电绝缘以及热放射的LED模块制造技术

本发明专利技术涉及一种电绝缘发光显示器(LED)模块，其通过将热量热传导至封装的外壁而从电子元件有效地传递走热。一个实施例包括具有限定开口的薄塑料壁的塑料封装、具有透镜并且构造成覆盖开口的塑料盖、供电单元(PSU)、操作地连接至PSU的发光二极管(LED)以及导热灌封材料。灌封材料被沉积到塑料封装的内部容积内以覆盖PSU、接触LED的后部部分以及在不覆盖LED的前部部分的情况下将PSU和LED热连接至塑料封装的薄塑料壁。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种通过向封装的外壁热传导热量来使热量从电子元件有效地传递出去的电绝缘的发光显示器(LED)模块。
技术介绍
LED模块是包括通常被封装在壳体内部的一个或更多个发光二极管以及电路的组件。这种LED模块用于各式各样的目的，例如用于铁路信号、交通信号、路灯以及冷冻显示照明(RDL)。在许多LED模块中，存在的已知问题涉及从供电单元(PSU)和LED提取热量。解决排热问题的一个常规方法是提供金属封装和/或壳体以及将LED模块连接至壳体。但是，这种金属封装是导电的并且相对昂贵，导电可能引起电击事故。用于解决排热问题的另一种常规方法是利用连接至塑料封装内部的LED模块的散热器。但是该方法困住塑料封装内部的热量，导致热量累积并且可能出现过热。又一种传统方案是利用外模制有塑料的金属散热器，但是在这种情况下，热膨胀系数的差异有时会损害用于封装的密封件的稳定性。再一种方案涉及降压地驱动LED模块中的LED，这样元器件变得对热量不太敏感，但是这种操作引起所不希望的低效率。
技术实现思路
本申请提供一种用于提供电绝缘发光显示器(LED)模块的设备和方法，电绝缘发光显示器模块通过将热量热传导至封装的外壁而从电子元件有效地传递走热量，以解决现有技术中的排热问题。本申请的一个实施例包括具有限定开口的薄塑料壁的塑料封装、具有透镜并且构造成覆盖开口的塑料盖、供电单元(PSU)、操作地连接至PSU的发光二极管(LED)以及导热灌封材料(pottingmaterial)。灌封材料被沉积到塑料封装的内部容积内以覆盖PSU、接触LED的后部部分以及在不覆盖LED的前部部分的情况下将PSU和LED热连接至塑料封装的薄塑料壁。在另一个实施例中，一种用于组装LED模块的方法，包括将发光二极管(LED)供电单元(PSU)固定在包括薄塑料壁的容器的内部容积内，通过将LED固定至塑料盖形成LED子组件以使得LED与允许光穿过塑料盖的透镜对准，以及将LEDPSU操作地连接至LED。然后将灌封材料沉积到容器的内部容积内，以覆盖LEDPSU以及将灌封材料热连接至容器的薄塑料壁的内表面区域，以及然后容器被LED子组件覆盖，使得LED的后部部分在灌封材料不覆盖LED的前部部分的情况下接触灌封材料。本申请的有益技术效果包括提供一种提供良好的热耗散特性并且包括与恶劣环境隔离的电子元件的LED模块组件。因此，提高了总体可靠性和耐久性。另外，所公开的LED模块组件可被用于许多不同和/或变化的应用，例如在以低温操作时提供冷冻陈列柜中的照明，提供具有高湿度的温室中的照明，以及提供外部环境中的照明，例如在可能根据位置和/或一年中的季节承受高温、低温、大风、雨、冰雹和/或雪和/或振动的路灯或信号灯或室外灯中附图说明参照结合示出示例性实施例的附图(不一定按比例绘制)的以下详细说明，将更容易地理解一些实施例的特征和优点以及实现这些实施例的方式，其中：图1是根据本专利技术的实施例的LED模块组件的侧视截面图；图2是根据本专利技术的一些实施例的LED模块组件的另一个实施例的分解透视图；以及图3示出根据图2所示实施例的组装的LED模块组件。具体实施方式本文中所述的实施例涉及具有相对大功耗的LED模块。例如，LED模块消耗至少十瓦(10W)的电功率。对于这种LED模块，需要消散由各个电子元件和LED光源产生的热(例如，由驱动电路、电源元件等产生的热)。因此，在本文中公开的一些实施例中，为LED模块提供封装，该封装不导电并且包含接触各个电子元件以及作用为由此传导热并且将热向外散布到封装的壁的灌封材料，这解决了产生热点的问题。另外，已经发现所期望的是利用这种封装的外表面面积的主要部分来耗散热量，由此使得热量能够从LED模块均匀地耗散。因此，一些实施例利用薄壁塑料封装来容置LED模块，沉积在其中的灌封材料被用于将热量从LED光源和电路传导出去以使热阻最小化。在一个实施方式中，连接至散热器和电源的LED安装在塑料封装内。下一步，塑料封装被用灌封材料部分或全部地填充，灌封材料不导电但是导热，比如硅树脂基灌封材料。在一些实施例中，包括散热器和电源的塑料封装内的容积被完全地填充灌封材料以消除空隙，这是有利的，因为热量能够随后经由灌封材料从热的元件容易地传导至塑料封装的外表面的基本整个表面区域。因此，LED模块上的热点可被最小化或消除，因为热量被均匀地传导至塑料封装的整个外壁。另外，这些实施例使得全部电气元件能够被热控制，而不需要利用多个散热器。此外，塑料封装可被以不需要垫片或紧固件的方式密封。进一步地，在一些实施例中，由于灌封材料的使用，塑料封装或容器内的LED模块和/或其他电子元件可以有利地是抗震和/或耐冲击和/或防颤和/或耐火和/或防水的。电绝缘和热放射的LED模块的这些实施例因此可以适于用于极端和/或恶劣环境中，例如，在具有水的冰点以下的温度的冷冻陈列柜内。图1是根据一些实施例的LED模块组件100的示意性截面侧视图。应当理解，LED模块组件100可以形成为其他形状和/或尺寸，以及图1中所示的各个元件的位置可以不同于如图所示。参照图1，LED模块组件100包括塑料壳体或封装102，塑料壳体或封装102限定内部容积103并且包括填充开口或孔104。填充开口104可以在通过其沉积灌封材料之后(以下将说明)利用塞子(未示出)或其他类型的封闭体封闭或密封。在一些实施例中，封装102的壁可以由相对薄的塑料材料组成，比如厚度可以为大约一又二分之一毫米(1.5mm)的聚碳酸酯材料。在一些实施例中，塑料封装102包括前壁106A、第一侧壁106B、第二侧壁106C和后壁106D(应当理解，为便于理解，图1中仅示出六个封装壁中的四个)。在一些实施方式中，透镜108(或散射器)穿过前壁106A装配，如图所示，一个或更多个LED芯片110安装在支架112上，支架112在塑料封装102的内部容积103内定位在透镜108的后面。在一些实施方式中，支架112是散热器，前壁106的特征与支架112一起可以限定与内部容积103分离并且不同的LED芯片内部容积122。在LED模块组件100的组装期间(以下将说明)，灌封材料可以以填充内部容积103但不填充LED芯片内部容积103的方式沉积。再次参考图1，LED芯片110坐置在支架112上以便本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED模块组件，包括：塑料封装，所述塑料封装具有提供内部容积的薄塑料壁，以及其中，所述壁的顶部部分限定开口；塑料盖，所述塑料盖包括透镜并且被构造成覆盖所述开口；供电单元，所述供电单元包括连接至供电单元基板的电子元件，所述供电单元定位在所述塑料封装的所述内部容积内；发光二极管，所述发光二极管操作地连接至所述供电单元并且定位在所述塑料封装的所述内部容积内，使得所述发光二极管与所述塑料盖的所述透镜对准；以及导热灌封材料，所述导热灌封材料沉积到所述塑料封装的所述内部容积内，使得所述导热灌封材料覆盖所述供电单元的电子元件、接触所述发光二极管的后部部分、以及使所述供电单元、所述供电单元基板和所述发光二极管在不覆盖所述发光二极管的前部部分的情况下连接至所述塑料封装的所述薄塑料壁。

【技术特征摘要】
2014.09.22 US 62/053776;2015.06.28 US 14/7529921.一种LED模块组件，包括：
塑料封装，所述塑料封装具有提供内部容积的薄塑料壁，以及
其中，所述壁的顶部部分限定开口；
塑料盖，所述塑料盖包括透镜并且被构造成覆盖所述开口；
供电单元，所述供电单元包括连接至供电单元基板的电子元
件，所述供电单元定位在所述塑料封装的所述内部容积内；
发光二极管，所述发光二极管操作地连接至所述供电单元并且
定位在所述塑料封装的所述内部容积内，使得所述发光二极管与所
述塑料盖的所述透镜对准；以及
导热灌封材料，所述导热灌封材料沉积到所述塑料封装的所述
内部容积内，使得所述导热灌封材料覆盖所述供电单元的电子元
件、接触所述发光二极管的后部部分、以及使所述供电单元、所述
供电单元基板和所述发光二极管在不覆盖所述发光二极管的前部部
分的情况下连接至所述塑料封装的所述薄塑料壁。
2.根据权利要求1所述的LED模块组件，其特征在于，所述塑
料盖包括防止所述导热灌封材料覆盖所述发光二极管的所述前部部
分的隔板。
3.根据权利要求1所述的LED模块组件，其特征在于，所述塑
料盖包括用于压配合至所述塑料封装的所述开口的特征。
4.根据权利要求1所述的LED模块组件，还包括操作地连接至
所述发光二极管的金属散热器。
5.根据权利要求1所述的LED模块组件，还包括操作地连接至
所述供电单元并且延伸穿过所述塑料封装的壁的连接器。
6.根据权利要求1所述的LED模块组件，其特征在于，所述灌
封材料包括硅组分或沥青组分中的一者。
7.根据权利要求1所述的LED模块组件，其特征在于，所述发

\t光二极管包括板上芯片(COB)发光二极管。
8.根据权利要求7所述的LED模块组件，其特征在于，所述
COB发光二极管经由导热带热联接至金属散热器。
9.根据权利要求1所述的LED模块组件，其特征在于，所述供
电单元的所述电气元件包括变压器、驱动电路、电容器和电阻器中
的至少一者。
10.一种用于组装LED模块的方法，包括：
将发光二极管供电单元固定在包括薄塑料壁的容器的内部容积
内；
通过将发光二极管固定至塑料盖来形成发光二极管子组件，使
得所述发光二极管与允许光穿过所述塑料盖的透镜对准；
使所述发光二极管供电单元操作地连接至所述发光二极管；
使灌封材料沉积到所述容器的所述内部容积内以覆盖所述发光
二极管供电单元并且使所述灌封材料热...

【专利技术属性】
技术研发人员：E迪比，L塔弗内斯，NNS阮，
申请(专利权)人：通用电气照明解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US