专利名称：一种led灯用高效散热器及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种LED灯用散热器，具体是一种大功率LED灯使用的铜基板与镁合金散热器复合的新型散热器结构及其制备方法。
背景技术：
镁合金是实际工程应用中最轻的工程结构材料(密度I. 74-1. 80g/cm3，大约为铝的2/3，钢的1/4)，具有比重轻、比强度及比刚度高、阻尼性及切削加工性好、散热性好、电磁屏蔽能力强以及减振性好和易于回收等一系列独特的性质，满足了现代工业对减重、节能的要求，以及环保方面的要求，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点， 可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞争。其中LED散热一直是一个亟待解决的问题。研究表明，假如LED芯片结温为25度时的发光为100%，那么结温上升至60度时，其发光量就只有90%;结温为100度时就下降到80%;140度就只有70%。除此之外，LED的温度升高还会使其光谱移动、色温升高、正向电流增大(恒压供电时)、反向电流也增大、热应力增高、荧光粉环氧树脂老化加速等。即LED的光衰或其寿命与其结温直接相关，散热不好将直接导致结温升高、寿命缩短。可见改善散热、控制结温是LED灯具设计与制造过程中最为重要的问题之一。现有的用于LED灯中的散热器，绝大多数采用电子式散热器或铝合金散热器，目前已经有厂家在进行镁合金散热器的研发，但多采用散热器和基板分体制造，基板与散热器之间大多利用硅胶导热层来实现二者的紧密结合以及良好散热。此外，也有通过螺钉将散热器固定在基板上的研究报导。LED灯正在向小型化、大功率、高亮度方向发展，其发热量将更大，对LED灯散热性能的要求也越来越高，散热性能的不理想必将降低LED灯的照度，同时缩短LED灯、尤其是大功率LED灯的使用寿命，
发明内容
本发明提供一种LED灯用高效散热器及其制备方法，该散热器可有效提高散热速度，特别适用于大功率、高亮度LED灯，可大大延长其使用寿命。
本发明通过采用铜/镁复合结构，即将镁合金作为散热器材料，将纯铜作为基板材料，并且，二者之间通过压铸法完成表面的结合。所述的铜基板经过冲压，形成非光滑的表面。所述的铜基板与镁合金散热器之间结合的制备方法及步骤如下将铜基板预热至200-250°C，利用专用工具将铜基板放入散热器压铸模具的定模定位座内；将压铸机合模，压铸成形，使铜基板和镁合金散热器结合为一体；开模，即动模向开模方向移动，定模内的顶针将铜基板与镁合金散热器的复合部件从定模中顶出；修整铸件，将镶嵌件的定位座去除。所述的非光滑表面的形态有两种一种为条纹形，一种为网格形。所述的铜基板与镁合金散热器表面结合牢固，二者之间不需要使用硅胶导热层。本发明的有益效果为利用高压铸造方法将铜基板与镁合金散热器进行一体化铸造成形，在保留利用铜基板的优良导热性能的前提下，充分利用镁合金的高效散热能力以及低密度的材料优势，在大幅度降低LED总成重量的同时，改善其散热能力，提高大功率LED灯的照度和使用寿命。与目前大多采用的LED灯的散热结构相比较，本发明在散热器的散热连接面与基板的导热面之间不必采用软性、可压缩的导热硅胶片连接，采用铜金属面与镁合金直接接触散热，散热效率可提高几百倍(目前采用的导热硅胶的导热系数约为O. 8-6. OW/(m · k)，而纯铜的导热系数为386W/(m · k)、纯镁的导热系数为171W/(m· k))。对于大功率LED灯，本发明在大大提高散热效率的同时，可节省导热硅胶的材料成本、导热硅胶、铜基板与散热器的装配流程、以及装配的人工成本，将使产品具有较强的整体竞争优势。
具体实施方式
下面的具体实施例是对本发明作出的进一步说明，并不是对发明内容的限制。实施例I
本实施例应用于一款大功率点阵式LED路灯。该路灯的功耗为120W-200W，LED灯珠的数量为144个。采用纯铜作为基板材料，采用AZ91D镁合金作为散热器材料。该铜基板经过冲压成型，上表面为平面，下表面为网格形态，网格宽度6_，条纹间距50mm,形成非光滑表面。将上述的铜基板与AZ91D镁合金散热器之间结合的制备方法如下先将铜基板预热至235°C，利用专用工具将铜基板放入镁合金散热器压铸模具的定模定位座内；设定的主要压铸工艺参数为4.根据权利要求1，所述的压铸工艺参数为压射速度7. Om/s，浇注温度695°C,模具温度255°C。将压铸机合模，压铸成形，使铜基板和镁合金散热器结合为一体；开模，即动模向开模方向移动，定模内的顶针将铜基板与镁合金散热器的复合部件从定模中顶出；修整铸件，将镶嵌件的定位座去除，得到铜基板/镁合金散热器复合的LED用一体化的散热器。实施例2 本实施例应用于一款高速公路隧道专用LED灯。该路灯的功耗为100W-150W，LED灯珠的数量为96个。采用纯铜作为基板材料，采用AM50镁合金作为散热器材料。该铜基板经过冲压成型，上表面为平面，下表面为条纹形态，条纹宽度5_，条纹间距40mm,形成非光滑表面。将上述的铜基板与AZ91D镁合金散热器之间结合的制备方法如下先将铜基板预热至240°C，利用专用工具将铜基板放入镁合金散热器压铸模具的定模定位座内；设定的主要压铸工艺参数为4.根据权利要求1，所述的压铸工艺参数为压射速度6. 5m/s，浇注温度685°C,模具温度250°C。将压铸机合模，压铸成形，使铜基板和镁合金散热器结合为一体；开模，即动模向开模方向移动，定模内的顶针将铜基板与镁合金散热器的复合部件从定模中顶出；修整铸件，将镶嵌件的定位座去除，得到铜基板/镁合金散热器复合的LED用一 体化的散热器。
权利要求
1.一种LED灯用高效散热器及其制备方法，其特征在于采用铜/镁复合结构，即将镁合金作为散热器外层材料，将纯铜作为内层材料，将预先成型的铜内层材料置于压铸模具中，通过高压铸造将镁合金与铜结合为一体，完成散热器的制备。
2.根据权利要求1，所述的铜基板由冲压成形，与镁合金结合一侧表面为非光滑的表面。
3.根据权利要求1，所述的铜基板与镁合金散热器之间结合的制备方法及步骤如下 (1)将铜基板预热至200-250°C，利用专用工具将铜基板放入散热器压铸模具的定模定位座内； (2)压铸机合模,压铸成形,使铜基板和镁合金散热器结合为一体； (3)开模，即动模向开模方向移动，定模内的顶针将铜基板与镁合金散热器的复合部件从定模中顶出； (4)修整铸件，将镶嵌件的定位座去除。
4.根据权利要求2，所述的非光滑表面的形态有两种一种为条纹形，一种为网格形。
全文摘要
本发明涉及一种大功率LED灯用高效散热器及其制备方法，其特征在于采用铜/镁复合结构，即将镁合金作为散热器材料，将纯铜作为基板材料，铜基板经过冲压，形成条纹状或网格状的非光滑的表面。利用高压铸造方法将铜基板与镁合金散热器进行一体化铸造成形，二者之间不需要使用硅胶导热层。该复合散热结构可充分发挥铜的优良导热性能和镁合金的优良散热性能，特别适用于大功率LED照明系统，可大大提高其散热效率、延长LED产品的使用寿命。
文档编号F21V29/00GK102966928SQ20121041697
公开日2013年3月13日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者崔晓鹏, 王平凯 申请人:长春工业大学