基於石墨烯熱整流材料的大功率LED燈具散熱裝置及燈具的製作方法

2023-07-11 12:09:46 1

本實用新型涉及LED燈技術領域，具體是基於石墨烯熱整流材料的大功率LED燈具散熱裝置及燈具。

背景技術：

LED作為一種新型的節能照明光源，由於工作時晶片發熱量大，散熱效率低嚴重影響著LED燈具的使用壽命，因此尋求合適的散熱結構設計成為研究者關注的重點。目前常見的結構主要有矽基倒裝晶片（FCLED）結構、金屬線路板結構、微泵浦結構、半導體製冷結構。矽基倒裝晶片結構中LED晶片通過凸點倒裝連接到矽基上，產生的熱量傳遞到更高的導熱係數的矽或陶瓷襯底，再傳到金屬底座。金屬線路板結構利用鋁極佳的熱傳導性質將晶片封裝到覆有幾毫米厚的銅電極的PCB板上。這兩種結構在一定程度上能降低器件的內部熱沉熱阻，但對工藝提出更高的要求。微泵浦結構利用水在封閉系統微泵浦的作用下進入LED的底板小槽吸熱，循環回到盛水容器中，再通過風扇吸熱。相比矽基倒裝晶片結構和金屬線路板結構，微泵浦結構的製冷性較好，但若內部接口熱阻較大時該結構熱傳導性能將嚴重下降，而且結構比較複雜。半導體製冷結構基於帕爾貼原理，該製冷器體積尺寸小、重量輕、無機械傳動無噪音，但元件吸熱和放熱的能力由通電電流大小和半導體材料N-P元件對數決定。隨著技術的發展，一種超輕的新型材料石墨烯走進人們的視線。它是目前人類已知重量最輕、強度最高、韌性最好、透光率最高、導電性最佳的材料，並且它具有高熱導率。單層石墨烯熱導率值高達3080 W/mK ~5150W/mK，它出色的傳熱特性對半導體器件的發展很重要，能有效的解決在半導體技術中散熱方面的不足。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有技術的不足，而提供一種基於石墨烯熱整流材料的大功率LED燈具散熱裝置及燈具。這種燈具散熱裝置散熱能力強、成本低；這種燈具質量輕、使用壽命長，可實現標準化的批量生產，同時具有節能、環保的優點。

實現本實用新型目的的技術方案是：

一種基於石墨烯熱整流材料的大功率LED燈具散熱裝置，包括散熱腔，與現有技術不同的是，所述散熱腔的內壁設有細管，所述細管的外壁附有石墨烯熱整流材料層。細管可增大散熱面的面積。

所述石墨烯熱整流材料層表面設有保護膜層，該保護膜層為電子業用保護膜，如幹膜。

一種基於石墨烯熱整流材料的大功率LED燈具，包括LED晶片、驅動電源、燈口、散熱腔、PCB板和燈罩，與現有技術不同的是，所述散熱腔的內壁設有細管，所述細管的外壁附有石墨烯熱整流材料層；PCB板和燈罩設置在散熱腔的一端，散熱腔的另一端與燈口套接；LED晶片設置在PCB板上。PCB板為金屬PCB板，金屬PCB不僅是供電載體，而且是散熱載體。

所述石墨烯熱整流材料層表面設有保護膜層。

包括粘結層，所述LED晶片通過粘結層與PCB板連接。所述的粘結層不含固體顆粒，可以是矽膠或環氧樹脂膠。

所述驅動電源設置在散熱腔內靠近燈口處。

所述 LED晶片為 GaN晶片。

所述LED晶片為至少為1個，LED晶片均勻分布於PCB板上。

這種散熱裝置通過在散熱腔增設細管，在不增加散熱面尺寸的情況下，增大了散熱面的表面積；同時細管上面附有高導熱係數的石墨烯熱整流材料，近一步增大了燈具的散熱能力；細管的最外層為一層保護膜，保證了石墨烯熱整流材料的不脫落。這種燈具散熱裝置散熱能力強、成本低。

這種燈具利用了石墨烯在一個方向上表現出很高的熱導率，從而讓產生熱量的元器件將熱量快速有效地轉移掉；同時在另一個方向上，石墨烯表現出很低的熱導率，從而隔離對溫度和熱流敏感的元器件。這種燈具質量輕、使用壽命長，可實現標準化的批量生產，同時具有節能、環保的優點。

附圖說明

圖1為實施例1中散熱裝置的結構示意圖；

圖2-1、圖2-2為實施例1中細管的剖面結構示意圖；

圖3為實施例2中燈具的結構示意圖。

圖中，1.燈罩 2. LED晶片 3.粘結層 4.PCB板 5.散熱腔 6.細管 7.內壁 8.燈口 9.驅動電源 10.石墨烯熱整流材料層 11.保護膜層。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型內容作進一步闡述，但不是對本實用新型的限定。

實施例1：

參照圖1、圖2-1、圖2-2，一種基於石墨烯熱整流材料的大功率LED燈具散熱裝置，包括散熱腔5，所述散熱腔5的內壁7設有細管6，所述細管6的外壁附有石墨烯熱整流材料層10。細管6增大了散熱面的面積。

所述石墨烯熱整流材料層10表面設有保護膜層11，該保護膜為電子業用保護膜，如幹膜。

實施例2：

參照圖1、圖2-1、圖2-2、圖3，一種基於石墨烯熱整流材料的大功率LED燈具，包括LED晶片2、驅動電源9、燈口8、散熱腔5、PCB板4和燈罩1，所述散熱腔5的內壁7設有細管6，所述細管6的外壁附有石墨烯熱整流材料層10；PCB板4和燈罩1設置在散熱腔5的一端，散熱腔5的另一端與燈口8套接；LED晶片2設置在PCB板4上。PCB板4為金屬PCB板，金屬PCB板不僅是供電載體，而且是散熱載體。

所述石墨烯熱整流材料層10表面設有保護膜層11。

包括粘結層3，所述LED晶片2通過粘結層3與PCB板4連接，粘結層3不含固體顆粒，可以是環氧樹脂膠、Au-Si合金或納米銀漿，本例為納米銀漿。

所述驅動電源9設置在散熱腔5內靠近燈口8處。

所述 LED晶片2為 GaN晶片。

所述LED晶片2為至少為1個，LED晶片2均勻分布於PCB板4上，本例為10個GaN晶片均勻分布於PCB板4上。

所述燈口8類型為E27或E26。

所述燈罩1為聚碳酸酯材料製成。