CN106784255A - 一种双面led灯板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于LED照明领域，特别涉及一种双面LED灯板，其包括一基板和设置在基板正反两面上的LED芯片和电路，基板设置有贯穿正反两面的至少一个通孔，基板正反两面上的电路通过通孔相互连接，基板为一体结构的复合陶瓷基板。该种双面LED灯板采用一体结构的复合陶瓷基板，结构简单、制造工艺简单、热阻小、散热性能极佳；双面安装LED芯片，并经由开设在一体结构的复合陶瓷基板上的通孔实现正反两面上的电路的连接，从而实现灯板的双面发光。

Description

一种双面LED灯板及其制造方法
技术领域
本发明属于LED照明领域，特别涉及一种双面LED灯板及其制造方法。
背景技术
现有技术的LED灯板大部分是单面的铝基或复合陶瓷基电路板，都是单面工艺，遇到要并联电路需要跨接导线的时候，一般都是用跳线贴片电阻跨接过去。然而跨接导线潜在隐患大，安全性低。
中国实用型新专利CN204739549U公开了一种采用复合陶瓷铝基板的双面LED灯板，该种双面LED灯板在电路板的正反两面均安装有LED芯片，使得灯板能双面发光。该发明的双面灯板在铝基板上涂覆复合陶瓷涂层，利用铝基板的易机加工性在其上开口，同时利用复合陶瓷涂层来提高散热性能。但是这种双面LED灯板需要在铝基板上涂上复合陶瓷层，制造工艺较为复杂，成本高。
另外，现有技术中存在一种采用复合陶瓷材料一体制成的LED灯板，但由于陶瓷本身脆硬的特性，无法进行机械加工，例如钻孔等，因此，以复合陶瓷材料为基板的LED灯板一般为单面LED灯板。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种双面LED灯板，该种双面LED灯板的基板由陶瓷材料一体结构制成，摒弃了现有LED灯板的多层复合结构，使基板结构得到进一步简化，降低了结构整体热阻，提高了导热性能，同时能够在陶瓷基板上开口从而双面安装LED芯片以实现双面发光，还提供了制造该双面LED灯板的制造方法。
为了达到上述目的之一，本发明是这样实现的：一种双面LED灯板，包括一基板和设置在所述基板正反两面上的LED芯片和电路，所述基板设置有贯穿正反两面的至少一个通孔，所述基板正反两面上的电路通过所述通孔相互连接，所述基板为一体结构的复合陶瓷基板。
进一步的，所述复合陶瓷基板包括长条状的主体部分和长条状的连接部分，所述连接部分与所述主体部分组成“y”形的结构；所述主体部分用于安装所述LED芯片，所述连接部分包括第一端部和第二端部，所述第一端部用于安装固定所述复合陶瓷基板，所述第二端部连接至所述主体部分的中部。
进一步的，所述复合陶瓷基板设置有两个通孔，该两个所述通孔设置在所述连接部分并靠近所述第一端部，该两个所述通孔分别作为所述电路的正极连接点和负极连接点。
进一步的，所述电路的正极连接点设置在所述复合陶瓷基板的其中一面，所述电路的负极连接点设置在所述复合陶瓷基板的另一面，所述正极连接点和所述负极连接点均设置在所述连接部分并靠近所述第一端部；所述复合陶瓷基板的正反两面的电路的电流环路方向相反。
进一步的，所述复合陶瓷基板由复合陶瓷材料制得，所复合陶瓷材料包括改性聚硅氧烷60-70重量份、氧化铝和氮化铝的混合粉料30-40重量份和偶联剂1-3重量份；所述改性聚硅氧烷分子式为[RnSiO4-n/2]n，其中R为改性部分，是含有钛元素的基团或苯基。
进一步的，所述改性聚硅氧烷为经钛酸酯改性的聚氧硅烷，钛酸酯占所述基团含量不超过1.8％，其他R基为1-3个碳原子的饱和烃。
进一步的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
进一步的，所述氧化铝和氮化铝的质量比为7:3，混合粉料的粒度1-3μm，纯度99％以上。
进一步的，还包括1-3重量份的陶瓷性能助剂，所述陶瓷性能助剂选自氧化锆、二氧化钛、二氧化硅或云母中的一种或几种，粒度在10微米以内，纯度99％以上。
为了达到上述目的之二，本发明是这样实现的：一种制造如权利要求1所述的双面LED灯板的方法，包括以下步骤，(1)制造复合陶瓷基板，并在复合陶瓷基板钻通孔；(2)采用银胶把LED芯片固定在复合陶瓷基板的一面，把复合陶瓷基板放入烘箱中进行烘烤，烘烤温度为130-150℃，烘烤时间为60-90min；然后在另一面重复该步骤；(3)采用金丝作为导线，把LED芯片的连接点与通孔电连接；(4)采用围坝胶在复合陶瓷基板的一面的LED芯片的外围点胶围坝，把复合陶瓷基板放入烘箱中进行烘烤，烘烤温度为150-180℃，烘烤时间为90-120min；然后在另一面重复该步骤；(5)采用荧光粉与透明胶按照1:15-1:20的比例进行混合得到荧光硅胶，把荧光硅胶填入围坝内并覆盖LED芯片，把复合陶瓷基板放入烘箱进行烘烤，烘烤温度为120-150℃，烘烤时间为150-180min；然后在另一面重复该步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、采用一体结构的复合陶瓷基板，结构简单、制造工艺简单、热阻小、散热性能极佳；
2、双面安装LED芯片，并经由开设在一体结构的复合陶瓷基板上的通孔实现两个面上的电路连接，从而实现灯板的双面发光。
附图说明
图1是双面LED灯板的其中一种实施方式的正视图；
图2是双面LED灯板的另一种实施方式的正视图；
图3是双面LED灯板的侧视图；以及
图4是双面LED灯板组装成LED灯芯时的示意图。
具体实施方式
图1至图4显示了本发明的一种双面LED灯板及其应用。下面将对这种双面LED灯板的结构、材质、应用方式、制造方法和特点做详细描述。
基板
这种双面LED灯板包括一体结构的复合陶瓷基板，而非一般复合陶瓷基板所具有的铝+陶瓷层状复合结构。
优选地，复合陶瓷基板的材料可以是本申请人所持有的中国发明专利申请CN105565786A所公开的一种低温复合高导热陶瓷材料。申请人在对CN105565786A中该种低温复合高导热陶瓷材料作进一步研究时发现，采用该种低温复合高导热陶瓷材料所制得的复合陶瓷基板具有易钻孔、易进行表面金属化处理以及散热效果极佳，结合现有技术中双面LED灯板制造时所面临的问题，认为该种低温复合高导热陶瓷材料是制造双面LED灯板的基板的极佳选择。该种复合陶瓷材料包括改性聚硅氧烷60-70重量份、氧化铝和氮化铝的混合粉料30-40重量份和偶联剂1-3重量份；改性聚硅氧烷分子式为[RnSiO4-n/2]n，其中R为改性部分，是含有钛元素的基团或苯基。优选地，改性聚硅氧烷为经钛酸酯改性的聚氧硅烷，钛酸酯占基团含量不超过1.8％，其他R基为1-3个碳原子的饱和烃。优选地，述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。优选地，氧化铝和氮化铝的质量比为7:3，混合粉料的粒度1-3μm，纯度99％以上。优选地，还包括1-3重量份的陶瓷性能助剂，陶瓷性能助剂选自氧化锆、二氧化钛、二氧化硅或云母中的一种或几种，粒度在10微米以内，纯度99％以上。在本发明中未记载的与该种低温复合高导热陶瓷材料有关的优选配比以及该种低温复合高导热陶瓷材料的制造方法等可参考中国发明专利申请CN105565786A。
基板上的芯片和电路
复合陶瓷基板的正反两面均设置有LED芯片131和电路，LED芯片131连接电路。正反两面的LED芯片131可以不止有一个，优选地，每个面上的LED芯片有多个。借助于COB工艺安装在复合陶瓷基板上。
在本实施例中，如图3所示，优选地，LED芯片131与复合陶瓷基板之间设置有银胶，银胶用于固定LED芯片131，并把LED芯片131产生的热量导到复合陶瓷基板。优选地，LED芯片131的外围通过围坝胶进行围坝，在围坝内填充荧光硅胶132，荧光硅胶132覆盖LED芯片131，根据不同的发光需要更换不同类型的荧光硅胶132。
在本实施中，LED芯片131与通孔111之间通过金丝连接，当然，也可以在复合陶瓷基板的正反两面均直接复合电路层，例如通过蚀刻等工艺获得电路层。上述替换均落入本发明的保护范围之内。
基板的整体形态
在本实施例中，如图1和图4所示，双面LED灯板1的复合陶瓷基板包括长条状的主体部分12和长条状的连接部分11，主体部分12用于安装LED芯片131，主体部分12的每一面上的多个LED芯片131沿着主体部分12的长度方向排布，优选地，均匀分布。连接部分11包括第一端部112和第二端部113，第一端部112用于把该复合陶瓷基板安装固定，第二端部113与主体部分12中部连接，这里的主体部分12的中部，并不严格限定在主体部分的中点，而是相对于两端而言，处于大致中间的位置。从本发明的优选实施例来看，主体部分与连接部分的连接位置可以在主体部分的正中间，或者向两端之一偏离一段距离。
连接部分11相对于主体部分12倾斜一定的角度，连接部分11与主体部分12组成“y”形的结构。倾斜是为了更大程度地利用光源，使光线能够覆盖的范围更大。倾斜的角度是根据光源的具体发光角度而定，如图1和图4所示，连接部分11相对于主体部分12倾斜的角度优选为70-85度。
本发明中的双面LED灯板优选但不仅限于这种“y”形结构，而是可以根据灯具的设计需求来进行设计。
基板上的通孔
复合陶瓷基板设置有贯穿其正反两面的通孔111，通孔111通过在复合陶瓷基板上钻孔获得，当然通过其他一体成型技术形成也是可以的。复合陶瓷基板的正面的电路通过通孔111与复合陶瓷基板的反面的电路连接，从而使得电源能够同时驱动复合陶瓷基板正反两面的LED芯片发光。
如图1所示，为双面LED灯板的其中一种实施方式，其中通孔111优选地设置两个，该两个通孔111分别作为正极连接点和负极连接点，电流在复合陶瓷基板的正面和反面上均是从正极流向负极。在该实施例中，优选通孔111设置在连接部分11并靠近第一端部。
如图2所示，为双面LED灯板的其中一种实施方式，电路的正极连接点141设置在复合陶瓷基板的正面101，电路的负极连接点142设置在复合陶瓷基板的反面102，正极连接点141和负极连接点142均设置在连接部分并靠近第一端部，通孔可设置在复合陶瓷基板上的任意位置，复合陶瓷基板的正面101的电路通过通孔111连接复合陶瓷基板的反面102的电路。这样，电流在复合陶瓷基板的正面101上是从正极连接点141流向通孔111，电流在复合陶瓷基板的反面102上是从通孔111流向负极连接点142，使得复合陶瓷基板的正反两面的电路的电流环路方向相反，可使相对称的正反两面上的电路所产生的磁场相互抵消，从而可以减少灯板对外界的磁场干扰。
在本发明公开的图4所示的应用方式下，电路的正极连接点和负极连接点均设置在连接部分11的嵌入注塑体2的一段中，即靠近第一端部，这样能够使导线隐藏在注塑体2中，使LED灯芯的电连接结构不外露，更稳定，不易损坏。当然这并非必需的设计，也就是说正极连接点和负极连接点可设置在非靠近第一端部，也非嵌入注塑体2中或隐藏在其他安装结构中，也同样能够实现本发明。
双面LED灯板的制造工艺
本发明的一种制造该双面LED灯板的方法，其包括以下步骤：(1)采用复合陶瓷材料制造复合陶瓷基板，并在复合陶瓷基板钻通孔。(2)采用银胶把LED芯片131固定在复合陶瓷基板的一面，把复合陶瓷基板放入烘箱中进行烘烤，烘烤温度为130-150℃，优选为140℃，烘烤时间为60-90min，优选为70min，对银胶进行固化；然后在另一面重复该步骤。(3)采用金丝作为导线，使用超声波焊接设备把LED芯片131的连接点与通孔电连接。(4)采用围坝胶在复合陶瓷基板的一面的LED芯片131的外围点胶，把复合陶瓷基板放入烘箱中进行烘烤，烘烤温度为150-180℃，优选为160℃，烘烤时间为90-120min，优选为100min，对围坝胶进行固化；然后在另一面重复该步骤。(5)采用荧光粉与透明胶按照1:15-1:20的比例进行混合得到荧光硅胶132，优选荧光粉与透明胶的比例为1:18，把荧光硅胶132填入围坝内并覆盖LED芯片131，把复合陶瓷基板放入烘箱进行烘烤，烘烤温度为120-150℃，优选为130℃，烘烤时间为150-180min，优选为160min，对荧光硅胶132进行固化；然后在另一面重复该步骤。通过上述方法即制得本发明的双面LED灯板，得到如图2所示结构的双面LED灯板。
以上是针对本发明的双面LED灯板的描述。下面介绍一下本发明的双面LED灯板应用在LED灯芯中的一种方式。
LED灯芯应用例
图4显示了一种使用本发明的双面LED灯板组装成LED灯芯的应用方式。采用多块双面LED灯板1围绕一个中心安装部件组装成一个LED灯芯，LED灯芯具有适于与灯座连接的连接端子21。当电路接通时，LED灯芯实现发光。因此中心安装部件应适于将LED灯板上的电路与灯座电气连通，并在LED灯板发光时导热、散热。
在本发明的实施例中，LED灯芯包括一个形状大致为圆柱体的注塑体2作为中心安装部件，该注塑体2优选采用本申请人所持有的中国发明专利申请CN105565786A所公开的一种低温复合高导热陶瓷材料注塑得到。多块双面LED灯板1均匀地围绕在其周围，组成一种新型LED灯芯。即多块双面LED灯板1以该注塑体2的轴线为中心圆形阵列均匀设置于该圆柱体的侧面。在本实施例中设置有四块双面LED灯板1。每块双面LED灯板1的两个相对面采用垂直方式放置，平行于注塑体2的轴线。这样，四个LED灯板1的主体部分12共同限定出一个围绕该注塑体2的截锥形。采用这样的方式配置，相对的这样四块双面LED灯板1上的八个发光面不但能够覆盖围绕注塑体2周围的360度方向，而且能够朝向截锥形顶点方向发射光线，满足多角度照明。
在图4所示的本发明的任意一个组装完成的LED灯芯产品中可以看到，每块双面LED灯板1的第一端部在注塑体2注塑成型时嵌入注塑体2并在成形后固定在其中。LED灯板1上的电路在注塑体2注塑成型之前已经实现与外部电路的物理连接，并且部分电路也随着注塑成型埋入注塑体2。注塑成型具体是这样实现的：在注塑前把双面LED灯板1固定在模具，并把双面LED灯板1的连接部分11插入模具的型腔，注塑成型后连接部分11便直接嵌入并固定在注塑体2上，形成一体化LED灯芯。LED灯板1的连接部分11的纵长方向与注塑体2的中心轴线垂直，使得包括多个LED灯板1的该种LED灯芯呈树状，其结构较为松散，其内部通风好，有利于热能被快速带走；此外，双面LED灯板1直接嵌入到注塑体2中，便于热能的传导，有利于热能的散发。
注塑体2设置有连接端子21，连接端子21通过导线与双面LED灯板1的正极连接点和负极连接点连接，为LED芯片供电。该连接端子21也嵌入并固定于注塑体2，其固定于注塑体2的方法与双面LED灯板1固定于注塑体21的方法一致。导线设置于注塑体2之内，这样不影响LED灯芯的外观，也保护导线。
可以想见的是，本发明的双面LED灯板1并不局限于注塑固定在注塑体2中这一种安装方式，可以采用任何合适的中心安装部件来实现双面LED灯板的空间定位和布置，例如中心安装部件采用高导热系数的陶瓷或金属材料制成，只要能够将双面LED灯板的连接部分的一端适当地保持固定并保证接头处足够好的热传导系数即可。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种双面LED灯板，包括一基板和设置在所述基板正反两面上的LED芯片和电路，所述基板设置有贯穿正反两面的至少一个通孔，所述基板正反两面上的电路通过所述通孔相互连接，其特征在于：
所述基板为一体结构的复合陶瓷基板。
2.根据权利要求1所述的双面LED灯板，其特征在于：
所述复合陶瓷基板包括长条状的主体部分和长条状的连接部分，所述连接部分与所述主体部分组成“y”形的结构；
所述主体部分用于安装所述LED芯片，所述连接部分包括第一端部和第二端部，所述第一端部用于安装固定所述复合陶瓷基板，所述第二端部连接至所述主体部分的中部。
3.根据权利要求2所述的双面LED灯板，其特征在于：所述复合陶瓷基板设置有两个通孔，该两个所述通孔设置在所述连接部分并靠近所述第一端部，该两个所述通孔分别作为所述电路的正极连接点和负极连接点。
4.根据权利要求2所述的双面LED灯板，其特征在于：所述电路的正极连接点设置在所述复合陶瓷基板的其中一面，所述电路的负极连接点设置在所述复合陶瓷基板的另一面，所述正极连接点和所述负极连接点均设置在所述连接部分并靠近所述第一端部；所述复合陶瓷基板的正反两面的电路的电流环路方向相反。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的双面LED灯板，其特征在于：所述复合陶瓷基板由复合陶瓷材料制得，所复合陶瓷材料包括改性聚硅氧烷60-70重量份、氧化铝和氮化铝的混合粉料30-40重量份和偶联剂1-3重量份；所述改性聚硅氧烷分子式为[RnSiO4-n/2]n，其中R为改性部分，是含有钛元素的基团或苯基。
6.根据权利要求5所述的双面LED灯板，其特征在于：所述改性聚硅氧烷为经钛酸酯改性的聚氧硅烷，钛酸酯占所述基团含量不超过1.8％，其他R基为1-3个碳原子的饱和烃。
7.根据权利要求5所述的双面LED灯板，其特征在于：所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
8.根据权利要求5所述的双面LED灯板，其特征在于：所述氧化铝和氮化铝的质量比为7:3，混合粉料的粒度1-3μm，纯度99％以上。
9.根据权利要求8所述的双面LED灯板，其特征在于：还包括1-3重量份的陶瓷性能助剂，所述陶瓷性能助剂选自氧化锆、二氧化钛、二氧化硅或云母中的一种或几种，粒度在10微米以内，纯度99％以上。
10.一种制造如权利要求1所述的双面LED灯板的方法，其特征在于：包括以下步骤，
(1)制造复合陶瓷基板，并在复合陶瓷基板钻通孔；
(2)采用银胶把LED芯片固定在复合陶瓷基板的一面，把复合陶瓷基板放入烘箱中进行烘烤，烘烤温度为130-150℃，烘烤时间为60-90min；然后在另一面重复该步骤；
(3)采用金丝作为导线，把LED芯片的连接点与通孔电连接；
(4)采用围坝胶在复合陶瓷基板的一面的LED芯片的外围点胶围坝，把复合陶瓷基板放入烘箱中进行烘烤，烘烤温度为150-180℃，烘烤时间为90-120min；然后在另一面重复该步骤；
(5)采用荧光粉与透明胶按照1:15-1:20的比例进行混合得到荧光硅胶，把荧光硅胶填入围坝内并覆盖LED芯片，把复合陶瓷基板放入烘箱进行烘烤，烘烤温度为120-150℃，烘烤时间为150-180min；然后在另一面重复该步骤。
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