CN104048194A - 一种led灯珠及光组件 - Google Patents
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Abstract
一种LED灯珠及光组件，该LED灯珠包括一经过粗化的电路板，一芯片和一透镜，透镜将芯片密封在电路板上，在该电路板经过粗化的表面上进行黑化处理形成一导热层，在该导热层上涂覆了一散热层，光组件由至少一个LED灯珠组成，具有上述结构的LED灯珠及光组件散热具有方向性，散热速度快，能够将LED灯珠及光组件芯片产生的热量快速散发出去，避免LED灯珠及光组件的工作温度过高而影响LED灯珠寿命。
Description
【技术领域】
本发明涉及LED照明领域，特别涉及一种散热LED灯珠及光组件。
【背景技术】
LED(Light Emittting Diode)作为新一代光源，基于其体积小，耗能低，亮度高，绿色环保等优点，LED灯被广泛的应用。LED灯在工作过程中产生大量热量，然而，在高温环境下，LED灯的工作寿命大大缩短，有资料显示，LED灯珠的工作温度一般低于50℃，当其工作温度达到55℃时，LED灯珠的寿命减半。故，LED灯通常都要进行散热设计。
现有的大部分LED灯包括LED灯珠与散热器，LED灯珠在工作状态下产生热量，热量通过具有金属鳍片或导热硅胶的散热器进行散热，LED灯珠将热能直接传递给金属鳍片或导热硅胶，但在此种散热方式中，热量自由传递，无方向性，散热慢，散热效果差，没有在实际中达到预期的散热效果。尤其是在光组件中，大量LED灯珠同时工作，产生的热量更加难以散出。
【发明内容】
为克服目前LED灯珠与光组件散热无方向性，散热慢的缺陷，本发明提出一种具有特定散热方向，散热快的LED灯珠及光组件。
一种LED灯珠，该LED灯珠包括一经过粗化的电路板，一芯片和一透镜，透镜将芯片密封在电路板上，该电路板经过粗化的表面通过黑化处理后形成一导热层。
优选地，该导热层表面涂覆有一散热层。
优选地，该散热层材料为远红外纳米涂料。
优选地，该电路板上设置有导热通孔，该导热通孔设置在芯片所放置的位置下，导热通孔中安装有导热元件。
优选地，该电路板包括一金属层，一绝缘层和一铝基层，铝基层的材料为铝，该铝基层，绝缘层和金属层依次层层叠加，电路板上设置有贯穿电路板的导热通孔，导热通孔中设置有导热元件。
优选地，该电路板包括一金属层，一绝缘层和一传热层，传热层材料为铜，该传热层，绝缘层和金属层依次层层叠加，电路板上设置有贯穿电路板的导热通孔。
优选地，该电路板的金属层包括热沉与电极焊点，该金属层的热沉上设置有平锡层。
优选地，该电路板上设置有灌胶孔和排气孔，该灌胶孔和排气孔贯穿于电路板，用于注胶形成透镜。
本发明还提供一种光组件，其包括至少一个如上所述的LED灯珠，该光组件之导热层为黑色，该导热层下表面涂覆有一散热层，该散热层材料为远红外纳米涂料。
优选地，该LED灯珠电路板包括一金属层，一绝缘层和一铝基层，铝基层的材料为铝，该铝基层，绝缘层和金属层依次层层叠加，电路板上设置有贯穿电路板的导热通孔，灌胶孔和排气孔，该导热通孔设置在芯片所放置的位置下，导热通孔中设置有导热元件，该电路板的金属层包括热沉与电极焊点，该金属层的热沉上设置有平锡层。
与现有技术相比，本发明LED灯珠在其电路板一侧进行了粗化处理，在其粗化层上进行黑化处理形成了一导热层，在导热层上涂覆有一散热层。经过粗化处理的电路板具有较好的附着力，涂料容易附着于电路板上。涂在粗化层上的导热层是一种具有优良吸热效果的涂料，该涂料能够快速吸收从芯片传递过来的热量，涂在导热层上的散 热层是一种具有优良散热效果的远红外纳米涂料，该涂料能够快速将导热层传递过来的热量散发出去。LED灯珠芯片产生的热量经过电路板和导热层传递给散热层，散热层将热量散发出去。电路板上设置有导热通孔，在导热通孔中安装有导热元件，加快了热量从芯片到导热层的速度。因此，该LED灯珠散热具有方向性，散热速度快，能够将LED灯珠芯片产生的热量快速散发出去，避免LED灯珠的工作温度过高而影响LED灯珠寿命。此外，电路板通过化学腐蚀或机械加工形成粗化层，可直接涂覆导热层和散热层，制作工艺简单。同时，电路板的金属层通过化学腐蚀工艺直接形成热沉与电极焊点，简化了制作工艺。通过使用至少一个LED灯珠可组成光组件，该结构之光组件结构简单，同样具有与LED灯珠相同的优良散热性。
【附图说明】
图1是本发明第一实施例LED灯珠的结构示意图。
图2是本发明第二实施例LED灯珠的电路板结构示意图。
图3是本发明第二实施例LED灯珠的电路板制板开孔示意图。
图4是本发明第二实施例LED灯珠安装导热元件示意图。
图5是本发明第二实施例LED灯珠导热平锡处理结构示意图。
图6是本发明第二实施例LED灯珠的电路板粗化处理结构示意图。
图7是本发明第二实施例LED灯珠的电路板进行吸热处理结构示意图。
图8是本发明第二实施例LED灯珠的电路板进行散热 处理结构示意图。
图9是本发明第二实施例LED灯珠的芯片焊接结构示意图。
图10是本发明第二实施例LED灯珠涂附荧光粉的结构示意图。
图11是本发明第二实施例LED灯珠灌胶处理的结构示意图。
图12是本发明第三实施例LED灯珠的结构示意图。
图13是本发明第四实施例LED灯珠的电路板结构示意图。
图14是本发明第四实施例LED灯珠的电路板制板示意图。
图15是本发明第四实施例LED灯珠的电路板开孔示意图。
图16是本发明第四实施例LED灯珠导热平锡处理结构示意图。
图17是本发明第四实施例LED灯珠的电路板粗化处理结构示意图。
图18是本发明第四实施例LED灯珠的电路板进行吸热处理结构示意图。
图19是本发明第四实施例LED灯珠的电路板进行散热处理结构示意图。
图20是本发明第四实施例LED灯珠的芯片焊接结构示意图。
图21是本发明第四实施例LED灯珠涂附荧光粉的结构示意图。
图22是本发明第四实施例LED灯珠灌胶处理的结构示意图。
图23是本发明第五实施例光组件的截面结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明LED灯珠10之第一实施例。LED灯珠10包括一电路板101，一芯片102与一透镜103，透镜103将芯片102密封在电路板101上，透镜103在起配光作用的同时，防止LED灯珠10遇水或受潮引起芯片102氧化。芯片102上涂有一荧光粉层1021，荧光粉层1021在不同灯光的激发下可产生不同颜色的光。
电路板101包括一金属层104，一绝缘层105和一铝基层106，该铝基层106，绝缘层105和金属层104依次层层叠加。金属层104材料优选为铜，铝基层106材料优选为铝。电路板101进一步包括若干导热通孔107，一灌胶孔108和一排气孔109，该导热通孔107，灌胶孔108和排气孔109贯穿电路板101的铝基层106，绝缘层105和金属层104。部分导热通孔107位于芯片102所放置的位置下，导热通孔107为芯片102工作热量的散热通道，导热通孔107中安装有导热元件，该实施例中导热元件为导热铆钉1071。导热铆钉1071加速热量在导热通孔107中的传递。灌胶孔108为注胶入口，胶从灌胶孔108注入形成透镜103，注胶过程中，透镜103中空气由排气孔109排出。
电路板101通过化学腐蚀工艺在其金属层104形成热沉1041和电极焊点1043。热沉1041用于传递LED灯珠10发光时产生的热量。芯片102的电极与电极焊点1043焊接。热沉1041表面镀有一平锡层1042，芯片102安装 在平锡层1042上。金属锡的导热性非常好，故平锡层1042能够有效地将芯片102的工作热量传递给热沉1041。此外，由于热沉1041表面有导热铆钉1071的铆钉头，故热沉1041表面存在一凸起(未标号)，该导热平锡层1042的另一作用为保持热沉1041表面的平整，导热铆钉1071一端与芯片102相接触，另一端与导热层1063相接触。
电路板101的铝基层106经过粗化处理后形成一表面呈蜂窝状的粗化处理层1061。粗化处理层1061上进行黑化处理形成一导热层1063。导热层1063上使用优良散热效果的涂料涂覆一散热层1065，该散热层1065涂料优选为纳米远红外涂料。粗化处理层1061的作用为增强铝基层106与导热层1063之间的附着力。芯片102产生的热量通过导热铆钉1071传递给导热层1063，由于导热层1063具有优良的吸热效果，导热层1063能够快速将热量吸收并传递给散热层1065。散热层1065具有优良的散热效果，能够将导热层1063所吸收的热量迅速散发出去。
如上所述，LED灯珠10工作时，芯片102产生的热量经过平锡层1042，热沉1041，绝缘层105，传递给铝基层106，由于导热层1063具有优良的吸热效果，导热层1063立刻将铝基层106的热量吸收过来传递给散热层1065，在此同时，由于散热层1065具有优良的散热效果，散热层1065迅速将热量散出以保证LED灯珠10稳定适当的工作温度。
本发明LED灯珠20之第二实施方式，为一LED灯珠20的制造方法，其包括以下几个步骤：
S1：请参阅图2，准备一块适合大小的电路板，该电路板可以是金属板(铜基板，铁基板等)，陶瓷板，印刷电路板等。本实施例中优选的是电路板201。该电路板201包括一金属层204，一绝缘层205和一铝基层206，其中， 金属层204材料优选为铜。
S2：请参阅图3，电路板201通过化学腐蚀工艺在电路板201的金属层204上形成热沉2041和电极焊点2043。然后，通过机械加工对电路板201进行开孔，形成导热通孔207，灌胶孔208和排气孔209。
S3：请参阅图4，将导热元件安装在导热通孔207中，该实施例中导热元件为导热铆钉2071，导热铆钉2071在热沉2041表面形成一凸起。
S4：请参阅图5，使用锡在热沉2041的上表面镀上一平锡层2042，将存在凸起的热沉2041上表面处理平整。
S5：请参阅图6，通过化学腐蚀法或机械加工对电路板201的铝基层206的下表面进行粗化处理，在电路板201的铝基层206上形成了一表面呈蜂窝状的粗化层2061。
S6：请参阅图7，在粗化层2061下表面进行黑化处理形成一导热层2063。
S7：请参阅图8，将一种具有优良的散热效果的涂料涂覆于导热层2063下表面上，形成散热层2065，该层涂料优选为远红外纳米涂料。
S8：请参阅图9，将LED灯珠20的芯片202放置在平锡层2042上，将芯片202电极焊接在电极焊点2043上。
S9：请参阅图10，用荧光粉在芯片202上涂覆一荧光粉层2021。
S10：请参阅图11，密封胶通过灌胶孔208注入形成透镜203，在注胶过程中透镜203中的空气通过排气孔209排出，透镜203将芯片202完全密封。
请参阅图12，本发明LED灯珠30之第三实施例。LED灯珠30包括一电路板301，一芯片302与一透镜303， 透镜303将芯片302密封在电路板301上，防止LED灯珠30遇水或受潮引起芯片302氧化。芯片302上涂有一荧光粉层3021，荧光粉层3021在不同灯光的激发下可产生不同颜色的光。
电路板301包括金属层304，绝缘层305和传热层306，该传热层306，绝缘层305，金属层304依次层层叠加。传热层306的导热系数高，导热性能非常好，其材质优选为铜。电路板301进一步包括若干导热通孔307，一灌胶孔308和一排气孔309，该导热通孔307，灌胶孔308和排气孔309贯穿电路板301的金属层304，绝缘层305和传热层306。部分导热通孔307位于芯片302所放置的位置下，导热通孔307为芯片302工作热量的散热通道。灌胶孔308为注胶入口，胶从灌胶孔308注入形成透镜303，注胶过程中，透镜303中空气由排气孔309排出。
金属层304通过化学腐蚀工艺在该层形成热沉3041和电极焊点3043。热沉3041用于传递LED灯珠30发光时产生的能量。芯片302焊接在电极焊点3043上。热沉3041表面镀有一平锡层3042，芯片302安装在平锡层3042上。金属锡的导热性非常好，故平锡层3042能够有效地将芯片302的工作热量传递给热沉3041。
电路板301的传热层306经过粗化处理后形成一表面呈蜂窝状的粗化层3061，在该粗化层3061上进行黑化处理形成一导热层3063。在导热层1063上使用具有优良散热效果的涂料涂覆了一散热层1065，该散热层3065涂料优选为纳米远红外涂料。粗化处理层3061的作用为增强铝基层306与导热层3063之间的附着力。芯片302产生的热量通过导热通孔307传递给导热层3063，由于导热层3063具有优良的吸热效果，导热层3063能够快速将热量吸收并传递给散热层3065。散热层3065具有优良的散 热效果，能够将导热层3063所吸收的热量迅速散发出去。
如上所述，LED灯珠30工作时，芯片302产生的热量经过平锡层3042，金属层304的热沉3041，绝缘层305，传递给传热层306，由于传热层306的导热效果非常好，故，与实施例一相比，本实施例导热通孔307中无需安装导热元件，此实施方式的制作工艺更加简单。由于导热层3063具有优良的吸热效果，导热层3063立刻将传热层306的热量吸收过来传递给散热层3065，在此同时，由于散热层3065具有优良的散热效果，散热层3065迅速将热量散出以保证LED灯珠30稳定适当的工作温度。
本发明LED灯珠40之第四实施方式，为一LED灯珠40的制造方法，其包括以下几个步骤：
S1：请参阅图13，准备一块适合大小的电路板，该电路板可以是金属板(铜基板，铁基板等)，陶瓷板，印刷电路板等。本实施例中优选的是电路板401。该电路板401包括金属层404，绝缘层405和传热层406。
S2：请参阅图14，电路板401通过化学腐蚀工艺在电路板401的金属层404上形成热沉4041和电极焊点4043。
S3：请参阅图15，通过机械加工对电路板401进行开孔，形成导热通孔407，灌胶孔408和排气孔409。
S4：请参阅图16，在热沉4041的上表面镀上一平锡层4042。
S5：请参阅图17，通过化学腐蚀或机械加工对电路板401的传热层406下表面进行粗化处理，在电路板401的传热层406上形成了一表面呈蜂窝状的粗化层4061。
S6：请参阅图18，在粗化层4061下表面进行黑化处理形成一导热层4063。
S7：请参阅图19，将一种具有优良的散热效果的涂 料涂覆于导热层4063下表面上，形成散热层4065，该层4065涂料优选为远红外纳米涂料。
S8：请参阅图20，将LED灯珠40的芯片402放置在平锡层4042上，将芯片402电极焊接在电极焊点4043上。
S9：请参阅图21，使用荧光粉在芯片406上涂上一荧光粉层4021。
S10：请参阅图22，密封胶通过灌胶孔408注入形成透镜403，在注胶过程中透镜403中的空气通过排气孔409排出，透镜403将芯片402完全密封。
请参阅图23，本发明之实施例五为一光组件50，该光组件由一个或多个LED灯珠10或LED灯珠30组成，该LED灯珠10或LED灯珠30可构成任意用户所需光组件50大小及形状。
与现有技术相比，本发明LED灯珠10，30，在其电路板一侧进行了粗化处理，在其粗化层1061，3061上进行黑化处理形成了一导热层1063，3063，在导热层1063，3063上涂覆有一散热层1065，3065。经过粗化处理的电路板101，301具有较好的附着力，涂料容易附着于电路板上101，301。涂在粗化层1061，3061上的导热层1063，3063是一种具有优良吸热效果的涂料，该涂料能够快速吸收从芯片102，302传递过来的热量，涂在导热层1063，3063上的散热层1065，3065是一种具有优良散热效果的远红外纳米涂料，该涂料能够快速将导热层1063，3063传递过来的热量散发出去。LED灯珠10，30芯片102，302产生的热量经过电路板101，301和导热层1063，3063传递给散热层1065，3065，散热层1065，3065将热量散发出去。电路板101，301上设置有导热通孔107，307，在导热通孔107中安装有导热元件，加快了热 量从芯片102到导热层1063的速度。因此，该LED灯珠10，30散热具有方向性，散热速度快，能够将LED灯珠10，30芯片102，302产生的热量快速散发出去，避免LED灯珠10，30的工作温度过高而影响LED灯珠10，30寿命。此外，电路板101，301通过化学腐蚀或机械加工形成粗化层1061，3061，可直接涂覆导热层1063，3063和散热层1065，3065，制作工艺简单。同时，电路板101，301的金属层104，304通过化学腐蚀工艺直接形成热沉1041，3041与电极焊点1043，3043，简化了制作工艺。通过使用至少一个LED灯珠10，30可组成光组件50，该结构之光组件结构简单，同样具有与LED灯珠10或LED灯珠30相同的优良散热性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LED灯珠，该LED灯珠包括一经过粗化的电路板，一芯片和一透镜，透镜将芯片密封在电路板上，其特征在于：该电路板经过粗化的表面通过黑化处理后形成一导热层。
2.如权利要求1所述的一种LED灯珠，其特征在于：该导热层表面涂覆有一散热层。
3.如权利要求3所述的一种LED灯珠，其特征在于：该散热层材料为远红外纳米涂料。
4.如权利要求1所述的一种LED灯珠，其特征在于：该电路板上设置有导热通孔，该导热通孔设置在芯片所放置的位置下，导热通孔中安装有导热元件。
5.如权利要求2所述的一种LED灯珠，其特征在于：该电路板包括一金属层，一绝缘层和一铝基层，铝基层的材料为铝，该铝基层，绝缘层和金属层依次层层叠加，电路板上设置有贯穿电路板的导热通孔，导热通孔中设置有导热元件。
6.如权利要求2所述的一种LED灯珠，其特征在于：该电路板包括一金属层，一绝缘层和一传热层，传热层材料为铜，该传热层，绝缘层和金属层依次层层叠加，电路板上设置有贯穿电路板的导热通孔。
7.如权利要求5或6所述的一种LED灯珠，其特征在于：该电路板的金属层包括热沉与电极焊点，该金属层的热沉上设置有平锡层。
8.如权利要求7所述的一种LED灯珠，其特征在于：该电路板上设置有灌胶孔和排气孔，该灌胶孔和排气孔贯穿于电路板，用于注胶形成透镜。
9.一种光组件，其包括至少一个如权利要求1所述的LED灯珠，其特征在于：该光组件之导热层为黑色，该导热层下表面涂覆有一散热层，该散热层材料为远红外纳米涂料。
10.如权利要求9所述的光组件，其特征在于：该LED灯珠电路板包括一金属层，一绝缘层和一铝基层，铝基层的材料为铝，该铝基层，绝缘层和金属层依次层层叠加，电路板上设置有贯穿电路板的导热通孔，灌胶孔和排气孔，该导热通孔设置在芯片所放置的位置下，导热通孔中设置有导热元件，该电路板的金属层包括热沉与电极焊点，该金属层的热沉上设置有平锡层。
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