，即可大大提升LED防爆燈的防爆性能和安全性，進而使得具有該澆封型LED防爆光源模組的防爆燈可在各種爆炸性危險環境中應用，且能更靈活地在不同的燈結構上使用，其應用範圍將得以很大拓展。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。圖1為本發明澆封型LED防爆光源模組一實施例的部分剖面結構示意圖；圖2為圖1中A處的放大示意圖；圖3為圖1中的安裝板的結構示意圖；圖4為圖3中安裝板沿S-S方向的剖面結構示意圖；圖5為圖4中B處的放大示意圖；圖6為本發明防爆燈一實施例的爆炸圖；圖7為圖6中防爆燈的剖面結構爆炸圖；圖8為本發明防爆燈於裝配狀態的剖面結構示意圖。附圖標號說明：標號名稱標號名稱1安裝板11安裝槽12灌封孔13灌封腔14引線槽15鎖定孔2光源組件21光源基板22LED晶片23焊盤24正負極導線3防爆封裝膠4透鏡5彈性膠圈6壓圈本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。具體實施方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。需要說明，若本發明實施例中有涉及方向性指示(諸如上、下、左、右、前、後……)，則該方向性指示僅用於解釋在某一特定姿態(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關係、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。另外，若本發明實施例中有涉及「第一」、「第二」等的描述，則該「第一」、「第二」等的描述僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本發明要求的保護範圍之內。本發明提出一種澆封型LED防爆光源模組、以及具有該澆封型LED防爆光源模組的防爆燈。參照圖1至圖5以及圖7，在本發明一實施例中，該澆封型LED防爆光源模組具體為一防爆的COB光源模組，該澆封型LED防爆光源模組包括安裝板1、光源組件2以及防爆封裝膠3。其中，安裝板1的反面設有安裝槽11，安裝槽11的槽底壁設有貫穿至安裝板1正面的灌封孔12；而光源組件2則包括光源基板21和固設於光源基板21正面的LED晶片22，光源基板21上於LED晶片22的外圍固設有與LED晶片22電連接的焊盤23，光源基板21相適配卡置於安裝槽11中，並與安裝板1密封連接，在裝配狀態下，LED晶片22與焊盤23均位於灌封孔12內；灌封孔12在光源基板21的正面上圍設形成有一灌封腔13，防爆封裝膠3填充該灌封腔13，即防爆封裝膠3於安裝板1的正面澆封，並均包覆LED晶片22和焊盤23等，當然，防爆封裝膠3應覆蓋所有焊點的位置。在本實施例中，防爆封裝膠3呈恰好填滿灌封腔13設置，當然，於其他實施例中，防爆封裝膠3也不一定是在灌封腔13中填充滿的，只要其達到防爆的澆封厚度即可。一併參照圖6和圖8，在此需說明的是，該防爆燈還包括透鏡4、彈性膠圈5、以及壓圈6等，具體地，本實施例中，透鏡4優選耐熱的玻璃透鏡，彈性膠圈5為矽膠圈，壓圈6則由不鏽鋼製成，當然，壓圈6也可以使用其他材料製成，例如但不限於鋁等。其中，當LED晶片22被防爆封裝膠3灌封后，透鏡4覆蓋於LED晶片22上，且完全蓋住灌封孔12，並與安裝板1的正面連接，然後，套設於透鏡4底部外沿的壓圈6就可通過螺絲等連接件將透鏡4和彈性膠圈5壓合固定在安裝板1的正面上(安裝板1上對應設有多個用於固定的螺絲孔)。灌封裝配好後的澆封型LED防爆光源模組主要適用於採用LED做光源的防爆燈中，該防爆燈還包括燈殼(未圖示)等，若干澆封型LED防爆光源模組即內置於燈殼的內腔內。相較於目前常見的隔爆型防爆燈或隔爆加增安型的混合防爆型防爆燈，在本實施例中，由於可能會產生電火花的LED晶片22和與整個LED光源的正負極焊接的焊盤23等均通過防爆封裝膠3灌封的方式而與空氣隔離，因此，本澆封型LED防爆光源模組可實現LED光源級的防爆，即可大大提升LED防爆燈的防爆性能和安全性，進而使得具有該澆封型LED防爆光源模組的LED防爆燈可在各種爆炸性危險環境中應用，且能更靈活地在不同的燈結構上使用，其應用範圍將得以很大拓展。另外，對於目前常見的隔爆型防爆燈或隔爆加增安型的混合防爆型防爆燈，為了確保其防爆性能，往往需要在燈殼上設計足夠寬的隔爆面，從而導致燈殼非常厚重，大大增加了產品的生產成本。而在本實施例中，由於本澆封型LED防爆光源模組可實現LED光源級的防爆，故在利用本澆封型LED防爆光源模組設計LED防爆燈時，就只需要燈的外殼滿足LED光源的散熱需求即可，而不需要通過燈殼來實現隔爆，從而可大幅度減小燈殼厚度，進而可節省材料，降低產品成本。參照圖1至圖5以及圖7，在本實施例中，防爆封裝膠3恰好滿填灌封腔13，並且光源基板21的正面到安裝板1的正面之間的距離優選大於5mm，如此，可避免因絕緣的防爆封裝膠3的厚度太薄而發生因電壓太高，擊穿防爆封裝膠3的情況。然本設計不限於此，於其他實施例中，防爆封裝膠3也可不滿填灌封腔13，例如不填滿或凸出灌封腔13。此外，為進一步避免發生因電壓太高而擊穿防爆封裝膠3的情況，提高澆封型LED防爆光源模組的防爆性能，防爆封裝膠3應滿足一定的性能標準，例如高耐熱性、耐老化、耐腐蝕性、高強度、高導熱、柔韌、低透水透氧性、低吸水性、以及介電性能好，在本實施例中，優選地，防爆封裝膠3的體積電阻率大於1000Ωcm，介電強度大於17kv/mm。參照圖1、圖2以及圖7，進一步地，防爆封裝膠3內含有螢光粉，或者，灌封腔13內填充的封裝膠由內外兩層組成，內層封裝膠含有螢光粉，而外層封裝膠為呈透明設置的防爆封裝膠3。在此，在防爆封裝膠3中或內層封裝膠中混有螢光粉，主要是為了滿足一定的光色要求。具體地，防爆封裝膠3優選為光學級別的封裝膠水材料，在本實施例中，採用一次性注入含有螢光粉的防爆封裝膠3方式來完成封裝，但在其他實施例中，也可以採用兩步封裝法，即第一步採用含螢光粉的封裝膠按照澆封型防爆標準要求進行第一道光色灌封，然後第二步再注入不含螢光粉的透明的防爆封裝膠3進行灌封防爆保護。在此需特別說明的是，當在光源基板21上完成第一步封裝後，此時，澆封型LED防爆光源模組所實現的色溫及色坐標還並非整個光源模組的最終色溫和色坐標，在第二步的灌膠封裝之後，色坐標及色溫還會發生變化，即整個光源模組的最終色溫和色坐標由兩步封裝工藝共同確定。參照圖3至圖5，在本實施例中，進一步地，光源基板21為導熱絕緣板，且進一步地，光源基板21採用高耐壓、高導熱、抗氧化、高反射材料製成，且光源基板21的厚度大於0.1mm。在此，光源基板21為導熱材料可滿足澆封型LED防爆光源模組的散熱需求，同時，光源基板21為絕緣材料並具有一定的厚度，就可防止電擊穿，進而保證整個澆封型LED防爆光源模組的防爆性能。具體地，本實施例中的光源基板21為陶瓷基板，陶瓷基板的厚度為1mm，光源圍壩的高度為1mm，在光源基板21的正面上，利用固晶工藝可將一個或多個LED晶片22固定在光源基板21的固晶區，同時，將整個LED光源的正負極導線24焊接在LED光源基板21總的正負極焊盤23上。然本設計不限於此，於其他實施例中，光源基板21還可為金屬基板，例如但不限於為鋁基板或銅基板等，且光源基板21的正面設有導熱絕緣層，該導熱絕緣層的厚度大於0.1mm。另外，在本實施例中，在電路設計方面應滿足安全電壓的要求，即表面電路連接線路通過高絕緣材料保護，並結合在光源基板21表面形成有效電路，當採用共晶無金線封裝技術複合晶片後，電路即形成完整的閉合電路，此設置可有效降低LED晶片22自身發熱以及灌封后的內應力和孔洞問題。參照圖1至圖5，在本實施例中，在裝配狀態下，光源基板21緊配卡置於安裝槽11中，並與安裝板1密封粘接，如此，即可防止向灌封孔12內注入防爆封裝膠3時，發生膠水側漏現象。具體地，安裝板1的厚度優選為6～7mm，安裝槽11和灌封孔12均為方形，其中，安裝槽11的深度為0.9mm。進一步地，在本發明的技術方案中，當焊盤23上焊接有正負極導線24時，焊盤23與正負極導線24之間的連接點即為焊點，該焊點是整個光源基板21中與安裝板1內側距離最近的帶電點。該焊點與灌封孔12的內邊緣之間的最小距離為D，同時，在防爆封裝膠3內含有螢光粉時，將焊點和LED晶片中較高的帶電點與防爆封裝膠3膠面之間的距離定義為H；而在防爆封裝膠3為外層封裝膠時，當焊點頂端高於內層封裝膠的膠面時，焊點頂端至外層封裝膠對應位置的膠面的距離為H，或者，當焊點頂端低於內層封裝膠的膠面時，內層封裝膠的膠面與外層封裝膠的膠面之間的對應LED晶片22位置的距離為H。其中，D和H均大於等於3mm，此時，防爆燈具有很好的防爆性能，可以達到很高的保護級別。當然，當防爆燈只需達到高的保護級別甚至一般保護級別時，D和H可以均大於等於1mm。可以理解，較大的D和H的距離能有效提升澆封防爆的安全性，因而可以適用於更高的防爆保護級別。另外，在本實施例中，除了焊點這一類帶電點之外，本澆封型LED防爆光源模組還具有其他多個帶電點，例如但不限於LED晶片22的正負極、金線、以及焊盤23等，以兩個帶電點之間的距離為L，當兩個帶電點之間存在電位差時，L與電位差呈正相關設置。具體地，L與電位差之間的關係應滿足以下表1：表1參照圖2至圖5以及圖7，在本實施例中，進一步地，安裝板1的反面設有與安裝槽11連通的引線槽14，正負極導線24則容置於引線槽14中，從而使得正負極導線24不會凸出於安裝板1的反面，當然，為防止正負極導線24之間出現電洩漏產生電火花，正負極導線24外包有絕緣層，且正負極導線24的位於灌封孔12內的部分被防爆封裝膠3灌封，同時，為滿足整個光源組件2的耐熱要求，防止正負極導線24因絕緣層不耐高溫而損壞，正負極導線24應為耐高溫導線，即外包的絕緣層應由耐高溫材料製成。另外，在安裝板1上於灌封孔12的外圍，還設有鎖定孔15，該鎖定孔15用於供連接件(例如但不限於螺絲等)穿設而將安裝板1固定於燈座(未圖示)上。另外，在灌封前，應利用離子清洗設備對鑲嵌好光源的灌封腔13進行清洗，並嚴格按照標準配比進行防爆封裝膠3的調配，防爆封裝膠3應利用離心真空脫泡設備進行攪拌脫泡，然後利用高精密點膠設備進行灌封，並通過高精密恆溫烤箱(烤箱溫差在正負5度以內)進行多段固化；最後，固化好的澆封型LED防爆光源模組，還要通過外觀檢測，耐溫、耐壓測試以檢測是否符合澆封型防爆標準要求。以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是在本發明的發明構思下，利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接/間接運用在其他相關的
技術領域：
均包括在本發明的專利保護範圍內。當前第1頁1 2 3