一种防爆LED灯具的浇封方法及其浇封结构与流程

本发明涉及有机硅凝胶浇封工艺技术领域，具体的涉及一种防爆LED灯具的浇封方法及其浇封结构。

背景技术：
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在易爆炸性气体环境中进行各项作业时，需采用各类防爆灯照明。大多防爆灯采用传统光源，且现场安装多数采用固定式照明方式，对于局部照明要求高亮度的场合固定式照明显然很难满足要求；大多固定照明防爆灯传统光源热量产生较大、光效低、寿命短；且为起到防爆作用的结构对高温的光源发热部分需完全与外界隔离，传统光源在完全封闭的外壳内散热困难，导致光源损坏、寿命缩短；因此出现了用LED替换传统光源的方式，但是LED灯具为一体式，因灯具本身的光源和驱动电源在工作时的热量传递交叉影响，也容易造成电源故障和光源光衰，导致灯具寿命降低。为解决这种技术问题，主要从灯具结构设计和浇封工艺方面来解决，结构的设计用于解决提高照明率和避免过热，浇封工艺用于解决密封性能(高压电器元件可用有机硅弹性体、聚氨酯弹性体、环氧浇注料等灌封,这些材料各有特点。这种封装材料的性能有以下主要特点:(1)耐高低温性能好,可在-50～200℃范围内长期使用；(2)电性能好,抗电晕性和耐电弧性好；(3)防潮、耐腐蚀、耐老化；(4)弹性好,能吸收震动和抗冲击，(5)固化后收缩率小,透明,易于观察、维修。缺点是粘接力差,热膨胀系数大,散热性、防霉性差)。

一、现有技术中，结构方面的改进如，授权公告号为CN 101440917 B，授权公告日为2011年10月5日的中国发明专利中，公开了一种LED防爆灯，包括壳体和LED光源，壳体中空，壳体两端设有盖板，一端盖板设有电缆进出口，LED光源通过铝基板与壳体的LED安装面固定，所有LED光源串联连接恒流电源，每个LED光源为一个LED并联一个齐纳管；LED的光源方向设有透明板，所述透明板与壳体密封连接；铝基板与LED安装面紧密贴合，LED安装面与LED光源相对的另一侧设有散热块，所述散热块与壳体为一体式结构。这种结构的缺陷为一体式结构，不利于散热。

再如，申请公布号为CN 103867909 A，申请公布日为2014年6月18日的发明申请中，公开了一种LED防爆灯，包括一个下部呈锥形的金属壳体，金属壳体下端的开口处罩有玻璃灯罩，其中：在金属壳体内设置有一个基板，基板的边缘与金属壳体紧密连接，基板下表面贴有一个LED基板，LED基板上排布有多个LED灯珠，每个LED灯珠外围罩有反光杯，金属壳体内还设置有LED驱动器，金属壳体上部设置有出现孔。这种LED防爆灯的反光杯是单独设置，因而安装较为麻烦，且成本较高，其玻璃灯罩设计不合理，照明效果较差，需要提高LED灯珠的功率才能提高照明亮度，能耗较高。

又如，中国专利申请授权公告号CN 205447478 U公开了一种多腔体的防爆LED灯具，一种多腔体的防爆LED灯具，由上壳、中壳、下壳、驱动电源、LED光源、反光罩和透镜组成，上壳、中壳和下壳从上往下依次设置；其特征在于：所述上壳内具有进线腔，下壳内具有光源腔，LED光源和反光罩均设置在光源腔内；所述反光罩上具有若干个反射腔，该反射腔在往透镜的方向敞口设置，反射腔的顶部开设有通孔，反射腔的内壁设有反射面，LED光源包括若干LED灯，LED灯对应于上述通孔，反射腔的横截面面积在往远离LED灯的方向上递增；所述透镜位于LED光源的投射方向上并包括一个入射面和一个出射面，出射面为外凸的球面状，入射面上具有若干间隔设置的凸棱筋，上述的凸棱筋沿入射面的环向设置，且凸棱筋沿入射面的径向延伸设置，相邻两组凸棱筋之间形成凹形槽，相邻的两组凸棱筋之间的距离在原理入射面的中心的方向上递增。这种结构的灯具主体的主要部分为上壳、中壳、下壳和反光罩，这种结构虽然多腔(反射腔)和发光板增加了照明率，但是结构的复杂性(基板和上下壳体之间相接触)和多腔反射结构，导致热能聚集，不利于散热。而且结构出于考虑内腔的抗爆能力，需要将外壳和透明件设计的比较厚实，该种灯具比较笨重，而且灯具又属于高空安装的照明设备，因此，给灯具的安装带来不便，甚至容易导致高空坠落。另外，基板和上下壳体之间相接触LED光源及电路火花容易向外传递，容易出现光源在爆炸性气体环境中的火花传爆现象。

二、现有技术中，浇封工艺方面的改进，如，《应用技术》2007年28期，公开的文章“有机硅凝胶灌封高压电器元件工艺研究”，作者：解海峰，巨军政，公开了工艺流程为:清洗-驱潮-涂偶联剂-驱潮-配胶-真空脱泡-浇注-真空脱泡-二次浇注-真空脱泡-阶段固化-整修。

又如，中国专利申请CN 103009528 A，公开了一种压缩机的浇封方法，其中：所述压缩机的浇封方法包括以下步骤：步骤S1：将浇封盒固定在所述压缩机上；步骤S2：将浇封专用盖板安装在所述浇封盒上；步骤S3：准备浇封复合物；步骤S4：利用所述浇封专用盖板上的引流槽将浇封复合物灌入所述浇封盒内部；以及步骤S5：待所述浇封复合物固化后，将所述浇封专用盖板拆除，将浇封盖板安装在所述浇封盒上。步骤S1之前还包括以下步骤：步骤S0：清洗所述压缩机与所述浇封盒的连接处和所述压缩机的接线端子。所述步骤S1中，利用AB胶将浇封盒粘接在所述压缩机上，所述AB胶的融点在120℃以上。AB胶优选为宜春市银河化工厂生产的新拍档牌的AB胶。上述方式浇封固化效果差，固化时间长且需要固化温度高。

综上，为解决现有技术中的上述问题，需要出现一种结构简单，使用方便，对防爆LED灯具的浇封工艺做出改进，提升浇封效果和密封性，使灯具结构紧凑、轻便、便于安装检修成为可能，缝隙之间的浇封工艺，避免了LED光源及电路火花向外传递，从而杜绝了灯具光源在爆炸性气体环境中的火花传爆现象。同时对灯具结构进行改进，提高照明率一种防爆LED灯具的浇封方法及其浇封结构。

技术实现要素：
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本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种结构简单，使用方便，对防爆LED灯具的浇封工艺做出改进，提升浇封效果和密封性，使灯具结构紧凑、轻便、便于安装检修成为可能，缝隙之间的浇封工艺，避免了LED光源及电路火花向外传递，从而杜绝了灯具光源在爆炸性气体环境中的火花传爆现象。同时对灯具结构进行改进，提高照明率一种防爆LED灯具的浇封方法及其浇封结构。

为了实现上述目的，本发明提供了一种防爆LED灯具的浇封方法，其中，包括如下步骤：

A、浇封材料的配制，

B、步骤A的材料按比例搅拌混合，使用小型行星搅拌器搅拌均匀，

C、真空脱泡，

D、对LED灯具进行浇封操作，

E、固化。

进一步的，A步骤为，按照1:1的重量比称取A、B组分，A组分为K-5501-A,B组分为K-5501-B，A、B组分为广东恒大新材料科技有限公司有机硅灌封胶。

或者，A步骤的浇封材料主要由甲基含氢硅油和含有催化剂的甲基乙烯硅油组成，甲基含氢硅油与含有催化剂的甲基乙烯硅油的质量比为0.9-1:1-0.9。

或者，A步骤的浇封材料为，通过开环聚合了聚二甲基-甲基苯基-甲基乙烯基的硅氧烷共聚物，甲基苯基含氢硅油为交联剂，以季铵盐或Karstedt为催化剂，催化剂占硅氧烷共聚物和交联剂总质量的千分之0.01-0.05，硅氧烷共聚物：添加有催化剂的甲基苯基含氢硅油的质量比为0.9-1:1-0.9。

进一步的，C步骤为：

将混配好的胶料连同混配容器置于真空排泡设备中，抽真空进行脱泡处理，真空排泡过程中，混合物液面可能升高至原体积的3～4倍液面位置，然后自动破泡坍塌，破泡后维持真空3～4分钟，最后释放真空。

进一步的，D步骤为：

浇封：将配好的胶料灌入LED灯具需要灌封的部位，室温下静置，自然硫化，或进行加热加速硫化；

具体浇封步骤为：

透镜与上壳四周之间用环氧树脂浇封，浇封厚度为＞1mm；

透镜与铝基板、LED灯源之间用步骤A的材料进行浇封；

螺丝头部与透镜之间的空隙用步骤A的材料浇封；

上壳的进线腔在连接导线后，填入密封卡头，并采用环氧树脂将进线腔与导线之间浇封，

经过上述浇封处理后，LED灯具的光源结构被完全封闭并形成一个完整的光源整体，此时，LED光源及灯具电路已经完全与外界隔离，实现了LED灯源及电路在灯具工作时产生的火花不能向外传递，从而杜绝了灯具光源及电路在爆炸性气体环境中的火花传爆现象。

进一步的，E步骤为：25℃下24小时，或80℃下30分钟，或150℃下15分钟。

为更好的实现本发明目的，本发明又提供了用本浇封方法进行浇封的防爆LED灯具的浇封结构，包括上壳，光源电路、透镜、LED灯源，密封卡头、导线、螺丝和进线腔，其中，上壳的下方设置有铝基板，铝基板上集成有若干LED灯源，铝基板的下方设置有透镜，上壳、铝基板和透镜之间通过螺丝紧固，透镜的下表面设置有若干半球状和/或方体状的凸起，凸起与LED灯源一一对应，透镜与铝基板之间，铝基板与LED灯源之间，上壳与铝基板之间填充有步骤A所述材料固化后形成的中间胶层，中间胶层的厚度不大于1mm，螺丝固定处填充有步骤A所述材料固化后形成的螺丝孔封闭层，所述透镜为钢化玻璃材质。

进一步的，上壳的上部一体成型的设置有进线腔，光源电路位于进线腔内或者位于上壳与铝基板之间，LED灯源、光源电路与导线之间电连接，进线腔的底部设置有密封卡头，密封卡头与进线腔之间卡接固定，导线穿过密封卡头后从进线腔导出，导线与进线腔之间填充有环氧树脂固化后形成的环氧树脂浇封层，进线腔贯通到铝基板的下方，进线腔的最底部填充有步骤A所述材料固化后形成的进线腔封闭层。

进一步的，透镜上具有平面部分，平面部分以铝基板为背景构成了镜面反射，透镜上的凸起部分为连续的球面和/或方体状凸起，且具有高度差，球面凸起与方体状凸起之间的间距由于形成LED灯源照射进而形成了漫反射和折射，漫反射、折射与镜面平面部分的镜面反射共同增加了LED灯源的照明率。

进一步的，透镜和上壳的形状为矩形或圆形。

进一步的，透镜与上壳的形状相同且透镜的周长略小于上壳的周长。

本发明的优点为：结构简单，使用方便，对防爆LED灯具的浇封工艺做出改进，提升浇封效果和密封性，使灯具结构紧凑、轻便、便于安装检修成为可能，缝隙之间的浇封工艺，避免了LED光源及电路火花向外传递，从而杜绝了灯具光源在爆炸性气体环境中的火花传爆现象。同时对灯具结构进行改进，提高照明率和散热效果。

附图说明：

图1为本发明的透镜为方形时的主视方向示意图。

图2为本发明的透镜为方形时的结构示意图。

图3为本发明的透镜为圆形时的主视方向示意图。

图4为本发明的透镜为圆形时的结构示意图。

图5为本发明的浇封方法流程示意图。

图6为本发明固化过程的时间与温度控制条件示意图。

附图标识：

1、透镜 2、中间胶层 3、上壳

4、凸起 5、螺丝 6、铝基板

7、进线腔 8、导线 9、环氧树脂浇封层

10、LED灯 11、螺丝孔封闭层 12、进线腔封闭层

13、密封卡头

具体实施方式：

下面结合附图，对本发明进行说明。如图1-6所示，图1为本发明的透镜为方形时的主视方向示意图。图2为本发明的透镜为方形时的结构示意图。图3为本发明的透镜为圆形时的主视方向示意图。图4为本发明的透镜为圆形时的结构示意图。图5为本发明的浇封方法流程示意图。图6为本发明固化过程的时间与温度控制条件示意图。

本发明公开了防爆LED灯具的浇封方法，其中，包括如下步骤：

A、浇封材料的配制，

B、步骤A的材料按比例搅拌混合，使用小型行星搅拌器搅拌均匀，

C、真空脱泡，

D、对LED灯具进行浇封操作，

E、固化。

进一步的，A步骤为，按照1:1的重量比称取A、B组分，A组分为K-5501-A,B组分为K-5501-B，A、B组分为广东恒大新材料科技有限公司有机硅灌封胶。

或者，A步骤的浇封材料主要由甲基含氢硅油和含有催化剂的甲基乙烯硅油组成，甲基含氢硅油与含有催化剂的甲基乙烯硅油的质量比为0.9-1:1-0.9。

或者，A步骤的浇封材料为，通过开环聚合了聚二甲基-甲基苯基-甲基乙烯基的硅氧烷共聚物，甲基苯基含氢硅油为交联剂，以季铵盐或Karstedt为催化剂，催化剂占硅氧烷共聚物和交联剂总质量的千分之0.01-0.05，硅氧烷共聚物：添加有催化剂的甲基苯基含氢硅油的质量比为0.9-1:1-0.9。

C步骤为：

将混配好的胶料连同混配容器置于真空排泡设备中，抽真空进行脱泡处理，真空排泡过程中，混合物液面可能升高至原体积的3～4倍液面位置，然后自动破泡坍塌，破泡后维持真空3～4分钟，最后释放真空。

D步骤为：

浇封：将配好的胶料灌入LED灯具需要灌封的部位，室温下静置，自然硫化，或进行加热加速硫化；

具体浇封步骤为：

透镜1与上壳3四周之间用环氧树脂浇封，浇封厚度为＞1mm；

透镜1与铝基板6、LED灯源10之间用步骤A的材料进行浇封；

螺丝5头部与透镜1之间的空隙用步骤A的材料浇封；

上壳3的进线腔7在连接导线8后，填入密封卡头13，并采用环氧树脂将进线腔7与导线8之间浇封，

经过上述浇封处理后，LED灯具的光源结构被完全封闭并形成一个完整的光源整体，此时，LED光源及灯具电路已经完全与外界隔离，实现了LED灯源及电路在灯具工作时产生的火花不能向外传递，从而杜绝了灯具光源及电路在爆炸性气体环境中的火花传爆现象。

E步骤为：25℃下24小时，或80℃下30分钟，或150℃下15分钟。

本发明的防爆LED灯具的浇封结构，包括上壳3，光源电路、透镜1、LED灯源10，密封卡头13、导线8、螺丝5和进线腔7，其中，上壳3的下方设置有铝基板6，铝基板6上集成有若干LED灯源10，铝基板10的下方设置有透镜1，上壳3、铝基板6和透镜1之间通过螺丝5紧固，透镜1的下表面设置有若干半球状和/或方体状的凸起4，凸起4与LED灯源10一一对应，透镜1与铝基板6之间，铝基板6与LED灯源10之间，上壳3与铝基板6之间填充有步骤A所述材料固化后形成的中间胶层2，中间胶层的厚度不大于1mm，螺丝5固定处填充有步骤A所述材料固化后形成的螺丝孔封闭层11，所述透镜为钢化玻璃材质。进一步的，上壳3的上部一体成型的设置有进线腔7，光源电路位于进线腔7内或者位于上壳与铝基板之间，LED灯源、光源电路与导线之间电连接，进线腔的底部设置有密封卡头，密封卡头与进线腔之间卡接固定，导线穿过密封卡头后从进线腔导出，导线与进线腔之间填充有环氧树脂固化后形成的环氧树脂浇封层9，进线腔贯通到铝基板的下方，进线腔的最底部填充有步骤A所述材料固化后形成的进线腔封闭层12。进一步的，透镜上具有平面部分，平面部分以铝基板为背景构成了镜面反射，透镜上的凸起部分为连续的球面和/或方体状凸起，且具有高度差，球面凸起与方体状凸起之间的间距由于形成LED灯源照射进而形成了漫反射和折射，漫反射、折射与镜面平面部分的镜面反射共同增加了LED灯源的照明率。进一步的，透镜和上壳的形状为矩形或圆形。进一步的，透镜与上壳的形状相同且透镜的周长略小于上壳的周长。

实验数据，本发明的AB胶的性能指标如下：

比较实验，本发明与背景技术中的现有技术相比，

综上，本发明结构简单，使用方便，对防爆LED灯具的浇封工艺做出改进，提升浇封效果和密封性，使灯具结构紧凑、轻便、便于安装检修成为可能，缝隙之间的浇封工艺，避免了LED光源及电路火花向外传递，从而杜绝了灯具光源在爆炸性气体环境中的火花传爆现象。同时对灯具结构进行改进，提高照明率和散热效果。