氧化铝陶瓷LED路灯及其制造方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102777809 A (43)申请公布日 2012.11.14 C N 1 0 2 7 7 7 8 0 9 A *CN102777809A* (21)申请号 201110122573.8 (22)申请日 2011.05.12 F21S 8/00(2006.01) F21V 17/00(2006.01) F21V 19/00(2006.01) F21V 29/00(2006.01) F21V 3/04(2006.01) F21W 131/103(2006.01) F21Y 101/02(2006.01) (71)申请人深圳市华思科技股份有限公司 地址 518000 广

2、东省深圳市宝安区35区同 昌路19号D3-D4栋 (72)发明人林城兆 (74)专利代理机构深圳市博锐专利事务所 44275 代理人张明 (54) 发明名称 氧化铝陶瓷LED路灯及其制造方法 (57) 摘要 本发明公开了一种氧化铝陶瓷LED路灯及其 制造方法，所述LED路灯包括灯罩、LED模组、氧 化铝陶瓷散热器、上边框、左侧边框、右侧边框、下 边框，LED模组包括LED芯片、氧化铝陶瓷基板和 电源，氧化铝陶瓷基板开有多个容置LED芯片的 孔且所述LED芯片与所述电源电连接；上边框、左 侧边框、右侧边框和下边框组成容置空间，LED模 组、灯罩和陶瓷散热器置于所述容置空间内，LED 模组中的LE

3、D芯片的发光面朝向所述灯罩，灯罩 的材质为透明材质；氧化铝陶瓷基板与氧化铝陶 瓷散热器热接触。本发明的氧化铝陶瓷LED路灯 采用氧化铝陶瓷材料制作散热器和基板，显著地 提高了LED灯的散热效果。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 1/1页 2 1.一种氧化铝陶瓷LED路灯，其特征在于：包括灯罩、LED模组、氧化铝陶瓷散热器、上 边框、左侧边框、右侧边框、下边框，所述LED模组包括LED芯片、氧化铝陶瓷基板和电源，所 述氧化铝陶瓷基板开有多个容置LED芯片的孔

4、且所述LED芯片与所述电源电连接；所述上 边框、左侧边框、右侧边框和下边框组成容置空间，所述LED模组、灯罩和陶瓷散热器置于 所述容置空间内，所述LED模组中的LED芯片的发光面朝向所述灯罩，所述灯罩的材质为透 明材质；所述氧化铝陶瓷基板与氧化铝陶瓷散热器热接触。 2.根据权利要求1所述的氧化铝陶瓷LED路灯，其特征在于：所述氧化铝陶瓷基板的 材料中包括7595重量比例的氧化铝。 3.根据权利要求1所述的氧化铝陶瓷LED路灯，其特征在于：所述氧化铝陶瓷散热器 的材料中包括7595重量比例的氧化铝。 4.根据权利要求13任一项所述的氧化铝陶瓷LED路灯，其特征在于：所述氧化铝 陶瓷散热器为平板矩

5、形散热器，平板矩形散热器与LED芯片发光面相对的一面设置有多个 散热鳍片。 5.根据权利要求4所述的氧化铝陶瓷LED路灯，其特征在于：所述从平板矩形散热器 的散热鳍片的隆起高度自中部向上下两端延伸时逐渐减小。 6.根据权利要求5所述的氧化铝陶瓷LED路灯，其特征在于：所述灯罩的材质为PC材 质。 7.一种氧化铝陶瓷LED路灯的制造方法，其特征在于，包括以下步骤： 准备氧化铝材料及陶瓷辅料，其中所述氧化铝材料占总重量的7595重量比例； 采用陶瓷注射成型工艺将所述氧化铝材料及辅料制作成陶瓷散热器和氧化铝陶瓷基 板； 将LED芯片固定在氧化铝陶瓷基板上，并使得氧化铝陶瓷基板与陶瓷散热器热接触； 将

6、灯罩与LED组件固定，使LED芯片的出光面朝向所述灯罩。 8.根据权利要求7所述的氧化铝陶瓷LED路灯的制造方法，所述散热器为平板矩形散 热器，平板矩形散热器与LED芯片发光面相对的一面设置有多个散热鳍片。 9.根据权利要求8所述的氧化铝陶瓷LED路灯的制造方法，其特征在于：所述从平板 矩形散热器的散热鳍片的隆起高度自中部向上下两端延伸时逐渐减小。 10.根据权利要求9所述的氧化铝陶瓷LED路灯的制造方法，其特征在于：所述氧化铝 陶瓷基板内具有驱动所述LED芯片的印刷线路。 权 利 要 求 书CN 102777809 A 1/5页 3 氧化铝陶瓷 LED 路灯及其制造方法 技术领域 0001

7、本发明涉及LED领域，尤其涉及一种氧化铝陶瓷LED路灯及其制造方法。 背景技术 0002 LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种固态的半导体器件，它可以直接 把电转化为光。LED基于上述属性，被广泛应用于光源产品。 0003 从上世纪80年代起，LED一直作为小功率光源，其散热一般不存在太大问题。但进 入21世纪后，LED逐渐被应用于大功率光源，由于LED半导体发光的机理，产生大量的热。 这些热需要尽快散发出去，否则在LED温度过高时其发光效率将大幅降低，而且寿命也短。 0004 近10年来，出于成本考虑，大功率LED产品一般采用铝散热器进行散热，但是，即 使是铝

8、散热器，其成本仍然较高，一是材料成本高，二是加工成本更高，导致目前大功率LED 产品的价格仍然相对较高，对市场的普及有一定影响；而且，铝散热器散热性能也并不突 出。目前市场上也存在其他散热较好的散热器，比如铜散热器或采用水冷、风扇等辅助工具 的散热器。但这些散热器要不成本非常高，要不结构非常复杂，难以普及。 0005 目前，应对资源紧缺导致发展不可持续的严重状况，国家已经确立节能减排以及 低碳目标，并将发展LED产业特别是LED节能灯方面作为突破口之一。 0006 LED节能灯中，承载LED芯片的基板目前采用陶瓷散热基板，如2008年10月1日公 开的中国发明专利申请第200810067069

9、.0号所描述的一种LED封装用陶瓷散热基板。LED 节能灯除基板外的其余结构，如散热器、灯尾等部分仍然采用传统铝材等作为散热结构。在 2007年8月8日公开的中国发明专利申请第200710008419.1号所描述的陶瓷散热材料及 其用途和制造方法中，公开了技术方案：所述陶瓷散热材料由碳化硅、三氧化二铝、二氧化 硅和粘结剂为原材料注射成型而成，它们的重量百分比配方是，碳化硅5090，三氧 化二铝535，二氧化硅215，粘结剂325，其用作电固体器件散热装置 的散热鳍片体，射灯的灯罩。据此专利申请描述，所述主要有碳化硅构成的陶瓷散热材料热 传导系数介于48w/m-k之间，其主要是利用碳化硅热传导系

10、数高的特点。 0007 如前述，LED节能灯在民用市场上能否普及主要取决于三点：第一点是如何解决 散热技术；由此引发第二点问题是成本如何控制；第三点是开关电源转换效率过低。其中， 采用PCB板的开关电源导热系数差造成转换效率低，因此，关键仍在于散热设计。 发明内容 0008 本发明主要解决的技术问题是提供一种导热性能好、价格较低、适合大批量生产 的氧化铝陶瓷LED路灯及其制造方法。 0009 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种氧化铝陶瓷LED 路灯，包括灯罩、LED模组、氧化铝陶瓷散热器、上边框、左侧边框、右侧边框、下边框，所述 LED模组包括LED芯片、氧化铝陶瓷基板和

11、电源，所述氧化铝陶瓷基板开有多个容置LED芯 片的孔且所述LED芯片与所述电源电连接；所述上边框、左侧边框、右侧边框和下边框组成 说 明 书CN 102777809 A 2/5页 4 容置空间，所述LED模组、灯罩和陶瓷散热器置于所述容置空间内，所述LED模组中的LED 芯片的发光面朝向所述灯罩，所述灯罩的材质为透明材质；所述氧化铝陶瓷基板与氧化铝 陶瓷散热器热接触。 0010 其中，所述氧化铝陶瓷基板的材料中包括7595重量比例的氧化铝。 0011 其中，所述氧化铝陶瓷散热器的材料中包括7595重量比例的氧化铝。 0012 其中，所述氧化铝陶瓷散热器为平板矩形散热器，平板矩形散热器与LED芯

12、片发 光面相对的一面设置有多个散热鳍片。 0013 其中，所述从平板矩形散热器的散热鳍片的隆起高度自中部向上下两端延伸时逐 渐减小。 0014 其中，所述灯罩的材质为PC材质。 0015 为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种氧化铝陶瓷 LED路灯的制作方法，包括以下步骤： 0016 准备氧化铝材料及陶瓷辅料，其中所述氧化铝材料占总重量的7595重量比 例； 0017 采用陶瓷注射成型工艺将所述氧化铝材料及辅料制作成陶瓷散热器和氧化铝陶 瓷基板； 0018 将LED芯片固定在氧化铝陶瓷基板上，并使得氧化铝陶瓷基板与陶瓷散热器热接 触； 0019 将灯罩与LED组件固定，使L

13、ED芯片的出光面朝向所述灯罩。 0020 其中，所述散热器为平板矩形散热器，平板矩形散热器与LED芯片发光面相对的 一面设置有多个散热鳍片。 0021 其中，所述从平板矩形散热器的散热鳍片的隆起高度自中部向上下两端延伸时逐 渐减小。 0022 其中，所述氧化铝陶瓷基板内具有驱动所述LED芯片的印刷线路。 0023 本发明的有益效果是：区别于现有技术的LED灯散热效果差、成本较高且制作困 难的缺陷，本发明的氧化铝陶瓷LED路灯灯采用氧化铝陶瓷材料制作散热器和基板，显著 地提高了LED灯的散热效果。 0024 本发明以氧化铝为主，其散热导热率高达27以上，相对于现有碳化硅为主陶瓷材 料导热率的6倍

14、左右，本发明的散热性能是其4倍以上，并且恰恰是绝缘体，另一关键的是， 本发明散热器由于主要采用氧化铝，成本极低，氧化铝材料价格约为铝的十分之一，因此制 作得到的散热器和LED灯价格极为低廉，对LED节能灯的普及是一个关键的突破。本发明 散热器加工过程类似于陶瓷工艺，易实现、低成本、适合大批量生产；此外，氧化铝为绝缘材 料符合电器使用安全要求。 附图说明 0025 图1是本发明氧化铝陶瓷LED路灯实施例的主视图； 0026 图2是本发明氧化铝陶瓷LED路灯实施例的右视图； 0027 图3是本发明氧化铝陶瓷LED路灯实施例的立体图； 0028 图4是本发明氧化铝陶瓷LED路灯实施例的右侧边框立体图

15、； 说 明 书CN 102777809 A 3/5页 5 0029 图5是本发明氧化铝陶瓷LED路灯实施例的上边框立体图； 0030 图6是本发明氧化铝陶瓷LED路灯实施例的下边框立体图； 0031 图7是本发明氧化铝陶瓷LED路灯实施例的氧化铝陶瓷散热器示意图； 0032 图8是本发明氧化铝陶瓷LED路灯实施例的氧化铝陶瓷基板立体图。 具体实施方式 0033 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式 并配合附图详予说明。 0034 热接触，即可以快速热传导的接触。本案中，当氧化铝陶瓷基板的温度升高，通过 热接触，氧化铝陶瓷基板的温度通过氧化铝陶瓷散热器快速散发

16、出去。 0035 请参阅图1图8，本发明实施例的氧化铝陶瓷LED路灯，包括灯罩2、LED模组3、 氧化铝陶瓷散热器1、上边框4、左侧边框5、右侧边框6、下边框7，所述LED模组3包括LED 芯片31、氧化铝陶瓷基板32和电源33，所述氧化铝陶瓷基板32开有多个容置LED芯片31 的孔且所述LED芯片31与所述电源电连接；所述上边框4、左侧边框5、右侧边框6和下边 框7组成容置空间，所述LED模组3、灯罩2和陶瓷散热器1置于所述容置空间内，所述LED 模组3中的LED芯片31的发光面朝向所述灯罩2，所述灯罩2由透明材料制成；所述氧化 铝陶瓷基板32与氧化铝陶瓷散热器1热接触。 0036 本发明的

17、氧化铝陶瓷LED路灯灯采用氧化铝陶瓷材料制作散热器和基板，显著地 提高了LED灯的散热效果。本发明以氧化铝为主，其散热导热率高达27以上，相对于现有 碳化硅为主陶瓷材料导热率的6倍左右，本发明的散热性能是其4倍以上，并且恰恰是绝缘 体，另一关键的是，本发明散热器由于主要采用氧化铝，成本极低，氧化铝材料价格约为铝 的十分之一，因此制作得到的散热器和LED灯价格极为低廉，对LED节能灯的普及是一个关 键的突破。本发明散热器加工过程类似于陶瓷工艺，易实现、低成本、适合大批量生产；此 外，氧化铝为绝缘材料符合电器使用安全要求。 0037 在一具体实施例中，所述氧化铝陶瓷基板32的材料中包括7595重量

18、比例的 氧化铝。 0038 在一具体实施例中，所述氧化铝陶瓷散热器1的材料中包括7595重量比例的 氧化铝。 0039 在一具体实施例中，所述氧化铝陶瓷散热器1为平板矩形散热器，平板矩形散热 器与LED芯片31发光面相对的一面设置有多个散热鳍片。散热鳍片由于散热面积大，可有 效地提高散热效率，增强散热效果。 0040 在一具体实施例中，所述从平板矩形散热器的散热鳍片的隆起高度自中部向上下 两端延伸时逐渐减小。 0041 在一具体实施例中，所述灯罩的材质为PC材质，PC是聚碳酸酯的英文缩写，英文 为：Polycarbonate。 0042 其中，氧化铝与铝合金6061的参数对比表如下表所示： 0

19、043 说 明 书CN 102777809 A 4/5页 6 0044 0045 本发明实施例的氧化铝陶瓷LED路灯的制作方法，包括以下步骤： 0046 步骤101：准备氧化铝材料及陶瓷辅料，其中所述氧化铝材料占总重量的75 95重量比例； 0047 步骤102：采用陶瓷注射成型工艺将所述氧化铝材料及辅料制作成陶瓷散热器和 氧化铝陶瓷基板； 0048 步骤103：将LED芯片固定在氧化铝陶瓷基板上，并使得氧化铝陶瓷基板与陶瓷散 热器热接触； 0049 步骤104：将灯罩与LED组件固定，使LED芯片的出光面朝向所述灯罩。 0050 本发明的灯珠封装方法包括以下步骤： 0051 1)在氧化铝陶瓷

20、基板的正面印刷导热氧环树脂层，加热至120度使导热氧环树脂 固化； 0052 2)通过固晶机将多个LED晶片安装至氧化铝陶瓷基板的安装孔的位置，通过邦定 机连接LED芯片与氧化铝陶瓷基板上印刷线路的电极； 0053 3)使用点胶机将荧光胶灌封在氧化铝陶瓷基板的直径为2.6毫米圆孔里。 0054 在一具体实施例中，所述散热器为平板矩形散热器，平板矩形散热器与LED芯片 发光面相对的一面设置有多个散热鳍片。散热鳍片由于散热面积大，可有效地提高散热效 率，增强散热效果。 0055 在一具体实施例中，所述从平板矩形散热器的散热鳍片的隆起高度自中部向上下 两端延伸时逐渐减小。 0056 在一具体实施例中

21、，所述氧化铝陶瓷基板内具有驱动所述LED芯片的印刷线路。 0057 本发明至少具有以下优点： 0058 1)氧化铝陶瓷热交换率高于铝，可有效减少散热面积； 说 明 书CN 102777809 A 5/5页 7 0059 2)氧化铝陶瓷绝缘高耐压特性更符合安规要求； 0060 3)氧化铝陶瓷线路板具有高散热性及高气密性的特质，可提高LED发光效率及寿 命； 0061 4)本发明可采用离线式开关电源为LED路灯供电，且离线式开关电源的能源转换 效率高于90、性能价格比高； 0062 5)氧化铝陶瓷线路板高散热性及高耐压特性，通过LED光源与电源一体化设计有 效提高性能及可靠性； 0063 6)氧化

22、铝陶瓷良好的气密性，使其具有高度的耐候性优点，可运用于各种不同环 境。 0064 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技 术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 说 明 书CN 102777809 A 1/5页 8 图1 说 明 书 附 图CN 102777809 A 2/5页 9 图2 说 明 书 附 图CN 102777809 A 3/5页 10 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102777809 A 10 4/5页 11 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102777809 A 11 5/5页 12 图7 图8 说 明 书 附 图CN 102777809 A 12