CN110003612A - Led灯外壳及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED灯外壳的制备方法，所述LED灯外壳的制备方法包括以下步骤：称取30份～50份的石墨烯材料以及50份～70份的酚醛树脂混合搅拌，得到混料，其中，所述石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末；将所述混料放入LED灯的外壳模具的模腔内；将所述外壳模具置于130℃～180℃的温度下施加合模压力，使得所述混料固化成型，以得到LED灯外壳。本发明还公开一种LED灯外壳。本发明LED灯外壳的制备成本较低，且避免高温带来的安全隐患。

Description

LED灯外壳及其制备方法
技术领域
本发明涉及LED灯技术领域，尤其涉及一种LED灯外壳及其制备方法。
背景技术
21世纪初，LED照明技术蓬勃发展，先后渗透了玩具市场和消费市场。随着消费群体的普及与认同，伴随工业体系的成熟，以及LED灯的规模集中化，LED灯进一步的在商业和专业照明领域延伸。长久以来，使用LED芯片所带来的热量都是通过采用铝或铝合金的外壳来解决。一方面铝作为金属有很好的延展性，并且有很多成熟的工艺。另一方面铝的导热率也是金属当中相对较高的。然而，随着LED灯具市场及产业规模的加速扩大，铝或铝合金的生产与加工越来越暴露出问题。具体为，从铝矿石转化为电解铝，平均每顿耗电13000KWH，铝制品加工，生产过程需要达到铝的熔点600℃-800℃，也是消耗巨大电能，释放巨量的二氧化碳。因此，LED灯外壳的制作成本较高，且对环境造成污染。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种LED灯外壳及其制备方法，旨在解决LED灯外壳的制作成本较高，且对环境造成污染的问题。
为实现本发明的目的，本发明提供一种LED灯外壳的制备方法，所述LED灯外壳的制备方法包括以下步骤：
称取30份～50份的石墨烯材料以及50份～70份的酚醛树脂混合搅拌，得到混料，其中，所述石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末；
将所述混料放入LED灯的外壳模具的模腔内；
将所述外壳模具置于130℃～180℃的温度下施加合模压力，使得所述混料固化成型，以得到LED灯外壳。
在一实施例中，所述称取30份～50份的石墨烯材料以及50份～70份的酚醛树脂混合搅拌，得到混料的步骤包括：
称取30份～50份的石墨烯材料以及50份～70份的酚醛树脂置于70℃～90℃温度下进行搅拌，得到由颗粒构成的混料，所述颗粒的直径为3mm～8mm。
在一实施例中，所述将所述混料放入LED灯的外壳模具的模腔内的步骤包括：
在LED灯的外壳模具的模腔内放置铝制冲压件；
在放置有所述铝制冲压件的所述外壳模具中添加所述混料。
在一实施例中，所述石墨烯为3层～10层的石墨粉末。
在一实施例中，所述酚醛树脂的粒径为0.1um-10um。
在一实施例中，所述将所述外壳模具置于130℃～180℃的温度下施加合模压力的步骤包括：
将所述外壳模具置于130℃～180℃的温度下持续施加2min～8min的合模压力。
为实现上述目的，本发明还提供一种LED灯外壳，所述LED外壳由权利要求1-5任一项所述的LED灯外壳的制备方法制得。
在一实施例中，所述LED灯外壳包括以下重量组分：
30份～50份的石墨烯材料以及50份～70份的酚醛树脂，其中，所述石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末。
在一实施例中，所述LED灯外壳由以下重量组分组成：
30份～50份的石墨烯材料，50份～70份的酚醛树脂，以及余量为铝，其中，所述石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末。
本发明实施例提供一种LED灯外壳及其制备方法，先称取30份～50份的含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末的石墨烯材料以及50份～70份的酚醛树脂混合搅拌得到混料，再将混料放入LED灯的外壳模具的模腔内，最后将加添有混料的外壳模具置于130℃～180℃的温度下施加合模压力，使得混料固化成型，从而得到LED灯外壳。本发明在130℃～180℃下即可制得LED灯外壳，远远小于铝工业的高温，且制备过程中无污染气体释放，此外，由于石墨烯材料具有较高的导热性，使得LED外壳具有优良的散热性能。也即本发明提供的LED灯外壳制备成本较低，制备过程中对环境无污染，散热性能优良，且避免高温带来的安全隐患。
具体实施方式
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。
首先，对本发明实施例提供的LED灯外壳的制备方法进行简要概述。
本发明实施例提供的LED灯外壳的制备方法包括以下步骤：
1、称取30份～50份的石墨烯材料以及50份～70份的酚醛树脂置于70℃～90℃的温度下进行混合搅拌，得到由颗粒组成的混料，颗粒由石墨烯材料以及酚醛树脂构成，颗粒的粒径为3mm～8mm，且石墨烯材料为3层～10层的石墨粉末，石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末，酚醛树脂为粒径0.1um～10um的粉末颗粒，份为单位重量，单位重量可为1g、10g、100g或者1000g，本发明对单位重量不作限定；
2、将混料放入LED灯的外壳模具的模腔内，不同的外壳模具放置不同重量的混料；
3、将添加有混料的外壳模具置于130℃～180℃的温度下持续施加合模压力2min～8min，使得混料固化成型，以得到LED灯外壳。
本发明制得的LED灯外壳的密度约为1.7g/cm3～1.8g/cm3，远小于铝或铝合金制成的LED灯外壳的密度，也即本发明制得的LED灯外壳轻便；经测试，本发明LED灯外壳的导热率约为10W/M·K～15W/M·K，LED灯的散热效果优良，高于铝制LED外壳的散热效果。
现有技术中，LED灯外壳由铝或铝合金制备得到，而从铝矿石转化为电解铝，平均每顿耗电13000KWH。铝制品加工、生产过程需要达到铝的熔点600℃-800℃，也是消耗巨大电能，释放巨量的二氧化碳。据测算，每千克成型后的铝制品排放12～13KG的二氧化碳。因此，铝金属提炼及其加工耗能大，且对环境造成污染。
此外，铝的加工生产温度高，切削产生粉层易爆炸而危机人生及公共安全，需要较高的安全成本。也即LED灯外壳加工复杂、生产环境较恶劣，人生安全隐患多。
铝是活泼的元素，在空气中都很容易被氧化和腐蚀。因此，以铝制品在成型后得到LED灯外壳需要采取耐腐蚀的表面处理。目前绝大部分的表面处理，都存在环保隐患，需要集中管理，集中排放与环保处理。因此极大的增加了制作工艺的复杂性、工序成本、环保成本和管理成本。
由此可知，现有技术中铝制LED灯外壳或者铝合金LED灯外壳存在制作工艺复杂，以及工序成本、环保成本和管理成本高的问题。
而本发明LED灯外壳的制备工艺的工况温度在200℃以下，远远小于铝工业的高温，节省了能耗，LED灯外壳的工序成本较低，避免了高温工序存在的安全隐患，且LED灯外壳在整个制备过程中无气体释放，不会对环境造成污染。同时，本发明仅需三步即可制备得到LED灯外壳，工序简单。另外，且由于原料本身是惰性材料，不易被氧化，耐腐蚀，不存在安全隐患。由此可知，本发明提供的LED灯外壳的制备工艺简单，工序成本、环保成本和管理成本均较低。
进一步地，为了增强LED灯外壳的冲击强度，可在外壳模具的模腔中加入铝制冲压件，再加入混料，制得的LED灯外壳的冲击强度大于铝制LED灯外壳的冲击强度，且大于石墨烯材料以及酚醛树脂制得的LED灯外壳的冲击强度。或者，可先在外壳模具中放置部分混料，以铺平外壳模具底部，再在外壳模具中放置铝制冲压件，最后在铝制冲压件的表面覆盖混料，使得最后制得的LED灯外壳中的铝制冲压件由惰性材料包裹。
可以理解的是，在未添加铝制冲压件时，LED灯外壳包括30份～50份石墨烯材料以及50份～70份酚醛树脂；在添加铝制冲压件时，LED灯外壳由30份～50份石墨烯材料、50份～70份酚醛树脂以及余量为铝组成。LED灯外壳中的铝的比重可根据LED灯外壳所需的冲击强度来确定，所需的冲击强度越高，铝在LED灯外壳中的重量占比越高。
此外，可通过调节石墨烯在LED灯外壳的占比以调节LED灯外壳的导热率，石墨烯材料在LED灯外壳的占比越高，LED灯外壳的导热率越高，散热性能越优良。
另外，可通过调节酚醛树脂在LED灯外壳的占比以调节LED灯外壳的冲击强度，酚醛树脂在LED灯外壳的占比越高，LED灯外壳的冲击强度越高。
实施例1
步骤1、称取30份的石墨烯材料以及70份的酚醛树脂置于70℃的温度下进行混合搅拌，得到由颗粒组成的混料，颗粒由石墨烯材料以及酚醛树脂构成，颗粒的粒径为3mm～5mm，且石墨烯材料为5层～8层的石墨粉末，石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末，酚醛树脂为粒径小于5um的粉末颗粒；
步骤2、将混料放入LED灯的外壳模具的模腔内；
步骤3、将添加有混料的外壳模具置于150℃的温度下施加合模压力，并持续5min，使得混料固化成型，以得到LED灯外壳。
本实施例制得的LED灯外壳中石墨烯材料的重量占比为30％且酚醛树脂的重量占比为70％，导热率为10.5W/M·K，密度为1.78g/cm3。
实施例2
步骤1、称取45份的石墨烯材料以及55份的酚醛树脂置于80℃的温度下进行混合搅拌，得到由颗粒组成的混料，颗粒由石墨烯材料以及酚醛树脂构成，颗粒的粒径为6mm～8mm，且石墨烯材料为3层～5层的石墨粉末，石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末，酚醛树脂为粒径小于8um的粉末颗粒；
步骤2、将混料放入LED灯的外壳模具的模腔内；
步骤3、将添加有混料的外壳模具置于170℃的温度下施加合模压力，并持续3min，使得混料固化成型，以得到LED灯外壳。
本实施例制得的LED灯外壳中石墨烯材料的重量占比为45％且酚醛树脂的重量占比为55％，导热率为12W/M·K，密度为1.75g/cm3。
实施例3
步骤1、称取64份的石墨烯材料以及35份的酚醛树脂置于90℃的温度下进行混合搅拌，得到由颗粒组成的混料，颗粒由石墨烯材料以及酚醛树脂构成，颗粒的粒径为3mm～7mm，且石墨烯材料为4层～10层的石墨粉末，石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末，酚醛树脂为粒径小于6um的粉末颗粒；
步骤2、在外壳模具中添加铝制冲压件，铝制冲压件的份数为1份，再将混料放入LED灯的外壳模具的模腔内；
步骤3、将添加有混料的外壳模具置于140℃的温度下施加合模压力，并持续6min，使得混料固化成型，以得到LED灯外壳。
本实施例制得的LED灯外壳中石墨烯材料的重量占比为64％、酚醛树脂的重量占比为35％以及铝的重量占比为1％，导热率为14W/M·K，密度为1.72g/cm3。
实施例4
步骤1、称取35份的石墨烯材料以及62份的酚醛树脂置于90℃的温度下进行混合搅拌，得到由颗粒组成的混料，颗粒由石墨烯材料以及酚醛树脂构成，颗粒的粒径为5mm～7mm，且石墨烯材料为8层～10层的石墨粉末，石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末，酚醛树脂为粒径小于4um的粉末颗粒；
步骤2、在外壳模具中添加铝制冲压件，铝制冲压件的份数为2份，再将混料放入LED灯的外壳模具的模腔内；
步骤3、将添加有混料的外壳模具置于175℃的温度下施加合模压力，并持续4min，使得混料固化成型，以得到LED灯外壳。
本实施例制得的LED灯外壳中石墨烯材料的重量占比为35％、酚醛树脂的重量占比为62％以及铝的重量占比为2％，导热率为12.3W/M·K，密度为1.76g/cm3。
实施例5
步骤1、称取50份的石墨烯材料以及50份的酚醛树脂置于85℃的温度下进行混合搅拌，得到由颗粒组成的混料，颗粒由石墨烯材料以及酚醛树脂构成，颗粒的粒径为3mm～5mm，且石墨烯材料为8层～10层的石墨粉末，石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末，酚醛树脂为粒径小于8um的粉末颗粒；
步骤2、将混料放入LED灯的外壳模具的模腔内；
步骤3、将添加有混料的外壳模具置于165℃的温度下施加合模压力，并持续6min，使得混料固化成型，以得到LED灯外壳。
本实施例制得的LED灯外壳中石墨烯材料的重量占比为50％以及酚醛树脂的重量占比为50％，导热率为13W/M·K，密度为1.74g/cm3。
实施例6
步骤1、称取70份的石墨烯材料以及30份的酚醛树脂置于88℃的温度下进行混合搅拌，得到由颗粒组成的混料，颗粒由石墨烯材料以及酚醛树脂构成，颗粒的粒径为3mm～6mm，且石墨烯材料为5层～10层的石墨粉末，石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末，酚醛树脂为粒径小于3um的粉末颗粒；
步骤2、混料放入LED灯的外壳模具的模腔内；
步骤3、将添加有混料的外壳模具置于180℃的温度下施加合模压力，并持续7min，使得混料固化成型，以得到LED灯外壳。
本实施例制得的LED灯外壳中石墨烯材料的重量占比为70％以及酚醛树脂的重量占比为30％，导热率为15W/M·K，密度为1.73g/cm3。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效物品或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种LED灯外壳的制备方法，其特征在于，所述LED灯外壳的制备方法包括以下步骤：
称取30份～50份的石墨烯材料以及50份～70份的酚醛树脂混合搅拌，得到混料，其中，所述石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末；
将所述混料放入LED灯的外壳模具的模腔内；
将所述外壳模具置于130℃～180℃的温度下施加合模压力，使得所述混料固化成型，以得到LED灯外壳。
2.如权利要求1所述的LED灯外壳的制备方法，其特征在于，所述称取30份～50份的石墨烯材料以及50份～70份的酚醛树脂混合搅拌，得到混料的步骤包括：
称取30份～50份的石墨烯材料以及50份～70份的酚醛树脂置于70℃～90℃温度下进行搅拌，得到由颗粒构成的混料，所述颗粒的直径为3mm～8mm。
3.如权利要求1所述的LED灯外壳的制备方法，其特征在于，所述将所述混料放入LED灯的外壳模具的模腔内的步骤包括：
在LED灯的外壳模具的模腔内放置铝制冲压件；
在放置有所述铝制冲压件的所述外壳模具中添加所述混料。
4.如权利要求1所述的LED灯外壳的制备方法，其特征在于，所述石墨烯材料为3层～10层的石墨粉末。
5.如权利要求1所述的LED灯外壳的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂的粒径为0.1um-10um。
6.如权利要求1-5任一项所述的LED灯外壳的制备方法，其特征在于，所述将所述外壳模具置于130℃～180℃的温度下施加合模压力的步骤包括：
将所述外壳模具置于130℃～180℃的温度下持续施加2min～8min的合模压力。
7.一种LED灯外壳，其特征在于，所述LED外壳由权利要求1-6任一项所述的LED灯外壳的制备方法制得。
8.如权利要求7所述的LED灯外壳，其特征在于，所述LED灯外壳包括以下重量组分：
30份～50份的石墨烯材料以及50份～70份的酚醛树脂，其中，所述石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末。
9.如权利要求7或8所述的LED灯外壳，其特征在于，所述LED灯外壳由以下重量组分组成：
30份～50份的石墨烯材料，50份～70份的酚醛树脂，以及余量为铝，其中，所述石墨烯材料为含有10％～30％的二维石墨烯纳米材料的石墨粉末。
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