CN106051486A - 基于石墨烯热整流材料的大功率led灯具散热装置及灯具 - Google Patents

基于石墨烯热整流材料的大功率led灯具散热装置及灯具 Download PDF

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刘东静
刘玉
唐昀青
陈寿宏
杨道国
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Abstract

本发明公开了基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具散热装置及灯具，所述散热装置包括散热腔，与现有技术不同的是，所述散热腔的内壁设有细管，所述细管的外壁附有石墨烯热整流材料层。所述石墨烯热整流材料层表面设有保护膜层。所述灯具包括LED芯片、驱动电源、灯口、散热腔、PCB板和灯罩，与现有技术不同的是，所述散热腔的内壁设有细管，所述细管的外壁附有石墨烯热整流材料层；所述散热腔的一端与灯口套接，PCB板设置在散热腔的另一端，灯罩罩在PCB板上；LED芯片设置在PCB板上。这种灯具散热装置散热能力强、成本低；这种灯具质量轻、使用寿命长，可实现标准化的批量生产，同时具有节能、环保的优点。

Description

基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具散热装置及灯具
技术领域
本发明涉及LED灯技术领域，具体是基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具散热装置及灯具。
背景技术
LED作为一种新型的节能照明光源，由于工作时芯片发热量大，散热效率低严重影响着LED灯具的使用寿命，因此寻求合适的散热结构设计成为研究者关注的重点。目前常见的结构主要有硅基倒装芯片（FCLED）结构、金属线路板结构、微泵浦结构、半导体制冷结构。硅基倒装芯片结构中LED芯片通过凸点倒装连接到硅基上，产生的热量传递到更高的导热系数的硅或陶瓷衬底，再传到金属底座。金属线路板结构利用铝极佳的热传导性质将芯片封装到覆有几毫米厚的铜电极的PCB板上。这两种结构在一定程度上能降低器件的内部热沉热阻，但对工艺提出更高的要求。微泵浦结构利用水在封闭系统微泵浦的作用下进入LED的底板小槽吸热，循环回到盛水容器中，再通过风扇吸热。相比硅基倒装芯片结构和金属线路板结构，微泵浦结构的制冷性较好，但若内部接口热阻较大时该结构热传导性能将严重下降，而且结构比较复杂。半导体制冷结构基于帕尔贴原理，该制冷器体积尺寸小、重量轻、无机械传动无噪音，但元件吸热和放热的能力由通电电流大小和半导体材料N-P元件对数决定。随着技术的发展，一种超轻的新型材料石墨烯走进人们的视线。它是目前人类已知重量最轻、强度最高、韧性最好、透光率最高、导电性最佳的材料，并且它具有高热导率。单层石墨烯热导率值高达3080 W/mK ~5150W/mK，它出色的传热特性对半导体器件的发展很重要，能有效的解决在半导体技术中散热方面的不足。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具散热装置及灯具。这种灯具散热装置散热能力强、成本低；这种灯具质量轻、使用寿命长，可实现标准化的批量生产，同时具有节能、环保的优点。
实现本发明目的的技术方案是：
一种基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具散热装置，包括散热腔，与现有技术不同的是，所述散热腔的内壁设有细管，所述细管的外壁附有石墨烯热整流材料层。细管可增大散热面的面积。
所述石墨烯热整流材料层表面设有保护膜层，该保护膜层为电子业用保护膜，如干膜。
一种基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具，包括LED芯片、驱动电源、灯口、散热腔、PCB板和灯罩，与现有技术不同的是，所述散热腔的内壁设有细管，所述细管的外壁附有石墨烯热整流材料层；PCB板和灯罩设置在散热腔的一端，散热腔的另一端与灯口套接；LED芯片设置在PCB板上。PCB板为金属PCB板，金属PCB不仅是供电载体，而且是散热载体。
所述石墨烯热整流材料层表面设有保护膜层。
包括粘结层，所述LED芯片通过粘结层与PCB板连接。所述的粘结层不含固体颗粒，可以是硅胶或环氧树脂胶。
所述驱动电源设置在散热腔内靠近灯口处。
所述 LED芯片为 GaN芯片。
所述LED芯片为至少为1个，LED芯片均匀分布于PCB板上。
这种散热装置通过在散热腔增设细管，在不增加散热面尺寸的情况下，增大了散热面的表面积；同时细管上面附有高导热系数的石墨烯热整流材料，近一步增大了灯具的散热能力；细管的最外层为一层保护膜，保证了石墨烯热整流材料的不脱落。这种灯具散热装置散热能力强、成本低。
这种灯具利用了石墨烯在一个方向上表现出很高的热导率，从而让产生热量的元器件将热量快速有效地转移掉；同时在另一个方向上，石墨烯表现出很低的热导率，从而隔离对温度和热流敏感的元器件。这种灯具质量轻、使用寿命长，可实现标准化的批量生产，同时具有节能、环保的优点。
附图说明
图1为实施例1中散热装置的结构示意图；
图2-1、图2-2为实施例1中细管的剖面结构示意图；
图3为实施例2中灯具的结构示意图。
图中，1.灯罩 2. LED芯片 3.粘结层 4.PCB板 5.散热腔 6.细管 7.内壁 8.灯口9.驱动电源 10.石墨烯热整流材料层 11.保护膜层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步阐述，但不是对本发明的限定。
实施例1：
参照图1、图2-1、图2-2，一种基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具散热装置，包括散热腔5，所述散热腔5的内壁7设有细管6，所述细管6的外壁附有石墨烯热整流材料层10。细管6增大了散热面的面积。
所述石墨烯热整流材料层10表面设有保护膜层11，该保护膜为电子业用保护膜，如干膜。
实施例2：
参照图1、图2-1、图2-2、图3，一种基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具，包括LED芯片2、驱动电源9、灯口8、散热腔5、PCB板4和灯罩1，所述散热腔5的内壁7设有细管6，所述细管6的外壁附有石墨烯热整流材料层10；PCB板4和灯罩1设置在散热腔5的一端，散热腔5的另一端与灯口8套接；LED芯片2设置在PCB板4上。PCB板4为金属PCB板，金属PCB板不仅是供电载体，而且是散热载体。
所述石墨烯热整流材料层10表面设有保护膜层11。
包括粘结层3，所述LED芯片2通过粘结层3与PCB板4连接，粘结层3不含固体颗粒，可以是环氧树脂胶、Au-Si合金或纳米银浆，本例为纳米银浆。
所述驱动电源9设置在散热腔5内靠近灯口8处。
所述 LED芯片2为 GaN芯片。
所述LED芯片2为至少为1个，LED芯片2均匀分布于PCB板4上，本例为10个GaN芯片均匀分布于PCB板4上。
所述灯口8类型为E27或E26。
所述灯罩1为聚碳酸酯材料制成。

Claims (8)

1.一种基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具散热装置，包括散热腔，其特征在于，所述散热腔的内壁设有细管，所述细管的外壁附有石墨烯热整流材料层。
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具散热装置，其特征在于，所述石墨烯热整流材料层表面设有保护膜层。
3.一种基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具，包括LED芯片、驱动电源、灯口、散热腔、PCB板和灯罩，其特征在于，所述散热腔的内壁设有细管，所述细管的外壁附有石墨烯热整流材料层；PCB板和灯罩设置在散热腔的一端，散热腔的另一端与灯口套接。
4.根据权利要求3所述的基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具，其特征在于，所述石墨烯热整流材料层表面设有保护膜层。
5.根据权利要求3所述的基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具，其特征在于，包括粘结层，所述LED芯片通过粘结层与PCB板连接。
6.根据权利要求3所述的基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具，其特征在于，所述驱动电源设置在散热腔内靠近灯口处。
7.根据权利要求3所述的基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具，其特征在于，所述LED芯片为 GaN芯片。
8.根据权利要求3所述的基于石墨烯热整流材料的大功率LED灯具，其特征在于，所述LED芯片为至少为1个，LED芯片均匀分布于PCB板上。
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