СПОСОБ УСТАНОВКИ СВЕТОДИОДНОГО МОДУЛЯ В ТЕПЛООТВОД
INSTALLATION METHOD OF LED MODULE INTO HEAT SINK

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу установки светодиодного (light emitting diode (LED)) модуля в теплоотвод.
Предпосылки создания изобретения
Для способствования установке светодиодных блоков было предложено располагать светодиодный блок в светодиодном модуле, который может быть привинчен и/или приклеен к теплоотводу.
В документе WO 2007/075143A1 описан корпус для светодиодов большой мощности, состоящий из одного или более светодиодов, образующих сборку светодиодов, установленную в металлическое тело, имеющее верхнюю часть и нижнюю часть. Нижняя часть корпуса для светодиодов имеет резьбу на ее наружной поверхности для завинчивания корпуса для светодиодов в гнездо, образованное в теплоотводе.
Тем не менее, конструкция, в которой светодиодный модуль привинчивается к теплоотводу, требует дополнительных производственных этапов, так как теплоотвод и корпус для светодиодов должны быть оснащены резьбой. К тому же, использование клеев, как правило, уменьшает долговременную надежность устройства, так как температура, вырабатываемая светодиодным блоком, оказывает неблагоприятное воздействие на клей. Таким образом, существует необходимость в создании улучшенного способа установки светодиодного модуля в теплоотвод.
Краткое изложение сущности изобретения
Целью настоящего изобретения является, по меньшей мере, частичное преодоление этих проблем и разработка улучшенного способа установки светодиодного модуля в теплоотвод. В частности, целью является разработка способа установки светодиодного модуля в теплоотвод, который обеспечивает долговременную улучшенную надежность при сохранении экономической эффективности.
Согласно особенности изобретения разработан способ установки светодиодного (LED) модуля в теплоотвод, причем способ содержит этапы помещения светодиодного модуля в отверстие в теплоотводе; и расширения части светодиодного модуля так, чтобы светодиодный модуль был прикреплен к теплоотводу.
Преимущество заключается в том, что светодиодный модуль может быть установлен в теплоотвод без предварительной подготовки резьбы на светодиодном модуле и теплоотводе. К тому же, крепление не зависит от клея для прикрепления светодиодного модуля к теплоотводу, результатом чего является улучшенная долговременная надежность, так как крепление является менее чувствительным к изменениям температуры (и к нагрузкам, являющимся результатом изменений температуры). Таким образом, способ обеспечивает экономически эффективный способ прикрепления светодиодного модуля к теплоотводу, причем крепление имеет долговременную высокую надежность. К тому же, способ может быть выполнен вручную или быть частью автоматизированного производственного процесса.
Этап расширения части светодиодного модуля может содержать деформацию части светодиодного модуля так, чтобы окружность деформированной части была разжата за окружность отверстия. В результате этого разжатая часть не может пройти через отверстие, посредством чего светодиодный модуль может быть прикреплен к теплоотводу.
Способ может дополнительно содержать этап подготовки отверстия в теплоотводе.
Этап расширения части светодиодного модуля может быть выполнен с использованием инструмента, выполненного с возможностью сцепления со светодиодным модулем и деформации части светодиодного модуля так, чтобы окружность деформированной части была разжата. Инструмент обеспечивает удобный и надежный способ деформации светодиодного модуля вручную или в автоматизированном процессе, таким образом, обеспечивая надежный способ установки светодиодного модуля в теплоотвод и уменьшения риска появления производственных дефектов.
Светодиодный модуль может содержать кольцеобразную концевую часть, этап помещения светодиодного модуля в отверстие в теплоотводе может содержать вставление кольцеобразной концевой части светодиодного модуля в отверстие, и этап расширения части светодиодного модуля может содержать деформацию кольцеобразной части так, чтобы диаметр кольцеобразной части был увеличен. Преимуществом этого является то, что кольцеобразная концевая часть обеспечивает симметричную деформацию светодиодного модуля, результатом чего является более надежное крепление, так как нагрузки равномерно распределяются по кольцеобразной части. К тому же, соответствующее круглое отверстие в теплоотводе является легким для изготовления, и концевая часть может быть легко вставлена в отверстие. В данном случае инструмент может быть выполнен с возможностью сцепления с внутренней частью кольцеобразной концевой части и выдавливания кольцеобразной концевой части наружу так, чтобы диаметр кольцеобразной части был увеличен.
Более того, отверстие в теплоотводе может являться сквозным отверстием, простирающимся от одной стороны теплоотвода к противоположной стороне теплоотвода, причем светодиодный модуль может быть вставлен в отверстие с одной из упомянутых сторон, и инструмент сцепляется со светодиодным модулем с другой из упомянутых сторон.
Также светодиодный модуль может содержать стопорный элемент, имеющий окружность, большую, чем окружность отверстия. Это обеспечивает удобный и надежный способ расположения светодиодного модуля в соответствующем положении перед расширением концевой части, таким образом, уменьшая риск возникновения производственных дефектов. Это также позволяет неподвижно прикреплять светодиодный модуль к теплоотводу, так как светодиодный модуль не может быть перемещен в каком-либо направлении после того, как концевая часть была разжата.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодный элемент содержит цилиндрическое тело, имеющее кольцеобразную концевую часть, отверстие в теплоотводе является круглым и имеет диаметр, по существу, соответствующий диаметру цилиндрического тела, высота цилиндрического тела является большей, чем высота отверстия, и стопорный элемент является кольцевым элементом, расположенным на наружной части цилиндрического тела на расстоянии от кольцеобразной концевой части, по существу, соответствующем высоте отверстия.
Согласно другой особенности изобретения разработан светодиодный (LED) модуль, установленный в теплоотвод согласно описанному выше способу.
Краткое описание чертежей
Упомянутые выше и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения будут лучше поняты со ссылкой на последующее иллюстративное и неограничивающее подробное описание предпочтительных вариантов осуществления при его рассмотрении со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых одинаковые детали будут обозначены одинаковыми позициями, причем:
На фиг.1а изображен светодиодный модуль, расположенный в теплоотводе.
На фиг.1b изображен светодиодный модуль при другом виде.
На фиг.1c изображен теплоотвод.
Фиг.1d представляет собой вид в разрезе светодиодного модуля.
На фиг.2a-d изображен инструмент, используемый для установки светодиодного модуля в теплоотвод.
На фиг.3a-e изображены этапы установки светодиодного модуля в теплоотвод согласно настоящему изобретению.
Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения
Обратимся теперь к чертежам и, в частности, к фиг.1a-d, на которых изображен светодиодный модуль 100, имеющий цилиндрическое тело 108. Светодиодный модуль расположен на теплоотводе 102, который может являться частью корпуса лампы, содержащего гнездо (не изображено), к которому может быть присоединен светодиодный модуль 100. Светодиодный модуль 100 содержит четыре светодиодных блока 104а-d, установленных на печатной плате (printed circuit board (PCB)) 106, расположенной на верхней части цилиндрического тела 108. Светодиодные блоки могут быть стандартными блоками, такими как, например, LUXEON REBEL от Philips. Цилиндрическое тело 108 покрыто теплопроводящим кожухом 110, выполненным из материала, имеющего высокую теплопроводность, такого как металл, например, алюминий. Толщина кожуха находится в диапазоне от 0,5 до 1,5 мм в зависимости от материала кожуха. Благодаря расположению электроизолирующей тепловой пластины 112, выполненной из материала, имеющего высокую теплопроводность, между каждым светодиодным блоком 104а-d и печатной платой 106, и присоединению нижней части металлизации РСВ к теплопроводящему кожуху 110 цилиндрического тела 108 может быть установлен тепловой путь от светодиодного блока 104а-d через теплопроводящий кожух 110 к теплоотводу 102.
1
2
Светодиодный модуль 100 дополнительно оснащен электрическими контактами 114а-d, в данном случае являющимися штыревыми соединителями, расположенными у основания цилиндрического тела 108. Это позволяет светодиодному модулю 100 быть присоединенным соответствующими гнездовыми соединителями, предусмотренными в гнезде (не изображено) в корпусе лампы. В данном случае каждый светодиодный блок 104а-d присоединен к соответствующим ему электрическим контактам 114а-d через электрические проводники 116. Электрические проводники 116 проведены через отверстия 118 в печатной плате 106 и теплопроводящем кожухе 110 через цилиндрическое тело 108 к электрическим контактам 114а-d. Благодаря тому, что четыре светодиодных блока 104а-d совместно используют общий катод, для приведения в действие четырех светодиодных блоков 104а-d, требуются пять электрических контактов (четыре анода и один катод). Тем не менее, в проиллюстрированном варианте осуществления в качестве катода используется кожух, поэтому изображены только четыре анода 114а-d. Теплопроводящий кожух 110 может быть электрически изолирован от электрических проводников 116 посредством формованной пластиковой вставки. Таким образом, внутренний материал 119, как правило, является (непроводящим) пластиком, таким как полипропилен или полиамид. Теплоотвод 102 оснащен круглым сквозным отверстием 120. Диаметр d цилиндрического тела 108, по существу, соответствует диаметру d отверстия 120 в теплоотводе 102, так что цилиндрическое тело 108 может быть вставлено в отверстие 120. К тому же, поскольку цилиндрическое тело 108 расположено в отверстии, это позволяет теплопроводящему кожуху 110 быть в соприкосновении с боковой стенкой отверстия, таким образом, обеспечивая эффективный тепловой путь к теплоотводу 102.
1
1
2
3
Стопорный элемент 124, выполненный в форме кольцевого элемента 124, расположен на наружной стороне цилиндрического тела 108, причем диаметр стопорного элемента является большим, чем диаметр отверстия 120. Стопорный элемент 124 расположен на расстоянии h от нижней части цилиндрического тела 108, причем это расстояние h является большим, чем высота h отверстия 120. Часть цилиндрического тела 108, которая будет простираться ниже теплоотвода 102, когда светодиодный модуль 100 расположен в отверстии 102, упоминается как кольцеобразная концевая часть 122 и имеет высоту h.
Размеры светодиодного модуля могут изменяться, например, в зависимости от количества светодиодных кристаллов, но диаметр, как правило, равен, примерно, 1 см, тогда как высота, как правило, равна, примерно, 1,5 см.
На фиг.2а-b изображен инструмент 200, выполненный с возможностью сцепления с концевой частью 122 светодиодного модуля 100 и деформирования ее части так, чтобы деформированная часть была расширена. Инструмент в данном случае является расширяющей оправкой 200 с верхней частью 202, выполненной с возможностью сцепления с концевой частью 122 светодиодного модуля 100. Верхняя часть 202, которая в данном случае имеет круглое поперечное сечение, содержит множество расширяющих частей 204а-c. Расширяющая оправка выполнена таким образом, что, когда к центральной части 206 прилагается сила, расширяющие части 204а-с выдавливаются (радиально) наружу. Часть инструмента, которая сцепляется с концевой частью 122, как правило, выполнена из металла или какого-либо другого твердого материала. Специалисту в данной области техники будет понятно, что инструмент может иметь различные конструкции и может приводиться в действие вручную или автоматически. Например, в своей простейшей форме инструмент может являться цилиндрической деталью из металла, имеющей слегка коническую верхнюю часть, причем верхняя часть инструмента сцеплена с внутренней частью кольцеобразной концевой части, и к инструменту приложена сила, например, посредством удара молотком, посредством чего кольцеобразная концевая часть может быть (радиально) выдавлена наружу так, чтобы диаметр кольцеобразной части был увеличен.
Далее со ссылкой на фиг.3 будет описан способ установки светодиодного модуля в теплоотвод 102 согласно настоящему изобретению.
Предусмотрены теплоотвод 102, имеющий предварительно просверленное круглое сквозное отверстие, и светодиодный модуль 100, имеющий цилиндрическое тело. Теплоотвод 102 и светодиодный модуль 100 предпочтительно относятся к типу, описанному выше.
Во-первых (как проиллюстрировано на фиг.3а-3b), концевая часть 122 цилиндрического тела 108 помещается в отверстие 120 с первой стороны теплоотвода 102. Стопорный элемент 124 предотвращает прохождение светодиодного элемента 100 через отверстие 120 и обеспечивает выступание подходящей длины концевой части 122 на второй стороне теплоотвода. Далее (как проиллюстрировано на фиг.3с), инструмент, такой как расширяющая оправка, описанная выше, сцепляется с внутренней частью концевой части 122 цилиндрического тела 108 со второй стороны теплоотвода 102.
Далее (как проиллюстрировано на фиг.3d), расширяющие части оправки выдавливаются, посредством чего часть концевой части 122 деформируется и расширяется из ее предыдущего нормального состояния. Деформация в данном случае является, по существу, симметричной вокруг периметра концевой части. Когда концевая часть расширена, она будет иметь окружность, большую, чем диаметр отверстия, посредством чего светодиодный модуль 100 будет прикреплен к теплоотводу, и инструмент сможет быть удален (как проиллюстрировано на фиг.3е). Кожух должен быть выполнен из материала, проявляющего пластическую деформацию, то есть деформацию, которая является необратимой. Примером может быть алюминий, который может быть преимущественно использован благодаря его теплопроводным свойствам.
К тому же, сила, прилагаемая расширяющей оправкой, как правило, будет расширять теплопроводящий кожух 110 на некоторую величину также внутри отверстия, так что теплопроводящий кожух будет прижат к внутренней части отверстия. Это дополнительно улучшает передачу тепла между теплопроводящим кожухом и теплоотводом и, таким образом, тепловой путь от светодиодного блока к теплоотводу.
Специалисту в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше. Напротив, возможны многочисленные модификации и изменения, не выходящие за рамки объема прилагаемой формулы изобретения. Например, даже несмотря на модификацию конструкции светодиодных блоков, соответствующей электрической схемы и/или того, как установлен тепловой путь к теплоотводу, способ установки все еще может быть одинаково применимым. К тому же, может изменяться форма светодиодного модуля. Например, вместо использования цилиндрического тела, возможно использовать светодиодный модуль, имеющий тело с многоугольным поперечным сечением, таким как, например, прямоугольник или шестиугольник.
К тому же, стопорный элемент не ограничен непрерывным кольцевым элементом, расположенным вокруг периметра светодиодного модуля, но может быть, например, множеством прерывистых элементов, таких как четыре отдельных элемента, распределенных по окружности.
Несмотря на то, что способ установки был описан касательно светодиодов, он также может быть использован для других источников света, которым требуется теплоотвод для избавления от вырабатываемого тепла, таких как, например, органические светодиоды.