CN102135250A

CN102135250A - 一种高效散热的led灯源及其制造方法

Info

Publication number: CN102135250A
Application number: CN2011100980947A
Authority: CN
Inventors: 梁胜光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2011-07-27

Abstract

本发明公开了一种高效散热的LED灯源，包括一铝基板、铺设在铝基板一端面上的LED灯珠、与LED铝基板另一端面平整连接接触的储能基板，储能基板的端面上设有环形阵列的石墨散热片，每块石墨散热片上均留有圆孔，每个圆孔环形阵列组成一环形通槽，环形通槽内设有依次穿过每个圆孔的圆环导热管。石墨材料具有极好的化学和热稳定性，优良的导热性，能够有效地屏蔽电磁辐射和核辐射，其散热效果优越。同时还公开了该LED灯源的制造方法。该LED散热器克服了杂质多、环境污染大、力学性能低、使用寿命短，易脱落等缺陷。制造的石墨散热片机械强度及纯度大大提高，使用寿命长，不脱落；对LED的散热具有非常优越的散热效果。

Description

一种高效散热的LED灯源及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种高效散热的LED灯源及其制造方法，尤其涉及一种能快速高效散热的LED灯源。

背景技术

随着微电子集成技术和高密度印制板组装技术的迅速发展，组装密度迅速提高，LED元件的体积成千上万倍地缩小，LED仪器及设备日益朝轻、薄、短、小方向发展。LED发光时会释放出较高的热量，LED的工作热环境向高温方向迅速移动；此时，LED发光时产生的热量迅速积累、增加，在使用环境温度下，要使LED仍能高效可靠性地正常工作，及时的散热能力成为影响LED光衰及其使用寿命的关键性限制因素。为了保障LED发光时的可靠性，需使用高可靠性、高导热性能等综合性能优异的材料，加上高效的散热结构。这样才能迅速、及时地将LED积聚的热量传递给散热器，令LED及时散热，保障LED的正常发光。

目前所使用的散热材料基本都是铝合金，但铝的导热系数并不是很高（237W/mK），金和银的导热性能较高，但价格太高，铜的导热系数次之（398W/mK），但铜重量大，易氧化，且价格也不低。而石墨材料具有耐高温、重量轻（仅为传统金属导热材料的1/2-1/5）、热导率高、化学稳定性强、热膨胀系数小，取代传统的金属导热材料，不仅有利于LED的小型化、微型化和高功率化，而且有效减轻LED元件的重量，增加有效载荷。但石墨硬度和机械强度远不如金属，这给后续加工带来了困难。

传统的石墨化学处理中，普遍采用的是强氧化剂酸（浓硫酸和浓硝酸的混合液），处理温度为常温到100℃，处理时间在5分种以上，以便使石墨颗粒受到充分侵蚀，然后再经过水洗，去除多余的酸，最后进行高温膨胀处理。但该法会是部分石墨颗粒被溶解掉，且制得的产品杂质较多，只能用于常规的散热产品中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种对石墨材料无不良影响、无环境污染、所制得的石墨散热片机械强度高，使用寿命长，不脱落的LED灯源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效散热的LED灯源，包括一铝基板、铺设在铝基板一端面上的LED灯珠、与LED铝基板另一端面平整连接接触的储能基板，储能基板的端面上设有环形阵列的石墨散热片，每块石墨散热片上均留有圆孔，每个圆孔环形阵列组成一环形通槽，环形通槽内设有依次穿过每个圆孔的圆环导热管。石墨材料具有极好的化学和热稳定性，优良的导热性，能够有效地屏蔽电磁辐射和核辐射，其散热效果优越。

前述的石墨散热片设有三条环形通槽和对应的三条圆环导热管，前述的环形导热管由中空铜管组成，铜管内储存有冷却液。

导热管为铜管，导热管具有很好的热传递性能,从一端的热量可以迅速传递到另一端,在导热管内盛装有冷却液,就实现了一个最佳的热转换过程，这个转换过程不仅仅是通过金属传递热量,而是利用铜管内的冷却液作为热交换媒介,冷却液的热传导性是铜的200倍左右，并且冷却液具有优良的热响应性。该导热管还具有稳定的冷却效果,与以往的方法(使用隔水片和冷却管)不同, 导热管很少因生锈和水垢等原因令冷却液减少而导致冷却效果下降,也不用担心冷却液会蒸发和泄漏,减少了大量的维修和保养工作 ,导热管使用的温度范围是50℃到200℃ ；当导热管散热时可成形循环散热而缩短30%以上的散热时间(高速吸热与冷却)。LED灯珠发光所发出的热量从储能基板板迅速传递到导热管中，再辅以石墨散热片散热，能达到LED灯珠快速散热和保持低温的效果。

另外，本发明还涉及到上述LED灯源的制造方法，其LED灯源的制作步骤为：

⑴把相同大小尺寸规格的每块石墨散热片在相同位置冲压出相同规格尺寸的圆孔；

⑵用圆环导热管依次穿过各石墨散热片的圆孔令每块石墨散热片固定连接在一起，同时各石墨散热片环形阵列组合成镂空的圆柱体结构；

⑶在储能基板的端面上涂上导热树脂，然后把整体式圆柱体结构的石墨散热片用强力粘胶剂粘附在储能基板的一端面上，然后在预先安装有LED灯珠的铝基板端面和储能基板的另一端面上均涂有导热树脂，再把储能基板和铝基板焊接在一起。

作为对前述技术方案的进一步设计：前述的石墨散热片的制作步骤为：

①把含碳元素为99.999%以上的磨细石墨粉放入强酸中混合配比进行酸处理，然后在100℃以上的温度内浸泡150分钟；

②再把经过酸处理的石墨粉水洗至PH值6.6-6.8；

③然后把石墨粉和金属粉末、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂加入到纯水中充分混合，把混合物在1000℃-1200℃的条件下高温膨胀2小时，再缓慢冷却至室温后进行干燥，得到石墨化合物；

④把石墨化合物通过石墨卷材设备挤压成片状的石墨散热片；

⑤在石墨散热片的表面喷镀上铝层。

作为对前述技术方案的再进一步设计：前述步骤③中未干燥前的混合物中的各成分的质量百分比为：55%～65%的石墨粉，5%～10%的金属粉末，1.5%～2%的硅烷偶联剂，1.5%～2%钛酸酯偶联剂，其余为纯水。

作为对前述技术方案的更进一步设计：前述的步骤①中的强酸为盐酸、硫酸或硝酸中的一种以上；步骤③中的金属粉末为铜粉、银粉、铝粉中的一种或以上至少两种物质组合。

综上所述，本发明的LED灯源与现有技术中的使用普通散热器的LED灯源相比，克服了传统制备工艺中存在的杂质多、环境污染大、力学性能低、使用寿命短，易脱落等缺陷。经过上述处理获得的石墨散热片，对石墨材质无不良影响，生产过程中无环境污染，其机械强度及纯度大大提高，使用寿命长，不脱落；对LED的散热具有非常优越的散热效果。

附图说明

图1是本发明实施例1的LED灯源的示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是石墨散热片的示意图。

具体实施方式

实施例1

本发明实施例1所描述的一种高效散热的LED灯源，如图1、图2、图3所示，包括一铝基板5、铺设在铝基板一端面上的LED灯珠6、与LED铝基板另一端面平整连接接触的储能基板1，储能基板的端面上设有环形阵列的石墨散热片2，每块石墨散热片上均留有圆孔4，每个圆孔环形阵列组成一环形通槽，环形通槽内设有依次穿过每个圆孔的圆环导热管3，整个石墨散热片共设有三条环形通槽和对应的三条圆环导热管。石墨材料具有极好的化学和热稳定性，优良的导热性，能够有效地屏蔽电磁辐射和核辐射，其散热效果优越。

环形导热管由中空铜管组成，铜管内储存有冷却液。导热管为铜管，导热管具有很好的热传递性能,从一端的热量可以迅速传递到另一端,在导热管内盛装有冷却液,就实现了一个最佳的热转换过程，这个转换过程不仅仅是通过金属传递热量,而是利用铜管内的冷却液作为热交换媒介,冷却液的热传导性是铜的200倍左右，并且冷却液具有优良的热响应性。该导热管还具有稳定的冷却效果,与以往的方法(使用隔水片和冷却管)不同, 导热管很少因生锈和水垢等原因令冷却液减少而导致冷却效果下降,也不用担心冷却液会蒸发和泄漏,减少了大量的维修和保养工作 ,导热管使用的温度范围是50℃到200℃ ；当导热管散热时可成形循环散热而缩短30%以上的散热时间(高速吸热与冷却)。LED灯珠发光所发出的热量从储能基板板迅速传递到导热管中，再辅以石墨散热片散热，能达到LED灯珠快速散热和保持低温的效果。

前述的石墨散热片的制作步骤为：

①把含碳元素为99.999%的磨细石墨粉放入强酸中混合配比进行酸处理，然后在100℃以上的温度内浸泡150分钟；

②再把经过酸处理的石墨粉水洗至PH值6.6-6.8；

⑤在石墨散热片的表面喷镀上铝层。

前述步骤③中未干燥前的混合物中的各成分的质量百分比为：55%～65%的石墨粉，5%～10%的金属粉末，1.5%～2%的硅烷偶联剂，1.5%～2%钛酸酯偶联剂，其余为纯水。

前述的步骤①中的强酸为盐酸、硫酸或硝酸中的一种以上；步骤③中的金属粉末为铜粉、银粉、铝粉中的一种或以上至少两种物质组合。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术内容作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims

1.一种高效散热的LED灯源，包括一铝基板（5）、铺设在铝基板一端面上的LED灯珠（6）、与LED铝基板另一端面平整连接接触的储能基板（1），其特征在于：所述的储能基板的端面上设有环形阵列的石墨散热片（2），每块石墨散热片上均留有圆孔（4），每个圆孔环形阵列组成一环形通槽，环形通槽内设有依次穿过每个圆孔的圆环导热管（3）。

2.根据权利要求1所述的LED灯源，其特征在于：所述石墨散热片设有三条环形通槽和对应的三条圆环导热管。

3.根据权利要求2所述的LED灯源，其特征在于：所述的环形导热管由中空铜管组成，铜管内储存有冷却液。

4.一种根据上述权利要求1所述LED灯源的制造方法，其特征在于： LED灯源的制作步骤为：

5.根据权利要求4所述灯源的制造方法，其特征在于：所述的石墨散热片的制作步骤为：

②再把经过酸处理的石墨粉水洗至PH值6.6-6.8；

⑤在石墨散热片的表面喷镀上铝层。

6.根据权利要求5所述灯源的制造方法，其特征在于：所述步骤③中未干燥前的混合物中的各成分的质量百分比为：55%～65%的石墨粉，5%～10%的金属粉末，1.5%～2%的硅烷偶联剂，1.5%～2%钛酸酯偶联剂，其余为纯水。

7.根据权利要求6所述的灯源制造方法，其特征在于:所述的步骤①中的强酸为盐酸、硫酸或硝酸中的一种以上；步骤③中的金属粉末为铜粉、银粉、铝粉中的一种或以上至少两种物质组合。