CN104329597A - 一种无基板led灯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无基板LED灯及其制备方法，包括底座和LED灯珠，所述底座上通过静电喷涂可选择性金属化的粉末涂料后，再通过激光蚀刻和化学镀形成得到电路层和导热层，LED灯珠的引脚焊接在电路层上，使该LED灯珠与该电路层形成导电通路，LED灯珠的底部紧贴于导热层，便于LED灯珠的热量传导至底座，通过耐高温、高导热、高导电的耐高温聚酰胺组合物注塑成底座。本发明不需要使用电路基板，直接在底座上成型线路层，将LED灯珠直接安装在底座上，节省了成本。

Description

一种无基板LED灯及其制备方法
技术领域
    本发明涉及LED灯技术领域，特别是涉及一种无基板且散热效果好的无基板LED灯及其制备方法。
背景技术
随着LED技术的发展与成熟，LED的指标日益提高，LED照明产品以其寿命长，节能环保等特点得到了越来越多的应用。单颗LED 灯发热相对集中，产生的热量较大，解决散热问题是关键。
但是，目前LED 灯多是把LED灯珠焊接在铝基板或陶瓷基板上，再把铝基板或陶瓷基板和支座连接，因此，LED灯珠和支座之间隔了一层铝基板或陶瓷基板。由于铝基板或陶瓷基板的存在，增大了LED灯珠和支座之间的热阻，降低了散热的功效，导致LED 灯珠的使用寿命大大缩短。此外，同时铝基板的成本高、制作工艺复杂、电绝缘性能较差；陶瓷基板需要高温烧结成型、工艺复杂、价格昂贵、机械性能差且易碎。因此，目前的LED灯的结构复杂、制造成本高、制作工艺复杂且散热效果不好。专利CN201210510374.9公开了一种无基板LED灯及其制备方法，其是将可选择性金属化、耐高温、高导热的绝缘塑料注塑制成所述底座，并对所述底座进行激光活化后形成电路层和导热层。但是，该专利使用制造成本较高的高导热绝缘塑料作为基材，且其把可选择性金属化的助剂加入到绝缘塑料中，使用量较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是无基板LED灯及其制备方法，抛弃传统的电路基板，将LED灯珠直接安装在底座上，节省成本。
为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种无基板LED灯，包括底座和LED灯珠，所述底座上通过静电喷涂可选择性金属化的粉末涂料后，再通过激光蚀刻和化学镀形成得到电路层和导热层，LED灯珠的引脚焊接在电路层上，与该电路层形成导电通路，LED灯珠的底部紧贴于导热层，便于LED灯珠的热量传导至底座。
所述底座由耐高温、高导热、高导电的耐高温聚酰胺组合物注塑制成。
所述电路层的厚度为0.005mm～0.4mm。
所述导热层的厚度为0.005mm～0.4mm。
通过直接在底座上设置电路层和导热层，将LED灯珠直接安装在电路层上，节省了传统的基板部件，节省制作成本，并且利用底座直接传导热量来实现散热目的，方便快捷。
另一方面，本发明还提供了一种无基板LED灯的制备方法，包括以下步骤：
（1）将耐高温、高导热、高导电的耐高温聚酰胺组合物通过注塑机注塑制成底座，其注塑温度为280～330℃；
（2）将可选择性金属化的粉末涂料通过静电喷涂在底座上，并进行烘烤固化；
（3）在计算机上绘制完成应用到所述底座上的电路层和导热层的线路图；
（4）用激光器将聚焦激光束投射在底座上，并按照绘制完成的线路图对底座进行激光蚀刻，使该底座上被激光投射过的区域发生物理化学反应，还原出金属离子，形成金属晶核层，再通过激光蚀刻来形成一个增附表面，使金属晶核层与底座粘合更加牢固；
    （5）采用化学镀的方法在底座上的激光蚀刻区形成电路层和导热层；
（6）电路层和导热层形成后，把LED灯珠的底部紧贴于导热层，并把该LED灯珠的引脚焊接在电路层上，使LED灯珠与电路层之间形成导电通路；
（7）完成无基板LED灯的制备。
所述步骤（2）中的烘烤固化为在100～250℃的温度下烘烤固化5～60分钟。
所述步骤（4）中的激光蚀刻采用波长为1000nm、能量为200mJ/cm2的激光束。
所述的耐高温聚酰胺组合物，由以下重量份的原料制备而成：
耐高温聚酰胺               60～90份，
    导电石墨                   10～40份，
    耐高温聚酰胺与导电石墨的重量份总和为100份，
    聚溴化苯乙烯               6～15份，
    含锑化合物                  3～8份，
抗氧剂                    0.1～1份，
润滑剂                    0.1～1份，
玻璃纤维                   2～30份；
    将以上原料按比例混合置于螺杆挤出机内制备得到耐高温聚酰胺组合物。
所述的耐高温聚酰胺组合物是通过螺杆挤出机制备而得，其挤出温度为260～330℃，螺杆转速为100～500rpm。
将可选择性金属化的粉末涂料通过静电喷涂在底座上的制备方法得到的无基板LED灯，其使用可选择性金属化助剂的用量较少，制造成本较低，并且使用可选择性金属化的粉末涂料对底座的力学性能无影响。另外，本制备方法抛弃了传统的电路基板，将LED灯珠直接安装在底座上，也节省了制造成本。
附图说明
附图1为本发明无基板LED灯的结构示意图；
附图2为本发明无基板LED灯的俯视结构示意图。
以下是本发明零部件符号标记说明：
底座-10，电路层-11，导热层-12，LED灯珠-20，LED灯珠引脚21。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明公开了一种无基板LED灯，如附图1和2所示，包括底座10及该底座10上的若干LED灯珠20，底座10通过静电喷涂可选择性金属化的粉末涂料后，再通过激光蚀刻和化学镀形成得到电路层11和导热层12，LED灯珠20的引脚21焊接在电路层11上，使得LED灯珠20与电路层11形成导电通路，LED灯珠20的底部紧贴于导热层12，便于LED灯珠20产生的热量传导至底座10，从而实现热量的及时散发。通过直接在底座10上设置电路层11，摒弃掉传统的基板，将LED灯珠20直接安装在底座10的电路层11上，节省制作成本。
该底座10具备耐高温、高导热、高导电的特点，其耐高温性可以使底座10在高温下不易变形，其高导热性便于LED灯珠20产生的热量快速通过底座10散发出去，延长LED灯的使用寿命，其高导电性使底座10更易静电喷涂上可选择性金属化的粉末涂料。
此外，在具体设置电路层11和导热层12的时候，将该电路层11和导热层12间隔设置。电路层11的厚度为0.005mm～0.4mm ，导热层12的厚度为0.005mm～0.4mm，如电路层11的厚度可具体为0.005mm，或者0.01mm，或者0.4mm,导热层12的厚度可具体为0.005mm，或者0.01mm，或者0.4mm，具体大小可根据实际需要在上述区间范围内选择设定。LED灯珠20的功率通常为5W。
另一方面，本发明还公开了一种无基板LED灯的制备方法，包括以下步骤：
（1）将耐高温、高导热、高导电的耐高温聚酰胺组合物通过注塑机注塑制成底座，其注塑温度为280～320℃，该底座的形状、大小根据LED灯的应用场合灵活设定。
（2）将可选择性金属化的粉末涂料通过静电喷涂在底座上，并进行烘烤固化。粉末涂料为可选择性金属化的粉末涂料，使底座表面具有一涂料层。并且在进行烘烤固化的时候，在100～250℃的温度下烘烤固化5～60分钟，如可具体选择在100℃的温度下烘烤固化60分钟，或者在150℃的温度下烘烤固化30分钟，或者在250℃的温度下烘烤固化5分钟。
（3）在计算机上绘制完成应用到所述底座上的电路层和导热层的线路图；
（4）用激光器将聚焦激光束（波长为1000nm、能量为200mJ/cm2）投射在底座上，并按照绘制完成的线路图对底座进行激光蚀刻，使该底座上被激光投射过的区域发生物理化学反应，还原出金属离子，形成金属晶核层，再通过激光蚀刻来形成一个增附表面，使金属晶核层与底座粘合更加牢固；
    （5）采用化学镀的方法在底座上的激光蚀刻区形成电路层和导热层；
（6）电路层和导热层形成后，把LED灯珠的底部紧贴于导热层，并把该LED灯珠的引脚焊接在电路层上，使LED灯珠与电路层之间形成导电通路；
（7）完成无基板LED灯的制备。
此外，底座10为耐高温聚酰胺组合物注塑制成，该组合物由以下重量份的原料制备而成：
耐高温聚酰胺               60～90份，
    导电石墨                   10～40份，
    耐高温聚酰胺与导电石墨的重量份总和为100份，
    聚溴化苯乙烯               6～15份，
    含锑化合物                  3～8份，
抗氧剂                    0.1～1份，
润滑剂                    0.1～1份，
玻璃纤维                   2～30份，
将以上原料按照比例混合，然后将混合后的原料置于螺杆挤出机中制备得到耐高温聚酰胺组合物。在制备时，螺杆挤出机的挤出温度为260～330℃，螺杆转速为100～500rpm。
    该组合物具体的配方重量份设定，可根据底座10的实际需要在上述区间范围内选择设定。
    如可具体选择该组合物由以下重量份的原料制备而成：
耐高温聚酰胺                 60份，
    导电石墨                     40份，
    耐高温聚酰胺与导电石墨的重量份总和为100份，
    聚溴化苯乙烯                  6份，
    含锑化合物                    3份，
抗氧剂                      0.1份，
润滑剂                      0.1份，
玻璃纤维                      2份，
螺杆挤出机各区的挤出温度分别为260℃、290℃、310℃、310℃、310℃、310℃，螺杆转速为100rpm。
    也可具体选择该组合物由以下重量份的原料制备而成：
耐高温聚酰胺                90份，
    导电石墨                    10份，
    耐高温聚酰胺与导电石墨的重量份总和为100份，
    聚溴化苯乙烯                15份，
    含锑化合物                   8份，
抗氧剂                       1份，
润滑剂                       1份，
玻璃纤维                    30份，
螺杆挤出机各区的挤出温度分别为280℃、320℃、330℃、330℃、330℃、320℃，螺杆转速为500rpm。
    也可具体选择该组合物由以下重量份的原料制备而成：
耐高温聚酰胺                75份，
    导电石墨                    25份，
    耐高温聚酰胺与导电石墨的重量份总和为100份，
    聚溴化苯乙烯                 8份，
    含锑化合物                   4份，
抗氧剂                     0.2份，
润滑剂                     0.2份，
玻璃纤维                    15份，
螺杆挤出机各区的挤出温度分别为280℃、300℃、310℃、315℃、315℃、310℃，螺杆转速为300rpm。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种无基板LED灯，包括底座和LED灯珠，其特征在于，所述底座上通过静电喷涂可选择性金属化的粉末涂料后，再通过激光蚀刻和化学镀形成得到电路层和导热层，LED灯珠的引脚焊接在电路层上，与该电路层形成导电通路，LED灯珠的底部紧贴于导热层，便于LED灯珠的热量传导至底座；所述底座由耐高温、高导热、高导电的耐高温聚酰胺组合物注塑制成。
2.根据权利要求1所述的无基板LED灯，所述电路层的厚度为0.005mm～0.4mm。
3.根据权利要求1所述的无基板LED灯，所述导热层的厚度为0.005mm～0.4mm。
4.一种用于制备权利要求1所述的无基板LED灯的方法，包括以下步骤：
（1）将耐高温、高导热、高导电的耐高温聚酰胺组合物通过注塑机注塑制成底座，其注塑温度为280～330℃；
（2）将可选择性金属化的粉末涂料通过静电喷涂在底座上，并进行烘烤固化；
（3）在计算机上绘制完成应用到所述底座上的电路层和导热层的线路图；
（4）用激光器将聚焦激光束投射在底座上，并按照绘制完成的线路图对底座进行激光蚀刻，使该底座上被激光投射过的区域发生物理化学反应，还原出金属离子，形成金属晶核层，再通过激光蚀刻来形成一个增附表面，使金属晶核层与底座粘合更加牢固；
    （5）采用化学镀的方法在底座上的激光蚀刻区形成电路层和导热层；
（6）电路层和导热层形成后，把LED灯珠的底部紧贴于导热层，并把该LED灯珠的引脚焊接在电路层上，使LED灯珠与电路层之间形成导电通路；
（7）完成无基板LED灯的制备。
5.根据权利要求4所述的无基板LED灯的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的烘烤固化为在100～250℃的温度下烘烤固化5～60分钟。
6.根据权利要求4所述的无基板LED灯的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的激光蚀刻采用波长为1000nm、能量为200mJ/cm2的激光束。
7.根据权利要求4所述的无基板LED灯的制备方法，其特征在于，所述的耐高温聚酰胺组合物，由以下重量份的原料制备而成：
耐高温聚酰胺               60～90份，
    导电石墨                   10～40份，
    耐高温聚酰胺与导电石墨的重量份总和为100份，
    聚溴化苯乙烯               6～15份，
    含锑化合物                  3～8份，
抗氧剂                    0.1～1份，
润滑剂                    0.1～1份，
玻璃纤维                   2～30份；
将以上原料按比例混合置于螺杆挤出机内制备得到耐高温聚酰胺组合物。
8.根据权利要求7所述的无基板LED灯的制备方法，其特征在于，在螺杆挤出机内制备耐高温聚酰胺组合物时，挤出温度为260～330℃，螺杆转速为100～500rpm。
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