CN103292289B - 一种新型led灯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型LED灯,所述新型LED灯包括所述LED灯散热铝杯(8)、灯盘(5)和灯罩(1)组成,其特征在于,还包括设置在灯盘(5)上方的压环(3),以及设置在散热铝杯(8)与灯盘(5)之间的塑胶隔离环(7),所述的散热铝杯(8)中心位置设置有与塑胶隔离环(8)匹配的圆孔,以便于塑胶隔离环(7)卡扣在散热铝杯(8)上;所述压环(3)通过螺丝(2)将压环(3)、灯盘(5)和散热铝杯(8)连接固定,压环(3)边缘设有与螺丝(2)相对应的螺纹;所述散热铝杯(8)内边缘设置对称设置小孔,小孔中有螺丝(6)相对应的螺纹;所述的散热铝杯(8)和灯盘(5)之间通过导热胶(13)连接。

Description

一种新型LED灯
技术领域
本发明涉及一种新型LED灯,具体地说,涉及一种新型LED灯的导热胶、其制备方法及其应用。
背景技术
目前,随着微电子技术及组装技术的发展,现代电子设备正日益成为由高密度组装、微组装所形成的高度集成系统,电子设备的热流密度也日益提高,而寿命与其工作温度具有直接的关系,电子产品中发热器件和散热器接触的界面往往不能达到理论上的“0 间隙”接触,接触面的情况如图1 所示,发热器件12(比如LED和灯芯片等)和散热器13(比如铝合金型材、背板等)之间部分界面接触不上,只能通过空气层A 进行热量交换。
热量不能通过整个接触面均匀的传递,影响了电子产品发热器件的散热,使用过程中的温度梯度会产生热应力与热变形,最终导致产品疲劳失效。
而导热胶粘剂有着粘接和填充导热的双重作用,因此在电子产品中作为发热器件和散热组件连接的界面材料有着广泛的应用。性能优良的导热胶粘剂既要保证与发热器件和散热器之间的粘接性,而且也需具有良好的导热( 散热) 性,虽然有关导热胶粘剂的专利文献有不少,但在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在如下问题:比如,专利申请CN97181574.7、CN201010163571.9、CN91103592.3、CN200480010246.1、CN200780028241.5 公开的导热粘合剂,以及201110008919.1 公开的一种高导热复合材料,其采用将导热粒子添加到已经聚合后的聚合物( 溶液) 内,由于导热粒子直径小,聚合物粘度高,在混合的过程中很难分散均匀,使用时会造成贴合表面热量分布不均匀,导热性能恶化,在冷热循环冲击的过程中容易产生热应力,造成胶膜的性能恶化甚至失效。
专利申请CN200510034477.2 中公开一种热界面材料,CN200680045876.1 中公开一种碳纳米管复合物,是采用碳纳米管- 金属的复合物与硅胶混合后制得,由于碳纳米管为长径比很高的纳米材料,容易产生纳米材料经常出现的“团簇”现象,很难在聚合物中分散成均匀的导热连续相。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足,提供一种新型LED灯,包括LED灯散热铝杯、灯盘和灯罩组成,还包括设置在灯盘上方的压环,以及设置在散热铝杯与灯盘之间的塑胶隔离环,
所述的散热铝杯中心位置设置有与塑胶隔离环匹配的圆孔,以便于塑胶隔离环能卡扣在散热铝杯上;
所述压环通过螺丝将压环、灯盘和散热铝杯连接固定,压环边缘设有与螺丝相对应的螺纹;
所述散热铝杯内边缘设置对称设置小孔,小孔中有螺丝相对应的螺纹;
所述的散热铝杯和灯盘之间通过导热胶连接。
进一步地,所述的导热胶采用导热剂分散在单体溶液中,再进行原位聚合而成,
所述导热胶由重量份为10-40份的导热剂,60-90份的单体组成,所述导热剂由60-75%碳纤维和10-25%纳米硅粉组成,所述的单体为丙烯酸和/或丙烯酸酯。
进一步地,所述导热胶还包括0.05-0.7 重量份引发剂。
优选的为,15-20 重量份导热剂、80-85 重量份单体和0.1-0.7 重量份引发剂。
进一步地,所述碳纤维为沥青基碳纤维粉,所述沥青基碳纤维粉的直径3000-4500nm,长度4000-6000nm,优选的为,所述沥青基碳纤维粉采用羧基质量百分数为0.01-0.1%羧基化的沥青基碳纤维。
更进一步地,所述纳米硅粉的直径1-100nm,长度为100-5000nm。
本发明提供新型LED灯散热系统的导热胶的制备方法,该方法采用分别将导热剂和单体、引发剂加入溶剂溶解,分别形成单体溶液和引发剂溶液,所述单体溶液在引发剂溶液的存在下进行聚合反应,去除溶剂而成。
进一步地,所述引发剂溶液由0.05-0.7 重量份引发剂和5-50 重量份溶剂配制而成;所述单体溶液由10-40 重量份导热剂、60-90 重量份单体和75-200 重量份的溶剂配制而成。
进一步地,所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚乙酸酯中的一种或多种组成。
进一步地,所述聚合反应采用在70-90℃向所述单体溶液中滴加引发剂溶液进行,滴加完毕后,继续反应0.5-2 小时。
进一步地,包括如下步骤:
1) 将0.05-0.7 重量份引发剂和5-50 重量份溶剂配制成引发剂溶液;
2) 将10-40 重量份导热剂、60-90 重量份单体和75-200 重量份的溶剂配制成单体溶液;
3) 然后在70-90℃向所述单体溶液中滴加引发剂溶液进行原位聚合反应,滴加完毕后,继续反应0.5-2 小时,得导热胶溶液;
4) 再将所述导热胶溶液去除溶剂而成。
进一步地,聚合反应中的引发剂溶液分多次滴加,每两次滴加的时间间隔为0.5-2 小时,每次滴加总量的1/6-1/3。
本发明的新型LED灯散热系统的导热胶,选择碳纤维和纳米硅粉作为导热剂,不仅可起到粘结、导热作用,同时还具有防静电等作用,可应用在不需要绝缘的两个接触面之间,应用在LED 灯条与散热基板之间,LED 灯条与铝合金型材之间使用。
本发明的新型LED灯散热系统的导热胶能够在LED灯安装初期,提供一定粘性定位,很适合填充非常小的缝隙,而且在固化后的长期使用过程内,没有可氧化的单体产生。
本发明采用将特定组分的导热剂均匀的分散在丙烯酸聚合单体内,进行原位聚合,制成均匀的导热胶,制成有稳定的三维导热结构的压敏型丙烯酸导热胶胶体。其具有如下优点:
1) 采用碳纤维与纳米硅粉组成导热剂,保证其在径向和轴向上都具有高的导热性,并在丙烯酸聚合物中起到“骨架”作用,以形成三维网状的散热结构。本领域熟知,沥青基碳纤维的导热性能与石墨类似,属于“各向异性”,由于其特殊的结构,碳纤维轴向的导热系数在500W/m·K 以上,但是径向导热系数还不到轴向的1/10,这大大制约了碳纤维作为导热材料的应用,而沥青基碳纤维微粉( 官能化) 表面、截面及内部有许多物理缺陷,因此,本发明采用在溶剂中将碳纤维和硅粉进行混合,碳纤维作为骨架,硅粉为纳米材料,有吸附作用,可以搭接在碳纤维上,可以使得碳纳米管附着在碳纤维内部缺陷及表面上,使得碳纤维在径向和轴向上都具有高的导热性,由于其具备一定的长度,在聚合物中能起到“骨架”的作用,而羧基化的碳纤维和碳纳米管分散性非常好,可以分散在聚合物体系内,在脱去溶剂后,可以形成对导热有利的稳定的三维网状体系的散热结构;
2) 由于使用羧基化的碳纳米管,也大大减弱了纳米材料的“团簇现象”,保持与体系内丙烯酸聚合物好的相容性,附着在碳纤维上作为导热组分后,容易分散成均匀的连续_相,更利于热量的传导;
3) 所用溶剂中不含甲苯、二甲苯溶剂,制备过程中环保性好,无污染;
4) 采用滴加引发剂溶液的方法进行反应,反应速度可控,提高反应均匀度,不易发生聚合过程中经常出现的“暴聚”现象,同时优选采用偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN) 进行引发反应,原料易得,成本低廉,引发剂的分解几乎全为一级反应,副反应可以忽略不计,因此所得小分子量产物少,大分子聚合物的分子量分布较窄,性能稳定;而如果采用过氧化物引发的时候,体系的黏度偏低,用甲醇或乙醇溶解清洗聚合物膜片时,相同的情况下,失重会偏大,小分子和单体会溶解析出,造成小分子量产物多,分子量分布宽。
5) 本发明包含所述导热胶条的液晶模组,由于使得大功率LED 灯散发的热量可快速、均匀散发开来,有效减弱了其热量对光学膜片组所造成的热变形影响,并最大程度地延长了LED 灯的使用寿命。
附图说明
图1 是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施
例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
1灯罩 2螺丝 3压环 4灯珠 5灯盘 6螺丝 7 塑胶隔离环 8 散热铝杯 13 导热胶。
为提高散热效率,延长LED灯泡的使用寿命,本发明提供的新型LED灯,包括LED灯散热铝杯(8)、灯盘(5)和灯罩(1)组成,还包括设置在灯盘上方的压环(3),起到链接和固定灯盘与散热铝杯的作用;以及设置在散热铝杯(8)与灯盘(5)之间的塑胶隔离环(7),塑胶隔离环(7)起到分隔灯盘(5)和散热铝杯(8)的作用,使灯盘(5)和散热铝杯之间形成间隙。
所述的散热铝杯(8)中心位置设置有与塑胶隔离环(7)匹配的圆孔,以便于塑胶隔离环(7)能卡扣在散热铝杯(8)上;
所述压环(3)通过螺丝(2)将压环(3)、灯盘(5)和散热铝杯(8)连接固定,压环(3)边缘设有与螺丝(2)相对应的螺纹;
所述散热铝杯(8)内边缘设置对称设置小孔,小孔中有螺丝(6)相对应的螺纹;
所述的散热铝杯(8)和灯盘(5)之间通过导热胶(13)连接。
所述的导热胶采用导热剂分散在单体溶液中,再进行原位聚合而成,
所述导热胶由重量份为10-40份的导热剂,60-90份的单体组成,所述导热剂由60-75%碳纤维和10-25%纳米硅粉组成,所述的单体为丙烯酸和/或丙烯酸酯。
进一步地,所述导热胶还包括0.05-0.7 重量份引发剂。
优选的为,15-20 重量份导热剂、80-85 重量份单体和0.1-0.7 重量份引发剂。
进一步地,所述碳纤维为沥青基碳纤维粉,所述沥青基碳纤维粉的直径3000-4500nm,长度4000-6000nm,优选的为,所述沥青基碳纤维粉采用羧基质量百分数为0.01-0.1%羧基化的沥青基碳纤维。
更进一步地,所述纳米硅粉的直径1-100nm,长度为100-5000nm。
本发明提供新型LED灯散热系统的导热胶的制备方法,该方法采用分别将导热剂和单体、引发剂加入溶剂溶解,分别形成单体溶液和引发剂溶液,所述单体溶液在引发剂溶液的存在下进行聚合反应,去除溶剂而成。
进一步地,所述引发剂溶液由0.05-0.7 重量份引发剂和5-50 重量份溶剂配制而成;所述单体溶液由10-40 重量份导热剂、60-90 重量份单体和75-200 重量份的溶剂配制而成。
进一步地,所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚乙酸酯中的一种或多种组成。
进一步地,所述聚合反应采用在70-90℃向所述单体溶液中滴加引发剂溶液进行,滴加完毕后,继续反应0.5-2 小时。
进一步地,包括如下步骤:
1) 将0.05-0.7 重量份引发剂和5-50 重量份溶剂配制成引发剂溶液;
2) 将10-40 重量份导热剂、60-90 重量份单体和75-200 重量份的溶剂配制成单体溶液;
3) 然后在70-90℃向所述单体溶液中滴加引发剂溶液进行原位聚合反应,滴加完毕后,继续反应0.5-2 小时,得导热胶溶液;
4) 再将所述导热胶溶液去除溶剂而成。
进一步地,聚合反应中的引发剂溶液分多次滴加,每两次滴加的时间间隔为0.5-2 小时,每次滴加总量的1/6-1/3。
评价导热效果方法:在LED 功率、环境等情况相同的状态下,利用如图1所示装置进行测试,测试散热铝杯上测温点1的温度,LED灯盘(5)产生的热量是恒定的,辐射和对流传到空气中的热量可以认为是恒定的,因此散去的热量也相对恒定,经过一段时间的平衡后,测温点1温度越低,证明热量能够更快的经过导热胶(13)从LED灯盘导热,也就是导热胶的导热效果越好。
在CN200510034477.2公开的LED灯导热测试,,室温26℃时(以下测试均在同一测试环境下进行),进行测试,测温点1的温度为69.2℃,作为参比数据。
实施例1
1) 将0.05kg引发剂和5kg溶剂配制成引发剂溶液;
2) 将10kg导热剂、60kg重量份单体和75kg重量份的溶剂配制成单体溶液;
3) 然后在70-90℃向所述单体溶液中滴加引发剂溶液进行原位聚合反应,聚合反应中的引发剂溶液分多次滴加,每两次滴加的时间间隔为0.5小时,每次滴加总量的1/6。滴加完毕后,继续反应0.5-2小时,得导热胶溶液;
4) 再将所述导热胶溶液去除溶剂而成。
将导热胶涂抹的LED灯进行评价导热效果测试,测温点温度为63.1℃。
实施例2
1) 将0.7kg引发剂和50kg溶剂配制成引发剂溶液;
2) 将40kg导热剂、90kg单体和200kg的溶剂配制成单体溶液;
3) 然后在70-90℃向所述单体溶液中滴加引发剂溶液进行原位聚合反应,滴加完毕后,继续反应2 小时,聚合反应中的引发剂溶液分多次滴加,每两次滴加的时间间隔为0.5-2 小时,每次滴加总量的14得导热胶溶液;
4) 再将所述导热胶溶液去除溶剂而成。
用前述方法进行导热性测试,测温点温度为64.7℃。
实施例3
1) 将0.1kg引发剂和10kg溶剂配制成引发剂溶液;
2) 将15kg导热剂、80kg单体和75kg的溶剂配制成单体溶液;
3) 然后在70-90℃向所述单体溶液中滴加引发剂溶液进行原位聚合反应,聚合反应中的引发剂溶液分多次滴加,每两次滴加的时间间隔为0.5小时,每次滴加总量的1/3,滴加完毕后,继续反应0.5-2小时,得导热胶溶液;
4) 再将所述导热胶溶液去除溶剂而成。
用前述方法进行导热性测试,测温点温度为66.7℃。
实施例4
1) 将0.7kg引发剂和10kg溶剂配制成引发剂溶液;
2) 将20kg导热剂、85kg单体和80kg的溶剂配制成单体溶液;
3) 然后在70-90℃向所述单体溶液中滴加引发剂溶液进行原位聚合反应,聚合反应中的引发剂溶液分多次滴加,每两次滴加的时间间隔为1小时,每次滴加总量的1/3,滴加完毕后,继续反应1小时,得导热胶溶液;
4) 再将所述导热胶溶液去除溶剂而成。
用前述方法进行导热性测试,测温点温度为62.2℃。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1. 一种新型LED灯,包括LED灯散热铝杯(8)、灯盘(5)和灯罩(1),其特征在于,还包括设置在灯盘(5)上方的压环(3),以及设置在散热铝杯(8)与灯盘(5)之间的塑胶隔离环(7),
所述的散热铝杯(8)中心位置设置有与塑胶隔离环(8)匹配的圆孔,以便于塑胶隔离环(7)卡扣在散热铝杯(8)上;
所述压环(3)通过螺丝(2)将压环(3)、灯盘(5)和散热铝杯(8)连接固定,压环(3)边缘设有与螺丝(2)相对应的螺纹;
所述散热铝杯(8)内边缘设置对称设置小孔,小孔中有螺丝(6)相对应的螺纹;
所述的散热铝杯(8)和灯盘(5)之间通过导热胶(13)连接,所述的导热胶采用导热剂分散在单体溶液中,再进行原位聚合而成,
所述的导热胶由15-20重量份导热剂、80-85重量份单体和0.1-0.7重量份引发剂制成,
所述导热剂由60-75%碳纤维和10-25%纳米硅粉组成,所述的单体为丙烯酸和/或丙烯酸酯,碳纤维为沥青基碳纤维粉,所述沥青基碳纤维粉的直径3000-4500nm,长度4000-6000nm,
所述沥青基碳纤维粉采用羧基质量百分数为0.01-0.1%羧基化的沥青基碳纤维;
所述纳米硅粉的直径1-100nm,长度为100-5000nm;
制备导热胶的方法为:
1) 将引发剂和溶剂配制成引发剂溶液;
2) 将导热剂、单体的溶剂配制成单体溶液;
3) 然后在70-90℃向所述单体溶液中滴加引发剂溶液进行原位聚合反应,聚合反应中的引发剂溶液分多次滴加,每两次滴加的时间间隔为1小时,每次滴加总量的1/3,滴加完毕后,继续反应1小时,得导热胶溶液;
4) 再将所述导热胶溶液去除溶剂而成;
用前述方法进行导热性测试,测温点温度为62.2℃。
2. 根据权利要求1所述的LED灯,其特征在于,所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯和丙二醇甲醚乙酸酯中的一种或多种组成。
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