專利名稱：氧化鋁陶瓷led球泡燈及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED領(lǐng)域，尤其涉及一種氧化鋁陶瓷LED球泡燈及其制造方法。
背景技術(shù)：
LED (Light Emitting Diode,發(fā)光二極管)是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件,它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED基于上述屬性,被廣泛應(yīng)用于光源產(chǎn)品。從上世紀(jì)80年代起，LED —直作為小功率光源，其散熱一般不存在太大問(wèn)題。但進(jìn)A 21世紀(jì)后，LED逐漸被應(yīng)用于大功率光源，由于LED半導(dǎo)體發(fā)光的機(jī)理,產(chǎn)生大量的熱。這些熱需要盡快散發(fā)出去，否則在LED溫度過(guò)高時(shí)其發(fā)光效率將大幅降低，而且壽命也短。近10年來(lái)，出于成本考慮，大功率LED產(chǎn)品一般采用鋁散熱器進(jìn)行散熱，但是，即 使是鋁散熱器，其成本仍然較高，一是材料成本高，二是加工成本更高，導(dǎo)致目前大功率LED產(chǎn)品的價(jià)格仍然相對(duì)較高，對(duì)市場(chǎng)的普及有一定影響；而且，鋁散熱器散熱性能也并不突出。目前市場(chǎng)上也存在其他散熱較好的散熱器，比如銅散熱器或采用水冷、風(fēng)扇等輔助工具的散熱器。但這些散熱器要不成本非常高，要不結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，難以普及。目前，應(yīng)對(duì)資源緊缺導(dǎo)致發(fā)展不可持續(xù)的嚴(yán)重狀況，國(guó)家已經(jīng)確立節(jié)能減排以及低碳目標(biāo)，并將發(fā)展LED產(chǎn)業(yè)特別是LED節(jié)能燈方面作為突破口之一。LED節(jié)能燈中，承載LED芯片的基板目前采用陶瓷散熱基板，如2008年10月I日公開(kāi)的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)第200810067069. 0號(hào)所描述的一種LED封裝用陶瓷散熱基板。LED節(jié)能燈除基板外的其余結(jié)構(gòu)，如散熱器、燈尾等部分仍然采用傳統(tǒng)鋁材等作為散熱結(jié)構(gòu)。在2007年8月8日公開(kāi)的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)第200710008419. I號(hào)所描述的陶瓷散熱材料及其用途和制造方法中，公開(kāi)了技術(shù)方案所述陶瓷散熱材料由碳化硅、三氧化二鋁、二氧化硅和粘結(jié)劑為原材料注射成型而成，它們的重量百分比配方是，碳化硅50% 90%，三氧化二鋁5 % 35 %，二氧化硅2 % 15 %，粘結(jié)劑3 % 25 %，其用作電固體器件散熱裝置的散熱鰭片體，射燈的燈罩。據(jù)此專利申請(qǐng)描述，所述主要有碳化硅構(gòu)成的陶瓷散熱材料熱傳導(dǎo)系數(shù)介于4 8w/m-k之間，其主要是利用碳化硅熱傳導(dǎo)系數(shù)高的特點(diǎn)。如前述，LED節(jié)能燈在民用市場(chǎng)上能否普及主要取決于三點(diǎn)第一點(diǎn)是如何解決散熱技術(shù)；由此引發(fā)第二點(diǎn)問(wèn)題是成本如何控制；第三點(diǎn)是開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換效率過(guò)低。其中，采用PCB板的開(kāi)關(guān)電源導(dǎo)熱系數(shù)差造成轉(zhuǎn)換效率低，因此，關(guān)鍵仍在于散熱設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種導(dǎo)熱性能好、價(jià)格較低、適合大批量生產(chǎn)的氧化鋁陶瓷LED球泡燈及其制造方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種氧化鋁陶瓷LED球泡燈，包括燈罩、氧化鋁陶瓷蓋板、氧化鋁陶瓷基板、LED芯片、散熱器和燈頭；所述散熱器一端連接所述燈頭，其另一端連接所述燈罩；所述氧化鋁陶瓷蓋板上開(kāi)有多個(gè)孔，所述LED芯片固定在所述氧化鋁陶瓷基板上，所述氧化鋁陶瓷蓋板與所述氧化鋁陶瓷基板蓋合并熱接觸，所述LED芯片透過(guò)所述氧化鋁陶瓷蓋板上開(kāi)有的孔發(fā)出的光線朝向所述燈罩；所述散熱器與所述燈罩圍合成一空間，所述氧化鋁陶瓷蓋板與所述氧化鋁陶瓷基板組成的蓋合體置于所述空間內(nèi)；所述散熱器與所述氧化鋁陶瓷基板熱接觸。其中，所述氧化鋁陶瓷基板的材料中包括75 95%重量比例的氧化鋁。其中，所述氧化鋁陶瓷蓋板的材料中包括75 95%重量比例的氧化鋁。其中，所述散熱器為陶瓷散熱器，所述散熱器的材料中包括75 95%重量比例的氧化鋁。其中，所述散熱器為柱狀散熱器，柱狀散熱器外周設(shè)置多個(gè)放射狀散熱鰭片。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種氧化鋁陶瓷LED球泡燈制作方法，包括以下步驟 準(zhǔn)備氧化鋁材料及陶瓷輔料，其中所述氧化鋁材料占總重量的75 95%重量比例；采用陶瓷注射成型工藝將所述氧化鋁材料及輔料制作成陶瓷散熱器和氧化鋁陶瓷基板；將LED芯片固定在氧化鋁陶瓷基板上，并使得氧化鋁陶瓷基板與陶瓷散熱器熱接觸；將燈罩連接于陶瓷散熱器的一端，將燈頭連接于陶瓷散熱器的另一端，且使LED芯片的出光面朝向所述燈罩。其中，在將LED芯片固定在氧化鋁陶瓷基板上，并使得氧化鋁陶瓷基板與陶瓷散熱器熱接觸的步驟中，還包括以下步驟準(zhǔn)備氧化鋁材料及陶瓷輔料，其中所述氧化鋁材料占總重量的75 95%重量比例；采用陶瓷注射成型工藝將所述氧化鋁材料及輔料制作成氧化鋁陶瓷蓋板，并在蓋板上開(kāi)有多個(gè)透光孔；將帶有透光孔的氧化鋁陶瓷蓋板蓋住所述氧化鋁陶瓷基板，使得LED芯片透過(guò)所述氧化鋁陶瓷蓋板上開(kāi)有的孔發(fā)出的光線朝向所述燈罩。其中，在將帶有透光孔的氧化鋁陶瓷蓋板蓋住所述氧化鋁陶瓷基板的步驟中，所述氧化鋁陶瓷蓋板與所述氧化鋁陶瓷基板蓋合并熱接觸。其中，所述散熱器為柱狀散熱器，柱狀散熱器外周設(shè)置多個(gè)放射狀散熱鰭片。其中，所述氧化鋁陶瓷基板內(nèi)具有驅(qū)動(dòng)所述LED芯片的印刷線路。本發(fā)明的有益效果是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的LED燈散熱效果差、成本較高且制作困難的缺陷，本發(fā)明的氧化鋁陶瓷LED球泡燈采用氧化鋁陶瓷材料制作散熱器、基板和蓋板，顯著地提高了 LED燈的散熱效果。更加重要的是，在基板上設(shè)置絕緣的氧化鋁陶瓷蓋板，并使得氧化鋁陶瓷基板和氧化鋁陶瓷蓋板貼合，即使在燈罩損壞的情況下，也能起到絕緣作用，提高了 LED球泡燈的安全性。本發(fā)明以氧化鋁為主，其散熱導(dǎo)熱率高達(dá)27以上，相對(duì)于現(xiàn)有碳化硅為主陶瓷材料導(dǎo)熱率的6倍左右，本發(fā)明的散熱性能是其4倍以上，并且恰恰是絕緣體，另一關(guān)鍵的是，本發(fā)明散熱器由于主要采用氧化鋁，成本極低，氧化鋁材料價(jià)格約為鋁的十分之一，因此制作得到的散熱器和LED燈價(jià)格極為低廉，對(duì)LED節(jié)能燈的普及是一個(gè)關(guān)鍵的突破。本發(fā)明散熱器加工過(guò)程類似于陶瓷工藝，易實(shí)現(xiàn)、低成本、適合大批量生產(chǎn)；此外，氧化鋁為絕緣材料符合電器使用安全要求。


圖I是本發(fā)明氧化鋁陶瓷LED球泡燈實(shí)施例的結(jié)構(gòu)爆炸圖；圖2是本發(fā)明氧化鋁陶瓷LED球泡燈制作方法的步驟流程圖；圖3是本發(fā)明氧化鋁陶瓷LED球泡燈制作方法子步驟的步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。 熱接觸，即可以快速熱傳導(dǎo)的接觸。本案中，當(dāng)氧化鋁陶瓷基板的溫度升高，通過(guò)熱接觸，氧化鋁陶瓷基板的溫度通過(guò)散熱器快速散發(fā)出去。當(dāng)氧化鋁陶瓷基板的溫度升高，通過(guò)熱接觸，氧化鋁陶瓷基板的溫度通過(guò)氧化鋁陶瓷快速散發(fā)出去。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例的氧化鋁陶瓷LED球泡燈，包括燈罩5、氧化鋁陶瓷蓋板3、氧化鋁陶瓷基板2、LED芯片4、散熱器I和燈頭6 ;所述散熱器I 一端連接所述燈頭6，其另一端連接所述燈罩5 ;所述氧化鋁陶瓷蓋板3上開(kāi)有多個(gè)孔，所述LED芯片4固定在所述氧化鋁陶瓷基板2上，所述氧化鋁陶瓷蓋板3與所述氧化鋁陶瓷基板2蓋合并熱接觸，所述LED芯片4透過(guò)所述氧化鋁陶瓷蓋板3上開(kāi)有的孔發(fā)出的光線朝向所述燈罩5 ;所述散熱器I與所述燈罩5圍合成一空間，所述氧化鋁陶瓷蓋板3與所述氧化鋁陶瓷基板2組成的蓋合體置于所述空間內(nèi)；所述散熱器I與所述氧化鋁陶瓷基板2熱接觸。本發(fā)明的氧化鋁陶瓷LED球泡燈采用氧化鋁陶瓷材料制作散熱器、基板和蓋板，顯著地提高了 LED燈的散熱效果。更加重要的是，在基板上設(shè)置絕緣的氧化鋁陶瓷蓋板，并使得氧化鋁陶瓷基板和氧化鋁陶瓷蓋板貼合，即使在燈罩損壞的情況下，也能起到絕緣作用，提高了 LED球泡燈的安全性。本發(fā)明以氧化鋁為主，其散熱導(dǎo)熱率高達(dá)27以上，相對(duì)于現(xiàn)有碳化硅為主陶瓷材料導(dǎo)熱率的6左右，本發(fā)明的散熱性能是其4倍以上，并且恰恰是絕緣體，另一關(guān)鍵的是，本發(fā)明散熱器由于主要采用氧化鋁，成本極低，氧化鋁材料價(jià)格約為鋁的十分之一，因此制作得到的散熱器和LED燈價(jià)格極為低廉，對(duì)LED節(jié)能燈的普及是一個(gè)關(guān)鍵的突破。本發(fā)明散熱器加工過(guò)程類似于陶瓷工藝，易實(shí)現(xiàn)、低成本、適合大批量生產(chǎn)；此外，氧化鋁為絕緣材料符合電器使用安全要求。在一具體實(shí)施例中，所述氧化鋁陶瓷基板的材料中包括75 95%重量比例的氧化招。在一具體實(shí)施例中，所述氧化鋁陶瓷蓋板的材料中包括75 95%重量比例的氧化鋁。在一具體實(shí)施例中，所述散熱器為陶瓷散熱器，所述散熱器的材料中包括75 95%重量比例的氧化鋁。其中，氧化鋁與鋁合金6061的參數(shù)對(duì)比表如下表所示項(xiàng)目單位乳化銘
鋁合金6061
(Item)Unit A1203
密度
g/cm3 3.92.7
(Sintered density)
熱膨賬系數(shù) °C-1 8 x 10-6 23.6
(Thermal expansion coefficient)
介電強(qiáng)度
kV/mm >14—
(Dielectric strength)
體阻抗
C. cm >1014 —
(Volume Resistivity)
熱傳導(dǎo)率
W/m. K30170
(Thermal conductivity)在一具體實(shí)施例中，所述散熱器為柱狀散熱器，柱狀散熱器外周設(shè)置多個(gè)放射狀散熱鰭片。貼合熱接觸的作用是提高散熱接觸面積，有效地提高散熱效率，增強(qiáng)散熱效果。參見(jiàn)圖2，本發(fā)明實(shí)施例的氧化鋁陶瓷LED球泡燈制作方法，包括以下步驟步驟101 :準(zhǔn)備氧化鋁材料及陶瓷輔料，其中所述氧化鋁材料占總重量的75 95%重量比例；步驟102 :采用陶瓷注射成型工藝將所述氧化鋁材料及輔料制作成陶瓷散熱器和氧化鋁陶瓷基板；步驟103 :將LED芯片固定在氧化鋁陶瓷基板上，并使得氧化鋁陶瓷基板與陶瓷散熱器熱接觸；步驟104 :將燈罩連接于陶瓷散熱器的一端，將燈頭連接于陶瓷散熱器的另一端，且使LED芯片的出光面朝向所述燈罩。參見(jiàn)圖3，在一具體實(shí)施例中，在步驟103中，還包括以下步驟 步驟1031 :準(zhǔn)備氧化鋁材料及陶瓷輔料，其中所述氧化鋁材料占總重量的75 95%重量比例；步驟1032 :采用陶瓷注射成型工藝將所述氧化鋁材料及輔料制作成氧化鋁陶瓷蓋板，并在蓋板上開(kāi)有多個(gè)透光孔；步驟1033 :將帶有透光孔的氧化鋁陶瓷蓋板蓋住所述氧化鋁陶瓷基板，使得LED芯片透過(guò)所述氧化鋁陶瓷蓋板上開(kāi)有的孔發(fā)出的光線朝向所述燈罩。本發(fā)明的燈珠封裝方法包括以下步驟I)在氧化鋁陶瓷基板的正面印刷導(dǎo)熱氧環(huán)樹(shù)脂層，并將氧化鋁陶瓷基板與氧化鋁陶瓷蓋板拼裝，加熱至120度使導(dǎo)熱氧環(huán)樹(shù)脂固化；2)通過(guò)固晶機(jī)將多個(gè)LED晶片安裝至氧化鋁陶瓷蓋板的透光孔的位置，通過(guò)邦定機(jī)連接LED芯片與氧化鋁陶瓷基板上印刷線路的電極；
3)使用點(diǎn)膠機(jī)將熒光膠灌封在氧化鋁陶瓷蓋板的直徑為2. 6毫米圓孔里。在一具體實(shí)施例中，在將帶有透光孔的氧化鋁陶瓷蓋板蓋住所述氧化鋁陶瓷基板的步驟中，所述氧化鋁陶瓷蓋板與所述氧化鋁陶瓷基板蓋合并熱接觸。貼合熱接觸的作用是提高散熱接觸面積，有效地提高散熱效率，增強(qiáng)散熱效果。在一具體實(shí)施例中，所述散熱器為柱狀散熱器，柱狀散熱器外周設(shè)置多個(gè)放射狀散熱鰭片。放射狀的散熱鰭片由于散熱面積大，可有效地提高散熱效率，增強(qiáng)散熱效果。在一具體實(shí)施例中，所述氧化鋁陶瓷基板內(nèi)具有驅(qū)動(dòng)所述LED芯片的印刷線路。采用75 95%氧化鋁陶瓷散熱器；采用75 95%氧化鋁陶瓷線路板；采 用離線式開(kāi)關(guān)電源。本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)I)氧化鋁陶瓷熱交換率高于鋁，可有效減少散熱面積；2)氧化鋁陶瓷絕緣高耐壓特性更符合安規(guī)要求；3)氧化鋁陶瓷線路板具有高散熱性及高氣密性的特質(zhì)，可提高LED發(fā)光效率及壽命;4)本發(fā)明可采用離線式開(kāi)關(guān)電源為L(zhǎng)ED球泡燈供電，且離線式開(kāi)關(guān)電源的能源轉(zhuǎn)換效率高于90%、性能價(jià)格比高；5)氧化鋁陶瓷線路板高散熱性及高耐壓特性，通過(guò)LED光源與電源一體化雙面板設(shè)計(jì)有效提高性能及可靠性；6)氧化鋁陶瓷良好的氣密性，使其具有高度的耐候性優(yōu)點(diǎn)，可運(yùn)用于各種不同環(huán)境;7)電路全封蔽式安全設(shè)計(jì)，即使在燈罩破損的情況下也不會(huì)接觸到帶電部分。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氧化鋁陶瓷LED球泡燈，其特征在于包括燈罩、氧化鋁陶瓷蓋板、氧化鋁陶瓷基板、LED芯片、散熱器和燈頭；所述散熱器一端連接所述燈頭，其另一端連接所述燈罩；所述氧化鋁陶瓷蓋板上開(kāi)有多個(gè)孔，所述LED芯片固定在所述氧化鋁陶瓷基板上，所述氧化鋁陶瓷蓋板與所述氧化鋁陶瓷基板蓋合并熱接觸，所述LED芯片透過(guò)所述氧化鋁陶瓷蓋板上開(kāi)有的孔發(fā)出的光線朝向所述燈罩；所述散熱器與所述燈罩圍合成一空間，所述氧化鋁陶瓷蓋板與所述氧化鋁陶瓷基板組成的蓋合體置于所述空間內(nèi)；所述散熱器與所述氧化鋁陶瓷基板熱接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化鋁陶瓷LED球泡燈，其特征在于所述氧化鋁陶瓷基板的材料中包括75 95%重量比例的氧化鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化鋁陶瓷LED球泡燈，其特征在于所述氧化鋁陶瓷蓋板的材料中包括75 95%重量比例的氧化鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3任一項(xiàng)所述的氧化鋁陶瓷LED球泡燈，其特征在于所述散熱器為陶瓷散熱器，所述散熱器的材料中包括75 95%重量比例的氧化鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧化鋁陶瓷LED球泡燈，其特征在于所述散熱器為柱狀散熱器，柱狀散熱器外周設(shè)置多個(gè)放射狀散熱鰭片。
6.一種氧化鋁陶瓷LED球泡燈制造方法，其特征在于，包括以下步驟 準(zhǔn)備氧化鋁材料及陶瓷輔料，其中所述氧化鋁材料占總重量的75 95%重量比例； 采用陶瓷注射成型工藝將所述氧化鋁材料及輔料制作成陶瓷散熱器和氧化鋁陶瓷基板； 將LED芯片固定在氧化鋁陶瓷基板上，并使得氧化鋁陶瓷基板與陶瓷散熱器熱接觸； 將燈罩連接于陶瓷散熱器的一端，將燈頭連接于陶瓷散熱器的另一端，且使LED芯片的出光面朝向所述燈罩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氧化鋁陶瓷LED球泡燈制造方法，其特征在于在將LED芯片固定在氧化鋁陶瓷基板上，并使得氧化鋁陶瓷基板與陶瓷散熱器熱接觸的步驟中，還包括以下步驟 準(zhǔn)備氧化鋁材料及陶瓷輔料，其中所述氧化鋁材料占總重量的75 95%重量比例； 采用陶瓷注射成型工藝將所述氧化鋁材料及輔料制作成氧化鋁陶瓷蓋板，并在蓋板上開(kāi)有多個(gè)透光孔； 將帶有透光孔的氧化鋁陶瓷蓋板蓋住所述氧化鋁陶瓷基板，使得LED芯片透過(guò)所述氧化鋁陶瓷蓋板上開(kāi)有的孔發(fā)出的光線朝向所述燈罩。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氧化鋁陶瓷LED球泡燈制造方法，其特征在于在將帶有透光孔的氧化鋁陶瓷蓋板蓋住所述氧化鋁陶瓷基板的步驟中，所述氧化鋁陶瓷蓋板與所述氧化鋁陶瓷基板蓋合并熱接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求6 8任一項(xiàng)所述的氧化鋁陶瓷LED球泡燈制造方法，其特征在于所述散熱器為柱狀散熱器，柱狀散熱器外周設(shè)置多個(gè)放射狀散熱鰭片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氧化鋁陶瓷LED球泡燈制造方法，其特征在于所述氧化鋁陶瓷基板內(nèi)具有驅(qū)動(dòng)所述LED芯片的印刷線路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氧化鋁陶瓷LED球泡燈及其制造方法，所述球泡燈包括燈罩、氧化鋁陶瓷蓋板、氧化鋁陶瓷基板、LED芯片、散熱器和燈頭；散熱器一端連接所述燈頭，其另一端連接所述燈罩；氧化鋁陶瓷蓋板上開(kāi)有多個(gè)孔，LED芯片固定述氧化鋁陶瓷基板上，氧化鋁陶瓷蓋板與氧化鋁陶瓷基板蓋合并熱接觸，LED芯片透過(guò)氧化鋁陶瓷蓋板上開(kāi)有的孔發(fā)出的光線朝向所述燈罩；散熱器與燈罩圍合成一空間，氧化鋁陶瓷蓋板與氧化鋁陶瓷基板組成的蓋合體置于所述空間內(nèi)；散熱器與所述氧化鋁陶瓷基板熱接觸。本發(fā)明的氧化鋁陶瓷LED球泡燈采用氧化鋁陶瓷材料制作散熱器、基板和蓋板，顯著地提高了LED燈的散熱效果。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK102777776SQ20111012274
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者林城兆 申請(qǐng)人:深圳市華思科技股份有限公司