一種基於導熱納米粒子的大功率led燈具的製作方法
2023-04-24 19:38:36 1
專利名稱：一種基於導熱納米粒子的大功率led燈具的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種LED燈具，尤其是一種大功率LED燈具,尤其是一種 綜合了導熱納米粒子、透明導熱膠與LED燈具製造技術的大功率LED燈具， 具體地說是一種基於導熱納米粒子的大功率LED燈具。
背景技術：
直接使用藍色晶片激發YAG螢光粉發出白光的照明產品稱之為半導體 照明產品。白色LED照明產品與傳統的白熾燈相比可節電80%-90%;而壽 命可達8-10萬小時，是白熾燈的10倍以上，具有節能環保、發光體積小、 可靠性高且壽命長等顯著的優點，是二十一世紀的最具競爭力的綠色光源產 品。隨著半導體技術的飛速發展，目前大功率LED照明技術己出現可以初步 替代各種傳統照明光源產品之趨勢，美日韓及歐洲等國家和地區均己將之列 入國家重點發展計劃，有針對性地進行研究和開發。路燈照明是除家庭照明 市場以外的第二大照明市場，但電能的消耗卻是最大的，所以如何將大功率 LED的各種優點運用於該領域，從而大幅度降低使用及維護成本、延長壽命、 節約能源成為非常重要的課題。
隨著LED技術的日益成熟，單個LED的輸入功率越來越高，目前可以達到 5 W甚至更高。LED輸入的電能有80。/。 95W轉變成為熱量，只有大約5M 20。/。轉化為光能,且LED晶片的面積很小,因此，晶片散熱是LED必須解決的關 鍵問題。好的散熱系統可以在同等輸入功率下得到較低的工作溫度，延長LED 的使用壽命;或在同樣的溫度限制範圍內，增加輸入功率或晶片密度，從而增加 LED燈的亮度。
結溫是衡量LED封裝散熱性能的一個重要技術指標:結溫升高，會直接減 少晶片出射的光子,使發光效率降低;結溫的升高還會使晶片的發射光譜發生 紅移,色溫質量下降，尤其是對基於藍光LED激發黃色螢光粉的白光LED器件更為嚴重，其中螢光粉的轉換效率也會隨著溫度升高而降低。同時由於溫度升
高而產生的各種熱效應會嚴重影響到LED器件的使用壽命和可靠性，當溫度 超過一定值時，器件失效率呈指數規律升高。
2000年以來半導體LED照明技術發展非常迅速，目前白光LED發光效 率已經達到40-601m/W左右，在一些特殊照明領域已經有非常廣泛的應用。 但在單顆高功率、高亮度方面還沒有明顯的突破，在光通量需要非常高的路 燈領域基本還是採用將lw或3w的LED通過組合排列的方式來實現光通量 的提升，但隨之而來在散熱方面將帶來非常多的問題。
LED封裝散熱設計的重點在於晶片布置、材料選擇(鍵合材料、基板材 料)與工藝、熱沉設計等。目前國內外在高功率LED散熱問題方面已有很多 報導。M.Arik等比較了採用不同晶片材料以及鍵合技術對LED散熱性能的 影響，於2003年建立並分析白光LED中螢光粉顆粒的熱模型，並於2004年通過 有限元分析和實驗得到關於LED晶片級封裝過程中的一些關鍵性熱問題。在 散熱方法方面，臺灣的Jen - Hau Cheng，採用Si基熱電器件，具有體積小、響應 速度快的優點;Lan Kim分析了熱管對LED陣列的散熱效果。
目前採用比較多的散熱技術有風冷、水冷、增加外殼的散熱面積等手段 來散發熱量。這些傳統的散熱技術優缺點同樣明顯風冷散熱目前是散熱效 果最好的，但最大的缺點是風扇需要耗能而且其壽命往往不長，理論上壽命 最多在5000小時左右，但實際城市道路上的各種灰塵數量很多，在使用過 程灰塵非常容易堵死風扇的轉葉從而使其達不到理論的壽命，而如果風扇損 壞則光源的亮度將很快衰減並最終損壞，所以綜合各方面的因數看並不是最 理想的方式；水冷散熱效果其次，但如果光源長時間運行後用於散熱的水溫 將會顯著上升，散熱效果將急劇下降，況且還要考慮到如何保證散熱介質一 水不會洩漏對其它部件產生影的問題，同樣也不是很理想的散熱方式；增加 外殼散熱面積的方式散熱的效果最差，但綜合看還是比較好的方式，缺點是 散熱的總功率不大，金屬材料使用較多，造成整個成品的重量很重，外觀比 較笨重。這也是市場上的實用化的LED路燈的功率都不大，功率很少超過 25w的原因。本發明提出一種導熱納米粒子、透明導熱膠與LED燈具製造技術綜合的大功率LED燈具封裝工藝，旨在解決大功率LED的散熱問題。
發明內容
本發明的目的針對目前大功率LED燈散熱性能較差，使用中需配備專門 的散熱裝置的問題，發明的一種提基於導熱納米粒子的大功率LED燈具。 本發明的技術方案是
一種基於導熱納米粒子的大功率LED燈具，包括LED顆粒1、燈罩2和 透明導熱膠8， LED顆粒1通過透明導熱膠8固定在燈罩2中，其特徵是所 述的透明導熱膠8中混合有含量為5%-15%左右的導熱納米粒子，所述的導 熱納米粒子為納米氮化鋁、氧化鋁、納米碳化矽、納米銅或納米銀粒子等。
本發明的有益效果是
納米氮化鋁粉體可以大幅度提高塑料的導熱率。通過實驗產品以5-10% 的比例添加到塑料中，可以使塑料的導熱率從原來的0.3提高到5。導熱率提 高了16倍多。同時這種透明膠封裝的方式，還有利於提高LED燈具的防水 能力。
圖1本發明的LED燈的結構示意圖。
圖中1、 LED顆粒2、燈罩3、納米粒子4、納米粒子5、玻璃罩6、 7光線；8透明導熱膠。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
如圖1所示。
一種基於導熱納米粒子的大功率LED燈具，包括LED顆粒1 、燈罩2和 透明導熱膠8， LED顆粒1通過透明導熱膠8固定在燈罩2中，所述的透明 導熱膠8中混合有含量為5-10%左右的導熱納米粒子，所述的導熱納米粒子 為納米氮化鋁、氧化鋁、納米碳化矽、納米銅或納米銀粒子中的一種或幾種 的組合。本發明通過將導熱納米粒子、透明導熱膠與LED燈具製造技術進行 綜合成製成，其製造過程如下
將納米粒子與透明膠混合，其比例關係可以根據LED顆粒査閱相關手冊進行調整(其中以納米氮化鋁粉體為例，它可以大幅度提高塑料的導熱率。
實驗證明其納米粒子的添加比例5-10%的比例添加到塑料中，其餘納米材料 的添加比例也大致為5-15%之間)。將LED顆粒1安裝在PCB基座2上，並 將LED露出安裝基座，將混合納米導熱粒子3、 4的透明膠塗8在LED1顆 粒的周圍。通過這種封裝方式，可以提高單顆LED的散熱效果。所述的導熱 納米粒子為納米氮化鋁、氧化鋁、納米碳化矽、納米銅或納米銀粒子中的一 種或幾種的組合。
本發明的實質是一種導熱納米粒子、透明導熱膠與LED燈具製造技術綜 合的大功率LED燈具封裝工藝，旨在解決大功率LED的散熱問題。其實現 的技術方案如下在LED顆粒排列過程中，利用導熱納米混合導熱透明膠， 將LED與連接的基片進行封裝，達到提高LED散熱的表面積的目的。這種 封裝方式對於具有防水要求的LED燈具提供一種簡單的封裝方法。
超高導熱納米AlKf複合的矽膠具有良好的導熱性，良好的電絕緣性，較 寬的電絕緣性使用溫度(工作溫度-60'C -200°C)，較低的稠度和良好的施 工性能。廣泛應用於電子器件的熱傳遞介質，提高工作效率。如CPU與散熱 器填隙、大功率三極體、可控矽元件、二極體、與基材接觸的細縫處的熱傳 遞介質。納米導熱膏是填充IC或三極體與散熱片之間的空隙，增大它們之間 的接觸面積，達到更好的散熱效果。根據本發明採用納米導熱粒子，提高 LED顆粒周圍的熱傳導，提高LED顆粒的散熱效率。
權利要求
1、一種基於導熱納米粒子的大功率LED燈具，包括LED顆粒(1)、燈罩(2)和透明導熱膠(8)，LED顆粒(1)通過透明導熱膠(8)固定在燈罩(2)中，其特徵是所述的透明導熱膠(8)中混合有含量為5-15％左右的導熱納米粒子，所述的導熱納米粒子為納米氮化鋁、氧化鋁、納米碳化矽、納米銅或納米銀粒子中的一種或幾種的組合。
全文摘要
一種基於導熱納米粒子的大功率LED燈具，包括LED顆粒(1)、燈罩(2)和透明導熱膠(8)，LED顆粒(1)通過透明導熱膠(8)固定在燈罩(2)中，其特徵是所述的透明導熱膠(8)中混合有含量為5-15％左右的導熱納米粒子，所述的導熱納米粒子為納米氮化鋁、氧化鋁、納米碳化矽、納米銅或納米銀粒子中的一種或幾種的組合。本發明可以使塑料的導熱率從原來的0.3提高到5。導熱率提高16倍多。同時這種透明膠封裝的方式，還有利於提高LED燈具的防水能力。
文檔編號F21S2/00GK101644384SQ20091003308
公開日2010年2月10日 申請日期2009年6月11日 優先權日2009年6月11日
發明者朱紀軍, 樊世才, 洪思忠 申請人:江蘇名家匯電器有限公司