大功率led灯的制作方法
大功率led灯的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED照明领域，特别是涉及一种大功率LED灯。
【背景技术】
[0002]LED产业的快速发展，大大拉动了上游材料业的发展，也进一步促进了高端材料领域的突破。其中，LED灯具中会用到大量的散热材料，包括LED晶片的封装元件、LED光学透镜、光散射元件、高效散热元件、光反射和光漫射板等。
[0003]散热是影响LED灯具照明强度的一个主要因素。LED灯具比传统的白炽灯能效高80%，但是其LED组件和驱动器电路散热量很大。如果这些热量没有适当的排放出去，LED灯具的发光度和寿命将会急剧下降。一直以来，散热不良会导致电源损坏、光衰加快、寿命减短等问题，始终是LED照明系统性能提升的重中之重。要提升LED发光效率与使用寿命，解决LED产品散热问题即为现阶段最重要的课题之一，LED产业的发展亦是以高功率、高亮度、小尺寸LED产品为其发展重点，因此，提供具有其高散热性，精密尺寸的散热基板，也成为未来在LED散热基板发展的趋势。
[0004]例如，中国专利CN201410741409.9中公开了一种LED功率型路灯分段发光单元的散热结构，它由用于LED 二次配光的透鏡模组(1)、焊接在铝基线路板(3)上的LED灯珠
(2)、铝质散热器(5)、以及固态硅导热膜(4)所组成；固态硅导热膜(4)替代传统沿用的液态导热硅脂，以面接触的模式，将铝基线路板(3)和铝质散热器(5)相连接，在LED路灯工作产生高温的条件下，不会改变其相互面接触的导热结构，可使铝基线路板上承载的LED工作电热顺畅的传导、扩散到铝质散热器上；散热器上的散热鳍片(6)喷涂有辐射散热涂料，这种辐射散热涂料是经高温处理过的改性胶体微粒(小于100纳米)发生凝聚而成的溶液，溶液在固化剂的作用下固化成膜后，呈鱼鳞状结构，有利于热的辐射，其填料是纳米碳管、尖晶石金属氧化物等较高热传导率和红外发射性的材料，这种构造可大大增加散热比表面积和传导率，提高发光单元红外辐射的辐射系数，提升热量交换的效果，降低发光单元的光衰几率。
[0005]又如，中国专利CN201410734343.0中公开了一种高散热LED线路板，其包括由下至上依次设有散热基层、绝缘导热层及线路层，所述散热基层为金属板，其上表面设有多个锥状凸块；所述锥状凸块的顶部设有两根交叉的传热条。伸入绝缘导热层中的锥状凸块，增加了散热基层与绝缘导热层的接触面积，进而提高撒热基层与绝缘导热层间的导热效率。而锥状凸块的顶部面积较小，可避免绝缘导热层被高压电击穿。
[0006]又如，中国专利CN200910085513.6中公开了一种散热装置和照明设备。该散热装置包括:板状的立板，立板处于工作状态时与水平面垂直；形成在立板的一侧表面上的安装凸台，安装凸台邻近立板的吸热中心设置，安装凸台上形成有用于安装光源的安装端面；钎焊连接或挤压成型在立板另一侧表面上的散热鳍片。照明设备包括本发明的散热装置，还包括:安装在安装端面上的光源。本发明所提供的散热装置中，垂直设置的立板作为传热板，一侧设置热源，另一侧设置扩大散热表面积的散热鳍片，能够使光源的热量迅速传导至立板的平面内，而后再向空间内散热，提高了照明设备的散热效果。散热装置本身即可以作为照明设备的支撑结构，所形成的照明设备结构简单、紧凑，利于散热。
[0007]但是现有技术中的电子器件散热基本上还是通过导热体以及散热片之间的热传导来完成的，散热效果并不是很理想，所以提供一种新的散热装置是必需的。
【发明内容】
[0008]基于此，有必要针对上述问题，提供一种大功率LED灯，其散热性能较好、散热效率较高。
[0009]一种大功率LED灯，其包括:灯罩、光源组件以及散热器，所述灯罩罩设于所述散热器，并围成封闭空间，所述光源组件容置于所述封闭空间内，所述散热器包括导热体、散热体及散热片；
[0010]所述导热件包括第一导热件及与所述第一导热件连接的第二导热件，所述光源组件固定设置于所述第一导热件；
[0011]所述散热体与灯罩连接，所述散热体设有容置腔，所述容置腔内填充有散热液体，所述导热体与所述容置腔密封连接，所述第二导热件容置于所述容置腔内，且至少部分插设于所述散热液体；
[0012]散热片，所述散热片设置于所述散热体。
[0013]在其中一个实施例中，所述光源组件包括芯片及设置于所述芯片的若干个LED灯珠，所述芯片远离所述LED灯珠的一侧与所述第一导热件固定连接。
[0014]在其中一个实施例中，所述芯片与所述第一导热件卡接。
[0015]在其中一个实施例中，所述芯片远离所述LED灯珠的一侧设有若干凸柱，所述第一导热件的对应位置设有若干卡孔，每一所述凸柱卡接固定于一所述卡孔。
[0016]在其中一个实施例中，所述凸柱为三个，三个所述凸柱均勾分布于所述芯片。
[0017]在其中一个实施例中，所述芯片为圆形。
[0018]在其中一个实施例中，若干个所述LED灯珠沿所述芯片的边缘均匀分布。
[0019]在其中一个实施例中，所述第一导热件的形状及大小与所述芯片的形状及大小相同。
[0020]在其中一个实施例中，所述第一导热件的厚度为50?200微米。
[0021]上述大功率LED灯，散热器中散热体内设有容置腔，第二导热体至少部分插设于散热液体内，利用液体的流动性，LED灯珠产生的热量通过导热体迅速被散热液体吸收，并通过容置腔的内壁分散到散热体上，再通过散热片以对流、辐射、传导等散热方式将热量散至空气中，有利于热量的快速传输及分散，有效地保证了大功率LED灯的散热性能。而且，由于散热液体的均匀性高、热容大，可使电子元件在工作时产生的热量均匀的被散热液体吸收，避免因热容小的原因导致大量热量无法在短时间内散出而对LED灯造成损坏。
【附图说明】
[0022]图1为本发明一实施方式中大功率LED灯的爆炸结构示意图；
[0023]图2为本发明另一实施方式中大功率LED灯的局部结构示意图；
[0024]图3为本发明另一实施方式中散热器的局部结构示意图；
[0025]图4为本发明另一实施方式中散热器的局部结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0027]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0028]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0029]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中 间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0030]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0031]本发明提供一种大功率LED灯，其包括:灯罩、光源组件以及散热器，所述灯罩罩设于所述散热器，并围成封闭空间，所述光源组件容置于所述封闭空间内，所述散热器包括导热体、散热体及散热片；所述导热体包括第一导热件及与所述第一导热件连接的第二导热件，所述光源组件固定设置于所述第一导热件；所述灯罩与散热体连接；所述散热体设有容置腔，所述容置腔内填充有散热液体，所述导热体与所述容置腔密封连接，所述第二导热件容置于所述容置腔内，且至少部分插设于所述散热液体；散热片，所述散热片设置于所述散热体上。
[0032]请参阅图1，大功率LED灯10包括:散热器100、光源组件200以及灯罩300，所述灯罩300罩设于散热器100，并围成封闭空间，光源组件200容置于灯罩300与散热器100围成的封闭空间内，散热器100包括导热体110、散热体120及散热片130 ;导热体110包括第一导热件111、连接件112及与第二导热件113，连接件112的两端分别与第一导热件111及第二连接件113连接，光源组件200固定设置于导热体120，光源组件200固定设置于第一导热件111 ;灯罩300与散热体120连接；散热体120设有容置腔121，容置腔121内填充有散热液体，导热体I1与121容置腔密封连接，且第二导热件容置于所述容置腔内，且至少部分插设于所述散热液体；散热片130设置于散热体120上。上述大功率LED灯，散热器中散热体内设有容置腔，第二导热体至少部分插设于散热液体内，利用液体的流动性，LED灯珠产生的热量通过导热体迅速被散热液体吸收，并通过容置腔的内壁分散到散热体上，再通过散热片以对流、辐射、传导等散热方式将热量散至空气中，有利于热量的快速传输及分散，有效地保证了大功率LED灯的散热性能。而且，由于散热液体的均匀性高、热容大，可使电子元件在工作时产生的热量均匀的被散热液体吸收，避免因热容小的原因导致大量热量无法在短时间内散出而对LED灯造成损坏。
[0033]进一步地，光源组件200包括芯片210及设置于芯片210的LED灯珠220，芯片210远离LED灯珠220的一侧与第一导热件连接。
[0034]为了方便芯片与第一导热件之间的组装，例如，芯片与所述第一导热件通过卡接固定连接。又如，所述芯片设有若干凸柱，所述第一连接件的对应位置设有卡孔，所述凸柱卡接固定于所述卡孔。又如，所述凸柱为三个，三个所述凸柱均匀分布于所述芯片，这样，芯片与第一导热件之间可实现免螺丝安装，安装及拆卸过程简单方便，可实现自动化装配，有助于提高大功率LED灯的装配效率。
[0035]在本实施例中，芯片210为圆形，若干个LED灯珠220沿芯片的边缘均匀分布，可以避免出现相邻的LED灯珠间相互阻挡、吸收而形成暗区，造成照明效果弱化，发光不均匀的情况，获得更均匀的照度及更好的照明效果。
[0036]在本实施例中，所述容置腔与所述连接件之间通过螺纹密封连接，又如，所述连接件设有外螺纹，所述容置腔的内壁的对应位置设有内螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹配合连接，又如，所述容置腔与所述连接件卡接；又如，所述容置腔与所述连接件之间通过卡接密封连接，这样，可以方便容置腔与导热体的装配，安装拆卸过程简单。
[0037]为了更好地解决容置腔与导热体之间的密封性问题，防止散热液体发生泄漏，例如，所述连接件与所述容置腔的内壁之间还设有密封层。通过设置密封层，可以提高容置腔与导热体之间的密封性，防止容置腔内的散热液体泄漏。
[0038]在本实施例中，所述散热液体为所述容置腔体积的50 %?80 %，所述散热液体在标准大气压下沸点彡70°C、热容彡3X 13J/(kg-0C) ο优选的，所述散热液体为蒸馏水、氨水、甲醇、乙醇、己醇、丙酮、庚烷或导热油中的至少一种，例如，所述散热液体为蒸馏水和乙醇的混合物。又如，所述散热液体包括如下质量份的各组分:蒸馏水:75份?78份，乙醇:22份?25份，氯化钠:0.5份?I份，硝酸钠:0.5份?1.5份，过硼酸钠:0.5份?1.5份，苯并三氮唑:0.2份?0.5份，当散热液体的温度超过30°C时，稀释在蒸馏水中的乙醇发生气化而使蒸馏水逐渐气化，气化的乙醇和蒸馏水在密封的容置腔内反复地进行蒸发冷凝并与容置腔的内壁进行热交换，而氯化钠的加入又可以降低乙醇和蒸馏水的沸点，因此可以加快蒸馏水以及乙醇的蒸发及冷凝的循环周期，并且可以防止在温度较低的时候，蒸馏水与水发生凝固，硝酸钠及苯并三氮唑的复配可作为腐蚀抑制剂或缓蚀剂，其可以在容置腔的内壁的表面形成均匀的钝化层和有机膜层，阻止腐蚀反应的进一步发生，过硼酸钠的加入可以抗冻抑制剂及除垢的作用。
[0039]优选的，为了避免散热液体在反复受热、蒸发冷凝过程中与容置腔的内壁发生化学反应，例如，所述容置腔内壁与导热液体适配，即，容置腔的内壁的材质与散热液体不发生化学反应。又如，所述容置腔的内壁由铝合金制成，所述铝合金包括如下质量份的各组分组成:销:80.2份?89.5份；镁:10.3份?15.1份；娃:0.5份?1.5份；铜:1.2份?3.5份；锰:0.2份?1.0份；镍:2.3份?4.6份；钼:0.1份?0.5份；锆:0.2份?0.5份；上述铝合金主要由铝、镁制成，不仅可以使制备的基材的质量较轻，导热性较好，而且硅、铜、锰、镍、钼的加入可以使容置腔的内壁具有较大的强度，此外，锆的加入可提高容置腔内壁的耐疲劳特性及耐腐蚀性能，但是锆的含量大于0.5份时，其耐腐蚀性能并不会提高较小，而且会影响材料的屈服度及其他机械力学性能。
[0040]进一步的，所述容置腔的内壁设有保护层，又如，所述保护层包括石墨、纳米碳材、类金刚石等碳材料，化学物理性质温度，导热性好。又如，所述保护层为设于所述容置腔内壁上的类金刚石(DLC)涂层，又如，所述类金刚石涂层与所述容置腔内壁还设有起固附作用的铬涂层，以使类金刚石涂层与容置腔内壁具有较强的结合力。优选的，所述类金刚石涂层的厚度为1.0?2.0微米，铬涂层的厚度为10?40纳米。又如，所述类金刚石涂层的成分包括20 %?60 %的石墨相及80 %?40 %的金刚石相。
[0041]在本实施例中，由于第一导热件与芯片接触，因此第一导热件需要较高的导热系数，例如，本发明一实施例中，第一导热件包括如下重量份的各组分:铜:93份?97份、铝:2份?4.5份、镍:0.1份?0.3份、锰:0.1份?0.4份、钛:0.1份?0.3份、铬:0.1份?
0.3份、钒0.1份?0.3份。
[0042]上述第一导热件中由于加入了较大比例的铜，可以使第一导热件获得较高的导热性能，其可以达到380W/mK以上，这样可以较快速地将芯片产生的热量传递出去，以防止热量在芯片周边累积，造成芯片局部过热现象而损坏芯片。而且，所述第第一导热件的密度却仅有8.0kg/m3?8.lkg/m3，远远小于纯铜的密度，这样可以有效地减轻第一导热件的重量，更利于安装制造，同时也极大地降低了成本。此外，上述第一导热件含有质量份为2份?
4.5份的铝、0.1份?0.3份的镍、0.1份?0.4份的锰、0.1份?0.3份的钛、0.1份?0.3份的铬以及0.1份?0.3份的钒。相对于纯铜，第一导热件的延展性能、韧性、强度以及耐 高温性能均大大得到改善。进一步的，所述第一导热件的形状及大小与芯片的大小及形状相同，这样，第一导热件可以将芯片各个位置上所产生的热量迅速传递出去，避免芯片的局部位置过热造成芯片的损害。进一步的，第一导热件的厚度为50?200微米，这样，既可以使第一导热件保持较好的机械性能，同时可以使其保持较轻的重量，便于其安装过程，并降低其生产成本。
[0043]为了进一步提高第一导热件的导热性能，使其能够将芯片产生的热量快速传递，例如，所述第一导热件远离所述第二连接件的表面设置有涂层，也就是说，第一导热件靠近芯片的表面设有涂层。又如，所述涂层由石墨烯溶液固化后制成。又如，所述涂层的厚度为2微米?50微米。优选的，所述涂层的厚度为5微米?30微米。优选的，所述涂层的厚度为10微米?20微米。又如，所述石墨烯溶液包括如下重量份的各组分:石墨烯:5份?15份，胶黏剂:20份?70份，分散剂:0.25份?0.6份，表面活性剂:0.05份?0.3份，消泡剂:0.5份?5份，溶剂:10份?30份。优选的，所述石墨烯溶液包括以下重量份的成分:石墨烯:8份?12份；胶黏剂:30份?60份；分散剂:0.25份?0.6份；表面活性剂:0.05份?0.3份Γ消泡剂:0.5份?5份；溶剂:10份?30份。优选的，所述石墨烯溶液包括以下重量份的成分:石墨烯:10份；胶黏剂:50份；分散剂:0.5份；表面活性剂:0.2份；消泡剂:2份；溶剂:20份，其中，所述胶黏剂为环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯腈及聚氨基甲酸酯的至少一种，所述分散剂为聚氯乙烯、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯蜡、聚氯乙烯及聚乙烯吡咯烷酮的至少一种，所述溶剂为水、二甲苯、丁酮、异丙醇的至少一种，所述表面活性剂为聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、硬脂酸钠及十六烷基磺酸钠的至少一种，所述消泡剂为苯乙醇油酸酯、二甲基硅油、GP消泡剂及聚二甲基硅氧烷的至少一种。
[0044]为了便于生产，例如，所述石墨烯溶液中还包括0.5份?2.0份光引发剂，且所述胶黏剂为紫外可固化树脂，所述涂层由所述石墨烯溶液均匀平铺在基板上，经紫外线照射固化形成，例如，所述涂层厚度为9纳米至220微米。这样，其优点是易于操作，节能环保，而且还可使涂层具有较高的硬度及较高的附着能力。又如，所述的光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(光引发剂1173)、1_羟基环己基苯基甲酮(光引发剂184)、
2.4.6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(光引发剂TPO)、安息香双甲醚(光引发剂651)、二苯甲酮(光引发剂BP)、异丙基硫杂蒽酮(光引发剂ITX)、4_吗啉基苯甲酰基-1-卡基-1-二甲氨基丙烷(光引发剂369)中的一种或其中多种的组合。又如，所述胶黏剂为环氧丙烯酸树脂或聚氨酯丙烯酸树脂。
[0045]可以理解，由于第二导热件插设于散热液体内，因此第二导热件需要具有较好的抗腐蚀能力。例如，本发明一实施方式中的第二导热件，其包括如下质量份的各组分:铝:93.4份?95.8份，硅:0.05份?0.15份，锰:0.2份?0.5份，镁:1.0份?3.0份，镍:3.0份?6.0份，钛:0.02份?0.06份，锆:0.05份?0.15份，钪:0.1份?0.3份。由于加入了镍，镍原子可降低晶界和晶内的电位差，因此，提高了导热体的抗应力腐蚀能力，同时，也提高了导热体的强度、塑性和重复加载抗力。钪(Sc)在铝合金中形成析出相Al3Sc,其具有面心立方结构，晶格常数与α (Al)基体接近，稳定性高，不仅有强烈的时效硬化效果，而且具有高的热稳定性。因此，钪的加入，使得合金组织得以细化，并为沉淀相提供形核核心，使沉淀相的析出由晶界逐渐扩展到α (Al)基体，更加弥散均匀，减小了晶界与晶内的电极电位差，形成均匀腐蚀，从而提高了合金的耐蚀性能。由于加入了锆(Zr)，而Zr和Al结合形成Al3Zr金属间化合物，这种金属间化合物有两种结构和形态:从恪体中直接析出的Al3Zr为四方结构，可显著细化合金的铸态晶粒；另一种是铸锭均匀化过程中析出的球形粒子，具有强烈抑制热加工过程中再结晶的作用；而且含Zr合金淬火敏感性不强，合金的淬透性提高，因此，锆的加入有效地提高了合金的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能。
[0046]上述第二导热件，由于其包括铝、镍、镁、硅、锰、钛、锆、钪，这些元素相互作用，使得其不仅具有导热性能好，比表面积大的优点，同时具有抗腐蚀、高强度的特点。
[0047]为了进一步提高第二导热件的抗腐蚀能力，例如，所述第二导热件的侧壁设有抗腐蚀层，又如，抗腐蚀层与所述保护层的组成相同，又如，抗腐蚀层包括如下质量份的各组分:丙烯酸树酯:25份?30份，硝化棉树酯:25份-30份，醋酸丁酯:6份?8份，正丁醇:6份?8份，乙二醇乙醚:3份?4份，流平剂:I份?1.5份，消泡剂:I份?1.5份，无机填料20份?30份，其中无机填料包括氮化铝、氮化硼、氧化铝、碳化硅或铜粉，优选的，无机填料的粒径为0.5?3微米。硝化棉树脂的加入，不仅使其具有干燥快，而且具有较好的硬度和亮度平整光亮耐候性较好，无机填料的加入，可以使其具有较好的导热性能。优选的，抗腐蚀层的厚度为10?20微米，这样，可以使其具有较好的抗腐蚀能力，同时又能保持较高的导热系数。
[0048]为了增加容置腔内散热液体与散热体的接触面积，以提高散热效率，例如，所述容置腔为圆柱结构，由于在同等体积的情况下，圆柱体的表面积较大，这样，可以增大散热液体与散热体的接触面积，提高芯片散热器的散热效率。
[0049]由于散热液体与散热体的接触仅是散热体的内侧壁，即，散热液体与散热体的接触面积只是该圆柱体的内表面的面积，为了进一步加大芯片散热器的散热效果，例如，所述散热体内壁还设有若干辅助导热柱，又如，各个所述辅助导热柱的截面为弧形，又如，若个所述辅助导热柱均匀分布于所述容置腔的内壁，又如，若干所述辅助导热柱连续分布，通过设置辅助导热体，可以增加散热液体与散热体的接触面积，从而提高热传递效率，提高散热效果。
[0050]具体地，请参阅图2，容置腔210的内壁还设有若干辅助导热柱211，各个辅助导热柱211的截面为圆柱体，各个辅助导热柱211的大小及形状相同，均匀排布于容置腔210的内壁，且辅助导热柱211连续排列。当然，辅助散热柱并不局限于上述形状，例如，所述辅助导热柱的截面为三角形，又如，所述辅助导热柱的截面为梯形。辅助导热柱的形状可以不作特殊限制，只要可以增加接触面积即可。
[0051]为了进一步增大散热液体与散热体的接触面积，以提高散热效率，例如，所述辅助导热柱的半径为所述容置腔半径的1/20?1/10，例如，所述辅助导热柱的半径为所述容置腔半径的1/15，又如，所述辅助导热柱的弧度小于180度，例如，所述辅助导热柱的弧度为125至128度。这样，可以进一步增大散热液体与散热体的接触面积，提高散热效率，同时也可以避免占用容置腔内较大的空间而减少散热液体的体积。
[0052]为了便于芯片散热器的生产制作过程，例如，所述辅助导热柱与所述散热体为一体成型结构，又如，所述辅助导热柱与所述散热体通过浇铸工艺形成一体成型结构，这样，可以方便芯片散热器的生产制作过程。
[0053]例如，本发明一实施例中的散热体，其包括如下重量份的各组分:铝:62份?78份，锌:11份?25份，铜:9份?11份，硼:0.3份?0.7份，镍:0.05份?0.3份，锰:0.3份?1.5份，铬:0.01份?0.2份。上述散热体含有重量份为62份?78份的铝，可以使其维持较轻的质量，其密度仅为2.6kg/m3?2.7kg/m3，与纯铝的密度相差不大，这样可以有效地减轻散热体的重量，有利于安装制造，同时也极大地降低了成本；而且其导热系数可以达到320W/mK以上，远远大于纯铝的导热系数，可以较快速地将导热体传递而来的热量分散及传输，进而均匀地分散在全部的散热体上，以防止热量在 导热体与散热体的接触位置上积累，造成局部过热现象的产生；此外，上述散热体含有重量份为锌份?25份，铜:9份?11份，硼:0.3份?0.7份，镍:0.05份?0.3份，锰:0.3份?1.5份，铬:0.01份?0.2份，相对于纯铝，散热体的延展性能、韧性、强度以及耐高温性能均大大得到改善。
[0054]为了使所述散热体具有更好地性能，例如，所述散热体还包括重量份为0.2份?
1.2份的钒，这样，可以抑制散热体中铝合金晶粒的长大，使其获得较均匀细小的晶粒组织，以减小散热体的脆性，从而改善散热体整体的力学性能，提高其韧性及强度。又如，所述散热体含有重量份为0.1份?0.3份的钛，可以使得散热体中铝合金的晶粒微细化，以提高散热体的延展性能；又如，所述散热体还包括重量份为1.0份?2.5份的硅，当所述散热体含有适量的硅时，可以在不影响所述散热体导热性能的前提下，有效提升散热体的硬度与耐磨度。但是，当散热体中硅的质量太多，例如质量百分比超过15份以上时，会使散热体的外表分布黑色粒子，且延展性能降低，不利于散热体的成型。
[0055]例如，本发明一实施方式中的散热片，其包括如下质量份的各组分:石墨烯:20份?30份，碳纤维:20份?30份，聚酰胺:40份?60份，水溶性娃酸盐:10份?20份，六方氮化硼:1份?8份，双马来酰亚胺:2份?5份，硅烷偶联剂:0.5份?2份，抗氧化剂:
0.25份?I份。又如，所述抗氧化剂为双十二碳醇醋、双十四碳醇醋或双十八碳醇醋中的一种或多种。又如，所述水溶性硅酸盐为硅酸锂或硅酸钠。
[0056]上述石墨烯、碳纤维与聚酰胺混合，在高温条件下通过聚酰胺的共聚反应在一定程度上有序排列，形成散热通道，给予热量形成微通道吸收空气对流，产生较强的辐射传热效应，从而可以提高散热片的散热性能，且形成的散热片结构较蓬空，质量更轻。此外，由于添加了碳纤维，其表面保护性能和机械性能更好，例如，更抗氧化，更耐酸碱及更耐腐蚀。
[0057]优选的，所述散热片包括如下质量份的各组分:石墨烯:30份?35份，碳纤维:25份?30份，聚酰胺:45份?50份，水溶性娃酸盐:15份?20份，六方氮化硼:4份?6份，双马来酰亚胺:3份?4份，娃烧偶联剂:1份?1.5份，抗氧化剂:0.5份?I份。
[0058]优选的，所述散热片包括如下质量份的各组分:石墨烯35份，碳纤维28份，聚酰胺45份，水溶性硅酸盐18份，六方氮化硼5份，双马来酰亚胺3.5份，硅烷偶联剂1.8份，抗氧化剂0.7份。
[0059]例如，石墨烯的粒径为10-50 μ m，碳纤维的粒径为20-30 μ m，六方氮化硼的粒径为 1-10 μπι。
[0060]上述散热片通过添加抗氧化剂能够延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚酰胺工程塑料的老化并延长其使用寿命，通过添加硅烷偶联剂及双马来酸亚胺，可以提高其他组分与聚酰胺的相容性，使其具有较好的力学性能和流动性，使聚酰胺进获得良好的表面质量及机械、热和电性能，通过添加六方氮化硼可以提高散热片的导热系数，使散热片具有较高辐射散热能力。
[0061]上述散热片，通过在聚酰胺中加入石墨烯片及碳纤维，利用石墨烯片及碳纤维具有密度小，导热性和散热性优良，及聚酰胺材料具有成本低、质量小且加工成型性能佳等优点，与传统铝合金散热片相比，其质量可大大减小，成本低、加工成型容易，同时其还具有散热性能好、韧性较大、耐高温及耐腐蚀等性能。
[0062]为了进一步增加散热片与散热体的接触面积，以提高散热装置的散热效率，例如，请参阅图3，散热片130为弧形结构，即，散热片130与散热体120的接触面为弧形，又如，请参阅图4，散热片130为S型结构，S卩，散热片130与散热体120的接触面为S型，这样，可以增加散热片与散热体的接触面积，提高散热装置的散热性能。
[0063]上述大功率LED灯，散热器中散热体内设有容置腔，第二导热体至少部分插设于散热液体内，利用液体的流动性，电子元件产生的热量通过导热体迅速被散热液体吸收，并通过容置腔的内壁分散到散热体上，再通过散热片以对流、辐射、传导等散热方式将热量散至空气中，有利于热量的快速传输及分散，有效地保证了大功率LED灯的散热性能，提高了芯片散热器的散热性能。而且，由于散热液体的均匀性高、热容大，可使LED灯在工作时产生的热量均匀的被散热液体吸收，避免因热容小的原因导致大量热量无法在短时间内散出而对LED灯造成损坏。
[0064]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0065]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种大功率LED灯，其特征在于，包括:灯罩、光源组件以及散热器，所述灯罩罩设于所述散热器，并围成封闭空间，所述光源组件容置于所述封闭空间内，所述散热器包括导热体、散热体及散热片； 所述导热件包括第一导热件及与所述第一导热件连接的第二导热件，所述光源组件固定设置于所述第一导热件； 所述散热体与灯罩连接，所述散热体设有容置腔，所述容置腔内填充有散热液体，所述导热体与所述容置腔密封连接，所述第二导热件容置于所述容置腔内，且至少部分插设于所述散热液体； 散热片，所述散热片设置于所述散热体。2.根据权利要求1所述的大功率LED灯，其特征在于，所述光源组件包括芯片及设置于所述芯片的若干个LED灯珠，所述芯片远离所述LED灯珠的一侧与所述第一导热件固定连接。3.根据权利要求2所述的大功率LED灯，其特征在于，所述芯片与所述第一导热件卡接。4.根据权利要求3所述的大功率LED灯，其特征在于，所述芯片远离所述LED灯珠的一侧设有若干凸柱，所述第一导热件的对应位置设有若干卡孔，每一所述凸柱卡接固定于一所述卡孔。5.根据权利要求4所述的大功率LED灯，其特征在于，所述凸柱为三个，三个所述凸柱均匀分布于所述芯片。6.根据权利要求2所述的大功率LED灯，其特征在于，所述芯片为圆形。7.根据权利要求6所述的大功率LED灯，其特征在于，若干个所述LED灯珠沿所述芯片的边缘均匀分布。8.根据权利要求2所述的大功率LED灯，其特征在于，所述第一导热件的形状及大小与所述芯片的形状及大小相同。9.根据权利要求8所述的大功率LED灯，其特征在于，所述第一导热件的厚度为50?200微米。
【专利摘要】一种大功率LED灯，其包括：灯罩、光源组件以及散热器，灯罩罩设于散热器，并围成封闭空间，光源组件容置于封闭空间内，散热器包括导热体、散热体及散热片；导热体包括第一导热件及与第一导热件连接的第二导热件，光源组件固定设置于第一导热件；灯罩与散热体连接；散热体设有容置腔，容置腔内填充有散热液体，导热体与容置腔密封连接，第二导热件容置于容置腔内，且至少部分插设于散热液体；散热片，散热片设置于散热体上。上述大功率LED灯，由于散热液体的均匀性高、热容大，可使LED灯在工作时产生的热量均匀的被散热液体吸收，避免因热容小的原因导致大量热量无法在短时间内散出而对LED灯造成损坏。
【IPC分类】F21Y105/00, F21S2/00, F21V29/74, F21V29/71, F21V29/56
【公开号】CN104896341
【申请号】CN201510338849
【发明人】叶伟炳
【申请人】东莞市闻誉实业有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED照明领域，特别是涉及一种大功率LED灯。
【背景技术】
[0002]LED产业的快速发展，大大拉动了上游材料业的发展，也进一步促进了高端材料领域的突破。其中，LED灯具中会用到大量的散热材料，包括LED晶片的封装元件、LED光学透镜、光散射元件、高效散热元件、光反射和光漫射板等。
[0003]散热是影响LED灯具照明强度的一个主要因素。LED灯具比传统的白炽灯能效高80%，但是其LED组件和驱动器电路散热量很大。如果这些热量没有适当的排放出去，LED灯具的发光度和寿命将会急剧下降。一直以来，散热不良会导致电源损坏、光衰加快、寿命减短等问题，始终是LED照明系统性能提升的重中之重。要提升LED发光效率与使用寿命，解决LED产品散热问题即为现阶段最重要的课题之一，LED产业的发展亦是以高功率、高亮度、小尺寸LED产品为其发展重点，因此，提供具有其高散热性，精密尺寸的散热基板，也成为未来在LED散热基板发展的趋势。
[0004]例如，中国专利CN201410741409.9中公开了一种LED功率型路灯分段发光单元的散热结构，它由用于LED 二次配光的透鏡模组(1)、焊接在铝基线路板(3)上的LED灯珠
(2)、铝质散热器(5)、以及固态硅导热膜(4)所组成；固态硅导热膜(4)替代传统沿用的液态导热硅脂，以面接触的模式，将铝基线路板(3)和铝质散热器(5)相连接，在LED路灯工作产生高温的条件下，不会改变其相互面接触的导热结构，可使铝基线路板上承载的LED工作电热顺畅的传导、扩散到铝质散热器上；散热器上的散热鳍片(6)喷涂有辐射散热涂料，这种辐射散热涂料是经高温处理过的改性胶体微粒(小于100纳米)发生凝聚而成的溶液，溶液在固化剂的作用下固化成膜后，呈鱼鳞状结构，有利于热的辐射，其填料是纳米碳管、尖晶石金属氧化物等较高热传导率和红外发射性的材料，这种构造可大大增加散热比表面积和传导率，提高发光单元红外辐射的辐射系数，提升热量交换的效果，降低发光单元的光衰几率。
[0005]又如，中国专利CN201410734343.0中公开了一种高散热LED线路板，其包括由下至上依次设有散热基层、绝缘导热层及线路层，所述散热基层为金属板，其上表面设有多个锥状凸块；所述锥状凸块的顶部设有两根交叉的传热条。伸入绝缘导热层中的锥状凸块，增加了散热基层与绝缘导热层的接触面积，进而提高撒热基层与绝缘导热层间的导热效率。而锥状凸块的顶部面积较小，可避免绝缘导热层被高压电击穿。
[0006]又如，中国专利CN200910085513.6中公开了一种散热装置和照明设备。该散热装置包括:板状的立板，立板处于工作状态时与水平面垂直；形成在立板的一侧表面上的安装凸台，安装凸台邻近立板的吸热中心设置，安装凸台上形成有用于安装光源的安装端面；钎焊连接或挤压成型在立板另一侧表面上的散热鳍片。照明设备包括本发明的散热装置，还包括:安装在安装端面上的光源。本发明所提供的散热装置中，垂直设置的立板作为传热板，一侧设置热源，另一侧设置扩大散热表面积的散热鳍片，能够使光源的热量迅速传导至立板的平面内，而后再向空间内散热，提高了照明设备的散热效果。散热装置本身即可以作为照明设备的支撑结构，所形成的照明设备结构简单、紧凑，利于散热。
[0007]但是现有技术中的电子器件散热基本上还是通过导热体以及散热片之间的热传导来完成的，散热效果并不是很理想，所以提供一种新的散热装置是必需的。
【发明内容】
[0008]基于此，有必要针对上述问题，提供一种大功率LED灯，其散热性能较好、散热效率较高。
[0009]一种大功率LED灯，其包括:灯罩、光源组件以及散热器，所述灯罩罩设于所述散热器，并围成封闭空间，所述光源组件容置于所述封闭空间内，所述散热器包括导热体、散热体及散热片；
[0010]所述导热件包括第一导热件及与所述第一导热件连接的第二导热件，所述光源组件固定设置于所述第一导热件；
[0011]所述散热体与灯罩连接，所述散热体设有容置腔，所述容置腔内填充有散热液体，所述导热体与所述容置腔密封连接，所述第二导热件容置于所述容置腔内，且至少部分插设于所述散热液体；
[0012]散热片，所述散热片设置于所述散热体。
[0013]在其中一个实施例中，所述光源组件包括芯片及设置于所述芯片的若干个LED灯珠，所述芯片远离所述LED灯珠的一侧与所述第一导热件固定连接。
[0014]在其中一个实施例中，所述芯片与所述第一导热件卡接。
[0015]在其中一个实施例中，所述芯片远离所述LED灯珠的一侧设有若干凸柱，所述第一导热件的对应位置设有若干卡孔，每一所述凸柱卡接固定于一所述卡孔。
[0016]在其中一个实施例中，所述凸柱为三个，三个所述凸柱均勾分布于所述芯片。
[0017]在其中一个实施例中，所述芯片为圆形。
[0018]在其中一个实施例中，若干个所述LED灯珠沿所述芯片的边缘均匀分布。
[0019]在其中一个实施例中，所述第一导热件的形状及大小与所述芯片的形状及大小相同。
[0020]在其中一个实施例中，所述第一导热件的厚度为50?200微米。
[0021]上述大功率LED灯，散热器中散热体内设有容置腔，第二导热体至少部分插设于散热液体内，利用液体的流动性，LED灯珠产生的热量通过导热体迅速被散热液体吸收，并通过容置腔的内壁分散到散热体上，再通过散热片以对流、辐射、传导等散热方式将热量散至空气中，有利于热量的快速传输及分散，有效地保证了大功率LED灯的散热性能。而且，由于散热液体的均匀性高、热容大，可使电子元件在工作时产生的热量均匀的被散热液体吸收，避免因热容小的原因导致大量热量无法在短时间内散出而对LED灯造成损坏。
【附图说明】
[0022]图1为本发明一实施方式中大功率LED灯的爆炸结构示意图；
[0023]图2为本发明另一实施方式中大功率LED灯的局部结构示意图；
[0024]图3为本发明另一实施方式中散热器的局部结构示意图；
[0025]图4为本发明另一实施方式中散热器的局部结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0027]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0028]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0029]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中 间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0030]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0031]本发明提供一种大功率LED灯，其包括:灯罩、光源组件以及散热器，所述灯罩罩设于所述散热器，并围成封闭空间，所述光源组件容置于所述封闭空间内，所述散热器包括导热体、散热体及散热片；所述导热体包括第一导热件及与所述第一导热件连接的第二导热件，所述光源组件固定设置于所述第一导热件；所述灯罩与散热体连接；所述散热体设有容置腔，所述容置腔内填充有散热液体，所述导热体与所述容置腔密封连接，所述第二导热件容置于所述容置腔内，且至少部分插设于所述散热液体；散热片，所述散热片设置于所述散热体上。
[0032]请参阅图1，大功率LED灯10包括:散热器100、光源组件200以及灯罩300，所述灯罩300罩设于散热器100，并围成封闭空间，光源组件200容置于灯罩300与散热器100围成的封闭空间内，散热器100包括导热体110、散热体120及散热片130 ;导热体110包括第一导热件111、连接件112及与第二导热件113，连接件112的两端分别与第一导热件111及第二连接件113连接，光源组件200固定设置于导热体120，光源组件200固定设置于第一导热件111 ;灯罩300与散热体120连接；散热体120设有容置腔121，容置腔121内填充有散热液体，导热体I1与121容置腔密封连接，且第二导热件容置于所述容置腔内，且至少部分插设于所述散热液体；散热片130设置于散热体120上。上述大功率LED灯，散热器中散热体内设有容置腔，第二导热体至少部分插设于散热液体内，利用液体的流动性，LED灯珠产生的热量通过导热体迅速被散热液体吸收，并通过容置腔的内壁分散到散热体上，再通过散热片以对流、辐射、传导等散热方式将热量散至空气中，有利于热量的快速传输及分散，有效地保证了大功率LED灯的散热性能。而且，由于散热液体的均匀性高、热容大，可使电子元件在工作时产生的热量均匀的被散热液体吸收，避免因热容小的原因导致大量热量无法在短时间内散出而对LED灯造成损坏。
[0033]进一步地，光源组件200包括芯片210及设置于芯片210的LED灯珠220，芯片210远离LED灯珠220的一侧与第一导热件连接。
[0034]为了方便芯片与第一导热件之间的组装，例如，芯片与所述第一导热件通过卡接固定连接。又如，所述芯片设有若干凸柱，所述第一连接件的对应位置设有卡孔，所述凸柱卡接固定于所述卡孔。又如，所述凸柱为三个，三个所述凸柱均匀分布于所述芯片，这样，芯片与第一导热件之间可实现免螺丝安装，安装及拆卸过程简单方便，可实现自动化装配，有助于提高大功率LED灯的装配效率。
[0035]在本实施例中，芯片210为圆形，若干个LED灯珠220沿芯片的边缘均匀分布，可以避免出现相邻的LED灯珠间相互阻挡、吸收而形成暗区，造成照明效果弱化，发光不均匀的情况，获得更均匀的照度及更好的照明效果。
[0036]在本实施例中，所述容置腔与所述连接件之间通过螺纹密封连接，又如，所述连接件设有外螺纹，所述容置腔的内壁的对应位置设有内螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹配合连接，又如，所述容置腔与所述连接件卡接；又如，所述容置腔与所述连接件之间通过卡接密封连接，这样，可以方便容置腔与导热体的装配，安装拆卸过程简单。
[0037]为了更好地解决容置腔与导热体之间的密封性问题，防止散热液体发生泄漏，例如，所述连接件与所述容置腔的内壁之间还设有密封层。通过设置密封层，可以提高容置腔与导热体之间的密封性，防止容置腔内的散热液体泄漏。
[0038]在本实施例中，所述散热液体为所述容置腔体积的50 %?80 %，所述散热液体在标准大气压下沸点彡70°C、热容彡3X 13J/(kg-0C) ο优选的，所述散热液体为蒸馏水、氨水、甲醇、乙醇、己醇、丙酮、庚烷或导热油中的至少一种，例如，所述散热液体为蒸馏水和乙醇的混合物。又如，所述散热液体包括如下质量份的各组分:蒸馏水:75份?78份，乙醇:22份?25份，氯化钠:0.5份?I份，硝酸钠:0.5份?1.5份，过硼酸钠:0.5份?1.5份，苯并三氮唑:0.2份?0.5份，当散热液体的温度超过30°C时，稀释在蒸馏水中的乙醇发生气化而使蒸馏水逐渐气化，气化的乙醇和蒸馏水在密封的容置腔内反复地进行蒸发冷凝并与容置腔的内壁进行热交换，而氯化钠的加入又可以降低乙醇和蒸馏水的沸点，因此可以加快蒸馏水以及乙醇的蒸发及冷凝的循环周期，并且可以防止在温度较低的时候，蒸馏水与水发生凝固，硝酸钠及苯并三氮唑的复配可作为腐蚀抑制剂或缓蚀剂，其可以在容置腔的内壁的表面形成均匀的钝化层和有机膜层，阻止腐蚀反应的进一步发生，过硼酸钠的加入可以抗冻抑制剂及除垢的作用。
[0039]优选的，为了避免散热液体在反复受热、蒸发冷凝过程中与容置腔的内壁发生化学反应，例如，所述容置腔内壁与导热液体适配，即，容置腔的内壁的材质与散热液体不发生化学反应。又如，所述容置腔的内壁由铝合金制成，所述铝合金包括如下质量份的各组分组成:销:80.2份?89.5份；镁:10.3份?15.1份；娃:0.5份?1.5份；铜:1.2份?3.5份；锰:0.2份?1.0份；镍:2.3份?4.6份；钼:0.1份?0.5份；锆:0.2份?0.5份；上述铝合金主要由铝、镁制成，不仅可以使制备的基材的质量较轻，导热性较好，而且硅、铜、锰、镍、钼的加入可以使容置腔的内壁具有较大的强度，此外，锆的加入可提高容置腔内壁的耐疲劳特性及耐腐蚀性能，但是锆的含量大于0.5份时，其耐腐蚀性能并不会提高较小，而且会影响材料的屈服度及其他机械力学性能。
[0040]进一步的，所述容置腔的内壁设有保护层，又如，所述保护层包括石墨、纳米碳材、类金刚石等碳材料，化学物理性质温度，导热性好。又如，所述保护层为设于所述容置腔内壁上的类金刚石(DLC)涂层，又如，所述类金刚石涂层与所述容置腔内壁还设有起固附作用的铬涂层，以使类金刚石涂层与容置腔内壁具有较强的结合力。优选的，所述类金刚石涂层的厚度为1.0?2.0微米，铬涂层的厚度为10?40纳米。又如，所述类金刚石涂层的成分包括20 %?60 %的石墨相及80 %?40 %的金刚石相。
[0041]在本实施例中，由于第一导热件与芯片接触，因此第一导热件需要较高的导热系数，例如，本发明一实施例中，第一导热件包括如下重量份的各组分:铜:93份?97份、铝:2份?4.5份、镍:0.1份?0.3份、锰:0.1份?0.4份、钛:0.1份?0.3份、铬:0.1份?
0.3份、钒0.1份?0.3份。
[0042]上述第一导热件中由于加入了较大比例的铜，可以使第一导热件获得较高的导热性能，其可以达到380W/mK以上，这样可以较快速地将芯片产生的热量传递出去，以防止热量在芯片周边累积，造成芯片局部过热现象而损坏芯片。而且，所述第第一导热件的密度却仅有8.0kg/m3?8.lkg/m3，远远小于纯铜的密度，这样可以有效地减轻第一导热件的重量，更利于安装制造，同时也极大地降低了成本。此外，上述第一导热件含有质量份为2份?
4.5份的铝、0.1份?0.3份的镍、0.1份?0.4份的锰、0.1份?0.3份的钛、0.1份?0.3份的铬以及0.1份?0.3份的钒。相对于纯铜，第一导热件的延展性能、韧性、强度以及耐 高温性能均大大得到改善。进一步的，所述第一导热件的形状及大小与芯片的大小及形状相同，这样，第一导热件可以将芯片各个位置上所产生的热量迅速传递出去，避免芯片的局部位置过热造成芯片的损害。进一步的，第一导热件的厚度为50?200微米，这样，既可以使第一导热件保持较好的机械性能，同时可以使其保持较轻的重量，便于其安装过程，并降低其生产成本。
[0043]为了进一步提高第一导热件的导热性能，使其能够将芯片产生的热量快速传递，例如，所述第一导热件远离所述第二连接件的表面设置有涂层，也就是说，第一导热件靠近芯片的表面设有涂层。又如，所述涂层由石墨烯溶液固化后制成。又如，所述涂层的厚度为2微米?50微米。优选的，所述涂层的厚度为5微米?30微米。优选的，所述涂层的厚度为10微米?20微米。又如，所述石墨烯溶液包括如下重量份的各组分:石墨烯:5份?15份，胶黏剂:20份?70份，分散剂:0.25份?0.6份，表面活性剂:0.05份?0.3份，消泡剂:0.5份?5份，溶剂:10份?30份。优选的，所述石墨烯溶液包括以下重量份的成分:石墨烯:8份?12份；胶黏剂:30份?60份；分散剂:0.25份?0.6份；表面活性剂:0.05份?0.3份Γ消泡剂:0.5份?5份；溶剂:10份?30份。优选的，所述石墨烯溶液包括以下重量份的成分:石墨烯:10份；胶黏剂:50份；分散剂:0.5份；表面活性剂:0.2份；消泡剂:2份；溶剂:20份，其中，所述胶黏剂为环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯腈及聚氨基甲酸酯的至少一种，所述分散剂为聚氯乙烯、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯蜡、聚氯乙烯及聚乙烯吡咯烷酮的至少一种，所述溶剂为水、二甲苯、丁酮、异丙醇的至少一种，所述表面活性剂为聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、硬脂酸钠及十六烷基磺酸钠的至少一种，所述消泡剂为苯乙醇油酸酯、二甲基硅油、GP消泡剂及聚二甲基硅氧烷的至少一种。
[0044]为了便于生产，例如，所述石墨烯溶液中还包括0.5份?2.0份光引发剂，且所述胶黏剂为紫外可固化树脂，所述涂层由所述石墨烯溶液均匀平铺在基板上，经紫外线照射固化形成，例如，所述涂层厚度为9纳米至220微米。这样，其优点是易于操作，节能环保，而且还可使涂层具有较高的硬度及较高的附着能力。又如，所述的光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(光引发剂1173)、1_羟基环己基苯基甲酮(光引发剂184)、
2.4.6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(光引发剂TPO)、安息香双甲醚(光引发剂651)、二苯甲酮(光引发剂BP)、异丙基硫杂蒽酮(光引发剂ITX)、4_吗啉基苯甲酰基-1-卡基-1-二甲氨基丙烷(光引发剂369)中的一种或其中多种的组合。又如，所述胶黏剂为环氧丙烯酸树脂或聚氨酯丙烯酸树脂。
[0045]可以理解，由于第二导热件插设于散热液体内，因此第二导热件需要具有较好的抗腐蚀能力。例如，本发明一实施方式中的第二导热件，其包括如下质量份的各组分:铝:93.4份?95.8份，硅:0.05份?0.15份，锰:0.2份?0.5份，镁:1.0份?3.0份，镍:3.0份?6.0份，钛:0.02份?0.06份，锆:0.05份?0.15份，钪:0.1份?0.3份。由于加入了镍，镍原子可降低晶界和晶内的电位差，因此，提高了导热体的抗应力腐蚀能力，同时，也提高了导热体的强度、塑性和重复加载抗力。钪(Sc)在铝合金中形成析出相Al3Sc,其具有面心立方结构，晶格常数与α (Al)基体接近，稳定性高，不仅有强烈的时效硬化效果，而且具有高的热稳定性。因此，钪的加入，使得合金组织得以细化，并为沉淀相提供形核核心，使沉淀相的析出由晶界逐渐扩展到α (Al)基体，更加弥散均匀，减小了晶界与晶内的电极电位差，形成均匀腐蚀，从而提高了合金的耐蚀性能。由于加入了锆(Zr)，而Zr和Al结合形成Al3Zr金属间化合物，这种金属间化合物有两种结构和形态:从恪体中直接析出的Al3Zr为四方结构，可显著细化合金的铸态晶粒；另一种是铸锭均匀化过程中析出的球形粒子，具有强烈抑制热加工过程中再结晶的作用；而且含Zr合金淬火敏感性不强，合金的淬透性提高，因此，锆的加入有效地提高了合金的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能。
[0046]上述第二导热件，由于其包括铝、镍、镁、硅、锰、钛、锆、钪，这些元素相互作用，使得其不仅具有导热性能好，比表面积大的优点，同时具有抗腐蚀、高强度的特点。
[0047]为了进一步提高第二导热件的抗腐蚀能力，例如，所述第二导热件的侧壁设有抗腐蚀层，又如，抗腐蚀层与所述保护层的组成相同，又如，抗腐蚀层包括如下质量份的各组分:丙烯酸树酯:25份?30份，硝化棉树酯:25份-30份，醋酸丁酯:6份?8份，正丁醇:6份?8份，乙二醇乙醚:3份?4份，流平剂:I份?1.5份，消泡剂:I份?1.5份，无机填料20份?30份，其中无机填料包括氮化铝、氮化硼、氧化铝、碳化硅或铜粉，优选的，无机填料的粒径为0.5?3微米。硝化棉树脂的加入，不仅使其具有干燥快，而且具有较好的硬度和亮度平整光亮耐候性较好，无机填料的加入，可以使其具有较好的导热性能。优选的，抗腐蚀层的厚度为10?20微米，这样，可以使其具有较好的抗腐蚀能力，同时又能保持较高的导热系数。
[0048]为了增加容置腔内散热液体与散热体的接触面积，以提高散热效率，例如，所述容置腔为圆柱结构，由于在同等体积的情况下，圆柱体的表面积较大，这样，可以增大散热液体与散热体的接触面积，提高芯片散热器的散热效率。
[0049]由于散热液体与散热体的接触仅是散热体的内侧壁，即，散热液体与散热体的接触面积只是该圆柱体的内表面的面积，为了进一步加大芯片散热器的散热效果，例如，所述散热体内壁还设有若干辅助导热柱，又如，各个所述辅助导热柱的截面为弧形，又如，若个所述辅助导热柱均匀分布于所述容置腔的内壁，又如，若干所述辅助导热柱连续分布，通过设置辅助导热体，可以增加散热液体与散热体的接触面积，从而提高热传递效率，提高散热效果。
[0050]具体地，请参阅图2，容置腔210的内壁还设有若干辅助导热柱211，各个辅助导热柱211的截面为圆柱体，各个辅助导热柱211的大小及形状相同，均匀排布于容置腔210的内壁，且辅助导热柱211连续排列。当然，辅助散热柱并不局限于上述形状，例如，所述辅助导热柱的截面为三角形，又如，所述辅助导热柱的截面为梯形。辅助导热柱的形状可以不作特殊限制，只要可以增加接触面积即可。
[0051]为了进一步增大散热液体与散热体的接触面积，以提高散热效率，例如，所述辅助导热柱的半径为所述容置腔半径的1/20?1/10，例如，所述辅助导热柱的半径为所述容置腔半径的1/15，又如，所述辅助导热柱的弧度小于180度，例如，所述辅助导热柱的弧度为125至128度。这样，可以进一步增大散热液体与散热体的接触面积，提高散热效率，同时也可以避免占用容置腔内较大的空间而减少散热液体的体积。
[0052]为了便于芯片散热器的生产制作过程，例如，所述辅助导热柱与所述散热体为一体成型结构，又如，所述辅助导热柱与所述散热体通过浇铸工艺形成一体成型结构，这样，可以方便芯片散热器的生产制作过程。
[0053]例如，本发明一实施例中的散热体，其包括如下重量份的各组分:铝:62份?78份，锌:11份?25份，铜:9份?11份，硼:0.3份?0.7份，镍:0.05份?0.3份，锰:0.3份?1.5份，铬:0.01份?0.2份。上述散热体含有重量份为62份?78份的铝，可以使其维持较轻的质量，其密度仅为2.6kg/m3?2.7kg/m3，与纯铝的密度相差不大，这样可以有效地减轻散热体的重量，有利于安装制造，同时也极大地降低了成本；而且其导热系数可以达到320W/mK以上，远远大于纯铝的导热系数，可以较快速地将导热体传递而来的热量分散及传输，进而均匀地分散在全部的散热体上，以防止热量在 导热体与散热体的接触位置上积累，造成局部过热现象的产生；此外，上述散热体含有重量份为锌份?25份，铜:9份?11份，硼:0.3份?0.7份，镍:0.05份?0.3份，锰:0.3份?1.5份，铬:0.01份?0.2份，相对于纯铝，散热体的延展性能、韧性、强度以及耐高温性能均大大得到改善。
[0054]为了使所述散热体具有更好地性能，例如，所述散热体还包括重量份为0.2份?
1.2份的钒，这样，可以抑制散热体中铝合金晶粒的长大，使其获得较均匀细小的晶粒组织，以减小散热体的脆性，从而改善散热体整体的力学性能，提高其韧性及强度。又如，所述散热体含有重量份为0.1份?0.3份的钛，可以使得散热体中铝合金的晶粒微细化，以提高散热体的延展性能；又如，所述散热体还包括重量份为1.0份?2.5份的硅，当所述散热体含有适量的硅时，可以在不影响所述散热体导热性能的前提下，有效提升散热体的硬度与耐磨度。但是，当散热体中硅的质量太多，例如质量百分比超过15份以上时，会使散热体的外表分布黑色粒子，且延展性能降低，不利于散热体的成型。
[0055]例如，本发明一实施方式中的散热片，其包括如下质量份的各组分:石墨烯:20份?30份，碳纤维:20份?30份，聚酰胺:40份?60份，水溶性娃酸盐:10份?20份，六方氮化硼:1份?8份，双马来酰亚胺:2份?5份，硅烷偶联剂:0.5份?2份，抗氧化剂:
0.25份?I份。又如，所述抗氧化剂为双十二碳醇醋、双十四碳醇醋或双十八碳醇醋中的一种或多种。又如，所述水溶性硅酸盐为硅酸锂或硅酸钠。
[0056]上述石墨烯、碳纤维与聚酰胺混合，在高温条件下通过聚酰胺的共聚反应在一定程度上有序排列，形成散热通道，给予热量形成微通道吸收空气对流，产生较强的辐射传热效应，从而可以提高散热片的散热性能，且形成的散热片结构较蓬空，质量更轻。此外，由于添加了碳纤维，其表面保护性能和机械性能更好，例如，更抗氧化，更耐酸碱及更耐腐蚀。
[0057]优选的，所述散热片包括如下质量份的各组分:石墨烯:30份?35份，碳纤维:25份?30份，聚酰胺:45份?50份，水溶性娃酸盐:15份?20份，六方氮化硼:4份?6份，双马来酰亚胺:3份?4份，娃烧偶联剂:1份?1.5份，抗氧化剂:0.5份?I份。
[0058]优选的，所述散热片包括如下质量份的各组分:石墨烯35份，碳纤维28份，聚酰胺45份，水溶性硅酸盐18份，六方氮化硼5份，双马来酰亚胺3.5份，硅烷偶联剂1.8份，抗氧化剂0.7份。
[0059]例如，石墨烯的粒径为10-50 μ m，碳纤维的粒径为20-30 μ m，六方氮化硼的粒径为 1-10 μπι。
[0060]上述散热片通过添加抗氧化剂能够延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚酰胺工程塑料的老化并延长其使用寿命，通过添加硅烷偶联剂及双马来酸亚胺，可以提高其他组分与聚酰胺的相容性，使其具有较好的力学性能和流动性，使聚酰胺进获得良好的表面质量及机械、热和电性能，通过添加六方氮化硼可以提高散热片的导热系数，使散热片具有较高辐射散热能力。
[0061]上述散热片，通过在聚酰胺中加入石墨烯片及碳纤维，利用石墨烯片及碳纤维具有密度小，导热性和散热性优良，及聚酰胺材料具有成本低、质量小且加工成型性能佳等优点，与传统铝合金散热片相比，其质量可大大减小，成本低、加工成型容易，同时其还具有散热性能好、韧性较大、耐高温及耐腐蚀等性能。
[0062]为了进一步增加散热片与散热体的接触面积，以提高散热装置的散热效率，例如，请参阅图3，散热片130为弧形结构，即，散热片130与散热体120的接触面为弧形，又如，请参阅图4，散热片130为S型结构，S卩，散热片130与散热体120的接触面为S型，这样，可以增加散热片与散热体的接触面积，提高散热装置的散热性能。
[0063]上述大功率LED灯，散热器中散热体内设有容置腔，第二导热体至少部分插设于散热液体内，利用液体的流动性，电子元件产生的热量通过导热体迅速被散热液体吸收，并通过容置腔的内壁分散到散热体上，再通过散热片以对流、辐射、传导等散热方式将热量散至空气中，有利于热量的快速传输及分散，有效地保证了大功率LED灯的散热性能，提高了芯片散热器的散热性能。而且，由于散热液体的均匀性高、热容大，可使LED灯在工作时产生的热量均匀的被散热液体吸收，避免因热容小的原因导致大量热量无法在短时间内散出而对LED灯造成损坏。
[0064]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0065]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种大功率LED灯，其特征在于，包括:灯罩、光源组件以及散热器，所述灯罩罩设于所述散热器，并围成封闭空间，所述光源组件容置于所述封闭空间内，所述散热器包括导热体、散热体及散热片； 所述导热件包括第一导热件及与所述第一导热件连接的第二导热件，所述光源组件固定设置于所述第一导热件； 所述散热体与灯罩连接，所述散热体设有容置腔，所述容置腔内填充有散热液体，所述导热体与所述容置腔密封连接，所述第二导热件容置于所述容置腔内，且至少部分插设于所述散热液体； 散热片，所述散热片设置于所述散热体。2.根据权利要求1所述的大功率LED灯，其特征在于，所述光源组件包括芯片及设置于所述芯片的若干个LED灯珠，所述芯片远离所述LED灯珠的一侧与所述第一导热件固定连接。3.根据权利要求2所述的大功率LED灯，其特征在于，所述芯片与所述第一导热件卡接。4.根据权利要求3所述的大功率LED灯，其特征在于，所述芯片远离所述LED灯珠的一侧设有若干凸柱，所述第一导热件的对应位置设有若干卡孔，每一所述凸柱卡接固定于一所述卡孔。5.根据权利要求4所述的大功率LED灯，其特征在于，所述凸柱为三个，三个所述凸柱均匀分布于所述芯片。6.根据权利要求2所述的大功率LED灯，其特征在于，所述芯片为圆形。7.根据权利要求6所述的大功率LED灯，其特征在于，若干个所述LED灯珠沿所述芯片的边缘均匀分布。8.根据权利要求2所述的大功率LED灯，其特征在于，所述第一导热件的形状及大小与所述芯片的形状及大小相同。9.根据权利要求8所述的大功率LED灯，其特征在于，所述第一导热件的厚度为50?200微米。
【专利摘要】一种大功率LED灯，其包括：灯罩、光源组件以及散热器，灯罩罩设于散热器，并围成封闭空间，光源组件容置于封闭空间内，散热器包括导热体、散热体及散热片；导热体包括第一导热件及与第一导热件连接的第二导热件，光源组件固定设置于第一导热件；灯罩与散热体连接；散热体设有容置腔，容置腔内填充有散热液体，导热体与容置腔密封连接，第二导热件容置于容置腔内，且至少部分插设于散热液体；散热片，散热片设置于散热体上。上述大功率LED灯，由于散热液体的均匀性高、热容大，可使LED灯在工作时产生的热量均匀的被散热液体吸收，避免因热容小的原因导致大量热量无法在短时间内散出而对LED灯造成损坏。
【IPC分类】F21Y105/00, F21S2/00, F21V29/74, F21V29/71, F21V29/56
【公开号】CN104896341
【申请号】CN201510338849
【发明人】叶伟炳
【申请人】东莞市闻誉实业有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月17日
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