CN102255031B - 发光二极管散热装置及其制造方法 - Google Patents

发光二极管散热装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管散热装置及其制造方法,该散热装置主要包括石墨膜、LED灯珠和导电线路,还可包括绝缘材料层。其中石墨膜是一种高导热石墨膜,导电线路是铜箔或铝箔导电线路或导线。LED灯珠与导电线路电连接从而构成相应的串联或者并联LED光源。导电线路是铜箔或铝箔导电线路时,导电线路粘结固定在绝缘材料层上,绝缘材料层粘结固定在石墨膜上。制造方法是将石墨膜材料裁切成所需形状,将裁切好的绝缘材料粘贴至石墨膜上,再将裁切好的铜箔或铝箔导电线路粘贴至石墨膜上,采用回流焊或人工焊接的方式使LED灯珠的引脚与导电线路固定电连接,再清洗、检测、返修。该散热装置散热效果较好、LED灯珠使用寿命较长。

Description

发光二极管散热装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种散热装置及其制造方法,特别地涉及一种发光二极管的散热装置及其制造方法。
背景技术
发光二极管(LED)是一种能够将电能转化为可见光的半导体器件。由于其光效高、耗电少、寿命长等的优点越来越多的运用在各种需要发光的场合,由发光二极管构成的灯具则广泛用于家庭、商场、银行、医院、宾馆、饭店等各种场合。目前市场上的大功率LED灯具(大功率LED灯具是指单颗LED灯珠的功率为1瓦或1瓦以上)的基本结构是将一块焊接或者贴装着LED灯珠的线路板固定在一块散热片上,上述线路板是铝基板、石墨基板或陶瓷基板等,上述散热片是铝材散热片、石墨散热片或陶瓷散热片等,散热片和线路板之间还设有一层导热胶。LED灯珠发光所产生的热量传递给线路板,线路板上的热量通过导热胶传递给散热片,依靠散热片较大的散热面积将热量传递给流过的空气来进行散热。目前采用上述结构的大功率LED灯具在常温下,LED灯珠点亮后一般要2小时以上才能达到热平衡,在热平衡后,其LED灯珠的焊点的温度一般在60至85℃之间,温度较高,LED灯珠的使用寿命一般只能在30000小时左右。
传统的大功率LED灯具无法抛弃散热片的设计,是因为其线路板的导热系数较低,热量无法迅速传导给空气,所以仅靠铝基板、石墨基板或陶瓷基板等的线路板与空气交换热量散热远远不够,热量在线路板上累积后会回传给LED灯珠,造成LED灯珠的工作温度较高,从而会造成LED灯珠迅速衰减,死灯,缩短了LED灯珠的使用寿命。
中国专利文献CN201655852U(申请号:201020163051.3)公开一种表面组装技术封装的LED背光源灯条,包括石墨基板以及以表面封装技术形式贴装在石墨基板上的LED,该石墨基板即为上述的石墨基板线路板,其厚度为0.3mm至3mm,包括一层用于散热的石墨基层;且该LED背光源灯条采用的是单颗功率1瓦以下的小功率LED灯珠,因此不需要设置散热片来散热。石墨基板在大功率LED灯具上的应用仅仅是为了取代铝基板从而改善导热性能,无法取代散热片。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种散热效果较好、LED灯珠使用寿命较长的发光二极管散热装置及其制造方法。
实现本发明目的的技术方案是提供一种发光二极管散热装置,包括绝缘材料层和分布在绝缘材料层上表面上的导电线路,还包括与导电线路电连接的LED灯珠以及包括石墨膜。
石墨膜是一种纯碳材高导热石墨膜,其厚度为0.012mm至1.0mm,优选0.012mm至0.15mm,导热系数为400至1900瓦/米·度。
导电线路由导电材料制成,其厚度在0.01至0.3mm之间。导电线路在其相应位置处设有与LED灯珠的数量相对应的正极焊点和负极焊点。
绝缘材料层是一层高导热绝缘胶或普通绝缘双面胶,其厚度在0.01至0.5mm之间。绝缘材料层根据导电线路的线路走向制作,其形状与导电线路的形状相对应,且导电线路的宽度比绝缘材料层的宽度小1至3mm。
绝缘材料层粘结固定在石墨膜上,且位于石墨膜的上方。导电线路粘结固定在绝缘材料层上,且位于绝缘材料层的上方。
LED灯珠的功率选择范围为1至30瓦,LED灯珠设有一个正极引脚和一个负极引脚。LED灯珠由其位于底面的导热金属部位与石墨膜的未粘贴有绝缘材料层的部位相接触,且LED灯珠的正极引脚与导电线路的相应一个正极焊点固定电连接,负极引脚与导电线路的相应一个负极焊点固定电连接。
上述导电线路所用的导电材料为铜箔或铝箔。
一种上述的发光二极管散热装置的制造方法,包括如下步骤:
①使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热石墨膜材料制作成所需形状的石墨膜。
②使用裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的包括铜箔或铝箔在内的导电材料根据电路设计制成导电线路。
③使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热绝缘胶卷材或普通绝缘双面胶卷材根据由步骤②得到的导电线路的形状制成相应形状的绝缘材料胶皮,且绝缘材料胶皮的宽度比导电线路的宽度大2mm。
④采用手工方式或者使用SMT贴片机将由步骤③得到的绝缘材料胶皮粘贴至石墨膜上,从而形成绝缘材料层。
⑤采用手工方式或者使用SMT贴片机将由步骤②得到的导电线路粘贴至绝缘材料层上。
⑥使用锡膏印刷机将焊锡膏印到导电线路的各个作为正、负极焊点的部位上,或采用手工方式使用针筒将锡膏挤在导电线路的各个作为正、负极焊点的部位上,再将导电线路的其他部位用保护膜覆盖遮挡。
将LED灯珠直接置于石墨膜上未粘贴有绝缘材料层的部位上相应一个位置处,或在各个LED灯珠的底面的金属导热部位涂抹导热胶后置于石墨膜上的未粘贴有绝缘材料层的部位的相应一个位置处,并使每个LED灯珠的正极引脚与导电线路的相应一个作为正极焊点的部位处的锡膏相接触,使每个LED灯珠的负极引脚与导电线路的相应一个作为负极焊点的部位处的锡膏相接触。
再使用回流焊炉采用回流焊的方式或使用热风枪对焊锡膏进行加热,直至焊锡膏熔化,冷却后LED灯珠与导电线路电连接,从而制成所需的串联或者并联的LED光源,并得到相应的发光二极管散热装置。
上述⑦使用超声波清洗机对由步骤⑥得到的发光二极管散热装置清洗残留物,从而去掉影响电性能的物质和对人体有害的焊接残留物,再使用包括放大镜、显微镜和在线测试仪在内的检测设备对发光二极管散热装置进行检测,对有问题的发光二极管散热装置进行返修。
一种上述的发光二极管散热装置的制造方法,包括如下步骤:
①使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热石墨膜材料制成所需形状的石墨膜。
②根据电路设计使用保护膜将石墨膜上不准备设置导电线路的部位遮盖起来,再使用绝缘胶涂布机在石墨膜的表面未被保护膜遮盖的部位上涂布一层液态高导热绝缘胶,并将液态高导热绝缘胶烤干,从而形成绝缘材料层。
③使用裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的包括铜箔或铝箔在内的导电材料根据电路设计制成导电线路,且导电线路的宽度比绝缘材料层的宽度小2mm。
④采用手工方式或者使用SMT贴片机将由步骤③得到的导电线路粘贴至绝缘材料层上。
⑤使用锡膏印刷机将焊锡膏印到导电线路的各个作为正、负极焊点的部位上,或采用手工方式使用针筒将锡膏挤在导电线路的各个作为正、负极焊点的部位上,再将导电线路的其他部位用保护膜覆盖遮挡。
将LED灯珠直接置于石墨膜上未粘贴有绝缘材料层的部位上相应一个位置处,或在各个LED灯珠的底面的金属导热部分涂抹导热胶后置于石墨膜上的未粘贴有绝缘材料层的部位的相应一个位置处,并使每个LED灯珠的正极引脚与导电线路的相应一个作为正极焊点的部位处的锡膏接触,使每个LED灯珠的负极引脚与导电线路的相应一个作为负极焊点的部位处的锡膏相接触。
再使用回流焊炉采用回流焊的方式或使用热风枪对焊锡膏进行加热,直至焊锡膏熔化,冷却后LED灯珠与导电线路电连接,从而制成所需的串联或者并联的LED光源,并得到相应的发光二极管散热装置。
上述⑥使用超声波清洗机对由步骤⑤得到的发光二极管散热装置清洗残留物,从而去掉影响电性能的物质和对人体有害的焊接残留物,再使用包括放大镜、显微镜和在线测试仪在内的检测设备对发光二极管散热装置进行检测,对有问题的发光二极管散热装置进行返修。
一种发光二极管散热装置,包括一定数量的LED灯珠,还包括石墨膜和导线。
石墨膜是一种纯碳材高导热石墨膜,其厚度为0.012mm至1.0mm,优选0.012mm至0.15mm,导热系数为400至1900瓦/米·度。
导线为普通铜芯外包绝缘胶皮的电导线,每根导线的长度为3至5厘米。
LED灯珠的功率选择范围为1至30瓦。
LED灯珠由其底面的导热金属部位与石墨膜相应的部位相接触,且所有的LED灯珠通过导线电连接从而构成串联或并联电路。
一种上述的发光二极管散热装置的制造方法,包括如下步骤:
①使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热石墨膜材料制成所需形状的石墨膜。
②使用裁切机将外购的外包绝缘胶皮的的导线切成小段,每段3至5厘米长,用剥线钳或者剥线机将每根小段导线两端的绝缘胶皮剥离,露出内部的金属导电芯,其他部分保留绝缘胶皮,从而制成多根导线。
③使用烙铁和焊丝手工将所有的LED灯珠的引脚与步骤②得到的导线焊接连接,从而制成串联或者并联的LED光源,并用绝缘胶带将焊接处裹起来以绝缘,从而使得LED灯珠与相应的导线电连接,从而制成所需的串联或者并联的LED光源。
④将LED灯珠直接置于石墨膜上相应一个位置处,或在各个LED灯珠的底面的金属导热部分涂抹导热胶后置于石墨膜上相应位置处。
⑤使用放大镜、显微镜和在线测试仪在内的检测设备对由步骤④得到的装置进行检测工作,对有问题的装置进行返修。
一种发光二极管散热装置,包括绝缘材料层和分布在绝缘材料层上表面上的导电线路,还包括与导电线路电连接的LED灯珠。以及石墨膜。
石墨膜是一种纯碳材高导热石墨膜,其厚度为0.012mm至1.0mm,优选0.012mm至0.15mm,导热系数为400至1900瓦/米·度。
导电线路是由铜箔制成的导电线路,其厚度在0.01至0.3mm之间。导电线路在其相应位置处设有与LED灯珠的数量相对应的正极焊点和负极焊点。
绝缘材料层是一层高导热绝缘双面胶,其厚度在0.01至0.5mm之间。且绝缘材料层的形状与导电线路的形状一致。
绝缘材料层粘结固定在石墨膜上,且位于石墨膜的上方。导电线路粘结固定在绝缘材料层上,且位于绝缘材料层的上方。
LED灯珠的功率选择范围为1至30瓦,LED灯珠设有一个正极引脚和一个负极引脚。LED灯珠的正极引脚与导电线路的相应一个正极焊点固定电连接,负极引脚与导电线路的相应一个负极焊点固定电连接。
一种上述的发光二极管散热装置的制造方法,包括如下步骤:
①使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热石墨膜材料制作成所需形状的石墨膜。
②根据电路图设计使用柔性电路板制造设备制造出相应的柔性电路板,柔性电路板包括从下向上依次分布的离型膜、高导热绝缘双面胶层和铜箔导电线路,铜箔导电线路的表面设有作为正、负极焊点的焊盘。
③将由步骤②得到的柔性电路板的离型膜撕去,采用手工方式或者使用SMT贴片机将被剥离离型膜的柔性电路板的高导热绝缘双面胶面黏贴在石墨膜上,则柔性电路板的高导热绝缘双面胶层即为绝缘材料层,柔性电路板的铜箔导电线路即为导电线路。
④使用锡膏印刷机将焊锡膏印到导电线路的各个作为正、负极焊点的焊盘上,或采用手工方式使用针筒将锡膏挤在导电线路的各个作为正、负极焊点的焊盘上,再将导电线路的其他部位用保护膜覆盖遮挡。
使每个LED灯珠的正极引脚与导电线路的相应一个作为正极焊点的焊盘处的锡膏相接触,使每个LED灯珠的负极引脚与导电线路的相应一个作为负极焊点的焊盘处的锡膏相接触。
再使用回流焊炉采用回流焊的方式或使用热风枪对焊锡膏进行加热直至焊锡膏熔化,冷却后LED灯珠与导电线路电连接,从而制成所需的串联或者并联的LED光源,并得到相应的发光二极管散热装置。
上述⑤使用超声波清洗机对由步骤④得到的发光二极管散热装置清洗残留物,从而去掉影响电性能的物质和对人体有害的焊接残留物,再使用包括放大镜、显微镜和在线测试仪在内的检测设备对发光二极管散热进行检测,对有问题的发光二极管散热装置进行返修。
上述的发光二极管散热装置还包括辅助散热石墨膜、导热座和定位柱。辅助散热石墨膜的张数为1至5张,其大小与石墨膜相同。导热座和定位柱相对于各个LED灯珠设置。相对于每个的LED灯珠设置的定位柱为1个,相对于每个LED灯珠设置导热座为1组。各组导热座的数量均与辅助散热石墨膜的张数相同。
导热座呈圆柱形,由包括铝、铜、铁或石墨在内的高导热材料制成,其厚度为3至6mm,底面直径为0.8至1cm,导热座的中央沿上下方向开有一个通孔,通孔的直径为1至2mm。
辅助散热石墨膜的材质与石墨膜相同,其厚度为0.012mm至1.0mm,优选0.012mm至0.15mm,导热系数为400至1900瓦/米·度,每张辅助散热石墨膜上相应位置处开有数量与定位柱的数量相同的通孔,该通孔的直径与导热座的通孔的直径相等,且通孔的位置与LED灯珠的位置相对应。定位柱由包括铝、铜、铁、石墨、塑料在内的耐温材料制成,其长度为一组导热座中各个导热座的高度与各张辅助散热石墨膜的厚度之和,直径略小于导热座上的通孔的直径。
将各张辅助散热石墨膜按照从上至下依次水平设置的方式设置在石墨膜的下方,且在石墨膜与最上面一张辅助散热石墨膜之间,以及在相邻的2张辅助散热石墨膜之间设置1个导热座。同一组的导热座的通孔与各张辅助散热石墨膜的相应一个通孔依次对准,然后将各定位柱从上下方向依次穿过辅助散热石墨膜和相应一组导热座的各个导热座相应的通孔从而将各张辅助散热石墨膜与相应一组导热座连接在一起构成辅助散热组件。
各个辅助散热组件的最上方的导热座处于相应一个LED灯珠的下方,且上述最上方的导热座的上端面与石墨膜的紧密接触。各导热座与相应的石墨膜、辅助散热石墨膜之间涂有填补接触部位的空隙的导热胶。
上述单颗LED灯珠的功率每增加1瓦所需增加的石墨膜和辅助散热石墨膜的面积之和为8至15平方厘米。
本发明具有积极的效果:
(1)本发明的发光二极管散热装置的散热效果较好,整个散热装置在10至15分钟即可达到热平衡,LED灯珠的焊点温度在40至60℃之间,LED灯珠的使用寿命能够达到50000小时左右。使用中,大功率LED灯珠的焊点温度越低,则使用寿命越长,亮度维持越好,所以本发明的发光二极管散热装置的散热效果远远优于传统的采用铝材散热片、石墨散热片或陶瓷散热片等的散热装置的散热效果,且LED灯珠的使用寿命较长。
(2)本发明的发光二极管散热装置无需再配置额外的线路板和散热片,将本发明的LED散热装置装配至不起散热作用的塑料顶盖、底盖中即可,节约了配置线路板和散热片的高昂的费用,大大降低了LED灯具的制造成本。
(3)应用本发明的发光二极管散热装置的LED灯具的整体厚度较薄,具有质量轻、外型美观、占用空间较小、便于安装等优点。
(4)本发明的发光二极管散热装置通过导热座和辅助散热石墨膜的辅助散热组件设计有效弥补了LED灯珠功率较大时石墨膜的面积有限导致散热效果不佳的缺陷,散热效果优良。
附图说明
图1为本发明的实施例1中的发光二极管散热装置的结构示意图;
图2为图1所示的发光二极管散热装置的石墨膜和LED灯珠焊点的温度曲线图。
图3为本发明的实施例4中的发光二极管散热装置的结构示意图;
图4为本发明的实施例6中的发光二极管散热装置的结构示意图;
图5为图1中所示的发光二极管散热装置装配辅助散热装置后的结构示意图;
图6为图3中所示的发光二极管散热装置装配辅助散热装置后的结构示意图;
图7为图4中所示的发光二极管散热装置装配辅助散热装置后的结构示意图;
图8为采用图1所示的发光二极管散热装置的LED灯具的一种结构示意图。
上述附图中的标记如下:
石墨膜1,辅助散热石墨膜1-1,绝缘材料层2,导电线路3,导线31,LED灯珠4,正极引脚41,负极引脚42,底盖5,通孔51,透镜6,裙边61,顶盖7,导热座8,定位柱9。
具体实施方式
(实施例1、发光二极管散热装置)
见图1,本实施例的发光二极管散热装置包括从下向上依次分布的石墨膜1、绝缘材料层2和导电线路3,还包括设置在石墨膜1上且与导电线路3电连接的LED灯珠4。
石墨膜1采用由常州碳元科技发展有限公司制造的一种纯碳材高导热石墨膜,高导热石墨膜是一种与石墨基板的石墨基层完全不同的新型膜材散热材料,其厚度为0.012mm至1.0mm,优选0.012mm至0.15mm。0.012至0.1mm的一种纯碳材高导热石墨膜的各类型号的产品的导热参数如下表所示:
Figure BDA0000069183040000081
0.05至1mm的另一种纯碳材高导热石墨膜的导热参数如下表所示:
Figure BDA0000069183040000082
高导热石墨膜采用压延的方式制作,强制性地使其内部的分子结构比石墨基板的分子结构更紧密,因此其导热系数比石墨基板高得多,石墨基板的石墨基层的导热系数在200至300瓦/米·度(W/(Mk)),而高导热石墨膜的导热系数高达400至1900瓦/米·度,且高导热石墨膜具有良好的再加工性,可裁切冲压成任意形状,可多次弯折,适用于将点热源转换为面热源的快速热传导。本实施例的石墨膜1采用厚度为0.1mm的高导热石墨膜。
导电线路3由铜箔或铝箔等各种导电材料中的一种制成,其厚度在0.01至0.3mm之间,本实施例的导电线路3采用厚度为0.025mm的铜箔制成,且导电线路3根据电路设计在相应的位置设有一定数量的正极焊点和负极焊点。
绝缘材料层2是一层高导热绝缘胶或普通绝缘双面胶,其厚度在0.01至0.5mm之间。本实施例采用由上海宏轩材料科技有限公司制造的型号为ZH-PIY255的聚酰亚胺绝缘胶带,其厚度为0.06mm,其绝缘性能良好。绝缘材料层2根据导电线路3的线路走向制作,其形状与导电线路3的形状相对应,且导电线路3的宽度比绝缘材料层2的宽度小2mm。
绝缘材料层2粘结固定在石墨膜1上,且位于石墨膜1的上方。导电线路3粘结固定在绝缘材料层2上,且位于绝缘材料层2的上方。
LED灯珠4的功率选择范围为1至30瓦,本实施例的LED灯珠4的功率为1瓦。LED灯珠4的左侧设有一个正极引脚41,右侧设有一个负极引脚42。LED灯珠4由其底面的导热金属部位与石墨膜1上未粘贴有绝缘材料层2的部位相接触,且LED灯珠4的正极引脚41与导电线路3的相应一个正极焊点固定电连接,负极引脚42与导电线路3的相应一个负极焊点固定电连接。
单颗LED灯珠4的功率每增加1瓦所需增加的石墨膜1的面积为8至15平方厘米。
本实施例的发光二极管散热装置使用时,LED灯珠4被点亮后,开始产生热量,热量通过LED灯珠4的底面涂布的导热胶传导给石墨膜1,由于石墨膜1的导热系数较高,可以迅速吸收LED灯珠4发出的热量并随即扩散至整个石墨膜1的膜片上,只要石墨膜1处于较好的通风条件下,大部分石墨膜1所吸收的热量便可迅速地被流过的空气带走,剩下的小部分热量存储在石墨膜1上,在非常短的时间内(10至15分钟)即可达到热平衡。常温下,本实施例的发光二极管散热装置在10至15分钟达到热平衡,LED灯珠4的焊点温度在40至60℃之间。达到热平衡的时间的不同和LED灯珠4的焊点温度的不同是由LED灯珠4的功率高低不同以及石墨膜1的面积的不同和导热系数的不同所致。若通风良好,本实施例的LED灯珠4的使用寿命能够达到50000小时左右。
见图2,本实施例的发光二极管散热装置的石墨膜1的厚度为0.1mm,LED灯珠4的单颗功率为1瓦,在LED散热装置的下方设有强制散热的风扇,随着LED灯珠4的点亮时间的延续,石墨膜1的温度和LED灯珠4的焊点的温度均在10分钟后达到平衡,石墨膜1在热平衡后温度稳定在52℃(±2℃),LED灯珠4在热平衡后温度稳定在48℃(±2℃)。
(实施例2、发光二极管散热装置的制造方法)
本实施例中,所制造的发光二极管散热装置是实施例1所述结构的发光二极管散热装置。制造该发光二极管散热装置需要膜片裁切机、铜箔裁切机、冲压设备、锡膏印刷机、SMT贴片机、回流焊炉、超声波清洗机和放大镜、显微镜、在线测试仪等检测设备。
本发明的发光二极管散热装置的制造方法包括下列步骤:
①使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热石墨膜材料制作成所需形状的石墨膜1。
②使用铜箔裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的铜箔材料根据电路设计制成铜箔导电线路3。
③使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热绝缘胶卷材或普通绝缘双面胶卷材根据由步骤②得到的导电线路3的形状制成相应形状的绝缘材料胶皮,且绝缘材料胶皮的宽度比导电线路3的宽度大2mm。
④采用手工方式或者使用SMT贴片机将由步骤③得到的绝缘材料胶皮粘贴至石墨膜1上,从而形成绝缘材料层2。
⑤采用手工方式或者使用SMT贴片机将由步骤②得到的导电线路3粘贴至绝缘材料层2上。
⑥使用锡膏印刷机将焊锡膏印到导电线路3的各个作为正、负极焊点的部位上,或采用手工方式使用针筒将锡膏挤在导电线路3的各作为正、负极焊点的部位上,再将导电线路3的其他部位用保护膜覆盖遮挡;
将LED灯珠4直接置于石墨膜1上未粘贴有绝缘材料层2的部位上相应位置处,或在LED灯珠4的底面的金属导热部位涂抹导热胶后置于石墨膜1上未粘贴有绝缘材料层2的部位上相应位置处,并使每个LED灯珠4的正极引脚41与导电线路3的相应一个作为正极焊点的部位处的锡膏接触,负极引脚42与导电线路3的相应一个作为负极焊点的部位处的锡膏接触;
再使用回流焊炉采用回流焊的方式或使用热风枪加热上述装置直至焊锡膏熔化,冷却后LED灯珠4与导电线路3电连接,从而制成所需的串联或者并联的LED光源,并得到相应的发光二极管散热装置。
⑦使用超声波清洗机对由步骤⑥得到的发光二极管散热装置清洗残留物,从而去掉影响电性能的物质和对人体有害的焊接残留物,再使用放大镜、显微镜和在线测试仪在内的检测设备对发光二极管散热装置进行检测,对有问题的发光二极管散热装置进行返修。
(实施例3、发光二极管散热装置的制造方法)
本实施例中,所制造的发光二极管散热装置是实施例1所述结构的发光二极管散热装置。制造该发光二极管散热装置需要膜片裁切机、铜箔裁切机、绝缘胶涂布机、锡膏印刷机、SMT贴片机器、回流焊炉、超声波清洗机和放大镜、显微镜、在线测试仪等检测设备。
本发明的发光二极管散热装置的制造方法包括下列步骤:
①使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热石墨膜材料制成所需形状的石墨膜1。
②根据电路设计使用保护膜将石墨膜1上不准备设置导电线路3的部位遮盖起来,再使用绝缘胶涂布机在石墨膜1的表面未被保护膜遮盖的部位上涂布一层液态高导热绝缘胶,并将液态高导热绝缘胶烤干,从而形成绝缘材料层2。
③使用铜箔裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的铜箔材料根据电路设计制成铜箔导电线路3,且导电线路3的宽度比绝缘材料层2的宽度小2mm。
④采用手工方式或者使用SMT贴片机将由步骤③得到的铜箔线路粘贴至绝缘材料层2上。
⑤使用锡膏印刷机将焊锡膏印到导电线路3的各个作为正、负极焊点的部位上,或采用手工方式使用针筒将锡膏挤在导电线路3的各作为正、负极焊点的部位上,再将导电线路3的其他部位用保护膜覆盖遮挡;
将LED灯珠4直接置于石墨膜1上未粘贴有绝缘材料层2的部位上相应位置处,或在各个LED灯珠4的底面的金属导热部位涂抹导热胶后置于石墨膜1上的未粘贴有绝缘材料层2的部位的相应一个位置处,并使每个LED灯珠4的正极引脚41与导电线路3的相应一个作为正极焊点的部位处的锡膏接触,负极引脚42与导电线路3的相应一个作为负极焊点的部位处的锡膏相接触;
再使用回流焊炉采用回流焊的方式或使用热风枪对焊锡膏进行加热,直至焊锡膏熔化,冷却后LED灯珠4与导电线路3电连接,从而制成所需的串联或者并联的LED光源,并得到相应的发光二极管散热装置。
⑥使用超声波清洗机对由步骤⑤得到的发光二极管散热装置清洗残留物,从而去掉影响电性能的物质和对人体有害的焊接残留物,再使用包括放大镜、显微镜和在线测试仪在内的检测设备对发光二极管散热装置进行检测工作,对有问题的发光二极管散热装置进行返修。
(实施例4、发光二极管散热装置)
见图3,本实施例的发光二极管散热装置包括石墨膜1、导线31和一定数量的LED灯珠4,所有的LED灯珠4设置在石墨膜1上且通过导线31电连接从而串联或并联。
石墨膜1采用由常州碳元科技发展有限公司制造的一种纯碳材高导热石墨膜,高导热石墨膜是一种与石墨基板的石墨基层完全不同的新型膜材散热材料,其厚度为0.012mm至1.0mm,优选0.012mm至0.15mm。0.012至0.1mm的一种纯碳材高导热石墨膜的各类型号的产品的导热参数如下表所示:
Figure BDA0000069183040000121
Figure BDA0000069183040000131
0.05至1mm的另一种纯碳材高导热石墨膜的导热参数如下表所示:
高导热石墨膜采用压延的方式制作,强制性地使其内部的分子结构比石墨基板的分子结构更紧密,因此其导热系数比石墨基板高得多,石墨基板的石墨基层的导热系数在200至300瓦/米·度(W/(Mk)),而高导热石墨膜的导热系数高达400至1900瓦/米·度,且高导热石墨膜具有良好的再加工性,可裁切冲压成任意形状,可多次弯折,适用于将点热源转换为面热源的快速热传导。本实施例的石墨膜1采用厚度为0.1mm的高导热石墨膜。
导线31为普通铜芯外包绝缘胶皮的电导线,每根导线31的长度为3至5厘米。
LED灯珠4的功率选择范围为1至30瓦,本实施例的LED灯珠4的功率为1瓦。LED灯珠4的左侧设有一个正极引脚41,右侧设有一个负极引脚42。LED灯珠4由其底面的导热金属部位与石墨膜1上相应的部位相接触,且所有的LED灯珠4通过导线31电连接从而构成串联或并联电路,本实施例中,LED灯珠4的数量为2个,第一个LED灯珠4的负极引脚42与导线31的一端固定电连接,导线31的另一端与第二个LED灯珠4的负极引脚固定电连接,从而构成串联电路,第一个LED灯珠4(图中位于左侧的LED灯珠4)的正极引脚41和第二个LED灯珠4(图中位于右侧的LED灯珠4)的负极引脚42用于与电源电连接。每个LED灯珠4的正极引脚41或负极引脚42与导线31的连接处通过绝缘胶带包裹起来以绝缘。
单颗LED灯珠4的功率每增加1瓦所需增加的石墨膜1的面积为8至15平方厘米。
本实施例的发光二极管散热装置使用时,LED灯珠4被点亮后,开始产生热量,热量通过LED灯珠4的底面涂布的导热胶传导给石墨膜1,由于石墨膜1的导热系数较高,可以迅速吸收LED灯珠4发出的热量并随即扩散至整个石墨膜1的膜片上,只要石墨膜1处于较好的通风条件下,大部风石墨膜1所吸收的热量便可迅速地被流过的空气带走,剩下的小部分热量存储在石墨膜1上,在非常短的时间内(10至15分钟)即可达到热平衡。常温下,本实施例的发光二极管散热装置在10至15分钟达到热平衡,LED灯珠4的焊点温度在40至60℃之间。达到热平衡的时间的不同和LED灯珠4的焊点温度的不同是由LED灯珠4的功率高低不同以及石墨膜1的面积的不同和导热系数的不同所致。若通风良好,本实施例的LED灯珠4的使用寿命能够达到50000小时左右。
(实施例5、发光二极管散热装置的制造方法)
本实施例中,所制造的发光二极管散热装置是实施例4所述结构的发光二极管散热装置。制造该发光二极管散热装置需要膜片裁切机、冲压设备、导线、裁切机、剥线钳、剥线机、锡膏印刷机、回流焊炉、在线测试仪等检测设备等。
本发明的发光二极管散热装置的制造方法包括下列步骤:
①使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热石墨膜材料制成所需形状的石墨膜1。
②使用裁切机将外购的外包绝缘胶皮的的导线切成小段,每段3至5厘米长,用剥线钳或者剥线机将每根小段导线两端的绝缘胶皮剥离,露出内部的金属导电芯,其他部分保留绝缘胶皮,从而制成多根导线31。
③使用烙铁和焊丝手工将所有的LED灯珠4的引脚与步骤②得到的导线31焊接连接,从而制成串联或者并联的LED光源,并用绝缘胶带将焊接处裹起来以绝缘,从而使得LED灯珠4与相应的导线31电连接,从而制成所需的串联或者并联的LED光源。
④将LED灯珠(4)直接置于石墨膜(1)上相应一个位置处,或在各个LED灯珠4的底面的金属导热部分涂抹导热胶后置于石墨膜1上相应位置处。
⑤使用放大镜、显微镜和在线测试仪在内的检测设备对由步骤④得到的装置进行检测工作,对有问题的装置进行返修。
(实施例6、发光二极管散热装置)
见图4,本实施例的发光二极管散热装置包括从下向上依次分布的石墨膜1、绝缘材料层2和导电线路3,还包括设置在石墨膜1上且与导电线路3电连接的LED灯珠4。
石墨膜1采用由常州碳元科技发展有限公司制造的一种纯碳材高导热石墨膜,高导热石墨膜是一种与石墨基板的石墨基层完全不同的新型膜材散热材料,其厚度为0.012mm至1.0m,优选0.012mm至0.15mm。0.012至0.1mm的一种纯碳材高导热石墨膜的各类型号的产品的导热参数如下表所示:
0.05至1mm的另一种纯碳材高导热石墨膜的导热参数如下表所示:
Figure BDA0000069183040000152
Figure BDA0000069183040000161
高导热石墨膜采用压延的方式制作,强制性地使其内部的分子结构比石墨基板的分子结构更紧密,因此其导热系数比石墨基板高得多,石墨基板的石墨基层的导热系数在200至350瓦/米·度(W/(Mk)),而高导热石墨膜的导热系数高达400至1900瓦/米·度,且高导热石墨膜具有良好的再加工性,可裁切冲压成任意形状,可多次弯折,适用于将点热源转换为面热源的快速热传导。本实施例的石墨膜1采用厚度为0.1mm的高导热石墨膜。
导电线路3是由铜箔制成的导电线路,其厚度在0.01至0.3mm之间,本实施例的导电线路3采用厚度为0.025mm的铜箔制成,且导电线路3根据电路设计在相应的位置设有一定数量的正极焊点和负极焊点。
绝缘材料层2是一层高导热绝缘双面胶,其厚度在0.01至0.5mm之间。且绝缘材料层2的形状与导电线路3的形状一致。
绝缘材料层2粘结固定在石墨膜1上,且位于石墨膜1的上方。导电线路3粘结固定在绝缘材料层2上,位于绝缘材料层2的上方。
LED灯珠4的功率选择范围为1至30瓦,本实施例的LED灯珠4的功率为1瓦。LED灯珠4的左侧设有一个正极引脚41,右侧设有一个负极引脚42。LED灯珠4的正极引脚41与导电线路3的相应一个正极焊点固定电连接,负极引脚42与导电线路3的相应一个负极焊点固定电连接。
单颗LED灯珠4的功率每增加1瓦所需增加的石墨膜1的面积为8至15平方厘米。
本实施例的发光二极管散热装置使用时,LED灯珠4被点亮后,开始产生热量,热量通过LED灯珠4的底面涂布的导热胶传导给石墨膜1,由于石墨膜1的导热系数较高,可以迅速吸收LED灯珠4发出的热量并随即扩散至整个石墨膜1的膜片上,只要石墨膜1处于较好的通风条件下,大部风石墨膜1所吸收的热量便可迅速地被流过的空气带走,剩下的小部分热量存储在石墨膜1上,在非常短的时间内(10至15分钟)即可达到热平衡。常温下,本实施例的发光二极管散热装置在10至15分钟达到热平衡,LED灯珠4的焊点温度在40至60℃之间。达到热平衡的时间的不同和LED灯珠4的焊点温度的不同是由LED灯珠4的功率高低不同以及石墨膜1的面积的不同和导热系数的不同所致。若通风良好,本实施例的LED灯珠4的使用寿命能够达到50000小时左右。
(实施例7、发光二极管散热装置的制造方法)
本实施例中,所制造的发光二极管散热装置是实施例6所述结构的发光二极管散热装置。制造该发光二极管散热装置需要膜片裁切机、柔性电路板(FPC)制造设备、冲压设备、锡膏印刷机、SMT贴片机器、回流焊炉、超声波清洗机和放大镜、显微镜、在线测试仪等检测设备等。
本发明的发光二极管散热装置的制造方法包括下列步骤:
①使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热石墨膜材料制作成所需形状的石墨膜1。
②根据电路图设计使用柔性电路板(FPC)制造设备制造出相应的柔性电路板,柔性电路板包括从下向上依次分布的离型膜、高导热绝缘双面胶层和铜箔导电线路,铜箔导电线路的表面设有作为正、负极焊点的焊盘。
③将由步骤②得到的柔性电路板的离型膜撕去,采用手工方式或者使用SMT贴片机将被剥离离型膜的柔性电路板的高导热绝缘双面胶面黏贴在石墨膜1上,则柔性电路板的高导热绝缘双面胶层即为绝缘材料层2,柔性电路板的铜箔导电线路即为导电线路3。
④使用锡膏印刷机将焊锡膏印到导电线路3的各个作为正、负极焊点的焊盘上,或采用手工方式使用针筒将锡膏挤在导电线路3的各个作为正、负极焊点的焊盘上,再将导电线路3的其他部位用保护膜覆盖遮挡;
使每个LED灯珠4的正极引脚41与导电线路3的相应一个作为正极焊点的焊盘处的锡膏相接触,使每个LED灯珠(4)的负极引脚42与导电线路3的相应一个作为负极焊点的焊盘处的锡膏相接触;
再使用回流焊炉采用回流焊的方式或使用热风枪对焊锡膏进行加热直至焊锡膏熔化,冷却后LED灯珠4与导电线路3电连接,从而制成所需的串联或者并联的LED光源,并得到相应的发光二极管散热装置。
⑤使用超声波清洗机对由步骤④得到的发光二极管散热装置清洗残留物,从而去掉影响电性能的物质和对人体有害的焊接残留物,再使用放大镜、显微镜和在线测试仪在内的检测设备对发光二极管散热装置进行检测,对有问题的发光二极管散热装置进行返修。
(实施例8、发光二极管散热装置)
见图5至图7,本实施例的发光二极管散热装置与实施例1或4或6中的发光二极管散热装置基本相同,其不同之处在于:发光二极管散热装置还包括辅助散热石墨膜1-1、导热座8和定位柱9。辅助散热石墨膜1-1的张数为2张,其大小与石墨膜1相同。导热座8和定位柱9相对于各个LED灯珠4设置;相对于每个的LED灯珠4设置的定位柱9为1个,相对于每个LED灯珠4设置导热座8为1组;各组导热座8的数量为2个。
导热座8呈圆柱形,由包括铝、铜、铁或石墨在内的高导热材料制成,其厚度为3mm,底面的直径为0.8cm。导热座8的中央沿上下方向开有一个通孔,通孔的直径为1至2mm。
辅助散热石墨膜1-1采用与石墨膜1相同的纯碳材高导热石墨膜,其厚度为0.012mm至1.0mm,优选0.012mm至0.15mm,导热系数为400至1900瓦/米·度。每张辅助散热石墨膜1-1上相应位置处开有数量与定位柱9的数量相同的通孔,该通孔的直径与导热座8的通孔的直径相等,且通孔的位置与LED灯珠4的位置相对应。
定位柱9由铝、铜、铁、石墨、塑料在内的耐温材料制成,其长度为导热座8与辅助散热石墨膜1-1的厚度之和的两倍,直径略小于导热座8上的通孔的直径。
将数量与LED灯珠4的数量相同的第一组导热座8置于一张辅助散热石墨膜1-1的上方,且使每个导热座8的通孔与该辅助散热石墨膜1-1的相应一个通孔对准,将剩下的第二组导热座8置于上述辅助散热石墨膜1-1的下方,且使每个导热座8的通孔与上述辅助散热石墨膜1-1的相应一个通孔对准,再将另一张辅助散热石墨膜1-1置于第二组导热座8的下方,且使该辅助散热石墨膜1-1上的通孔与相应一个导热座8的通孔对准,最后将各定位柱9从上下方向上依次穿过辅助散热石墨膜1-1和相应一组导热座8的各个导热座8相应的通孔从而将各张辅助散热石墨膜1-1与相应一组导热座8连接在一起构成辅助散热组件。将辅助散热组件置于石墨膜1的下方,并使第一组导热座8的各导热座8处于相应一个LED灯珠4的下方,且第一组导热座8的各导热座8的上端面与石墨膜1的紧密接触。
各导热座8与相应的石墨膜1、辅助散热石墨膜1-1之间可涂抹导热胶以填补接触部位的空隙。
通过导热座8和辅助散热石墨膜1-1的设计有效增加了发光二极管散热装置的的石墨膜散热面积,在此基础上,单颗LED灯珠4的功率每增加1瓦所需增加的石墨膜1和辅助散热石墨膜1-1的面积之和为8至15平方厘米。
(实施例9、发光二极管散热装置)
本实施例的发光二极管散热装置与实施例1中的发光二极管散热装置基本相同,其不同之处在于:LED灯珠4并不通过在其底面的导热金属部位涂抹上导热胶后粘结固定在石墨膜1上相应的部位上,而是LED灯珠4直接置放在石墨膜1上未粘贴有绝缘材料层2的部位上,且其底面的导热金属部位与石墨膜1相接触。
(应用例1、LED灯具)
见图8,本应用例的LED灯具包括底盖5、透镜6、顶盖7和由实施例1或9得到的发光二极管散热装置。
底盖5、透镜6和顶盖7均为由塑料材料制成的注塑一体件,其中底盖5和顶盖7均为由普通的ABS或普通的PVC塑料材料制成的不透明的注塑一体件,透镜6为由透明级的ABS、透明级的PET、透明级的PS、透明级的PC、透明级的PMMA或透明级的PVC塑料材料制成的透明的注塑一体件。
底盖5的上部设置用于通风的前后贯通的数个通风孔51,底盖的厚度为6mm。
每个LED灯珠4配置一个透镜6,透镜6呈倒圆台形,透镜6的大小与LED灯珠4的大小相对应。透镜6的下端面设置开口向下、形状与LED灯珠4的形状相对应的盲孔,上部设置环形水平的裙边61。透镜6的高度(图中上下向的距离)为10mm。
顶盖7的厚度为2.8mm,顶盖7上设有与透镜6的上端面形状相对应的通孔,通孔的数量与透镜6的数量相同。
本应用例的LED灯具装配时,将发光二极管散热装置放置在底盖5的上端面上,然后将每个透镜6分别从上向下安装在对应的一个LED灯珠4上,然后将顶盖7从上向下扣入透镜6上,通过紧固件将顶盖7与底盖5固定连接在一起,从而可进一步将LED灯珠4的下端面压实在石墨膜1上,增加了热传导的效果。
本应用例的LED灯具使用时,LED灯具通电后,LED灯珠4点亮并开始产生热量,热量通过LED灯珠4的底面涂布的导热胶传导给石墨膜1,由于石墨膜1的导热系数较高,可以迅速吸收LED灯珠4发出的热量并随即扩散至整个石墨膜1的膜片上,而底盖5又设置了通风孔51,因此大部风石墨膜1所吸收的热量被流过的空气带走,剩下的小部分热量存储在石墨膜1上,在非常短的时间内(10至15分钟)即可达到热平衡。塑料材料制成的底盖5、透镜6和顶盖7均不起散热作用,仅在结构上对发光二极管散热装置起支撑、限位作用。
当然,由实施例4或6得到的发光二极管散热装置也是由类似的底盖5、透镜6和顶盖7支撑、限位的。
实施例8得到的发光二极管散热装置也是通过相应的底盖5和顶盖7进行支撑和限位,在通过紧固件将底盖5与顶盖7固定在一起时,同时也将辅助散热组件的导热座8限位固定在相应的位置,使得各导热座8的上下端面与相应的辅助散热石墨膜1-1紧密接触,且使得最上方的导热座8的上端面与石墨膜1的下端面紧密接触。定位柱9可以直接设计在底盖5上。

Claims (13)

1.一种发光二极管散热装置,包括绝缘材料层(2)和分布在绝缘材料层(2)上表面上的导电线路(3),还包括与导电线路(3)电连接的LED灯珠(4),其特征在于:还包括石墨膜(1);
石墨膜(1)是一种纯碳材高导热石墨膜,其厚度为0.012mm至1.0mm,导热系数为400至1900瓦/米·度;
导电线路(3)由导电材料制成,其厚度在0.01至0.3mm之间;导电线路(3)在其相应位置处设有与LED灯珠(4)的数量相对应的正极焊点和负极焊点;
绝缘材料层(2)是一层高导热绝缘胶或普通绝缘双面胶,其厚度在0.01至0.5mm之间;绝缘材料层(2)根据导电线路(3)的线路走向制作,其形状与导电线路(3)的形状相对应,且导电线路(3)的宽度比绝缘材料层(2)的宽度小1至3mm;
绝缘材料层(2)粘结固定在石墨膜(1)上,且位于石墨膜(1)的上方;导电线路(3)粘结固定在绝缘材料层(2)上,且位于绝缘材料层(2)的上方;
LED灯珠(4)的功率选择范围为1至30瓦,LED灯珠(4)设有一个正极引脚(41)和一个负极引脚(42);LED灯珠(4)由其位于底面的导热金属部位与石墨膜(1)的未粘贴有绝缘材料层(2)的部位相接触,且LED灯珠(4)的正极引脚(41)与导电线路(3)的相应一个正极焊点固定电连接,负极引脚(42)与导电线路(3)的相应一个负极焊点固定电连接。
2.根据权利要求1所述的发光二极管散热装置,其特征在于:导电线路(3)所用的导电材料为铜箔或铝箔。
3.一种如权利要求1所述的发光二极管散热装置的制造方法,包括如下步骤:
①使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热石墨膜材料制作成所需形状的石墨膜(1);
②使用裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的包括铜箔或铝箔在内的导电材料根据电路设计制成导电线路(3);
③使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热绝缘胶卷材或普通绝缘双面胶卷材根据由步骤②得到的导电线路的形状制成相应形状的绝缘材料胶皮,且绝缘材料胶皮的宽度比导电线路的宽度大2mm;
④采用手工方式或者使用SMT贴片机将由步骤③得到的绝缘材料胶皮粘贴至石墨膜(1)上,从而形成绝缘材料层(2);
⑤采用手工方式或者使用SMT贴片机将由步骤②得到的导电线路(3)粘贴至绝缘材料层(2)上;
⑥使用锡膏印刷机将焊锡膏印到导电线路(3)的各个作为正、负极焊点的部位上,或采用手工方式使用针筒将锡膏挤在导电线路(3)的各个作为正、负极焊点的部位上,再将导电线路(3)的其他部位用保护膜覆盖遮挡;
将LED灯珠(4)直接置于石墨膜(1)上未粘贴有绝缘材料层(2)的部位上相应一个位置处,或在各个LED灯珠(4)的底面的金属导热部位涂抹导热胶后置于石墨膜(1)上的未粘贴有绝缘材料层(2)的部位的相应一个位置处,并使每个LED灯珠(4)的正极引脚(41)与导电线路(3)的相应一个作为正极焊点的部位处的锡膏相接触,使每个LED灯珠(4)的负极引脚(42)与导电线路(3)的相应一个作为负极焊点的部位处的锡膏相接触;
再使用回流焊炉采用回流焊的方式或使用热风枪对焊锡膏进行加热,直至焊锡膏熔化,冷却后LED灯珠(4)与导电线路(3)电连接,从而制成所需的串联或者并联的LED光源,并得到相应的发光二极管散热装置。
4.根据权利要求3所述的发光二极管散热装置的制造方法,其特征在于:还包括如下步骤:⑦使用超声波清洗机对由步骤⑥得到的发光二极管散热装置清洗残留物,从而去掉影响电性能的物质和对人体有害的焊接残留物,再使用包括放大镜、显微镜和在线测试仪在内的检测设备对发光二极管散热装置进行检测,对有问题的发光二极管散热装置进行返修。
5.一种如权利要求1所述的发光二极管散热装置的制造方法,包括如下步骤:
①使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热石墨膜材料制成所需形状的石墨膜(1);
②根据电路设计使用保护膜将石墨膜(1)上不准备设置导电线路(3)的部位遮盖起来,再使用绝缘胶涂布机在石墨膜(1)的表面未被保护膜遮盖的部位上涂布一层液态高导热绝缘胶,并将液态高导热绝缘胶烤干,从而形成绝缘材料层(2);
③使用裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的包括铜箔或铝箔在内的导电材料根据电路设计制成导电线路(3),且导电线路(3)的宽度比绝缘材料层(2)的宽度小2mm;
④采用手工方式或者使用SMT贴片机将由步骤③得到的导电线路(3)粘贴至绝缘材料层(2)上;
⑤使用锡膏印刷机将焊锡膏印到导电线路(3)的各个作为正、负极焊点的部位上,或采用手工方式使用针筒将锡膏挤在导电线路(3)的各个作为正、负极焊点的部位上,再将导电线路(3)的其他部位用保护膜覆盖遮挡;
将LED灯珠(4)直接置于石墨膜(1)上未粘贴有绝缘材料层(2)的部位上相应一个位置处,或在各个LED灯珠(4)的底面的金属导热部分涂抹导热胶后置于石墨膜(1)上的未粘贴有绝缘材料层(2)的部位的相应一个位置处,并使每个LED灯珠(4)的正极引脚(41)与导电线路(3)的相应一个作为正极焊点的部位处的锡膏接触,使每个LED灯珠(4)的负极引脚(42)与导电线路(3)的相应一个作为负极焊点的部位处的锡膏相接触;
再使用回流焊炉采用回流焊的方式或使用热风枪对焊锡膏进行加热,直至焊锡膏熔化,冷却后LED灯珠(4)与导电线路(3)电连接,从而制成所需的串联或者并联的LED光源,并得到相应的发光二极管散热装置。
6.根据权利要求5所述的发光二极管散热装置的制造方法,其特征在于:还包括如下步骤:⑥使用超声波清洗机对由步骤⑤得到的发光二极管散热装置清洗残留物,从而去掉影响电性能的物质和对人体有害的焊接残留物,再使用包括放大镜、显微镜和在线测试仪在内的检测设备对发光二极管散热装置进行检测,对有问题的发光二极管散热装置进行返修。
7.一种发光二极管散热装置,包括一定数量的LED灯珠(4),其特征在于:
还包括石墨膜(1)和导线(31);
石墨膜(1)是一种纯碳材高导热石墨膜,其厚度为0.012mm至1.0mm,导热系数为400至1900瓦/米·度;
导线(31)为普通铜芯外包绝缘胶皮的电导线,每根导线(31)的长度为3至5厘米;
LED灯珠(4)的功率选择范围为1至30瓦;
LED灯珠(4)由其底面的导热金属部位与石墨膜(1)相应的部位相接触,且所有的LED灯珠(4)通过导线(31)电连接从而构成串联或并联电路。
8.一种如权利要求7所述的发光二极管散热装置的制造方法,包括如下步骤:
①使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热石墨膜材料制成所需形状的石墨膜(1);
②使用裁切机将外购的外包绝缘胶皮的的导线切成小段,每段3至5厘米长,用剥线钳或者剥线机将每根小段导线两端的绝缘胶皮剥离,露出内部的金属导电芯,其他部分保留绝缘胶皮,从而制成多根导线(31);
③使用烙铁和焊丝手工将所有的LED灯珠(4)的引脚与步骤②得到的导线(31)焊接连接,从而制成串联或者并联的LED光源,并用绝缘胶带将焊接处裹起来以绝缘,从而使得LED灯珠(4)与相应的导线(31)电连接,从而制成所需的串联或者并联的LED光源;
④将LED灯珠(4)直接置于石墨膜(1)上相应一个位置处,或在各个LED灯珠(4)的底面的金属导热部分涂抹导热胶后置于石墨膜(1)上相应位置处;
⑤使用放大镜、显微镜和在线测试仪在内的检测设备对由步骤④得到的装置进行检测工作,对有问题的装置进行返修。
9.一种发光二极管散热装置,包括绝缘材料层(2)和分布在绝缘材料层(2)上表面上的导电线路(3),还包括与导电线路(3)电连接的LED灯珠(4),其特征在于;还包括石墨膜(1);
石墨膜(1)是一种纯碳材高导热石墨膜,其厚度为0.012mm至1.0mm,导热系数为400至1900瓦/米·度;
导电线路(3)是由铜箔制成的导电线路,其厚度在0.01至0.3mm之间;导电线路(3)在其相应位置处设有与LED灯珠(4)的数量相对应的正极焊点和负极焊点;
绝缘材料层(2)是一层高导热绝缘双面胶,其厚度在0.01至0.5mm之间;且绝缘材料层(2)的形状与导电线路(3)的形状一致;
绝缘材料层(2)粘结固定在石墨膜(1)上,且位于石墨膜(1)的上方;导电线路(3)粘结固定在绝缘材料层(2)上,且位于绝缘材料层(2)的上方;
LED灯珠(4)的功率选择范围为1至30瓦,LED灯珠(4)设有一个正极引脚(41)和一个负极引脚(42);LED灯珠(4)的正极引脚(41)与导电线路(3)的相应一个正极焊点固定电连接,负极引脚(42)与导电线路(3)的相应一个负极焊点固定电连接。
10.一种如权利要求9所述的发光二极管散热装置的制造方法,包括如下步骤:
①使用膜片裁切机裁切或使用冲压设备冲压将外购的高导热石墨膜材料制作成所需形状的石墨膜(1);
②根据电路图设计使用柔性电路板制造设备制造出相应的柔性电路板,柔性电路板包括从下向上依次分布的离型膜、高导热绝缘双面胶层和铜箔导电线路,铜箔导电线路的表面设有作为正、负极焊点的焊盘;
③将由步骤②得到的柔性电路板的离型膜撕去,采用手工方式或者使用SMT贴片机将被剥离离型膜的柔性电路板的高导热绝缘双面胶面黏贴在石墨膜(1)上,则柔性电路板的高导热绝缘双面胶层即为绝缘材料层(2),柔性电路板的铜箔导电线路即为导电线路(3);
④使用锡膏印刷机将焊锡膏印到导电线路(3)的各个作为正、负极焊点的焊盘上,或采用手工方式使用针筒将锡膏挤在导电线路(3)的各个作为正、负极焊点的焊盘上,再将导电线路(3)的其他部位用保护膜覆盖遮挡;
使每个LED灯珠(4)的正极引脚(41)与导电线路(3)的相应一个作为正极焊点的焊盘处的锡膏相接触,使每个LED灯珠(4)的负极引脚(42)与导电线路(3)的相应一个作为负极焊点的焊盘处的锡膏相接触;
再使用回流焊炉采用回流焊的方式或使用热风枪对焊锡膏进行加热直至焊锡膏熔化,冷却后LED灯珠(4)与导电线路(3)电连接,从而制成所需的串联或者并联的LED光源,并得到相应的发光二极管散热装置。
11.根据权利要求10所述的发光二极管散热装置的制造方法,其特征在于:还包括如下步骤:⑤使用超声波清洗机对由步骤④得到的发光二极管散热装置清洗残留物,从而去掉影响电性能的物质和对人体有害的焊接残留物,再使用包括放大镜、显微镜和在线测试仪在内的检测设备对发光二极管散热进行检测,对有问题的发光二极管散热装置进行返修。
12.根据权利要求1或7或9所述的发光二极管散热装置,其特征在于:还包括辅助散热石墨膜(1-1)、导热座(8)和定位柱(9);辅助散热石墨膜(1-1)的张数为1至5张,其大小与石墨膜(1)相同;导热座(8)和定位柱(9)相对于各个LED灯珠(4)设置;相对于每个的LED灯珠(4)设置的定位柱(9)为1个,相对于每个LED灯珠(4)设置导热座(8)为1组;各组导热座(8)的数量均与辅助散热石墨膜(1-1)的张数相同;
导热座(8)呈圆柱形,由包括铝、铜、铁或石墨在内的高导热材料制成,其厚度为3至6mm,底面直径为0.8至1cm,导热座(8)的中央沿上下方向开有一个通孔,通孔的直径为1至2mm;
辅助散热石墨膜(1-1)的材质与石墨膜(1)相同,其厚度为0.012mm至1.0mm,导热系数为400至1900瓦/米·度,每张辅助散热石墨膜(1-1)上相应位置处开有数量与定位柱(9)的数量相同的通孔,该通孔的直径与导热座(8)的通孔的直径相等,且通孔的位置与LED灯珠(4)的位置相对应;定位柱(9)由包括铝、铜、铁、石墨、塑料在内的耐温材料制成,其长度为一组导热座(8)中各个导热座(8)的高度与各张辅助散热石墨膜(1-1)的厚度之和,直径略小于导热座(8)上的通孔的直径;
将各张辅助散热石墨膜(1-1)按照从上至下依次水平设置的方式设置在石墨膜(1)的下方,且在石墨膜(1)与最上面一张辅助散热石墨膜(1-1)之间,以及在相邻的2张辅助散热石墨膜(1-1)之间设置1个导热座(8);同一组的导热座(8)的通孔与各张辅助散热石墨膜(1-1)的相应一个通孔依次对准,然后将各定位柱(9)从上下方向上依次穿过辅助散热石墨膜(1-1)和相应一组导热座(8)的各个导热座(8)相应的通孔从而将各张辅助散热石墨膜(1-1)与相应一组导热座(8)连接在一起构成辅助散热组件;
各个辅助散热组件的最上方的导热座(8)处于相应一个LED灯珠(4)的下方,且上述最上方的导热座(8)的上端面与石墨膜(1)的紧密接触;各导热座(8)与相应的石墨膜(1)、辅助散热石墨膜(1-1)之间涂有填补接触部位的空隙的导热胶。
13.根据权利要求12所述的发光二极管散热装置,其特征在于:单颗LED灯珠(4)的功率每增加1瓦所需增加的石墨膜(1)和辅助散热石墨膜(1-1)的面积之和为8至15平方厘米。
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