专利名称：一种基于导热纳米粒子的大功率led灯具的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种LED灯具，尤其是一种大功率LED灯具,尤其是一种 综合了导热纳米粒子、透明导热胶与LED灯具制造技术的大功率LED灯具， 具体地说是一种基于导热纳米粒子的大功率LED灯具。
背景技术：
直接使用蓝色芯片激发YAG荧光粉发出白光的照明产品称之为半导体 照明产品。白色LED照明产品与传统的白炽灯相比可节电80%-90%;而寿 命可达8-10万小时，是白炽灯的10倍以上，具有节能环保、发光体积小、 可靠性高且寿命长等显著的优点，是二十一世纪的最具竞争力的绿色光源产 品。随着半导体技术的飞速发展，目前大功率LED照明技术己出现可以初步 替代各种传统照明光源产品之趋势，美日韩及欧洲等国家和地区均己将之列 入国家重点发展计划，有针对性地进行研究和开发。路灯照明是除家庭照明 市场以外的第二大照明市场，但电能的消耗却是最大的，所以如何将大功率 LED的各种优点运用于该领域，从而大幅度降低使用及维护成本、延长寿命、 节约能源成为非常重要的课题。
随着LED技术的日益成熟，单个LED的输入功率越来越高，目前可以达到 5 W甚至更高。LED输入的电能有80。/。 95W转变成为热量，只有大约5M 20。/。转化为光能,且LED芯片的面积很小,因此，芯片散热是LED必须解决的关 键问题。好的散热系统可以在同等输入功率下得到较低的工作温度，延长LED 的使用寿命;或在同样的温度限制范围内，增加输入功率或芯片密度，从而增加 LED灯的亮度。
结温是衡量LED封装散热性能的一个重要技术指标:结温升高，会直接减 少芯片出射的光子,使发光效率降低;结温的升高还会使芯片的发射光谱发生 红移,色温质量下降，尤其是对基于蓝光LED激发黄色荧光粉的白光LED器件更为严重，其中荧光粉的转换效率也会随着温度升高而降低。同时由于温度升
高而产生的各种热效应会严重影响到LED器件的使用寿命和可靠性，当温度 超过一定值时，器件失效率呈指数规律升高。
2000年以来半导体LED照明技术发展非常迅速，目前白光LED发光效 率已经达到40-601m/W左右，在一些特殊照明领域已经有非常广泛的应用。 但在单颗高功率、高亮度方面还没有明显的突破，在光通量需要非常高的路 灯领域基本还是采用将lw或3w的LED通过组合排列的方式来实现光通量 的提升，但随之而来在散热方面将带来非常多的问题。
LED封装散热设计的重点在于芯片布置、材料选择(键合材料、基板材 料)与工艺、热沉设计等。目前国内外在高功率LED散热问题方面已有很多 报道。M.Arik等比较了采用不同芯片材料以及键合技术对LED散热性能的 影响，于2003年建立并分析白光LED中荧光粉颗粒的热模型，并于2004年通过 有限元分析和实验得到关于LED芯片级封装过程中的一些关键性热问题。在 散热方法方面，台湾的Jen - Hau Cheng，采用Si基热电器件，具有体积小、响应 速度快的优点;Lan Kim分析了热管对LED阵列的散热效果。
目前采用比较多的散热技术有风冷、水冷、增加外壳的散热面积等手段 来散发热量。这些传统的散热技术优缺点同样明显风冷散热目前是散热效 果最好的，但最大的缺点是风扇需要耗能而且其寿命往往不长，理论上寿命 最多在5000小时左右，但实际城市道路上的各种灰尘数量很多，在使用过 程灰尘非常容易堵死风扇的转叶从而使其达不到理论的寿命，而如果风扇损 坏则光源的亮度将很快衰减并最终损坏，所以综合各方面的因数看并不是最 理想的方式；水冷散热效果其次，但如果光源长时间运行后用于散热的水温 将会显著上升，散热效果将急剧下降，况且还要考虑到如何保证散热介质一 水不会泄漏对其它部件产生影的问题，同样也不是很理想的散热方式；增加 外壳散热面积的方式散热的效果最差，但综合看还是比较好的方式，缺点是 散热的总功率不大，金属材料使用较多，造成整个成品的重量很重，外观比 较笨重。这也是市场上的实用化的LED路灯的功率都不大，功率很少超过 25w的原因。本发明提出一种导热纳米粒子、透明导热胶与LED灯具制造技术综合的大功率LED灯具封装工艺，旨在解决大功率LED的散热问题。
发明内容
本发明的目的针对目前大功率LED灯散热性能较差，使用中需配备专门 的散热装置的问题，发明的一种提基于导热纳米粒子的大功率LED灯具。 本发明的技术方案是
一种基于导热纳米粒子的大功率LED灯具，包括LED颗粒1、灯罩2和 透明导热胶8， LED颗粒1通过透明导热胶8固定在灯罩2中，其特征是所 述的透明导热胶8中混合有含量为5%-15%左右的导热纳米粒子，所述的导 热纳米粒子为纳米氮化铝、氧化铝、纳米碳化硅、纳米铜或纳米银粒子等。
本发明的有益效果是
纳米氮化铝粉体可以大幅度提高塑料的导热率。通过实验产品以5-10% 的比例添加到塑料中，可以使塑料的导热率从原来的0.3提高到5。导热率提 高了16倍多。同时这种透明胶封装的方式，还有利于提高LED灯具的防水 能力。
图1本发明的LED灯的结构示意图。
图中1、 LED颗粒2、灯罩3、纳米粒子4、纳米粒子5、玻璃罩6、 7光线；8透明导热胶。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示。
一种基于导热纳米粒子的大功率LED灯具，包括LED颗粒1 、灯罩2和 透明导热胶8， LED颗粒1通过透明导热胶8固定在灯罩2中，所述的透明 导热胶8中混合有含量为5-10%左右的导热纳米粒子，所述的导热纳米粒子 为纳米氮化铝、氧化铝、纳米碳化硅、纳米铜或纳米银粒子中的一种或几种 的组合。本发明通过将导热纳米粒子、透明导热胶与LED灯具制造技术进行 综合成制成，其制造过程如下
将纳米粒子与透明胶混合，其比例关系可以根据LED颗粒査阅相关手册进行调整(其中以纳米氮化铝粉体为例，它可以大幅度提高塑料的导热率。
实验证明其纳米粒子的添加比例5-10%的比例添加到塑料中，其余纳米材料 的添加比例也大致为5-15%之间)。将LED颗粒1安装在PCB基座2上，并 将LED露出安装基座，将混合纳米导热粒子3、 4的透明胶涂8在LED1颗 粒的周围。通过这种封装方式，可以提高单颗LED的散热效果。所述的导热 纳米粒子为纳米氮化铝、氧化铝、纳米碳化硅、纳米铜或纳米银粒子中的一 种或几种的组合。
本发明的实质是一种导热纳米粒子、透明导热胶与LED灯具制造技术综 合的大功率LED灯具封装工艺，旨在解决大功率LED的散热问题。其实现 的技术方案如下在LED颗粒排列过程中，利用导热纳米混合导热透明胶， 将LED与连接的基片进行封装，达到提高LED散热的表面积的目的。这种 封装方式对于具有防水要求的LED灯具提供一种简单的封装方法。
超高导热纳米AlKf复合的硅胶具有良好的导热性，良好的电绝缘性，较 宽的电绝缘性使用温度(工作温度-60'C -200°C)，较低的稠度和良好的施 工性能。广泛应用于电子器件的热传递介质，提高工作效率。如CPU与散热 器填隙、大功率三极管、可控硅元件、二极管、与基材接触的细缝处的热传 递介质。纳米导热膏是填充IC或三极管与散热片之间的空隙，增大它们之间 的接触面积，达到更好的散热效果。根据本发明采用纳米导热粒子，提高 LED颗粒周围的热传导，提高LED颗粒的散热效率。
权利要求
1、一种基于导热纳米粒子的大功率LED灯具，包括LED颗粒(1)、灯罩(2)和透明导热胶(8)，LED颗粒(1)通过透明导热胶(8)固定在灯罩(2)中，其特征是所述的透明导热胶(8)中混合有含量为5-15％左右的导热纳米粒子，所述的导热纳米粒子为纳米氮化铝、氧化铝、纳米碳化硅、纳米铜或纳米银粒子中的一种或几种的组合。
全文摘要
一种基于导热纳米粒子的大功率LED灯具，包括LED颗粒(1)、灯罩(2)和透明导热胶(8)，LED颗粒(1)通过透明导热胶(8)固定在灯罩(2)中，其特征是所述的透明导热胶(8)中混合有含量为5-15％左右的导热纳米粒子，所述的导热纳米粒子为纳米氮化铝、氧化铝、纳米碳化硅、纳米铜或纳米银粒子中的一种或几种的组合。本发明可以使塑料的导热率从原来的0.3提高到5。导热率提高16倍多。同时这种透明胶封装的方式，还有利于提高LED灯具的防水能力。
文档编号F21S2/00GK101644384SQ20091003308
公开日2010年2月10日 申请日期2009年6月11日 优先权日2009年6月11日
发明者朱纪军, 樊世才, 洪思忠 申请人:江苏名家汇电器有限公司