CN102353027A - Led球泡灯的散热模组及其制备方法 - Google Patents

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王培贤
苏晋平
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Abstract

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。

Description

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。

Claims (10)

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80-99kg/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，密度为80-99kg/m3。
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99.999％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℃。
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