CN106895280A - 一种照明灯具及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种照明灯具及其制备方法。本发明照明灯包括LED发光一体化光源和微槽群相变鳍片散热器；所述LED发光一体化光源包括LED光源和散热器均温板；所述LED光源设置于所述散热器均温板的一面上；所述微槽群相变鳍片散热器包括相变液、腔体和散热鳍片；所述腔体有一开口，所述LED光源相对的所述散热器均温板的另一面密封所述开口；所述腔体的外部腔体壁上设置多个所述散热鳍片，所述散热鳍片上设置多个微槽群，所述相变液置于所述腔体的内部。本发明照明灯具具有光热一体化、较大的功率的特点，导热和散热的速度快，光通量稳定、使用寿命长；其制备方法简化了LED模组与散热器之间的连接，降低了热阻。

Description

一种照明灯具及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种照明灯具及其制备方法，属于LED领域。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED发光时会有部分能量转化为热量，因此会使LED芯片温度升高。而温度对LED芯片的工作性能影响极大，高温会导致芯片出光效率大大降低，加快芯片老化，缩短器件寿命等严重的后果。因此为保证LED正常工作，必须将其散发出来的热量及时快速导出并迅速散发出去。传统的大功率LED灯具用散热器结构均为上方是鳍片式散热器下方通过导热硅脂贴装LED光源的方式，散热器和LED光源中间均涂抹有导热硅脂类材料，其导热率基本在几K/W和十几K/W之间，其导热受阻于导热硅脂。散热对LED灯具也是非常重要的，传统的散热器都是普通的鳍片式被动散热，被动式主要靠接触面积，接触面积越大散热效果越好，所以传统大功率LED为达到散热效果，散热器都非常庞大，导致整个灯具体积巨大，重量超总，使用不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种照明灯具及其制备方法；本发明照明灯具具有光热一体化、较大的功率的特点，导热和散热的速度快，光通量稳定、使用寿命长；其制备方法简化了LED模组与散热器之间的连接，降低了热阻。
本发明提供的照明灯具，它包括LED发光一体化光源和微槽群相变鳍片散热器；
所述LED发光一体化光源包括LED光源和散热器均温板；所述LED光源设置于所述散热器均温板的一面上；
所述微槽群相变鳍片散热器包括相变液、腔体和散热鳍片；所述腔体有一开口，所述LED光源相对的所述散热器均温板的另一面密封所述开口；所述腔体的外部腔体壁上设置多个所述散热鳍片，所述散热鳍片上设置多个微槽群，所述相变液置于所述腔体的内部。
本发明中，所述微槽群具体为多个微槽沟道构成；
所述微槽群相变鳍片散热器中设置的多个所述散热鳍片散热时能通过所述微槽群迅速对流到空气中，形成一条无障碍导热散热一体化结构，使光源点亮产生的热能迅速导出，降低整个灯具温度，极大提高了整灯产品的使用寿命。
上述的照明灯具中，所述LED发光光源包括由上到下依次设置的荧光层、倒装芯片和光源基板；
所述光源基板的一面上布置线路并设置固晶区，另一面布置可焊层；
所述倒装芯片设置于所述固晶区上，所述倒装芯片上沿着所述固晶区边缘围围坝胶；
所述LED光源通过所述可焊层设置于所述均温板上。
上述的照明灯具中，所述光源基板选自氮化铝基板、氧化铝基板、铝基板和铜基板中的至少一种；
所述倒装芯片为倒装LED芯片；
所述荧光层的材料为荧光粉胶和/或荧光晶体，所述荧光粉胶为硅胶混合荧光粉或环氧树脂混合荧光粉，所述荧光晶体为玻璃荧光晶体或透明荧光陶瓷；
所述荧光层的厚度可为0.1～0.8mm，具体可为0.2mm、0.1～0.2mm、0.2～0.8mm或0.15～0.6mm；
所述光源基板的厚度可为0.5～3mm，具体可为1.0mm、0.5～1mm、1～3mm或0.5～2mm。
上述的照明灯具中，所述LED发光光源经所述可焊层焊接或直接倒装在所述散热器均温板上；
所述可焊层采用蜂窝状。
上述的照明灯具中，在所述散热器均温板上设置一孔与所述腔体联通，所述孔设置与之相匹配的密封塞，所述孔的设置用于所述腔体内抽真空和注入所述相变液；
所述腔体的开口与所述散热器均温板之间设置密封圈，以更好的密封所述腔体；
与所述腔体的开口接触处所述散热器均温板设置螺纹，使二者之间拧合更紧。
上述的照明灯具中，所述相变液为水、丙酮和乙醇中的至少一种，所述水具体为蒸馏水；
所述相变液的体积占所述腔体的体积的13～35％，具体可为23％、13～23％、23～35％或15～30％；
所述腔体的内部呈真空状态。
本发明还提供了上述的照明灯具的制备方法，包括如下步骤：
1)将所述光源基板的一面布置电路并设置固晶区，所述光源基板的另一面设置可焊层；
2)将倒装芯片固定在所述固晶区上，进行共晶焊接，形成蓝光光源；
3)沿着所述固晶区将所述蓝光光源围围坝胶，烘烤、冷却；
4)经上述步骤3)处理的所述倒装芯片上涂覆荧光层，然后进行烘烤固定，得到所述LED光源；
5)将步骤4)处理得到的所述LED光源经所述可焊层焊接到所述散热器均温板的一面上，得到所述LED发光一体化光源；
6)所述LED光源相对的所述散热器均温板的另一面密封所述腔体的开口；
所述腔体的外部腔体壁上设置多个所述散热鳍片，所述散热鳍片上设置多个微槽群；
7)通过所述散热器均温板上的孔，将所述腔体抽真空，然后注入所述相变液，用所述密封塞密封所述孔，即得到所述照明灯具。
上述的制备方法中，所述电路、固晶区与所述可焊层均采用丝印方法印刷得到；
所述倒装芯片的固定的方法为固晶法，所述倒装芯片的固定采用固晶机；采用共晶炉进行所述共晶焊接；
采用点胶机围所述围坝胶；
所述围坝胶的材料为白色RTV硅胶、乳白色硅胶或透明硅胶。
上述的制备方法，步骤3)中，所述烘烤的温度可为135～165℃，所述烘烤的时间可为0.5～3h；
步骤4)中，所述烘烤的温度可为145～175℃，所述烘烤的时间可为0.5～3h；
步骤5)中，通过回流焊方法进行所述焊接。
上述的制备方法，步骤6)中还包括将所述腔体的开口与所述散热器均温板之间设置密封圈密封的步骤；
步骤7)中，所述腔体的真空度可为10-1Pa～10-2Pa，具体可为10-1Pa。
本发明具有以下优点：
1)倒装芯片是通过共晶炉共晶到氮化铝陶瓷基板上的，光源基板与散热器均温板焊接形成一体化，一体化大大降低热阻，热传递通道畅通，导热速度快。
2)散热器均温板通过螺纹和密封圈与腔体拧合密封形成一体化，均温板背部与腔体内的相变液接触，当LED点亮发热，相变液迅速气化带走热量，导热迅速，热量不会堆积在芯片附近，较低的工作温度，增加LED芯片的使用寿命。
3)相变液气化并向上运动，遇到腔体顶部热量迅速传递，气化的相变液预冷液化下滴下，如此循环传热，顶部腔体热通过散热鳍片上的微槽群迅速对流到空气中，形成一条无障碍导热散热一体化结构，使光源点亮产生的热能迅速导出，降低整个灯具温度，极大提高了整灯产品的使用寿命。
4)本发明照明灯具导热散热迅速，同功率可降低散热体积，有效降低整灯体积和重量，具有轻量化和大功率的特点。
5)本发明制备方法具有热电分离效果好、芯片结合牢固不易脱落、光通量高、光效好、生产工艺先进及生产效率高的特点。
附图说明
图1为本发明LED发光一体化光源侧面结构示意图。
图1中各标记如下：
1LED光源；2围坝胶；3光源基板；4散热器均温板；5孔。
图2为本发明照明灯具侧面的结构示意图。
图2中各标记如下：
1LED光源；4散热器均温板；5孔；6微槽群；7散热鳍片；8腔体；9腔体壁；10相变液；
图3为本发明照明灯具的散热鳍片与微槽群的放大结构示意图。
图3中各标记如下：
6微槽群；7散热鳍片
图4为本发明照明灯具的制备流程图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、照明灯具及其制备方法
如图1-3所示，本发明提供的照明灯具，它包括LED发光一体化光源和微槽群相变鳍片散热器；LED发光一体化光源包括LED光源1和散热器均温板4；LED光源1设置于散热器均温板4的一面上；微槽群相变鳍片散热器包括相变液10、腔体8(呈真空状态)和散热鳍片7；腔体8有一开口，LED光源1相对的散热器均温板4的另一面密封开口；腔体8的外部腔体壁9上设置多个散热鳍片7，散热鳍片7上设置多个微槽群6，相变液10(具体采用蒸馏水)置于腔体8的内部(相变液10的体积占整个腔体8体积的23％)。
进一步地，LED光源1包括由上到下依次设置的荧光层(具体厚度为0.2mm)、倒装芯片和光源基板(具体厚度为1.0mm)；光源基板3的一面上布置线路并设置固晶区，另一面布置蜂窝状的可焊层；倒装芯片设置于固晶区上，倒装芯片上沿着固晶区边缘围围坝胶2；LED光源1通过可焊层设置于散热器均温板4上。
其中，光源基板采用氮化铝基板；
倒装芯片为倒装LED芯片；
荧光层的材料具体为透明荧光陶瓷。
进一步地，在散热器均温板4上设置一孔5与腔体联通，孔5设置与之相匹配的密封塞，孔5的设置用于腔体8内抽真空和注入相变液10；腔体8的开口与散热器均温板4之间设置密封圈，以更好的密封腔体；与腔体8的开口接触散热器均温板处设置螺纹，使二者之间拧合更紧。
按照图4所示的流程图制备本发明照明灯具，具体的制备步骤如下：
1、在氮化铝基板的一面上通过丝印印刷设置相应的电路线和固晶区，氮化铝基板的另一面通过丝印方式印刷蜂窝状可焊层；
2、采用固晶机通过固晶方式将倒装LED芯片固定在氮化铝基板的固晶区上；
3、固好倒装芯片的氮化铝基板通过共晶炉进行共晶焊接，完成共晶工艺并形成蓝光光源；
4、蓝光光源通过点胶机沿着固晶区围围坝胶并形成挡墙结构，烘烤，温度150℃，时间1h，冷却之后再进入步骤5；
5、将荧光晶体(透明荧光陶瓷)通过固晶机贴装在倒装芯片正上方并后行烘烤固定，烘烤温度165℃，时间2h；
6、将烘烤好的光源通过回流焊方式焊接到散热器均温板上，使倒装芯片、氮化铝基板、散热器均温板形成一体化，得到LED发光一体化光源；
7、将LED光源相对的散热器均温板的另一面加密封圈与散热的腔体拧合密闭；
8、把拧合好的灯具放入真空操作箱内通过散热器均温板上的孔抽真空15～20分钟(抽的真空度为10-1Pa)，在真空箱内往灯具腔体内注入相变液(相变液占整个容纳腔的23％)；
9、用密封塞密封住散热器均温板上孔，从真空操作箱内取出，即得到本发明照明灯具。
本发明实施例1的照明灯具的光谱测试如下：
测试条件：测试方法采用积分球测试；
环境温度：25.3Deg；环境湿度：65％；
测试范围：380nm-780nm；峰值IP：50917(78％)；
测量模式：精确测试积分时间：94ms；
所得结果如下所示。
其中，CIE颜色参数如表1所示。
表1CIE颜色参数
本发明实施例1的照明灯具的光参数结果如下：光通量Φ＝34160lm光效：122lm/w辐射通量Φe＝112.144w暗视觉：7338.9S/P:1.7503；
电参数结果如下：设定输入电压V＝54V，输入电流I＝5.18A，测试结果为该LED光源的功率P＝280W；功率因数PF＝1.000。
从上述数据可以看出，本发明提供的照明灯具，其光效值大于122lm/W，光通量大于34160lm；导热和散热的速度快光效、光通量保持稳定，作为280W超大功率一体化照明灯具其导热速度快和散热的稳定。

Claims (10)

1.一种照明灯具，其特征在于：它包括LED发光一体化光源和微槽群相变鳍片散热器；
所述LED发光一体化光源包括LED光源和散热器均温板；所述LED光源设置于所述散热器均温板的一面上；
所述微槽群相变鳍片散热器包括相变液、腔体和散热鳍片；所述腔体有一开口，所述LED光源相对的所述散热器均温板的另一面密封所述开口；所述腔体的外部腔体壁上设置多个所述散热鳍片，所述散热鳍片上设置多个微槽群，所述相变液置于所述腔体的内部。
2.根据权利要求1所述的照明灯具，其特征在于：所述LED发光光源包括由上到下依次设置的荧光层、倒装芯片和光源基板；
所述光源基板的一面上布置线路并设置固晶区，另一面布置可焊层；
所述倒装芯片设置于所述固晶区上，所述倒装芯片上沿着所述固晶区边缘围围坝胶；
所述LED光源通过所述可焊层设置于所述均温板上。
3.根据权利要求2所述的照明灯具，其特征在于：所述光源基板选自氮化铝基板、氧化铝基板、铝基板和铜基板中的至少一种；
所述倒装芯片为倒装LED芯片；
所述荧光层的材料为荧光粉胶和/或荧光晶体，所述荧光粉胶为硅胶混合荧光粉或环氧树脂混合荧光粉，所述荧光晶体为玻璃荧光晶体或透明荧光陶瓷；
所述荧光层的厚度为0.1～0.8mm；
所述光源基板的厚度为0.5～3mm。
4.根据权利要求2或3所述的照明灯具，其特征在于：所述LED发光光源经所述可焊层焊接或直接倒装在所述散热器均温板上；
所述可焊层采用蜂窝状。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的照明灯具，其特征在于：在所述散热器均温板上设置一孔与所述腔体联通，所述孔设置与之相匹配的密封塞；
所述腔体的开口与所述散热器均温板之间设置密封圈；
与所述腔体的开口接触处所述散热器均温板设置螺纹。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的照明灯具，其特征在于：所述相变液为水、丙酮和乙醇中的至少一种；
所述相变液的体积占所述腔体的体积的13～35％；
所述腔体的内部呈真空状态。
7.权利要求1-6中任一项所述的照明灯具的制备方法，包括如下步骤：
1)将所述光源基板的一面布置电路并设置固晶区，所述光源基板的另一面设置可焊层；
2)将倒装芯片固定在所述固晶区上，进行共晶焊接，形成蓝光光源；
3)沿着所述固晶区将所述蓝光光源围围坝胶，烘烤、冷却；
4)经上述步骤3)处理的所述倒装芯片上涂覆荧光层，然后进行烘烤固定，得到所述LED光源；
5)将步骤4)处理得到的所述LED光源经所述可焊层焊接到所述散热器均温板的一面上，得到所述LED发光一体化光源；
6)所述LED光源相对的所述散热器均温板的另一面密封所述腔体的开口；
所述腔体的外部腔体壁上设置多个所述散热鳍片，所述散热鳍片上设置多个微槽群；
7)通过所述散热器均温板上的孔，将所述腔体抽真空，然后注入所述相变液，用所述密封塞密封所述孔，即得到所述照明灯具。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述电路、固晶区与所述可焊层均采用丝印方法印刷得到；
所述倒装芯片的固定的方法为固晶法，所述倒装芯片的固定采用固晶机；采用共晶炉进行所述共晶焊接；
采用点胶机围所述围坝胶；
所述围坝胶的材料为白色RTV硅胶、乳白色硅胶或透明硅胶。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于：上述步骤3)中，所述烘烤的温度为135～165℃，所述烘烤的时间为0.5～3h；
上述步骤4)中，所述烘烤的温度为145～175℃，所述烘烤的时间为0.5～3h；
上述步骤5)中，通过回流焊方法进行所述焊接。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的制备方法，其特征在于：上述步骤6)中还包括将所述腔体的开口与所述散热器均温板之间设置密封圈密封的步骤；
上述步骤7)中，所述腔体的真空度为10-1Pa～10-2Pa。
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