LED球泡灯的散热模组及其制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110278257.X

申请日:

2011.09.19

公开号:

CN102353027A

公开日:

2012.02.15

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F21V 29/00申请公布日:20120215|||实质审查的生效IPC(主分类):F21V 29/00申请日:20110919|||公开

IPC分类号:

F21V29/00; F21Y101/02(2006.01)N

主分类号:

F21V29/00

申请人:

广东昭信灯具有限公司

发明人:

王培贤; 苏晋平

地址:

528251 广东省佛山市南海区平洲沙尾工业西区南港大街21号

优先权:

专利代理机构:

北京瑞恒信达知识产权代理事务所(普通合伙) 11382

代理人:

王凤华;苗青盛

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内容摘要

本发明提供一种LED球泡灯的散热模组及其制备方法,包括:导热基板和散热板,其特征在于,导热基板的一个表面附着多个LED球泡灯,导热基板的另一个表面粘附散热板,散热板是表面涂布纳米碳球的金属发泡材料板。

权利要求书

1: 一种 LED 球泡灯的散热模组, 包括 : 导热基板和散热板, 其特征在于, 导热基板的一 个表面附着多个 LED 球泡灯, 导热基板的另一个表面粘附散热板, 散热板是表面涂布纳米 碳球的金属发泡材料板。
2: 根据权利要求 1 所述的散热模组, 其中, 金属发泡材料的材质为銅或鋁, 密度为 3 80-99kg/m 。
3: 根据权利要求 1 所述的散热模组, 其中, 纳米碳球的厚度为 10-30 微米。
4: 根据权利要求 1 所述的散热模组, 其中, 纳米碳球粘附在金属发泡材料层上, 导热基 板是超薄型高导热系数基板, 超薄型高导热系数基板直接贴附于具有纳米碳球涂层的金属 发泡材料。
5: 根据权利要求 4 所述的散热模组, 其中, 超薄型高导热系数基板的材质是聚醚醚酮。
6: 一种 LED 球泡灯的散热模组的制备方法, 包括 : 步骤 1、 将金属发泡材料以等离子蚀刻进行微蚀 ; 步骤 2、 将经表面处理的金属发泡材料, 浸泡于液态水溶性纳米碳球, 以将纳米碳球涂 布到金属发泡材料, 之后将其置入真空烘箱烘烤 ; 步骤 3、 将导热基板直接贴附于具有纳米碳球涂层的金属发泡材料。
7: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 在步骤 1 中, 金属发泡材料的材质为銅或鋁, 密度 3 为 80-99kg/m 。
8: 根据权利要求 7 所述的方法, 其中, 在步骤 1 中, 对金属发泡材料以等离子蚀刻进行 微蚀, 真空度为 0.001-0.000001 毫米汞柱, 时间为 20-120 秒, 使用气体为纯度 9
9: 999%的 氩气。 9. 根据权利要求 6 所述的方法, 其中, 在步骤 2 中, 将经表面处理的金属发泡材料, 浸泡 于液态水溶性纳米碳球, 浓度为 10-30wt%, 浸泡温度为 10-40℃、 浸泡發泡材料表面, 时间 为 10-120 秒。
10: 根据权利要求 9 所述的方法, 其中, 在步骤 2 中, 将涂布厚度为 10-30 微米的纳米碳 球的金属发泡材料置入真空烘箱中, 烘烤时间为 20-120 分钟, 烘烤温度为 80-160℃。

说明书


LED 球泡灯的散热模组及其制备方法

    技术领域 本发明涉及光学晶体的散热处理技术, 更具体地, 涉及一种 LED 球泡灯的散热模 组及其制备方法。
     背景技术 LED 的散热问题现在越来越收到人们的重视, 这是因为 LED 的光衰和寿命直接和 其结温有关, 散热不好结温就高, 寿命就短。 依照阿雷纽斯法则, 温度每降低 10℃, 寿命会延 长 2 倍。从 Cree 公司发布的光衰和结温的关系可以知道, 结温假如能够控制在 65℃, 其光 衰至 70%的寿命可以高达 10 万小时。 但现在实际的 LED 灯的散热和这个要求相去甚远, 使 得 LED 灯具的寿命变成了一个影响其性能的主要问题。
     如果结温为 25 度时的发光为 100 %, 那么结温上升至 60 度时, 其发光量就只有 90%, 结温为 100 度时就下降到 80%, 140 度就只有 70%, 可见改善散热, 控制结温是十分重 要的事。除此以外, LED 的发热还会使得其光谱移动。色温升高, 正向电流增大 ( 恒压供电 时 ), 反向电流也增大, 热应力增高, 荧光粉环氧树脂老化加速。
     目前通常把多个 LED 晶粒集成在一起, 得到大功率的 LED, 这种 LED 的功率可以达 到 5W 以上。为了把多个 LED 晶粒 ( 以共晶 (Eutectic) 或覆晶 (Flip-Chip) 封装 ) 连接在 一起, 需要采用精确的印制电路进行连接。为了得到更好的散热特性, 通常采用陶瓷基板, 这种陶瓷基板是由氧化铝和氮化铝构成。
     LED 制成灯具后, LED 芯片所产生的热量总是通过灯具的外壳散到空气中去。因为 LED 芯片的热容量很小, 如果散热不好, 一点点热量的积累就会使得芯片的结温迅速提高, 如果长时期工作在高结温的状态, 它的寿命就会很快缩短。然而这些热量要能够真正引导 出芯片, 到达外部空气, 要经过很多途径。具体来说, LED 芯片所产生的热, 从它的金属散热 块出来, 先经过焊料到铝基板的 PCB, 再通过导热胶才到铝散热器。
     在很多情况下, LED 灯具里是由很多颗 LED 所构成, 所有这些 LED 可能都焊在一块 铝基板上。另外, 例如恒流电源的其他发热源靠近某些 LED, 也会明显降低这些 LED 的散热 而缩短其寿命。 LED 的散热设计必须从芯片开始一直到整个散热器, 每一个环节都要给于充 分的注意, 任何一个环节设计不当都会引起严重的散热问题。
     发明内容
     为克服上述的现有缺陷, 本发明提出一种 LED 球泡灯的散热模组及其制备方法。
     根据本发明的一个方面, 提出了一种 LED 球泡灯的散热模组, 包括 : 导热基板和散 热板, 其特征在于, 导热基板的一个表面附着多个 LED 球泡灯, 导热基板的另一个表面粘附 散热板, 散热板是表面涂布纳米碳球的金属发泡材料板。
     根据本发明的另一方面, 提出了一种 LED 球泡灯的散热模组的制备方法, 包括 : 步 骤 1、 将金属发泡材料以等离子蚀刻进行微蚀 ; 步骤 2、 将经表面处理的金属发泡材料, 浸泡 于液态水溶性纳米碳球, 以将纳米碳球涂布到金属发泡材料, 之后将其置入真空烘箱烘烤 ;步骤 3、 将导热基板直接贴附于具有纳米碳球涂层的金属发泡材料。
     本发明使用金属发泡材料 ( 如铝 ; 铜等 ) 搭配中空纳米碳球涂层与超薄型散热基 板进而组成新型散热模组, 可应用于 LED 球泡灯与其它相关灯具。该结构散热效果佳, 成本 较低, 处理过程简便, 可为 LED 产业的散热带来巨大帮助。 附图说明
     图 1 是超薄型高导热系数基板的示意图 ;
     图 2 是金属发泡材料示意图 ;
     图 3 是金属发泡材料涂布纳米碳球涂层的示意图 ;
     图 4 是散热模组的示意图。
     如图所示, 为了能明确实现本发明的实施例的结构, 在图中标注了特定的结构和 器件, 但这仅为示意需要, 并非意图将本发明限定在该特定结构、 器件和环境中, 根据具体 需要, 本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改, 所进行的调整或 者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。 具体实施方式 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种 LED 球泡灯的散热模组及其制 备方法进行详细描述。
     其中, 在以下的描述中, 将描述本发明的多个不同的方面, 然而, 对于本领域内的 普通技术人员而言, 可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构或者流程来实施本发明。为 了解释的明确性而言, 阐述了特定的数目、 配置和顺序, 但是很明显, 在没有这些特定细节 的情况下也可以实施本发明。 在其他情况下, 为了不混淆本发明, 对于一些众所周知的特征 将不再进行详细阐述。
     本发明通过超薄型高导热系数基板 ( 聚醚醚酮 ) 将热传导至金属发泡材料 ( 如 铝; 铜等 ), 而该金属发泡材料具有特殊的聚热保温特性, 可将由超薄型高导热系数基板传 导的热量迅速积存, 之后涂布于金属发泡材料之上的纳米碳球涂层与空气接触经辐射方式 进行散热。
     根据本发明的实施例提供一种 LED 球泡灯的散热模组结构, 包括 : 导热基板和散 热板, 其中导热基板的一个表面附着多个 LED 球泡灯, 导热基板的另一个表面粘附散热板, 散热板是表面涂布纳米碳球的金属发泡材料板。
     其中, 金属发泡材料的具体材质为銅或鋁、 密度为 80-99kg/m3, 纳米碳球的厚度为 10-30 微米, 纳米碳球粘附在金属发泡材料层上。导热基板是超薄型高导热系数基板, 超薄 型高导热系数基板直接贴附于具有纳米碳球涂层的金属发泡材料。
     根据本发明的实施例提供一种 LED 球泡灯的散热模组的制备方法, 包括 : 步骤 1、 将金属发泡材料以等离子蚀刻进行微蚀 ; 步骤 2、 将经表面处理的金属发泡材料, 浸泡于液 态水溶性纳米碳球, 以将纳米碳球涂布到金属发泡材料, 之后将其置入真空烘箱烘烤 ; 步骤 3、 将导热基板直接贴附于具有纳米碳球涂层的金属发泡材料。
     具体地, 在步骤 1 中, 将金属发泡材料以等离子蚀刻进行微蚀。其中, 将金属发 泡材料的具体材质为銅或鋁, 密度 : 80-99kg/m3, 以等离子蚀刻 (Plasma etching) 进行
     微蚀, 真空度为 0.001-0.000001 毫米汞柱, 时间为 20-120 秒, 使用气体为氩气 ( 纯度为 99.999% ), 以此增加金属发泡材的表面黏着性 (Surface adhesiveness)。
     在步骤 2 中, 将经表面处理的金属发泡材料, 浸泡于液态水溶性纳米碳球, 以将纳 米碳球涂布到金属发泡材料, 之后将其置入真空烘箱烘烤。 其中, 将经表面处理的金属发泡 材料, 浸泡于液态水溶性纳米碳球, 浓度为 10-30wt%、 浸泡温度为 10-40℃、 浸泡發泡材料 表面, 时间为 10-120 秒。之后将涂布纳米碳球 ( 厚度 : 10-30 微米 ) 的金属发泡材料置入 真空烘箱中, 烘烤时间为 20-120 分钟, 烘烤温度为 80-160℃。
     在步骤 3 中, 将导热基板直接贴附于具有纳米碳球涂层的金属发泡材料。其中, 撕 下超薄型高导热系数基板的保护膜, 将超薄型高导热系数基板直接贴附于具有纳米碳球涂 层的金属发泡材料。
     最后应说明的是, 以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法 进行限制, 本发明在应用上可以延伸为其他的修改、 变化、 应用和实施例, 并且因此认为所 有这样的修改、 变化、 应用、 实施例都在本发明的精神和教导范围内。

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资源描述

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1、10申请公布号CN102353027A43申请公布日20120215CN102353027ACN102353027A21申请号201110278257X22申请日20110919F21V29/00200601F21Y101/0220060171申请人广东昭信灯具有限公司地址528251广东省佛山市南海区平洲沙尾工业西区南港大街21号72发明人王培贤苏晋平74专利代理机构北京瑞恒信达知识产权代理事务所普通合伙11382代理人王凤华苗青盛54发明名称LED球泡灯的散热模组及其制备方法57摘要本发明提供一种LED球泡灯的散热模组及其制备方法,包括导热基板和散热板,其特征在于,导热基板的一个表面附着多。

2、个LED球泡灯,导热基板的另一个表面粘附散热板,散热板是表面涂布纳米碳球的金属发泡材料板。51INTCL19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3页附图1页CN102353034A1/1页21一种LED球泡灯的散热模组,包括导热基板和散热板,其特征在于,导热基板的一个表面附着多个LED球泡灯,导热基板的另一个表面粘附散热板,散热板是表面涂布纳米碳球的金属发泡材料板。2根据权利要求1所述的散热模组,其中,金属发泡材料的材质为銅或鋁,密度为8099KG/M3。3根据权利要求1所述的散热模组,其中,纳米碳球的厚度为1030微米。4根据权利要求1所述的散热模组,其中,纳米碳。

3、球粘附在金属发泡材料层上,导热基板是超薄型高导热系数基板,超薄型高导热系数基板直接贴附于具有纳米碳球涂层的金属发泡材料。5根据权利要求4所述的散热模组,其中,超薄型高导热系数基板的材质是聚醚醚酮。6一种LED球泡灯的散热模组的制备方法,包括步骤1、将金属发泡材料以等离子蚀刻进行微蚀;步骤2、将经表面处理的金属发泡材料,浸泡于液态水溶性纳米碳球,以将纳米碳球涂布到金属发泡材料,之后将其置入真空烘箱烘烤;步骤3、将导热基板直接贴附于具有纳米碳球涂层的金属发泡材料。7根据权利要求1所述的方法,其中,在步骤1中,金属发泡材料的材质为銅或鋁,密度为8099KG/M3。8根据权利要求7所述的方法,其中,在。

4、步骤1中,对金属发泡材料以等离子蚀刻进行微蚀,真空度为00010000001毫米汞柱,时间为20120秒,使用气体为纯度99999的氩气。9根据权利要求6所述的方法,其中,在步骤2中,将经表面处理的金属发泡材料,浸泡于液态水溶性纳米碳球,浓度为1030WT,浸泡温度为1040、浸泡發泡材料表面,时间为10120秒。10根据权利要求9所述的方法,其中,在步骤2中,将涂布厚度为1030微米的纳米碳球的金属发泡材料置入真空烘箱中,烘烤时间为20120分钟,烘烤温度为80160。权利要求书CN102353027ACN102353034A1/3页3LED球泡灯的散热模组及其制备方法技术领域0001本发明。

5、涉及光学晶体的散热处理技术,更具体地,涉及一种LED球泡灯的散热模组及其制备方法。背景技术0002LED的散热问题现在越来越收到人们的重视,这是因为LED的光衰和寿命直接和其结温有关,散热不好结温就高,寿命就短。依照阿雷纽斯法则,温度每降低10,寿命会延长2倍。从CREE公司发布的光衰和结温的关系可以知道,结温假如能够控制在65,其光衰至70的寿命可以高达10万小时。但现在实际的LED灯的散热和这个要求相去甚远,使得LED灯具的寿命变成了一个影响其性能的主要问题。0003如果结温为25度时的发光为100,那么结温上升至60度时,其发光量就只有90,结温为100度时就下降到80,140度就只有7。

6、0,可见改善散热,控制结温是十分重要的事。除此以外,LED的发热还会使得其光谱移动。色温升高,正向电流增大恒压供电时,反向电流也增大,热应力增高,荧光粉环氧树脂老化加速。0004目前通常把多个LED晶粒集成在一起,得到大功率的LED,这种LED的功率可以达到5W以上。为了把多个LED晶粒以共晶EUTECTIC或覆晶FLIPCHIP封装连接在一起,需要采用精确的印制电路进行连接。为了得到更好的散热特性,通常采用陶瓷基板,这种陶瓷基板是由氧化铝和氮化铝构成。0005LED制成灯具后,LED芯片所产生的热量总是通过灯具的外壳散到空气中去。因为LED芯片的热容量很小,如果散热不好,一点点热量的积累就会。

7、使得芯片的结温迅速提高,如果长时期工作在高结温的状态,它的寿命就会很快缩短。然而这些热量要能够真正引导出芯片,到达外部空气,要经过很多途径。具体来说,LED芯片所产生的热,从它的金属散热块出来,先经过焊料到铝基板的PCB,再通过导热胶才到铝散热器。0006在很多情况下,LED灯具里是由很多颗LED所构成,所有这些LED可能都焊在一块铝基板上。另外,例如恒流电源的其他发热源靠近某些LED,也会明显降低这些LED的散热而缩短其寿命。LED的散热设计必须从芯片开始一直到整个散热器,每一个环节都要给于充分的注意,任何一个环节设计不当都会引起严重的散热问题。发明内容0007为克服上述的现有缺陷,本发明提。

8、出一种LED球泡灯的散热模组及其制备方法。0008根据本发明的一个方面,提出了一种LED球泡灯的散热模组,包括导热基板和散热板,其特征在于,导热基板的一个表面附着多个LED球泡灯,导热基板的另一个表面粘附散热板,散热板是表面涂布纳米碳球的金属发泡材料板。0009根据本发明的另一方面,提出了一种LED球泡灯的散热模组的制备方法,包括步骤1、将金属发泡材料以等离子蚀刻进行微蚀;步骤2、将经表面处理的金属发泡材料,浸泡于液态水溶性纳米碳球,以将纳米碳球涂布到金属发泡材料,之后将其置入真空烘箱烘烤;说明书CN102353027ACN102353034A2/3页4步骤3、将导热基板直接贴附于具有纳米碳球。

9、涂层的金属发泡材料。0010本发明使用金属发泡材料如铝;铜等搭配中空纳米碳球涂层与超薄型散热基板进而组成新型散热模组,可应用于LED球泡灯与其它相关灯具。该结构散热效果佳,成本较低,处理过程简便,可为LED产业的散热带来巨大帮助。附图说明0011图1是超薄型高导热系数基板的示意图;0012图2是金属发泡材料示意图;0013图3是金属发泡材料涂布纳米碳球涂层的示意图;0014图4是散热模组的示意图。0015如图所示,为了能明确实现本发明的实施例的结构,在图中标注了特定的结构和器件,但这仅为示意需要,并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中,根据具体需要,本领域的普通技术人员可以将这些器件和。

10、环境进行调整或者修改,所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。具体实施方式0016下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种LED球泡灯的散热模组及其制备方法进行详细描述。0017其中,在以下的描述中,将描述本发明的多个不同的方面,然而,对于本领域内的普通技术人员而言,可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构或者流程来实施本发明。为了解释的明确性而言,阐述了特定的数目、配置和顺序,但是很明显,在没有这些特定细节的情况下也可以实施本发明。在其他情况下,为了不混淆本发明,对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。0018本发明通过超薄型高导热系数基板聚醚醚酮将热传导至金属发泡材料如铝;铜。

11、等,而该金属发泡材料具有特殊的聚热保温特性,可将由超薄型高导热系数基板传导的热量迅速积存,之后涂布于金属发泡材料之上的纳米碳球涂层与空气接触经辐射方式进行散热。0019根据本发明的实施例提供一种LED球泡灯的散热模组结构,包括导热基板和散热板,其中导热基板的一个表面附着多个LED球泡灯,导热基板的另一个表面粘附散热板,散热板是表面涂布纳米碳球的金属发泡材料板。0020其中,金属发泡材料的具体材质为銅或鋁、密度为8099KG/M3,纳米碳球的厚度为1030微米,纳米碳球粘附在金属发泡材料层上。导热基板是超薄型高导热系数基板,超薄型高导热系数基板直接贴附于具有纳米碳球涂层的金属发泡材料。0021根。

12、据本发明的实施例提供一种LED球泡灯的散热模组的制备方法,包括步骤1、将金属发泡材料以等离子蚀刻进行微蚀;步骤2、将经表面处理的金属发泡材料,浸泡于液态水溶性纳米碳球,以将纳米碳球涂布到金属发泡材料,之后将其置入真空烘箱烘烤;步骤3、将导热基板直接贴附于具有纳米碳球涂层的金属发泡材料。0022具体地,在步骤1中,将金属发泡材料以等离子蚀刻进行微蚀。其中,将金属发泡材料的具体材质为銅或鋁,密度8099KG/M3,以等离子蚀刻PLASMAETCHING进行说明书CN102353027ACN102353034A3/3页5微蚀,真空度为00010000001毫米汞柱,时间为20120秒,使用气体为氩气。

13、纯度为99999,以此增加金属发泡材的表面黏着性SURFACEADHESIVENESS。0023在步骤2中,将经表面处理的金属发泡材料,浸泡于液态水溶性纳米碳球,以将纳米碳球涂布到金属发泡材料,之后将其置入真空烘箱烘烤。其中,将经表面处理的金属发泡材料,浸泡于液态水溶性纳米碳球,浓度为1030WT、浸泡温度为1040、浸泡發泡材料表面,时间为10120秒。之后将涂布纳米碳球厚度1030微米的金属发泡材料置入真空烘箱中,烘烤时间为20120分钟,烘烤温度为80160。0024在步骤3中,将导热基板直接贴附于具有纳米碳球涂层的金属发泡材料。其中,撕下超薄型高导热系数基板的保护膜,将超薄型高导热系数基板直接贴附于具有纳米碳球涂层的金属发泡材料。0025最后应说明的是,以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制,本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例,并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。说明书CN102353027ACN102353034A1/1页6图1图2图3图4说明书附图CN102353027A。

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