CN102291927A - 一种led灯陶瓷基板和led灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED灯陶瓷基板和LED灯。LED灯陶瓷基板包括底板和与所述底板一体的侧壁,所述底板的底面包括金属化的电路布线,所述侧壁的下端与底板的外缘连接。本发明在底板面积不变的情况下,加大了陶瓷基板的散热面积,LED灯的散热效果更好;在陶瓷基板的散热面积一定的情况下,底板面积较小,可以减小LED灯产品的总体尺寸。用这种陶瓷基板生产的LED灯产品,散热效果好、尺寸小、重量轻、成本较低。

Description

一种LED灯陶瓷基板和LED灯
[技术领域]
[0001] 本发明涉及LED照明领域,尤其涉及一种LED灯陶瓷基板和LED灯。 [背景技术]
[0002] 随着全球环保的意识抬头,节能省电已成为当今的趋势。LED产业是近年来最受瞩目的产业之一。发展至今,LED产品已具有节能、省电、高效率、反应时间快、寿命周期长、且不含汞,具有环保效益等优点。然而目前商品化的LED高功率产品输入功率约27%能转换成光能,剩下73%左右的电能均转换成无法借助辐射释放的热能。
[0003] 随着大功率LED应用于照明的形式逐渐形成,解决散热问题已成为大功率LED应用的先决条件,因为LED芯片尺寸很小,如果散热不良,则会使芯片结温升高,导致LED的发光效率迅速衰减,进而影响产品的使用寿命和稳定性。
[0004] 为了改善大功率LED照明灯的散热条件,传统大功率的LED照明灯在PCB电路板或铝基电路板的后面都要安装专门的散热器来提高散热效果。陶瓷基板是一种新型的LED 电路板,这种电路板的散热效果好,用在大功率的LED照明灯上无需再安装专门的散热器, 但是现有的陶瓷基板无一例外都采用平板形式,面积很大,LED灯每瓦功率需要5平方厘米的面积,因而难以缩小产品的尺寸。
[发明内容]
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种能够产品尺寸较小,散热效果良好的LED灯陶瓷基板。
[0006] 本发明另一个要解决的技术问题是提供一种能够产品尺寸较小、重量较轻、成本较低,散热效果良好的LED灯。
[0007] 为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是,一种LED灯陶瓷基板,包括底板和与所述底板一体的侧壁,所述底板的底面包括金属化的电路布线,所述侧壁的下端与底板的外缘连接。
[0008] 以上所述的LED灯陶瓷基板,所述的LED灯陶瓷基板为杯形,所述的底板为杯形基板的杯底,所述的侧壁为杯形基板的杯身。
[0009] 以上所述的LED灯陶瓷基板,杯形LED灯陶瓷基板侧壁的上口小于或等于侧壁的下口。
[0010] 以上所述的LED灯陶瓷基板,杯形LED灯陶瓷基板的侧壁上包括复数个通风孔。
[0011] 以上所述的LED灯陶瓷基板,所述LED灯陶瓷基板为LED灯纳米远红外陶瓷基板,所述LED灯纳米远红外陶瓷基板的主体材料按重量百分比由以下组分组成:陶瓷材料 80-97%,纳米远红外材料3% -20% ;所述的陶瓷材料包括石英、长石和氧化铝硬质高岭土中的一种或多种,所述的纳米远红外材料包括氧化钛、千枚岩、黑电气石、神山麦饭石、桂阳石、石英、火山岩、氧化铝、氧化镁和氧化锌中的一种或多种,所述的纳米远红外材料的有效物含量为30% -60%。[0012] 以上所述的LED灯陶瓷基板,所述的纳米远红外材料的粒径至40〜lOOnm。
[0013] 以上所述的LED灯陶瓷基板,所述的LED灯远红外陶瓷基板的制作过程包括以下步骤:
[0014] 1)按配比称取原料,并混合均勻;
[0015] 2)将混合好的原料压制成型,并按设计将电路引线和LED焊盘处凹下0. 1〜 0. 5mm深压模;
[0016] 3)将压制成型的基板,在1200〜1600°C高温下煅烧。
[0017] 4)对陶瓷基板上的电路引线和LED焊盘等凹处的表面进行活化处理后,进行非金属镀铜;非金属镀铜的工艺是,温度18°C〜40°C,硫酸铜浓度160〜200g/L,硫酸浓度50〜 70g/L,阴极电流密度2〜5A/dm2镀铜时间10〜20min,制成远红外陶瓷电路基板
[0018] 5)在远红外陶瓷电路基板上进行常规的固晶、焊线、点胶处理,即成为LED灯远红外陶瓷电路基板。
[0019] 一种LED灯,包括陶瓷基板,LED晶粒、灯头和电源,所述的陶瓷基板为权利要求1 所述的LED灯陶瓷基板,所述的LED晶粒封装在LED灯陶瓷基板的底面,与所述的电路布线电连接;所述的灯头固定在LED灯陶瓷基板侧板的上端。
[0020] 一种LED灯的技术方案是,包括陶瓷基板,LED晶粒、灯头和电源,所述的陶瓷基板为权利要求1所述的LED灯陶瓷基板,所述的LED晶粒封装在LED灯陶瓷基板的底面,与所述的电路布线电连接;所述的灯头固定在LED灯陶瓷基板侧板的上端。
[0021 ] 以上所述的LED灯,所述的LED灯陶瓷基板为杯形,所述的灯头固定在杯形LED灯陶瓷基板的上端;所述的电源布置在杯形LED灯陶瓷基板的内腔中。
[0022] 以上所述的LED灯,杯形LED灯陶瓷基板侧壁的上口小于侧壁的下口,杯形LED灯陶瓷基板的侧壁上包括复数个通风孔。
[0023] 本发明LED灯陶瓷基板包括与底板一体的侧壁,在底板面积不变的情况下,加大了陶瓷基板的散热面积,LED灯的散热效果更好;在陶瓷基板的散热面积一定的情况下,底板面积较小,可以减小LED灯产品的总体尺寸。
[附图说明]
[0024] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0025] 图1是本发明实施例ILED灯陶瓷基板的剖视图。
[0026] 图2是本发明实施例2LED灯陶瓷基板的剖视图。
[0027] 图3是本发明实施例3LED灯陶瓷基板的剖视图。
[0028] 图4是本发明实施例4LED灯陶瓷基板的剖视图。
[0029] 图5是本发明实施例5LED灯陶瓷基板的剖视图。
[0030] 图6是本发明实施例6LED灯剖视图。
[具体实施方式]
[0031] 在图1所示的本发明实施例1中,LED灯纳米远红外陶瓷基板包括底板1和侧壁 2,底板1的底面有金属化的印刷电路布线,用以连接封装的LED晶粒。侧壁2与底板1为一体,其下端与底板1的外缘连接,并向上方延伸。LED灯远红外纳米远红外陶瓷基板的主体材料按重量百分比由以下组分组成:陶瓷材料80-97%,纳米远红外材料3% -20%。
[0032] 图2所示的本发明实施例2与实施例的主要区别是,LED灯纳米远红外陶瓷基板为杯形,底板1为杯形基板的杯底,侧壁2为杯形基板的杯身。
[0033] 图3所示的本发明实施例3的LED灯纳米远红外陶瓷基板与实施例2的最大区别是,杯形LED灯纳米远红外陶瓷基板的侧壁2上有许多个通风孔201,这样杯形LED灯纳米远红外陶瓷基板底板1向腔体内散发的热量能够通过空气的对流传导到腔体的外面,改善底板1的散热效果,进一步降低LED晶粒的工作温度。
[0034] 图4和5所示的本发明实施例4和5的LED灯纳米远红外陶瓷基板与实施例3的区别是杯形LED灯纳米远红外陶瓷基板向上收口,也就是说,侧壁2的上口小于侧壁2的下口,不仅有利于杯形LED灯纳米远红外陶瓷基板的上口与灯头连接,而且产品LED灯的造型也更加美观。实施例4纳米远红外陶瓷基板的形状为半球形,实施例5纳米远红外陶瓷基板的形状为截锥形。
[0035] 本发明实施例6LED灯的结构如图6所示。LED灯包括纳米远红外陶瓷基板,LED 晶粒4、灯头5和电源6,纳米远红外陶瓷基板可以是实施例1至5中任何一种形状灯纳米远红外陶瓷基板,并采用LED灯远红外纳米远红外陶瓷基板。图6中示出的是实施例4中半球形的纳米远红外陶瓷基板。LED晶粒4封装在LED灯远红外纳米远红外陶瓷基板底板 1的底面上,与印刷电路的布线电连接;灯头5固定在杯形LED灯远红外纳米远红外陶瓷基板侧板2的上端;电源6布置在杯形LED灯远红外纳米远红外陶瓷基板的内腔中。
[0036] 灯罩7和光学透镜8的外缘固定在LED灯远红外纳米远红外陶瓷基板底板1的外缘,并布置在LED晶粒4的下方。
[0037] 本发明LED灯远红外纳米远红外陶瓷基板为半球形,有较大的侧壁2,在底板1面积不变的情况下,加大了纳米远红外陶瓷基板的散热面积,而且采用远红外纳米远红外陶瓷基板,可以有效地提高纳米远红外陶瓷基板的散热效果;虽然纳米远红外陶瓷基板的散热面积较大,但底板1面积较小,可以有效地减小LED灯产品的总体尺寸。
[0038] 以上各实施例的LED灯远红外纳米远红外陶瓷基板可以按以下工艺制成:
[0039] 1)选用远红外材料:在氧化钛(TiO)、千枚岩、黑电气石、神山麦饭石、桂阳石、石英(Si02)、火山岩、氧化铝(A1203)、氧化镁(MgO)、氧化锌(SiO)等高负离子材料中选取一种或多种;在以上选取材料中,有效物含量为30%〜60%,一般为40%左右。(在这里,有效物质含量是指在所所使用材料中起作用的材料含量的重量百分比,例如在氧化钛中,其起作用的物质是TiO,但是所添加的氧化钛材料中,并不是纯度为100%的TiO,因为高纯度的TiO价格太高,在纯度没有严格要求的情况下,使用的是一般工业级,含TiO有效成分达到30%〜60%就可以了。)
[0040] 2)将上述选取的纳米远红外材料经碾磨,使粒径至40〜IOOnm范围内,成为纳米远红外材料母粒。可用“分子筛”或高倍显微镜检测其粒径。
[0041] 3)按重量百分比将80%〜97%陶瓷材料与3%〜20%纳米远红外材料母粒混合调配成纳米远红外陶瓷电路基板的原料,陶瓷材料可以是石英、长石、氧化铝的硬质高岭土中的一种或多种。
[0042] 4)设计纳米远红外陶瓷电路基板上设计电路引线和LED焊盘处凹下0. 1〜0. 5mm 深压模,并对纳米远红外陶瓷基板上的电路引线和LED焊盘等凹处进行粗化设计。[0043] 5)将纳米远红外陶瓷电路基板的原料压制成型。
[0044] 6)将压制成型的远红外陶瓷电路基板,经1200〜1600°C高温煅烧而成纳米远红外陶瓷基板。
[0045] 7)对纳米远红外陶瓷基板上的电路引线和LED焊盘等凹处表面用盐酸,敏化盐, EP236等进行活化处理,以便进行非金属镀铜。
[0046] 8)在电镀槽中进行非金属镀铜(常温18°C〜40°C ;硫酸铜浓度160〜200g/L ;硫酸浓度50〜70g/L ;阴极电流密度2〜5A/dm2电镀时间10〜20min),即制成纳米远红外陶瓷电路基板。
[0047] 9)在纳米远红外陶瓷电路基板上进行常规的“固晶”(固定LED芯片)、“焊线”(将 LED的正极和负极分别与远红外陶瓷电路基板上的线路用金线焊接)、“点胶”(将荧光粉和硅胶的配制胶液按设置的量置于LED芯片上),即成为LED远红外陶瓷电路基板。用于各种 LED灯具上。
[0048] 纳米远红外材料能辐射远红外线的材料能集中发射波长范围为2μπι〜25μπι 的远红外线,其中8μπι〜15μπι范围的法向光谱比辐射率达到85%〜90%以上;在波长 2-18 μ m范围内的红外发射率高达92%。辐射功率的密度为0. #/cm2 ;所以远红外矿物晶体辐射的远红外线可以用于LED的辐射散热,将LED芯片(高温区)发出的热能转换成远红外光能向常温空气(低温区)中辐射,有效提高LED灯的散热效果。

Claims (10)

1. 一种LED灯陶瓷基板,包括底板,所述底板的底面包括金属化的电路布线,其特征在于,包括与所述底板一体的侧壁,所述侧壁的下端与底板的外缘连接。
2.根据权利要求1所述的LED灯陶瓷基板,其特征在于,所述的LED灯陶瓷基板为杯形,所述的底板为杯形基板的杯底,所述的侧壁为杯形基板的杯身。
3.根据权利要求2所述的LED灯陶瓷基板,其特征在于,杯形LED灯陶瓷基板侧壁的上口小于或等于侧壁的下口。
4.根据权利要求2所述的LED灯陶瓷基板,其特征在于,杯形LED灯陶瓷基板的侧壁上包括复数个通风孔。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的LED灯陶瓷基板,其特征在于,所述LED 灯陶瓷基板为LED灯纳米远红外陶瓷基板,所述LED灯纳米远红外陶瓷基板的主体材料按重量百分比由以下组分组成:陶瓷材料80-97%,纳米远红外材料3% -20%;所述的陶瓷材料包括石英、长石和氧化铝硬质高岭土中的一种或多种,所述的纳米远红外材料包括氧化钛、千枚岩、黑电气石、神山麦饭石、桂阳石、石英、火山岩、氧化铝、氧化镁和氧化锌中的一种或多种,所述的纳米远红外材料的有效物含量为30% -60%。
6.根据权利要求5所述的LED灯陶瓷基板,其特征在于,所述的纳米远红外材料的粒径至 40 〜lOOnm。
7.根据权利要求5所述的LED灯陶瓷基板,其特征在于,所述的LED灯远红外陶瓷基板的制作过程包括以下步骤:701)按配比称取原料,并混合均勻;702)将混合好的原料压制成型,并按设计将电路引线和LED焊盘处凹下0. 1〜0. 5mm 深压模;703)将压制成型的基板,在1200〜1600°C高温下煅烧;704)对陶瓷基板上的电路引线和LED焊盘等凹处的表面进行活化处理后,进行非金属镀铜;非金属镀铜的工艺是,温度18°C〜40°C,硫酸铜浓度160〜200g/L,硫酸浓度50〜 70g/L,阴极电流密度2〜5A/dm2镀铜时间10〜20min,制成远红外陶瓷电路基板705)在远红外陶瓷电路基板上进行常规的固晶、焊线、点胶处理,即成为LED灯远红外陶瓷电路基板。
8. —种LED灯,包括陶瓷基板,LED晶粒、灯头和电源,其特征在于,所述的陶瓷基板为权利要求1所述的LED灯陶瓷基板,所述的LED晶粒封装在LED灯陶瓷基板的底面,与所述的电路布线电连接;所述的灯头固定在LED灯陶瓷基板侧板的上端。
9.根据权利要求1所述的LED灯,其特征在于,所述的LED灯陶瓷基板为杯形,所述的灯头固定在杯形LED灯陶瓷基板的上端;所述的电源布置在杯形LED灯陶瓷基板的内腔中。
10.根据权利要求7所述的LED灯,其特征在于,杯形LED灯陶瓷基板侧壁的上口小于侧壁的下口,杯形LED灯陶瓷基板的侧壁上包括复数个通风孔。
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