СВЕТОДИОДНЫЙ МОДУЛЬ И СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ Российский патент 2019 года по МПК F21V3/02 F21Y115/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к области осветительных модулей, использующих светодиоды (LED), и, в частности, к светодиодным модулям, подходящим для светильников с открытыми линзовыми пластинами. Изобретение также относится к способу герметизации светодиодного модуля.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Светильники с открытыми линзовыми пластинами, как правило, содержат светодиодные модули, установленные в кожухе или опорном механизме без дополнительного экранирования или защиты, обеспечиваемых для светоизлучающей поверхности светодиодного модуля. В этой связи светильники с открытыми линзовыми пластинами могут иметь меньше деталей, чем другие осветительные приборы, что дает в результате более дешевый светильник с повышенной световой отдачей и улучшенным профилем пучка.

Известные светодиодные модули, используемые в светильниках с открытыми линзовыми пластинами, содержат светодиодный источник света; оптически пропускающий элемент (такой как линзовая пластина) и элемент электрического соединения. При необходимости такие светодиодные модули, как известно, также содержат дополнительные элементы управления тепловым режимом, например, теплоотвод. Светодиодный источник света, как правило, содержит плату печатного монтажа (PCB) с множеством установленных на ней светодиодов, причем упомянутые светодиоды выполнены с возможностью выдачи света со светоизлучающей поверхности платы печатного монтажа. Ввиду отсутствия защитного элемента, сам светодиодный модуль должен предпочтительно являться самогерметизирующимся для предотвращения проникновения посторонних загрязняющих веществ, таких как пыль или вода, в соответствии с IP66 и IP67.

Одно известное решение данного вопроса включает в себя герметизацию оптической пластины до теплоотвода, расположенного на несветоизлучающей поверхности светодиодного источника света (т.е., поверхности на обратной стороне светодиодного источника света, противолежащей и параллельной светоизлучающей поверхности). Еще один известный способ состоит в продолжении оптической пластины вокруг светодиодного источника света до несветоизлучающей поверхности упомянутого источника света и герметизации оптической пластины на ней. Однако это требует специального кожуха для установки этих модулей, вызывая необходимость в размещении частей оптической пластины, которые продолжаются до указанной обратной поверхности. Другие модули могут включать в себя герметизацию оптической пластины до светоизлучающей поверхности светодиодного модуля; однако это может вызывать снижение оптической эффективности светодиодного модуля.

В US2013088863A1 описывается светодиодный модуль, содержащий светодиоды, установленные на MCPCB, которая вставлена в прозрачную цилиндрическую крышку, закрывающую часть границы раздела между слоями на торцевой поверхности MCPCB.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение определяется формулой изобретения.

В соответствии с одним из аспектов изобретения, предлагается светодиодный модуль, содержащий: плату печатного монтажа, имеющую верхнюю поверхность и, по меньшей мере, одну торцевую поверхность, причем плата печатного монтажа содержит: первый слой; второй слой; и множество светодиодов, выполненных с возможностью выдачи света с верхней поверхности; и оптически пропускающую покровную пластину, установленную для покрытия, по меньшей мере, одного из множества светодиодов и имеющую, по меньшей мере, один выступ, размещенный для покрытия, по меньшей мере, части границы раздела между первым слоем и вторым слоем на торцевой поверхности платы печатного монтажа, причем, по меньшей мере, одна торцевая поверхность платы печатного монтажа, по меньшей мере, частично наклонена внутрь.

В этой связи в предлагаемых вариантах осуществления герметизация может осуществляться, например, с помощью герметика для предотвращения проникновения посторонних загрязняющих веществ между слоями PCB. Иными словами, благодаря покрытию части границы раздела между первым слоем и вторым слоем на торцевой поверхности платы печатного монтажа покрытая часть границы раздела между первым слоем и вторым слоем может быть защищена от загрязняющих веществ, таких как вода, пыль или иные частицы. Поэтому часть или части границы раздела, которые в противном случае непосредственно подвергались бы воздействию среды (внешней или окружающей атмосферы), например, часть границы раздела на торцах первого и второго слоев, герметизируются от упомянутой среды для предотвращения проникновения. Более предпочтительной является герметизация всей части или частей границы раздела, которые в противном случае непосредственно подвергались бы воздействию среды, является герметизация от упомянутой среды с помощью герметика.

В предлагаемых вариантах осуществления при этом предлагается светодиодный модуль или светильник, имеющий плату печатного монтажа (PCB) и оптически пропускающую покровную пластину. PCB может содержать два или более слоев и множество светодиодов, выполненных с возможностью излучения света. Может предусматриваться PCB, имеющая верхнюю поверхность, с которой выдается свет. Плата печатного монтажа может также иметь, по меньшей мере, одну торцевую поверхность, на которой имеется граница раздела между первым слоем и вторым слоем. Иными словами, в плате печатного монтажа может иметься граница между первым и вторым слоями, причем граница может незащищенной со стороны, по меньшей мере, одной торцевой поверхности платы печатного монтажа.

По меньшей мере, одна торцевая поверхность платы печатного монтажа, по меньшей мере, частично наклонена внутрь. Иными словами, плата печатного монтажа является полностью или частично скошенной таким образом, что выдающая свет верхняя поверхность платы печатного монтажа может иметь меньшую площадь, чем нижняя поверхность платы печатного монтажа. То есть, торцевая поверхность платы печатного монтажа может быть наклонена частично внутрь платы печатного монтажа.

В некоторых вариантах осуществления первый слой может содержать металлическую подложку, а второй слой может содержать диэлектрический материал.

Множество светодиодов может, например, быть распределено в любом из двух или более слоев или размещено на верхней поверхности платы печатного монтажа. Светодиоды могут быть расположены для излучения света таким образом, чтобы свет выдавался с верхней поверхности платы печатного монтажа.

Оптически пропускающая покровная пластина выполнена таким образом, что она покрывает, по меньшей мере, один из множества светодиодов, и, следовательно, покровная пластина может, по меньшей мере, частично покрывать верхнюю поверхность платы печатного монтажа. Примеры такой пластины могут включать в себя: ровную плоскость оптически полупрозрачного материала; или лист материала с окном. Нетрудно понять, что оптически пропускающая покровная пластина может содержать материал, который обеспечивает, по меньшей мере, частичное пропускание света, излучаемого светодиодами и выдаваемого посредством верхней поверхности. В качестве альтернативы, покровная пластина может содержать любой материал с окном, благодаря чему обеспечивается, по меньшей мере, частичное проникновение света сквозь покровную пластину.

При необходимости и верхняя поверхность платы печатного монтажа, и поверхность оптической пластины могут являться практически плоскими, благодаря чему верхняя поверхность платы печатного монтажа и упомянутая поверхность оптической пластины могут находиться заподлицо относительно друг друга.

Покровная пластина содержит выступ, который покрывает участок границы раздела между первым и вторым слоями, по меньшей мере, на одной торцевой поверхности РСВ. Иными словами, по меньшей мере, одна торцевая поверхность, со стороны которой граница между первым и вторым слоями является незащищенной, может быть частично покрыта выступом, благодаря чему указанная часть или вся граница, незащищенная со стороны торцевой поверхности, покрыта выступом. Могут существовать варианты осуществления, в которых оптическая пластина содержит множество выступов, причем каждый выступ покрывает часть любых таких границ раздела, незащищенных со стороны любых торцевых поверхностей платы печатного монтажа. Торцевые поверхности могут являться обращенными наружу торцевыми поверхностями или обращенными внутрь торцевыми поверхностями. Иными словами, торцевые поверхности могут находиться на наружной/периферийной кромке РСВ или на внутренней кромке РСВ (например, кромке, образованной внутри площади проекции РСВ при наблюдении сверху). Такая кромка может тем самым определять апертуру или отверстие РСВ.

Под выступом может в иных случаях пониматься выдающаяся часть, борт или выпор, который проходит под некоторым углом относительно плоскости оптической пластины. Выступ может тем самым определять угол с покровной пластиной, и этот угол может, например, практически равняться 90°. В некоторых вариантах осуществления выступ оптической пластины может быть выполнен из иного материала по сравнению с остальными частями оптической пластины.

В некоторых вариантах осуществления выступ может предусматриваться на кромке оптической пластины, благодаря чему оптическая пластина может иметь, например, по меньшей мере, частично приподнятый бортик по своему периметру.

В некоторых вариантах осуществления покровная пластина может быть прикреплена к плате печатного монтажа с помощью процесса переформования или 2-ступенчатого инжекционного формования. Таким образом, покрытая часть границы раздела между первым и вторым слоями может быть эффективно герметизирована от посторонних загрязняющих веществ.

В других вариантах осуществления пластиковый или пластикоподобный материал - предпочтительно силиконовый каучук - может быть повторно сформован на верхнюю поверхность платы печатного монтажа для герметизации покровной пластины на плате печатного монтажа. В качестве альтернативы, пластиковый материал может формоваться поверх и покровной пластины, и платы печатного монтажа для прикрепления покровной пластины к плате печатного монтажа и тем самым герметизации, по меньшей мере, покрытой части границы раздела от посторонних загрязняющих веществ.

В одном из вариантов осуществления может предусматриваться оптически пропускающая покровная пластина для платы печатного монтажа, причем плата для монтажа содержит верхнюю поверхность; по меньшей мере, одну торцевую поверхность; первый слой; второй слой; и множество светодиодов, выполненных с возможностью выдачи света с верхней поверхности. Покровная пластина может размещаться, по меньшей мере, для частичного покрытия верхней поверхности таким образом, чтобы покрывать, по меньшей мере, один из множества светодиодов. Упомянутая покровная пластина содержит выступ, выполненный с возможностью покрытия части границы раздела между первым слоем и вторым слоем на торцевой поверхности. Таким образом, в вариантах осуществления может предусматриваться покровная пластина, которая может поставляться отдельно от светодиодного модуля.

При необходимости светодиодный модуль выполнен с возможностью дополнительно содержать герметик, расположенный между выступом оптической пластины и покрытой частью границы раздела, чтобы предотвращать проникновение посторонних загрязняющих веществ в упомянутую покрытую часть границы раздела.

Иными словами, герметик может предусматриваться между выступом оптической пластины и покрытой частью границы раздела на торце платы печатного монтажа. Таким образом, граница раздела может быть, по меньшей мере, частично герметизирована от проникновения посторонних загрязняющих веществ, таких как пыль или вода.

Иными словами, сторона кромки платы печатного монтажа может быть, по меньшей мере, частично покрыта, по меньшей мере, одним выступом оптически пропускающей покровной пластины. В этой связи, граница раздела кромки межу двумя слоями платы печатного монтажа на упомянутой стороне кромки может также быть частично покрыта упомянутым, по меньшей мере, одним выступом. Герметик, расположенный между выступом и границей раздела, помогает предотвращать проникновение внешних или посторонних загрязняющих веществ на упомянутой покрытой границе раздела между слоями платы печатного монтажа. Примеры посторонних загрязняющих веществ могут включать в себя: частицы пыли; влагу; или коррозионноактивные газы. Такой герметик может тем самым герметически изолировать покровную пластину на плате печатного монтажа. Одним из примеров возможного герметика является силиконовый материал.

В одном из вариантов осуществления герметик может быть клеевым, чтобы приклеивать выступ покровной пластины к покрытой части границы раздела. То есть, участок торцевой поверхности, покрытый выступом оптической пластины, может быть приклеен к упомянутому выступу клеевым герметиком. Приклеивание оптической пластины к плате печатного монтажа на торцевой поверхности может уменьшать оптические потери, которые могут быть понесены при герметизации платы печатного монтажа с оптической пластиной на верхней поверхности. Одним из примеров возможного клеевого герметика является силиконовый клей.

Предлагается оптически пропускающая покровная пластина для платы печатного монтажа, причем плата для монтажа содержит верхнюю поверхность; по меньшей мере, одну торцевую поверхность; первый слой; второй слой; и множество светодиодов, выполненных с возможностью выдачи света с верхней поверхности. Покровная пластина может размещаться, по меньшей мере, для частичного покрытия верхней поверхности таким образом, чтобы покрывать, по меньшей мере, один из множества светодиодов. Упомянутая покровная пластина содержит выступ, выполненный с возможностью покрытия части границы раздела между первым слоем и вторым слоем на торцевой поверхности. Герметик может при этом предусматриваться между выступом и платой печатного монтажа для обеспечения эффективной герметизации от воздействия. Таким образом, в вариантах осуществления может предусматриваться покровная пластина с герметиком, которая может поставляться отдельно от светодиодного модуля.

Оптическая пластина может дополнительно содержать, по меньшей мере, одну выемку рядом с каждым выступом оптической пластины.

Тем самым может предусматриваться выемка в оптической пластине, например, желобок или канал рядом с выступом. Выемка может находиться частично или полностью на одной линии с торцевой кромкой платы печатного монтажа. Выемка может представлять собой канавку, которая проходит по всей длине выступа или может проходить только по части длины выступа. Как можно понять, выемка расположена рядом с боковой частью выступа. Предпочтительно глубина выемки в оптической пластине составляет свыше 0,5 мм.

Герметик, расположенный между выступом и платой печатного монтажа, может продолжаться для размещения также между выемкой покровной пластины и платой печатного монтажа для герметизации на плате печатного монтажа. Герметик может тем самым частично герметизировать участок верхней поверхности платы печатного монтажа на оптической пластине. Герметик может - в некоторых вариантах осуществления - не выходить за пределы выемки таким образом, чтобы плата печатного монтажа могла находиться заподлицо с оптической пластиной.

Герметик может дополнительно быть клеевым, чтобы плата печатного монтажа могла быть приклеена к покровной пластине с помощью клеевого герметика.

В некоторых вариантах осуществления может иметься множество выемок, по меньшей мере, рядом с одним выступом оптической пластины. В таких вариантах осуществления герметик, подаваемый в выемки, может улавливаться в одной из множества выемок для предотвращения потока герметика в направлении, например, светодиодов, расположенных на верхней поверхности платы печатного монтажа.

Выступ оптической пластины может иметь, по меньшей мере, одну наклонную боковую поверхность. Иными словами, выступ может частично или полностью сужаться снизу (т.е., ближе всего к оптической пластине) к вершине (т.е., в сторону от оптической пластины). Наклонная боковая поверхность может представлять собой боковую поверхность выступа, которая ближе всего к плате печатного монтажа, и в некоторых вариантах осуществления может наклоняться в сторону от упомянутой платы печатного монтажа. В таком варианте осуществления нижняя часть выступа может находиться ближе к плате печатного монтажа, чем верхняя часть выступа.

В некоторых вариантах осуществления и выступ, и плата печатного монтажа наклонены таким образом, что близость верхней части выступа и нижней части выступа к плате печатного монтажа может быть одинаковой.

Указанный, по меньшей мере, один слой печатного монтажа может, по меньшей мере, частично, отсутствовать вблизи выступа.

Иными словами, в одном из вариантов осуществления первый слой может продолжаться в поперечном направлении за пределы второго слоя платы печатного монтажа таким образом, что (ненаклоняющийся) выступ находится ближе к первому слою, чем ко второму слою. Герметик может, тем не менее, покрывать границу раздела кромки между первым и вторым слоями на участке торца платы печатного монтажа, до которого продолжается второй слой. В альтернативных вариантах осуществления второй слой может в поперечном направлении продолжаться за пределы первого слоя платы печатного монтажа. При этом в таких вариантах осуществления торцевая поверхность второго слоя и торцевая поверхность первого слоя могут не находиться в одной плоскости.

В некоторых вариантах осуществления второй слой, который может, например, быть осажден для полного покрытия первого слоя, может быть оголен в непосредственной близости от выступа покровной пластины. Еще в одном варианте осуществления второй слой может быть избирательно осажден на первый слой, чтобы не продолжаться полностью на периметр первого слоя.

В некоторых вариантах осуществления частичное отсутствие слоя платы печатного монтажа, т.е., слоя, который, по меньшей мере, частично отсутствует вблизи выступа, может иметь место не непосредственно на кромке упомянутой платы печатного монтажа. Например, второй слой может быть частично оголен по направлению внутрь платы печатного монтажа таким образом, что торцевая поверхность второго слоя и торцевая поверхность первого слоя находятся в одной и той же плоскости. При этом может иметься разрыв или зазор во втором слое платы печатного монтажа. В альтернативных вариантах осуществления первый слой может быть частично оголен по направлению внутрь платы печатного монтажа.

При необходимости каждая торцевая поверхность платы печатного монтажа покрыта, по меньшей мере, одним выступом оптической пластины в такой степени, что граница раздела между первым слоем и вторым слоем платы печатного монтажа на каждой торцевой поверхности полностью покрыта. Герметик может предусматриваться для герметизации оптической пластины к плате печатного монтажа. В таком варианте осуществления можно считать, что вся верхняя поверхность платы печатного монтажа защищена от посторонних загрязняющих веществ.

В некоторых вариантах осуществления покровная пластина может содержать дополнительные выступы, которые не предназначены для покрытия части границы раздела. Напротив, такие дополнительные выступы покровной пластины могут предназначаться для покрытия участка верхней поверхности платы печатного монтажа. Расположенный между ними герметик может тем самым герметизировать покровную пластину до верхней поверхности платы печатного монтажа для защиты от проникновения посторонних загрязняющих веществ по всей верхней поверхности платы печатного монтажа. При этом такие дополнительные выступы могут называться герметизирующими верхнюю поверхность выступами.

При необходимости покровная пластина может содержать лишь единый непрерывный выступ, который может варьироваться по наружной протяженности или высоте от герметизируемой покровной пластины до отдельных торцевых поверхностей платы печатного монтажа и отдельных участков верхней поверхности платы печатного монтажа. Такой единый непрерывный выступ может в качестве альтернативы герметизировать лишь на некоторых или на всех торцевых поверхностях. Указанный второй непрерывный выступ может тем самым не варьироваться по наружной протяженности от покровной пластины.

В одном из вариантов осуществления оптическая поверхностная пластина может быть частично герметизирована, по меньшей мере, до одной торцевой поверхности и частично герметизирована до верхней поверхности таким образом, что участок верхней поверхности может быть защищен от проникновения посторонних загрязняющих веществ.

С целью электрического соединения светодиодов, установленных на плате печатного монтажа, с внешним контактом, таким как источник питания, может существовать требование к проводам, подводимым к светодиодам сквозь оптическую пластину. Таким образом, в настоящем документе вводится метод обеспечения пропускания проводов сквозь оптическую пластину без подвергания верхней поверхности платы печатного монтажа воздействию загрязняющих веществ.

Следовательно, в некоторых вариантах осуществления может предусматриваться полость, которая проходит сквозь выступ, например, покрывающий торцевую границу раздела выступ или герметизирующий верхнюю поверхность выступ снаружи cветодиодного модуля в направлении платы печатного монтажа. Полость можно считать каналом или канавкой, врезанной в такой выступ. Провод может размещаться в упомянутом канале, залитом герметиком. При необходимости герметик не продолжается за пределы канала. Предпочтительно герметик не продолжается за пределы канала, а скорее заполняет упомянутый канал.

При необходимости могут предусматриваться, по меньшей мере, две такие полости для обеспечения, например, подачи электропитания и опорного заземления. Предпочтительно имеется не более четырех упомянутых полостей для обеспечения, например, подачи электропитания; опорного заземления; и двух дополнительных управляющих сигналов (таких как регулирование яркости освещения).

Могут потребоваться способ механической фиксации оптической пластины на плате печатного монтажа; и способ механической фиксации светодиодного модуля, описанного в настоящем документе, на внешней опоре (такой как потолок). Предусматривается промежуточная втулка для механической фиксации оптической пластины на плате печатного монтажа и для установки светодиодного модуля на внешнюю опору. Для установки светодиодного модуля может предусматриваться внешняя опора или кожух, который может выполнять функцию теплоотвода.

В основной части платы печатного монтажа и оптической пластины, то есть, внутри периметра плату печатного монтажа и оптическую пластину можно считать расположенными практически параллельно относительно друг друга, предпочтительно с небольшим зазором (например, менее 5 мм) между ними. Для установки такого варианта осуществления светодиодного модуля на внешнюю опору предусматривается промежуточная втулка, которая проходит сквозь плату печатного монтажа и оптическую пластину. Желательно, чтобы при установке с помощью промежуточной втулки на упомянутую внешнюю опору (например, потолок или стену) плата печатного монтажа могла располагаться вплотную к внешней опоре, а оптическая пластина - располагаться вплотную к плате печатного монтажа. Для обеспечения повышенных возможностей теплоотвода промежуточная втулка предпочтительно не продолжается за пределы нижней поверхности платы печатного монтажа, причем упомянутая нижняя поверхность является стороной платы печатного монтажа, находящейся напротив внешней опоры и напротив верхней поверхности, которая покрыта оптической пластиной. Типичные промежуточные втулки могут обеспечивать прохождение закрепляющего крепежного элемента, такого как шуруп, от оптической пластины, сквозь плату печатного монтажа и во внешнюю опору для установки и закрепления на ней светодиодного модуля.

Один пример промежуточной втулки для механической фиксации светодиодного модуля может содержать манжету, которая фиксируется на плате печатного монтажа для закрепления светодиодного модуля на промежуточной втулке. В таких вариантах осуществления данной промежуточной втулки прижимание может выполняться только в одном направлении (например, по длине платы печатного монтажа), благодаря чему могут учитываться разбросы размеров светодиодного модуля (например, вызываемые изменениями температуры или производственными допусками). Благодаря защите от разбросов указанным образом риск случайных напряжений, которые могут вызывать повреждение Светодиодного модуля, может быть несколько снижен.

Промежуточная втулка может дополнительно содержать модуль надавливания, который при закреплении промежуточной втулки на внешней опоре прижимает плату печатного монтажа к упомянутой внешней опоре. Например, шуруп может находиться вплотную к модулю надавливания, благодаря чему при закреплении шурупом промежуточной втулки на внешней опоре нижняя поверхность платы печатного монтажа прижимается к внешней опоре модулем надавливания. Благодаря прижиманию платы печатного монтажа к внешней опоре может достигаться хорошая ровность Светодиодного модуля относительно внешней опоры, что может обеспечивать хороший тепловой контакт платы печатного монтажа с внешней опорой. Это может улучшать характеристики и надежность модуля путем обеспечения теплоотвода для платы печатного монтажа. Предпочтительно на оптическую пластину не оказывается прямое давление, передаваемое на плату печатного монтажа, поскольку это может привести к менее надежному контакту между платой печатного монтажа и теплоотводом, создаваемому внешней опорой. Кроме того, приложение такого толкающего усилия к оптической пластине может увеличивать вероятность растрескивания и повреждения упомянутой оптической пластины.

При необходимости промежуточная втулка может содержать крыловидные выступы, которые проходят по подвергающейся внешнему воздействию поверхности оптической пластины, причем упомянутые крыловидные выступы выполнены с возможностью толкания оптической пластины в направлении платы печатного монтажа. Крыловидный выступ, иначе называемый крылом, может при необходимости содержать выступ, закрепляемый на оптической пластине. Крылья могут обеспечивать перемещение оптической пластины вдоль направлений длины и ширины оптической пластины, в то же время поддерживая постоянное относительное расстояние от платы печатного монтажа (т.е., ограничивая перемещение в направлении глубины оптической пластины).

В соответствии с еще одним аспектом изобретений, предлагается способ герметизации светодиодного модуля, причем упомянутый светодиодный модуль содержит плату печатного монтажа, имеющую верхнюю поверхность и, по меньшей мере, одну торцевую поверхность и содержащую: первый и второй слои; и множество светодиодов, выполненных с возможностью выдачи света с верхней поверхности, причем способ включает в себя: обеспечение оптически пропускающей покровной пластины, содержащей полупрозрачный материал и установленной для покрытия, по меньшей мере, одного из множества светодиодов, причем покровная пластина содержит: по меньшей мере, один выступ, размещенный для покрытия части границы раздела между первым слоем и вторым слоем на указанной, по меньшей мере, одной торцевой поверхности платы печатного монтажа, причем плата печатного монтажа светодиодного модуля выполнена имеющей, по меньшей мере, одну наклоненную внутрь боковую поверхность.

Способ может дополнительно включать в себя обеспечение клеевого герметика между выступом покровной пластины и покрытой границей раздела, чтобы предотвращать проникновение посторонних загрязняющих веществ на участок границы раздела между первым слоем и вторым слоем, покрытыми покрытой зоной.

Способ может дополнительно включать в себя: обеспечение, по меньшей мере, одной выемки в оптической пластине рядом с каждым выступом; обеспечение клеевого герметика в выемке оптической пластины для приклеивания оптической пластины к плате печатного монтажа.

Этап обеспечения оптической пластины может быть осуществлен таким образом, чтобы выступ имел, по меньшей мере, одну наклонную боковую поверхность.

При необходимости способ может быть осуществлен таким образом, чтобы второй слой платы печатного монтажа светодиодного модуля, по меньшей мере, частично отсутствовал вблизи выступа.

Эти и другие аспекты изобретения будут понятны из описываемого ниже варианта (вариантов) осуществления и объяснены со ссылкой на него.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее примеры изобретения подробно описываются со ссылкой на полагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 изображен светодиодный модуль в соответствии с первым примером осуществления;

фиг. 2 иллюстрирует светодиодный модуль в соответствии со вторым примером осуществления;

на фиг. 3 показан светодиодный модуль в соответствии с третьим примером осуществления;

на фиг. 4 изображен светодиодный модуль в соответствии с четвертым примером осуществления;

фиг. 5а иллюстрирует светодиодный модуль в соответствии с пятым примером осуществления;

фиг. 5b иллюстрирует светодиодный модуль в соответствии с шестым примером осуществления;

на фиг. 6 изображен светодиодный модуль в соответствии с седьмым примером осуществления;

на фиг. 7 показан светодиодный модуль в соответствии с восьмым примером осуществления;

фиг. 8 иллюстрирует светодиодный модуль в соответствии с девятым примером осуществления;

фиг. 9 иллюстрирует метод обеспечения электрического соединения с платой печатного монтажа сквозь оптическую пластину;

на фиг. 10 изображена структурная схема описанного в настоящем документе способа герметизации светодиодного модуля; и

на фиг. 11 показан механически скрепляющая промежуточная втулка для установки светодиодного модуля на внешней опоре в соответствии с одним из вариантов осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В данном изобретении предлагается светодиодный модуль, имеющий покровную пластину, причем покровная пластина выполнена с возможностью покрытия границы раздела между двумя слоями платы печатного монтажа, выполненной с возможностью выдачи света.

На фиг. 1 изображен первый вариант осуществления светодиодного модуля 1. Светодиодный модуль 1 содержит плату 100 печатного монтажа (РСВ), имеющую первый слой 101 и второй слой 102, а также покровную пластину 13. На верхней поверхности 105 РСВ установлены первый светодиод 110 и второй светодиод 111, выполненные с возможностью выдачи света с верхней поверхности 105 при использовании светодиодного модуля. Покровная пластина 13 выполнена с возможностью покрытия, по меньшей мере, одного из этих установленных светодиодов, например, и первого светодиода 110, и второго светодиода 111.

Покровная пластина 13 содержит выступ 15, который продолжается наружу с покровной пластины. Выступ 15 предназначен для покрытия части границы раздела между первым слоем 101 и вторым слоем 102, в особенности, на торцевой поверхности 106 платы 100 печатного монтажа, т.е., той части границы раздела, которая в иных случаях подвергалась бы воздействию внешней или окружающей атмосферы. В данном и следующих вариантах осуществления выступ 15 изображен на кромке покровной пластины 13, однако понятно, что выступ не обязательно ограничивается нахождением на периметре, а может, например, находиться внутри периметра покровной пластины 13.

Герметик 14 расположен между покровной пластиной 13 и частью границы 107 раздела, покрытой выступом 15 покровной пластины. В настоящем варианте осуществления герметик 14 продолжается для частичного покрытия верхней поверхности платы 100 печатного монтажа. Благодаря герметизации покровной пластины на плате печатного монтажа с помощью герметика указанным образом покрытая часть границы 107 раздела может быть герметизирована для предотвращения проникновения посторонних загрязняющих веществ. Таким образом, граница раздела между первым слоем 101 и вторым слоем 102 может быть защищена от загрязняющих веществ, таких как вода, пыль или иные частицы.

При необходимости герметик может быть клеевым, чтобы приклеивать оптическую пластину к РСВ 100.

Первый слой 101 может являться подложкой, например, металлической подложкой (например, алюминием). Второй слой 102 может являться диэлектрическим материалом (например, кремнием), на котором может формироваться или устанавливаться светодиод. Второй слой 102 в некоторых вариантах осуществления может являться эпоксидным или полиимидным материалом. Слои могут в иных случаях или дополнительно содержать другие материалы, такие как пропитанная эпоксидной смолой стеклоткань, или даже электроизоляционный материал с интегрированными медными дорожками.

Второй вариант осуществления светодиодного модуля 2 изображен на фиг. 2. Светодиодный модуль 2 аналогичным образом содержит РСВ 200, имеющую первый слой 201 и второй слой 202, и покровную пластину 23. Покровная пластина 23 предназначена для покрытия, по меньшей мере, одного светодиода (не показан), установленного на верхней поверхности 205 платы 200 печатного монтажа.

Как и в первом варианте осуществления, покровная пластина 23 содержит выступ 21, размещенный для покрытия части границы раздела между первым слоем 201 и вторым слоем 202. Герметик 24 расположен, по меньшей мере, между выступом 21 покровной пластины 23 и РСВ 200 для герметизации покрытой части границы раздела от посторонних загрязняющих веществ.

В данном втором варианте осуществления покровная пластина 23 дополнительно содержит выемку 25 рядом с выступом 21. Выемка 25 может представлять собой канавку в покровной пластине 23, которая проходит по длине выступа 21. Герметик 24 продолжается, по меньшей мере, для частичного заполнения выемки 25, чтобы герметизировать покровную пластину до верхней поверхности платы печатного монтажа. Обеспечение наличия выемки 25, иначе называемой каналом, указанным образом может способствовать относительному перемещению между оптической пластиной и платой печатного монтажа при использовании светодиодного модуля.

Третий вариант осуществления светодиодного модуля 3 иллюстрируется на фиг. 3. Светодиодный модуль 3 содержит те же элементы, что и второй вариант осуществления, представленный на фиг. 2. То есть, РСВ 300, имеющую первый слой 301 и второй слой 302, причем граница раздела между упомянутыми двумя слоями покрыта выступом 35 покровной пластины 33. Герметик 34, расположенный между выступом покровной пластины 33 и платой печатного монтажа, помогает предотвращать проникновение посторонних загрязняющих веществ в покрытую часть границы раздела.

Однако в настоящем варианте осуществления боковая поверхность 351 выступа 35 покровной пластины 33 частично наклонена. Иными словами, выступ 35 несколько скошен в направлении от основной части оптической крышки 33. Наклонение выступа указанным образом может обеспечивать более легкое размещение герметика 34.

Еще один вариант осуществления светодиодного модуля 4, изображенный на фиг. 4, содержит все элементы третьего варианта осуществления, представленного на фиг. 3. Иными словами, наклонный выступ оптической пластины 43 предназначен для покрытия границы раздела, образованной между первым слоем 401 и вторым слоем 402 РСВ 400. Герметик 44 расположен между покровной пластиной 43 и РСВ 400 для герметизации вышеуказанной границы раздела от посторонних загрязняющих веществ.

В данном четвертом варианте осуществления кромки РСВ 400 наклонены внутрь, то есть, по меньшей мере, частично наклонены в направлении основной части платы печатного монтажа. Таким образом, площадь верхней поверхности 405 РСВ 400 может быть меньше, чем площадь нижней поверхности 406 платы печатного монтажа. Обеспечение наклонной боковой поверхности платы печатного монтажа указанным образом может обеспечивать улучшенный поток герметика во время обеспечения упомянутого герметика.

В пятом варианте осуществления светодиодного модуля 5а, иллюстрированном на фиг. 5а, имеются элементы четвертого варианта осуществления. Так, РСВ 500 содержит первый слой 501 и второй слой 502. Граница раздела, образованная на кромке платы печатного монтажа между первым слоем 501 и вторым слоем 502, по меньшей мере, частично покрыта выступом 55 оптической пластины 53. Герметик 54 расположен между, по меньшей мере, выступом 55 и кромкой платы печатного монтажа таким образом, что граница раздела между первым слоем 501 и вторым слоем 502, по меньшей мере, частично герметизирована от поступления загрязняющих веществ между слоями. В данном конкретном случае, в котором часть слоя 502 удалена, не обязательно, чтобы выступ 55 или герметик продолжался на торец РСВ. Они могут также быть ограничены верхней поверхностью, чтобы непосредственно соединяться с металлом РСВ.

Второй слой 502 пятого варианта осуществления выполнен с возможностью частичного отсутствия вблизи выступа 55. Поэтому в некоторых вариантах осуществления второй слой 502 может быть частично удален в непосредственной близости от выступа 55. При этом второй слой 502 РСВ 500 может частично отсутствовать в направлении кромки или периметра платы 500 печатного монтажа. Частичное отсутствие второго слоя может обеспечивать улучшенную герметизацию покровной пластины до первого слоя, которая может, например, быть приклеена клеевым герметиком с большей адгезией, чем второй слой.

Еще один вариант осуществления светодиодного модуля 5b изображен на фиг. 5b. Аналогично пятому варианту осуществления на фиг. 5а, светодиодный модуль содержит плату 5000 печатного монтажа, содержащую первый слой 5001 и второй слой 5002. Покровная пластина 5003 предназначена для покрытия, по меньшей мере, одного светодиода (не показан), расположенного на верхней поверхности второго слоя 5002. Выступ 5005 оптической покровной пластины 5003 предназначен для покрытия границы раздела между первым слоем 5001 и вторым слоем 5002. Герметик расположен между первым слоем 5001 и вторым слоем 5002 для герметичного приклеивания оптической покровной пластины к плате печатного монтажа.

Второй слой 5002 настоящего варианта осуществления выполнен с возможностью частичного отсутствия вблизи выступа 5005. В настоящем варианте осуществления отсутствие 5004 второго слоя 5002 частично имеет место внутри платы 5000 печатного монтажа. Частичное отсутствие второго слоя может обеспечивать улучшенную герметизацию покровной пластины 5003 до первого слоя 5001, которая может, например, быть приклеена клеевым герметиком 5004 с большей адгезией, чем второй слой 5002.

Седьмой вариант осуществления светодиодного модуля 6 изображен на фиг. 6. В этом случае светодиодный модуль содержит также плату 600 печатного монтажа, покрытую на кромке выступом оптической пластины 63 таким образом, что граница раздела между первым слоем 601 и вторым слоем 602, по меньшей мере, частично покрыта. Светодиод 610, расположенный на верхней поверхности платы 600 печатного монтажа, покрыт оптической пластиной 63. Первая выемка 65 имеется в оптической пластине 63 вблизи выступа.

Оптическая пластина 63 дополнительно содержит вторую выемку или канал 66 вблизи первой выемки 65. В том случае, если герметик 64 достаточно низкой вязкости может иным образом протекать в плоскую зону платы печатного монтажа, вторая выемка 66, например, канавка или канал в оптической пластине может действовать в качестве ловушки для предотвращения протекания в направлении светодиодов, например, светодиода 610.

На фиг. 7 приведен восьмой вариант осуществления светодиодного модуля 7. Светодиодный модуль содержит РСВ 700, имеющую первый слой 701 и второй слой 702. Светодиод 710 установлен на верхней поверхности платы печатного монтажа, выполненной с возможностью излучения света. Оптическая пластина 73, размещенная для покрытия светодиода 710, содержит выступ 75, размещенный для покрытия границы раздела между первым слоем 701 и вторым слоем 702 на кромке РСВ 700.

Герметизирующая форма 74, изготовленная из пластического материала, такого как силиконовый каучук, прикреплена и к РСВ 700, и к выступу 75 оптической пластины 73. Герметизирующая форма может быть прикреплена с помощью известного процесса переформования или 2-ступенчатого формования. Таким образом, покрытая часть границы раздела, покрытая выступом 75, между первым слоем 701 и вторым слоем 702 может быть эффективно герметизирована от проникновения посторонних загрязняющих веществ герметизирующей формой 74. Предпочтительно герметизирующая форма 74 е продолжается для покрытия самой нижней поверхности 706 РСВ 700.

Еще один вариант осуществления светодиодного модуля 8 иллюстрируется на фиг. 8. Как и раньше, светодиодный модуль содержит РСВ 800, имеющую первый слой 801 и второй слой 802. Оптически пропускающая покровная пластина 83 установлена для покрытия, по меньшей мере, одного светодиода 810 (установленного на верхней поверхности 805 РСВ 800) и содержит первый выступ 85, размещенный для покрытия части границы раздела между первым слоем 801 и вторым слоем 802 на торцевой поверхности РСВ 800. Герметик 84 установлен между первым выступом и торцевой поверхностью платы печатного монтажа таким образом, что часть границы раздела между первым слоем 801 и вторым слоем 802, покрытая выступом, герметизирована от посторонних загрязняющих веществ.

Однако настоящее изобретение также содержит дополнительный выступ 87. Дополнительный выступ выступает наружу из покровной пластины для покрытия участка верхней поверхности 805 РСВ 800. Дополнительный герметик 86 предусматривается между дополнительным выступом 87 и верхней поверхностью 805 РСВ 800 для герметизации оптической пластины 83 до платы 87 печатного монтажа. Герметик может являться клеевым и тем самым фиксировать оптическую пластину на верхней поверхности РСВ 800. Дополнительный герметик может называться герметизирующим верхнюю поверхность выступом. Благодаря обеспечению, по меньше мере, одного из таких герметизирующих верхнюю поверхность выступов зона верхней поверхности платы печатного монтажа, которая может содержать, по меньшей мере, один светодиод 810, может быть защищена от проникновения посторонних загрязняющих веществ.

На фиг. 9 представлен метод обеспечения прохода проводов сквозь выступ 900 для обеспечения, например, подачи внешнего питания в светодиоды. Пример выступа 900 представляет собой герметизирующий верхнюю поверхность выступ, такой как дополнительный выступ 87. Он не должен рассматриваться как ограничивающий подачу проводов применением только к герметизирующему верхнюю поверхность выступу, а может даже применяться к герметизирующим боковую поверхность выступам, таким как реализованные на фиг. 1-7.

Для подачи проводов сквозь выступ 900 в выступе обеспечивается 990 полость 905, например, канал или выемка. Такая полость проходит по всей ширине выступа, например, практически в перпендикулярном направлении относительно направления длины выступа. При необходимости полость 905 может иметь переменную ширину по длине упомянутой полости. Герметик 920 обеспечивается 991 в полости, в которую утоплен провод 910. Плата 950 печатного монтажа обеспечивается 992 и приводится в соприкосновение 993 с выступом 900. Герметик при этом герметизирует провод 910 внутри полости 920 и частично герметизирует плату 950 печатного монтажа до выступа 900. В настоящем варианте осуществления имеется герметик 920, достаточный ровно для того, чтобы полностью заполнить полость 905 таким образом, чтобы внутри полости 905 (включая провод 910) отсутствовали зазоры или пустоты. Тем самым провода могут подаваться в плату печатного монтажа от внешней (по отношению к рассматриваемому светодиодному модулю) границы раздела.

На фиг. 10 иллюстрируется способ 10 герметизации светодиодного модуля 1000. Способ включает в себя: обеспечение оптически пропускающей покровной пластины, содержащей полупрозрачный материал, установленной 1002 для покрытия, по меньшей мере, одного из множества светодиодов, и содержащей, по меньшей мере, один выступ, размещенный 1003 для покрытия части границы раздела между первым слоем и вторым слоем на указанной, по меньшей мере, одной торцевой поверхности платы печатного монтажа. Способ может дополнительно включать в себя обеспечение 1005 герметика между выступом покровной пластины и покрытой границей раздела, чтобы предотвращать проникновение посторонних загрязняющих веществ на участок границы раздела между первым слоем и вторым слоем, покрытый покрытой зоной. Дополнительный факультативный этап способа включает в себя обеспечение 1004, по меньшей мере, одной выемки в оптической пластине вблизи каждого выступа и обеспечение герметика в выемке оптической пластины для герметизации оптической пластины к плате печатного монтажа.

Поперечный разрез одного варианта осуществления промежуточной втулки 1130 механической фиксации для закрепления 1120 светодиодного модуля 1110 на внешней опоре 1150 изображен на фиг. 11. Светодиодный модуль содержит плату 1110 печатного монтажа и оптическую пластину 1120, которые в данном варианте осуществления располагаются практически вплотную и заподлицо относительно друг друга.

Промежуточная втулка 1130 проходит и сквозь плату 1110 печатного монтажа, и сквозь оптическую пластину 1120, не выходя за пределы нижней поверхности 1111 платы печатного монтажа. Механический крепежный элемент 1140, например, шуруп, может устанавливаться внутри промежуточной втулки для прикрепления промежуточной втулки к внешней опоре 1150, которая может представлять собой, например, потолок, стену или другую часть светильника (такую как теплоотвод или кожух).

Для закрепления промежуточной втулки на светодиодном модуле промежуточная втулка 1130 содержит, по меньшей мере, одну манжету 1133, которая может проходить в одном направлении (например, направлении Х по длине светодиодного модуля). Промежуточная втулка 1130 имеет модуль 1134 надавливания для обеспечения размещения нижней поверхности 1111 платы печатного монтажа практически вплотную к внешней опоре 1150. Для выполнения этого действия механический шуруп 1140 оказывает прямое давление на плату 1110 печатного монтажа посредством модуля 1134 надавливания. В вариантах осуществления модуль надавливания может проходить в направлении Z (т.е., в страницу, по меньшей мере, частично простираясь по ширине светодиодного модуля). Промежуточная втулка 1130 дополнительно содержит, по меньшей мере, одно крыло 1131, которое простирается по всей незащищенной поверхности оптической пластины для механического закрепления оптической пластины на плате печатного монтажа. Крыло может содержать выступ или штифт 1132 крыла, который выступает в оптическую пластину для более прочного скрепления. Оптическая пластина может при этом прижиматься к плате печатного монтажа. В некоторых вариантах осуществления крыло 1131, включая выступ 1132 крыла, может считаться действующим как пружина и может обеспечивать возможность перемещения в направлении Z и направлении Х (т.е., направлении, соответствующем ширине и длине светодиодного модуля), но может ограничивать перемещение в направлении Y. Тем самым может поддерживаться постоянное расстояние оптической пластины 1120 от платы 1130 печатного монтажа.

При осуществлении заявляемого изобретения специалисты в данной области техники могут понять и реализовать другие модификации описанных вариантов осуществления по результатам изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а признаки в единственном числе не исключают множества. Сам по себе тот факт, что некоторые критерии излагаются в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что совокупность этих критериев не может использоваться с пользой. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем изобретения.

Данное изобретение относится к области осветительных модулей, использующих светодиоды (LED), и, в частности, к светодиодным модулям, подходящим для светильников с открытыми линзовыми пластинами. В настоящем документе предлагается светодиодный модуль, имеющий плату печатного монтажа, содержащую, по меньшей мере, два слоя, причем граница раздела между двумя слоями на торцевой поверхности платы печатного монтажа покрыта выступом оптически пропускающей покровной пластины. Та же упомянутая оптически пропускающая покровная пластина применяется также для покрытия, по меньшей мере, одного светодиода, расположенного в плате печатного монтажа или на ней. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Светодиодный модуль (1), содержащий:

плату (100) печатного монтажа, имеющую верхнюю поверхность (105) и торцевую поверхность (106); причем плата печатного монтажа содержит первый слой (101); второй слой (102); и множество светодиодов (110, 111), выполненных с возможностью выдачи света с верхней поверхности; и

оптически пропускающую покровную пластину (13), установленную для покрытия, по меньшей мере, одного из множества светодиодов и имеющую, по меньшей мере, один выступ (15), размещенный для покрытия части границы (107) раздела между первым слоем и вторым слоем на торцевой поверхности платы печатного монтажа,

при этом, по меньшей мере, одна торцевая поверхность платы печатного монтажа, по меньшей мере, частично наклонена внутрь.

2. Светодиодный модуль по п. 1, дополнительно содержащий герметик (14), расположенный между выступом оптической пластины и покрытой частью границы раздела, чтобы предотвращать проникновение посторонних загрязняющих веществ в упомянутую покрытую часть границы раздела.

3. Светодиодный модуль по п. 2, в котором герметик выполнен с возможностью приклеивания выступа покровной пластины к покрытой части границы раздела.

4. Светодиодный модуль по любому из пп. 1-3, в котором:

первый слой содержит металлическую подложку; а

второй слой содержит диэлектрический материал.

5. Светодиодный модуль по любому из пп. 1-3, в котором оптическая пластина дополнительно содержит, по меньшей мере, одну выемку (25) рядом с выступом оптической пластины.

6. Светодиодный модуль по п. 5, дополнительно содержащий герметик, расположенный между выемкой оптической пластины и платой печатного монтажа, для герметизации покровной пластины к плате печатного монтажа.

7. Светодиодный модуль по любому из пп. 1-3, 6, в котором выступ имеет, по меньшей мере, одну наклонную боковую поверхность (351).

8. Светодиодный модуль по любому из пп. 1-3, 6, в котором, по меньшей мере, один слой, по меньшей мере, частично отсутствует вблизи выступа.

9. Способ (10) герметизации светодиодного модуля, причем упомянутый светодиодный модуль содержит (1000) плату печатного монтажа, имеющую верхнюю поверхность и, по меньшей мере, одну торцевую поверхность и содержащую: первый и второй слои; и множество светодиодов, выполненных с возможностью выдачи света с верхней поверхности, причем упомянутый способ содержит:

обеспечение оптически пропускающей покровной пластины, содержащей полупрозрачный материал, установленной (1002) для покрытия, по меньшей мере, одного из множества светодиодов, и содержащей, по меньшей мере, один выступ, размещенный (1003) для покрытия части границы раздела между первым слоем и вторым слоем на упомянутой, по меньшей мере, одной торцевой поверхности платы печатного монтажа,

при этом плата печатного монтажа светодиодного модуля выполнена имеющей, по меньшей мере, одну наклоненную внутрь боковую поверхность.

10. Способ по п. 9, дополнительно содержащий:

обеспечение (1005) герметика между выступом покровной пластины и покрытой границей раздела, чтобы предотвращать проникновение посторонних загрязняющих веществ на участок границы раздела между первым слоем и вторым слоем, покрытыми покрытой зоной.

11. Способ по п. 9 или 10, дополнительно содержащий:

обеспечение (1004), по меньшей мере, одной выемки в оптической пластине рядом с каждым выступом;

обеспечение герметика в выемке оптической пластины для герметизации оптической пластины к плате печатного монтажа.

12. Способ по п. 9 или 10, в котором применяется этап обеспечения оптической пластины, на котором выступ имеет, по меньшей мере, одну наклонную боковую поверхность.

13. Способ по п. 9 или 10, в котором второй слой платы печатного монтажа светодиодного модуля, по меньшей мере, частично отсутствует вблизи выступа.