防爆led模块的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种防爆LED模块(1)，所述防爆LED模块具有至少一个发光二极管(2)、连接到所述二极管的散热体(3)以及至少沿发射方向盖住所述LED的LED罩盖(5)。LED罩盖(5)延伸到散热体(3)的插入凹槽（6）内。在该插入凹槽内，LED罩盖被浇注复合物（7）所围绕，从而相对于外部和潜在爆炸性大气密封LED。由此，可提供相对简单并且在较短时间内相对简单地并且低成本地由预制部件制成的防爆LED模块。同时，防爆LED模块此外的特征还在于提供了对应于点燃保护类型“本质安全性”的充分冷却以及根据点燃保护类型“浇注封装”的部件的嵌入。
【专利说明】防爆LED模块
[0001]对于防爆领域来说已知根据对应的引燃保护类型形成的各种灯。对于发光二极管(LED),例如已知借助弓I燃保护类型Ex-1来操作它们。这意味着LED经由本安栅来供电，该本安栅将电流/电压限制到对于爆炸混合物来说既不到达点燃能量也不到达点燃温度的程度。通常，对应的部件的最大表面温度也受到限制。
[0002]此外，已知根据引燃保护类型Ex-m “封装”来实施的LED。这意味着将会是对应的爆炸混合物的点燃源的LED的至少一部分嵌入到烧注复合物(Vergu β masse)内。由此,对应的电弧不能穿越到达位于封装外的爆炸混合物。
[0003]本发明的任务是提供一种防爆LED模块，其中，所述防爆LED模块可以相对简单地并且在较短时间内由预制部件以低成本的方式制成。同时，此外防爆LED模块的特征在于提供了对应于引燃保护类型“本质安全性”的充分冷却以及提供根据引燃保护类型“封装”的部件的嵌入。
[0004]根据本发明的解决方案的特征在于，防爆LED模块具有至少一个发光二极管LED、连接到该LED的散热体以及至少沿发射方向盖住LED的LED罩盖，其中，该LED罩盖延伸到散热体的插入凹槽内，并在该插入凹槽内被浇注复合物包围，从而产生LED相对于外部和可能爆炸的大气的密封。
[0005]这种防爆LED模块易于制造，并且具有单独实施各种引燃保护类型才已知的各种优点，参见上述分析。
[0006]不必使用直接密封的LED，同时，由于使用了浇注复合物、具有插入凹槽的散热体以及LED密封，所以围绕LED的空间相对较小。提供LED的充分冷却，并且可靠地防止电弧向外穿到可能爆炸的混合物内。
[0007]对应的防爆LED模块可形成有仅一个发光二极管，该发光二极管可选地位于LED板和对应的部件上。为了能在模块化基础上组合多个LED，可采用对应的LED板，多个LED沿该板的纵向、例如彼此前后并且彼此间隔开一定距离地设置在该LED板上。这种LED板本身是已知的，并能根据需要以不同的长度和宽度来制造。类似地可以制造RGB板或柔性板，这些板由于可弯曲性而最佳地适应于对应的状况。在这种柔性板的情况下，此外被证实为有利的是，这些板可以简单地并低成本地进行处理。
[0008]在这种板的情况下，此外被证实为有利的是，为这种LED板的所有LED提供一件式或多件式LED罩盖。由此，不必借助单独的LED罩盖和对应的浇注复合物来密封每个LED。
[0009]如果类似地为LED板的所有LED形成散热体，则将这种防爆LED模块实施成具有多个LED被进一步简化。这意味着仅采用了一个散热体，将例如具有LED的板直接设置在该散热体上。该散热体也可由多个特别是相同的散热体段构成。，
[0010]为了能以简单和可靠的方式将板设置在散热体上，特别是在借助浇注复合物进行浇注方面，散热体可具有沿散热体的纵向延伸的至少一个嵌入凹槽，由此，将LED板放置于该嵌入凹槽内的冷却表面上。冷却表面可具有对应于板的尺寸，参见长度和宽度。
[0011]当然，板或冷却表面也可以具有长度或宽度比对应的另一部分的尺寸更大的尺寸。[0012]为了在冷却表面以及由此散热体与LED板之间更好地进行传热，可以将对应的导热箔施加于冷却表面或板。
[0013]为了允许以简单的方式附连LED罩盖，特别是在将LED罩盖实施成对于多个LED为一件的情况下，冷却表面可沿散热体的纵向在两侧、至少在一些位置被插入凹槽所包围。
[0014]在一个实施例的情况下，例如，插入凹槽可以至少沿冷却表面在两侧延伸到冷却表面。此外，插入凹槽也可以存在于冷却表面的纵向端部上，以使该凹槽基本上完全包围冷却表面。
[0015]可设想仅借助如下方式来附连LED罩盖，即，将LED罩盖嵌入或插入到插入凹槽内，随后用浇注复合物来进行浇注，以使根据所需的引燃保护类型来形成所有LED。然而，为了已能够在用浇注复合物进行浇注过程中至少暂时地将LED罩盖在散热体上固定在位，LED罩盖可具有沿插入凹槽方向突出的多个插入元件，以附连到散热体上。，
[0016]如果这些插入元件形成有闭锁元件，这些闭锁元件与插入凹槽内的相对闭锁元件相配合，此中可以看到用于这种插入元件的可想到的实施例。这样，在布置LED板和产生对板的供电之后，LED罩盖可在散热体上闭锁到位，由此，随后将浇注复合物浇注到插入凹槽内，以一方面将LED罩盖固定到位,另一方面形成LED相对于周围大气的密封。
[0017]可设想各种替代的附连选择。例如，可将LED板螺纹连接到散热体。然后，将保护罩盖或者LED罩盖放置并保持在位并进行浇注。在浇注复合物变硬之后，移除用于罩盖的对应的保持装置，并且然后仅借助于浇注复合物来保持罩盖。
[0018]为了能使对应的闭锁元件以简单的方式与相对闭锁元件匹配，在一个实施例中，可形成大致垂直于散热体的纵向突出并沿插入凹槽延伸的闭锁凹槽。这意味着闭锁元件和相对闭锁元件之间无须精确匹配，并且甚至在将闭锁元件配合到闭锁凹槽内之后LED罩盖可以移位。然而，为了可选地允许LED和LED罩盖以一定方式匹配，可为每个闭锁元件设置有对应的相对闭锁元件，由此，每个这种相对闭锁元件仅由对应的闭锁凹槽构成，该闭锁凹槽大致垂直于散热体的纵向而形成于插入凹槽内。
[0019]在此情况下，可以向外、远离冷却表面或者向内、朝向冷却表面进行闭锁元件的闭锁。此外，闭锁元件可成对地设置在冷却表面的两侧，或者也可相对彼此偏置。
[0020]为了防止浇注复合物在它硬化之后由于LED罩盖上的对应外力作用而与LED罩盖一起被拉出的可能性，插入凹槽可具有变化的横截面和/或沿相对闭锁元件方向改变方向的延伸部分。
[0021]这意味着插入凹槽的横截面例如沿朝向闭锁凹槽的方向增大。还可看到另一种可能性，即，闭锁凹槽具有例如沿相对闭锁元件方向以波浪方式、Z字形或类似方式形成的延伸部分。
[0022]为了能够通过相应施加浇注复合物来在LED板的端部上类似地密封LED罩盖，浇注凹槽可形成于散热体内的LED板的纵向端部中的每个端部上。该浇注凹槽可形成有与插入凹槽相同的深度，但也可以具有另一深度。例如，可以不再在浇注凹槽的区域内设置对应的插入元件，以使这些插入元件不再必须设置在浇注复合物内，由此，浇注凹槽的深度可以低于插入凹槽的深度。
[0023]为了允许借助散热体上的浇注复合物来可靠地密封LED罩盖，LED罩盖可具有特别是绕整个圆周的周向边缘，周向边缘沿插入凹槽或浇注凹槽的方向突出。在设置于散热体上的LED罩盖的情况下，该周向边缘设置在浇注复合物内，以使LED相对于外部大气的密封基本上经由将该周向边缘浸入浇注复合物内来进行。
[0024]插入元件可与周向边缘分开形成，并且沿插入凹槽的方向从LED罩盖突出。在简单的实施例的情况下，插入元件可从周向边缘突出。
[0025]可设想LED罩盖沿其纵向具有一致的曲率，以保持所有LED。然而，证实为有利的是，LED罩盖具有诸多远离LED的凸形弯曲的LED拱顶，由此，特别是，每个LED拱顶分配给各自的LED。
[0026]可设想各个LED拱顶形成为用于LED的透镜系统或者它们可包括这样的系统。
[0027]在将LED拱顶分配给LED的情况下，对应的拱顶也可形成为光学元件，该光学元件例如确定LED的发射方向，该发射方向使LED的发射是连续的，因而，LED看上去并不是点状光源等。
[0028]在LED罩盖或拱顶内，可设置反射装置，反射装置类似地用于引导光，或者罩盖或拱顶可在内侧或外侧具有表面结构，这些表面结构类似地影响光发射和光强度。
[0029]具有LED板的这种LED模块的长度可约对应于管状荧光灯的长度，因而，荧光灯可被LED模块所取代。在对应的荧光灯中，类似地已知多个、例如两个彼此相邻地设置。这类似地用本发明的LED模块也是可以的，因为散热体在横向于其纵向轴线的方向具有两个相对于垂线倾斜延伸的横向侧端部，由此LED板与LED罩盖和浇注复合物一起设置在这些侧端部中的每个上，即，可以说这些侧端部中的每个形成类似于荧光灯的灯。
[0030]可以任何期望的长度来制造LED模块，也可以比管状荧光灯的长度短得多。荧光灯的长度(18、36和58瓦或者在其它国家的对应规格)可通过将多个模块放置于一起来实现。然后，还可建立与这些标准长度大幅偏离的灯。
[0031]不同的材料可用于散热体、LED罩盖或者烧注复合物。散热体较佳由金属制成,并例如具有附加的散热片。类似地，散热体可由多件来建成，并以此方式具有带有散热片的金属冷却芯部和围绕该芯部的塑料外壳。
[0032]与其它保护罩盖一样，LED罩盖可由对应的透明或至少半透明材料制成，诸如硼硅酸盐、耐高温玻璃，或者也由诸如聚碳酸酯等的塑料制成。
[0033]LED罩盖可选地上有和/或涂敷了不同颜色。
[0034]浇注复合物可类似地由诸如聚氨酯树脂、环氧树脂、硅酮树脂等对应材料制成。由此，浇注复合物是在该浇注复合物内化学反应造成不可逆转的固化的浇注树脂。不是上述那些的对应的浇注树脂也是可以的。
[0035]接下来，采用包含的附图来阐释本发明的有益实施例。
[0036]附图示出:
[0037]图1是根据本发明的LED模块的实施例的分解图；
[0038]图2是根据图1的LED模块的侧视图；
[0039]图3是以分解图示出的沿图2的II1-1II线剖取的截面图；
[0040]图4是沿图2的IV-1V线剖取的截面图；以及
[0041]图5是沿图2的V-V线剖取的截面图。
[0042]图1以分解图示出根据本发明的LED模块I的侧向俯视图。LED模块I具有沿纵向10延伸的散热体3。还参见图3，在LED2的两个侧端部24、25上，LED2设置成全都设置在LED板8上。该LED板沿板的纵向9大致经散热体3的整个长度延伸。在两个侧端部
24、25之间，散热体具有多个散热片28，也参见图3-5。在根据图1的左侧端部24那侧，也参见图3，以分解图示出LED模块的不同的各个部件。例如，可看到具有多个LED2的LED板8，对应的LED罩盖5设置在该LED板上，而浇注复合物7设置在该LED罩盖上。所有这些部件大致经散热体3的整个长度延伸，也参见另一侧端部25。
[0043]将LED板8放置于对应的侧端部24或25的嵌入凹槽11内，并与对应的冷却表面12接触，也参见图3。还可在LED板8与冷却表面之间设置有未示出的导热箔。冷却表面12沿嵌入凹槽11延伸，并形成其下端部，再次参见图3。对应装置可设置在冷却表面11上或分配给该冷却表面，由此，这些装置将LED板8固定到或至少定位到一定的相对位置。对应装置也可仅设置在嵌入凹槽11或冷却表面12的端部处。
[0044]在例如参见在图1中具有LED板8的纵向端部20和21的冷却表面12的端部处，嵌入凹槽11对应地具有端部，浇注复合物的端部段26、27设置在其中。
[0045]关于图1，须注意到浇注复合物不是单独的部件，而是它通常由浇注到嵌入凹槽11内以及对应的插入凹槽6内的浇注树脂制成，参见如下解释。在此，浇注复合物7以根据图1的形式硬化和固化，参见附图标记7。
[0046]在图3中，将硬化的浇注复合物的对应横截面标记为附图标记7，由此，须指出该部分并未硬化和以该形状插入，而是在浇注和硬化浇注复合物之后才呈现出该对应的形状。
[0047]在浇注浇注复合物的过程中，浇注复合物形成与在其面向插入凹槽6或嵌入凹槽11的底面上的凹槽互补的形状，也参见图4和5，由此，浇注复合物用于使LED罩盖5相对于散热体3密封，并由此密封LED板8的LED。
[0048]浇注凹槽19形成于嵌入凹槽11的对应端部上，参见图1，由此,浇注复合物7的端部段26或27设置在这些浇注凹槽19内。
[0049]LED罩盖5在其面向插入凹槽6的底面上具有多个插入元件13，也参见图3。在将LED罩盖5设置在散热体3上的过程中，将这些插入元件13插入到插入凹槽6内，并在此借助位于插入元件13的自由端部处的闭锁元件14而在对应的闭锁凹槽16内锁定到位，也参见图4和5。除了插入元件13外，LED罩盖5具有绕整个圆周的周向边缘22，该周向边缘在LED罩盖5附连到散热体3时浸入浇注复合物内，也参见图4。对应的插入元件13从该周向边缘22突出，参见图1。
[0050]图2是根据图1的LED模块的侧视图。特别是，标记出对应于后续图3_5的一些截面，参见剖面线II1-1II，IV-1V和V-V。在图2中，特别明显的是LED罩盖5具有多个LED拱顶(Kuppel)23，也参见图1，每个拱顶分配给LED板8的LED2。在所示实施例中，对应的LED拱顶23例如设置在LED板8的纵向端部20、21上，以盖住仍位于那里的LED2。LED罩盖5沿其整个圆周被浇注复合物7围绕，根据图3-5，参见端部段26和27以及浇注到插入凹槽6内的浇注复合物7。
[0051]图3在根据图1的分解图的情况下对应于沿图2的II1-1II线剖取的截面图。在此实施例中，散热体3具有镜像的半件29、30，这些半件在它们的相邻侧边上可拆卸地彼此连接。这些半件中的每个具有金属内部本体，该内部本体具有从其突出的散热片28。这些散热片设置在例如由塑料制成的外壳内。[0052]LED板8、LED罩盖5和对应的浇注复合物设置在整个散热体3的各个侧端部24、25上。LED板8设置在嵌入凹槽11内的冷却表面12上。冷却表面12沿其纵向侧边与插入凹槽6相接，该插入凹槽6延伸到散热体3内，并且特别是用于保持插入元件13 (参见图5)以及用于至少部分地保持浇注复合物7。
[0053]插入凹槽6具有变化的横截面，也参见图4中的附图标记17，由此，横截面通常从插入侧、即远离冷却表面12而增大。然而，横截面也可后来再变小，并且插入凹槽6总地可具有其方向改变的延伸部分18 (Verlauf)，再次参见图4。
[0054]插入凹槽6的下端部具有侧向闭锁凹槽16，这些侧向闭锁凹槽用作用于设置在插入元件13的自由端部上的闭锁元件14的相对闭锁元件15,也参见图5。在插入元件13之间的区域内，例如参见图4，LED罩盖5的周向边缘22延伸到浇注复合物内，该浇注复合物基本上完全填充插入凹槽6以及基本上仅留下LED拱顶23。
[0055]或者，LED罩盖以其周向边缘22和插入元件13完全设置在浇注复合物7内。
[0056]根据图3，对应的LED2具有由对应的LED拱顶23大致确定的一定发射区域或发射方向4。
[0057]此外，须指出例如参见图3，浇注复合物也可保留LED拱顶23之间的区域未被覆盖，并且在这种情况下，仅沿周向绕LED罩盖5延伸，特别是参见在边缘侧具有浇注凹槽19的嵌入凹槽11和插入凹槽6，再次参见图1或2。
[0058]图3此外示出在LED板8的纵向端部的区域内引入插入凹槽6的供电线31，以与LED板8电气接触。这也由浇注复合物7以类似于针对LED罩盖5的方式来密封。
[0059]图4和5还示出根据图2的沿IV-1V和V-V的横截面，但也参见图1。
[0060]在图4中，特别是LED罩盖5在截面图中示出为处于对应的插入元件13之间，由此，使周向边缘22浸入到浇注复合物内。
[0061]图5示出在插入元件13的区域内具有闭锁元件14的LED罩盖5,由此,该闭锁元件基本上延伸到插入凹槽6的底部，并且在此与呈闭锁凹槽16形式的相对闭锁元件15配
八
口 ο
[0062]接下来描述LED模块的组装。
[0063]在第一步中，散热体3可选地由两个半件29、30组装而成，参见图3，并且这些半件彼此连接。随后，沿冷却表面12放置LED板8，在LED板与冷却表面之间设有导热箔。为了将LED板8暂时固定到位，在下一步中放置LED罩盖5，由此，将LED罩盖5的插入元件13配合到插入凹槽6中。
[0064]通过将对应的压力施加于LED罩盖5，将其插入元件13引入插入凹槽6中，直到最后闭锁元件14与作为相对闭锁元件15的闭锁凹槽16闭锁，也参见图5。此后，将浇注复合物浇注到插入凹槽6内以及在LED板8或LED罩盖5的纵向端部20、21处浇注到嵌入凹槽11的对应的浇注凹槽19内。
[0065]由于具有LED的LED板和LED罩盖5的特定布置，基于潜水钟(Tauchglocke)原贝U，在LED和LED罩盖之间留有对应的自由空间。这意味着形成有用于LED的防淹罩盖。
[0066]在浇注复合物硬化之后，LED模块I可投入使用，由此，由于借助浇注复合物的密封和每个LED的对应冷却还可在爆炸性大气下操作所有的LED。
【权利要求】
1.一种防爆LED模块(I)，所述防爆LED模块具有至少一个发光二极管(2) (LED)、连接到所述发光二极管的散热体(3)以及至少沿发射方向(4)盖住所述LED的LED罩盖(5)，其中，所述LED罩盖(5)延伸到所述散热体(3)的插入凹槽(6)内，并在所述插入凹槽(6)内被浇注复合物(7)包围，从而产生所述LED相对于外部和可能爆炸的大气的密封。
2.如权利要求1所述的防爆LED模块，其特征在于，多个LED(2)或单个LED特别是彼此相邻地并且彼此间隔开地沿板的纵向(9)设置在LED板(8)上。
3.如权利要求1或2所述的防爆LED模块，其特征在于，对于所述LED板(8)的所有LED，形成有一件式或多件式LED罩盖(5)。
4.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，所述散热体(3)为所述LED板(8)的所有LED形成，并且特别是形成为一件或者由多段构成。
5.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，所述散热体(3)具有至少沿所述散热体的纵向(10)延伸的嵌入凹槽(11)，并且所述LED板(8)在所述嵌入凹槽内放置于冷却表面(12)上。
6.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，所述冷却表面(12)沿所述散热体的纵向(10)在两侧、至少在一些位置被所述插入凹槽(6)包围。
7.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，所述LED罩盖(5)具有沿所述插入凹槽(6)的方向突出的多个插入元件(13)，用以附连到所述散热体(3)。
8.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，所述插入元件(13)形成有闭锁元件(14)，所述闭锁元件与所述插入凹槽(6)内的相对闭锁元件(15)配合。
9.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，所述相对闭锁元件(15)由对应数目的闭锁凹槽或者至少由一个闭锁凹槽构成，所述闭锁凹槽大致垂直于所述散热体的纵向(10)突出。
10.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，所述插入凹槽(6)沿所述相对闭锁兀件(15)的方向具有变化的横截面(17)和/或方向改变的延伸部分(18)。
11.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，在所述散热体(3)中的所述LED板(8 )的纵向两端(20，21)处形成有浇注凹槽(19 )。
12.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，所述LED罩盖(5)特别是绕整个周缘具有沿所述插入凹槽(6)的方向突出的周向边缘(22)。
13.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，所述插入元件(13)从所述周向边缘(22)突出。
14.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，所述LED罩盖(5)具有远离LED凸形弯曲的LED拱顶(23)，特别是，向LED分别分配一个LED拱顶(23)。
15.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，所述LED拱顶形成为用于LED的透镜系统或者包括这种系统。
16.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，所述散热体(3)具有横向于所述散热体的纵向(10)并相对于垂线倾斜延伸的两个横向的侧端部(24，25),在各个侧端部(24，25)处设有带有LED罩盖(5)和浇注复合物(7)的LED板(8)。
17.如前述权利要求中任一项所述的防爆LED模块，其特征在于，所述散热体由两个或多个部件放置在一起形成。
【文档编号】F21V25/12GK103562630SQ201280026897
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年4月4日 优先权日:2011年4月15日
【发明者】J·伯迈斯特, B·施瓦茨, G·施瓦茨, M·凯特热 申请人:库珀·克劳斯-海因兹有限责任公司