本發(fā)明屬于LED領(lǐng)域，涉及LED的散熱設(shè)計，特別涉及一種LED燈芯支架及其制造方法。

背景技術(shù)：

LED是一種新型固態(tài)光源，自問世以來受到了極大的關(guān)注。它的發(fā)光機理是靠PN結(jié)中的電子在能帶間躍遷產(chǎn)生光能。在外電場的作用下，電子與空穴的輻射復(fù)合發(fā)生電致作用，一部分的能量轉(zhuǎn)化為光能，而無輻射復(fù)合產(chǎn)生的晶格震蕩將其余能量轉(zhuǎn)化為熱能。目前LED的發(fā)光效率僅為20％-30％,因此LED的大部分能量都會轉(zhuǎn)化為熱能，大量的熱能需要及時地散發(fā)出去，否則將會縮短LED的使用壽命。所以，在LED快速發(fā)展的同時，人們也不斷進(jìn)行著LED散熱技術(shù)的研究。

現(xiàn)有的LED燈具中，發(fā)光主體為LED燈芯，LED燈芯包括燈芯支架和安裝在燈芯支架上的光源，即LED燈珠或LED芯片；燈芯支架設(shè)置有電路，光源連接燈芯支架上的電路。

現(xiàn)有的LED燈芯中，多采用整塊的PCB板(printed circuit board印刷電路板)作為燈芯支架，光源安裝到PCB板上后，PCB板直接通過螺釘安裝到LED燈具上。在該種LED燈芯中，光源所產(chǎn)生的熱量大部分傳遞到PCB板上，由PCB板負(fù)責(zé)散熱。而當(dāng)光源的數(shù)量較多時，PCB板上有限的表面積將不能滿足散熱需求，而且PCB板上的光源分布密集，通風(fēng)效果不佳，也會影響散熱，縮短LED的使用壽命。因此，針對上述問題，有必要設(shè)計出一種新型結(jié)構(gòu)的LED燈芯支架。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種散熱效果好的LED燈芯支架及種LED燈芯支架的制造方法。

為了實現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種LED燈芯支架，包括柱狀的中心支架和圍繞所述中心支架均勻分布的多個LED燈板，所述LED燈板包括基板和設(shè)置在基板上的LED芯片及電路，所述基板包括長條狀的主體部分和長條狀的連接部分，所述連接部分與所述主體部分組成“y”形的結(jié)構(gòu)；所述主體部分用于安裝所述LED芯片；所述連接部分包括第一端部和第二端部，所述第一端部用于將所述LED燈板安裝固定在所述中心支架上，所述第二端部連接至所述主體部分的中部。

進(jìn)一步的，所述基板的正反兩面均安裝有LED芯片，所述基板上開設(shè)有貫穿正反兩面的至少一個通孔，所述基板正反兩面上的電路通過所述通孔相互連接。

進(jìn)一步的，所述LED燈板的連接部分與所述中心支架的中心軸線大致垂直，所述LED燈板的基板的正反兩面相對于所述中心支架的中心軸線對稱。

進(jìn)一步的，所述中心支架為復(fù)合陶瓷注塑體，所述LED燈板的連接部分的第一端部嵌入所述復(fù)合陶瓷注塑體。

進(jìn)一步的，所述復(fù)合陶瓷注塑體的底部設(shè)置有連接端子，所述連接端子的一部分嵌入所述復(fù)合陶瓷注塑體、另一部分伸出所述復(fù)合陶瓷注塑體，所述復(fù)合陶瓷注塑體的內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)線，所述導(dǎo)線一端與所述連接端子連接、另一端與所述LED燈板上的電路連接。

為了達(dá)到上述目的之二，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了該種LED燈芯支架的制造方法，包括以下步驟：制備注塑材料；根據(jù)LED燈芯支架的形狀需求準(zhǔn)備模具，并在模具上設(shè)置固定結(jié)構(gòu)，該固定結(jié)構(gòu)用于固定后續(xù)需要嵌入所述注塑體的零部件，完成對所述LED燈芯支架的電氣零部件的電連接，并把導(dǎo)線放入所述模具之內(nèi)；把LED燈板通過固定結(jié)構(gòu)固定于模具并把LED燈板的第二端部伸入模具的型腔；把注塑材料注入模具，脫模得到一體成型的LED燈芯支架。

進(jìn)一步的，所述步驟1)中的注塑材料為復(fù)合陶瓷材料，該復(fù)合陶瓷材料由以下方法制得：加入47-54份復(fù)合陶瓷粉、43-49份復(fù)合聚合樹脂和1-5份原硅酸四乙酯，攪拌得到陶瓷材料A；所述復(fù)合陶瓷粉由47-53份氧化鋁陶瓷粉和47-53份氮化硼陶瓷粉混合而成；所述復(fù)合聚合樹脂由97-99份E03型環(huán)氧樹脂和1-3份偏苯四酸酐混合而成；加入81-85份所述陶瓷材料A、13-18份低密度聚乙烯和1-2份草酸，攪拌得到所述復(fù)合陶瓷材料。

進(jìn)一步的，所述步驟4)中，在注塑前把注塑機料筒的預(yù)設(shè)溫度設(shè)置為130-150℃；注塑機在80-110MPa壓力下，把所述復(fù)合陶瓷材料注入模具；注入所述復(fù)合陶瓷材料后，模具在30-50MPa壓力下保壓1-3分鐘，冷卻至室溫后脫模。

進(jìn)一步的，在所述步驟4)后加入步驟：5)對脫模后的陶瓷胚件進(jìn)行脫脂處理；6)對陶瓷胚件進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)的溫度為170-190℃，燒結(jié)時間為15-20分鐘。

進(jìn)一步的，所述步驟5)中，采用水基萃取脫脂，陶瓷胚件和離子水的比例設(shè)置在1：65-1：70之間，水基萃取脫脂溫度設(shè)置為50-80℃，水基萃取脫脂時間為10-20分鐘；在所述步驟5)和步驟6)之間加入步驟：對陶瓷胚件進(jìn)行浸漬處理，浸漬時間為18-23分鐘；浸漬液按重量份包括如下成分：43份陶瓷粉、43份聚合樹脂和14份聚乙烯溶劑。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提供的LED燈芯支架，其包括中心支架和LED燈板，中心支架為注塑得到，在中心支架注塑前把LED燈板固定在模具，并把LED燈板的一部分插入模具的型腔，注塑成型后該插入型腔的一部分LED燈板便直接嵌入并固定在中心支架上，而處于中心支架之外的LED燈板則用于安裝光源。該種LED燈芯為立體結(jié)構(gòu)，有效散熱面積大，使得單位面積內(nèi)所需散熱的量較少，且結(jié)構(gòu)內(nèi)部通風(fēng)好，有利于熱能的散發(fā)。另外，LED燈板直接嵌入到中心支架中，有利于熱能的傳導(dǎo)，便于熱能的散發(fā)，可有效延長LED的使用壽命；且該種LED燈芯支為立體式光源，光照范圍廣。

本發(fā)明還提供了制造上述LED燈芯支架的方法，其采用一體注塑成型的工藝。通過在注塑模具上設(shè)置固定結(jié)構(gòu)，在注塑前把LED燈板固定在固定結(jié)構(gòu)上，并部分伸入模具的型腔中，而注塑時，注塑材料便會覆蓋LED燈板的伸入型腔的那一部分，注塑完成后，LED燈板便直接嵌入到注塑體中，之后進(jìn)行后續(xù)處理便可得到一體成型的LED燈芯支架。利用該種方法可大批量快速生產(chǎn)LED燈芯支架，降低單個LED燈芯支架的制造成本，適合推廣應(yīng)用

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制

圖1是LED燈芯支架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是LED燈芯支架的內(nèi)部布線示意圖。

圖3是LED燈板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是LED燈板的另一個角度的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是LED燈板相對于中心支架的軸線傾斜設(shè)置時的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中的附圖標(biāo)記包括：

1——中心支架；

2——LED燈板、21——基板、22——電路、23——主體部分、24——連接部分、25——通孔；

3——連接端子、31——導(dǎo)線。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明的一種LED燈芯支架，如圖1至圖4所示，其包括柱狀的中心支架1和圍繞中心支架1均勻分布的多個LED燈板2。下面就各部分詳細(xì)講解該種LED燈芯支架。

LED燈板的結(jié)構(gòu)

如圖3和圖4所示，LED燈板2包括基板21和設(shè)置在基板21上的LED芯片及電路22，基板21包括長條狀的主體部分23和長條狀的連接部分24，主體部分23用于安裝LED芯片，主體部分23的每一面上的多個LED芯片沿著主體部分23的長度方向排布，優(yōu)選地，均勻分布。連接部分24包括第一端部和第二端部，第一端部用于把該基板21安裝固定，第二端部與主體部分23中部連接，這里的主體部分23的中部，并不嚴(yán)格限定在主體部分23的中點，而是相對于兩端而言，處于大致中間的位置。從本發(fā)明的優(yōu)選實施例來看，主體部分23與連接部分24的連接位置可以在主體部分23的正中間，或者向兩端之一偏離一段距離。連接部分24相對于主體部分23傾斜一定的角度，連接部分24與主體部分23組成“y”形的結(jié)構(gòu)。傾斜是為了更大程度地利用光源，使光線能夠覆蓋的范圍更大。傾斜的角度是根據(jù)光源的具體發(fā)光角度而定，如圖1至圖3所示，連接部分24相對于主體部分23傾斜的角度優(yōu)選為70-85度。

在本實施例中，基板21的正反兩面均設(shè)置有電路以及安裝有LED芯片，基板21上開設(shè)有貫穿正反兩面的至少一個通孔25，基板21正反兩面上的電路22通過通孔25相互連接。進(jìn)一步優(yōu)選地，基板21為一體結(jié)構(gòu)的復(fù)合陶瓷基板，復(fù)合陶瓷基板的正面的電路22通過通孔25與復(fù)合陶瓷基板的反面的電路22連接，從而使得電源能夠同時驅(qū)動復(fù)合陶瓷基板正反兩面的LED芯片發(fā)光。

中心支架的結(jié)構(gòu)

在本實施例中，中心支架1可以為圓柱體、錐體、棱柱、棱錐或中部鼓起的柱體，但不限于上述形狀。

在本實施例中，如圖1和圖2所示，中心支架1為復(fù)合陶瓷注塑體，復(fù)合陶瓷的導(dǎo)熱性和散熱性好，提高散熱效率，延長LED使用壽命；且復(fù)合陶瓷材料的絕緣性好，可保證使用時的安全性。注塑前，先根據(jù)LED燈芯支架的形狀需求準(zhǔn)備模具，并在模具上設(shè)置固定結(jié)構(gòu)，該固定結(jié)構(gòu)用于固定后續(xù)需要嵌入所述注塑體的零部件，該固定結(jié)構(gòu)可為夾子，用于把如LED燈板2和連接端子3按照需要的位置和角度夾持??；之后完成對LED燈芯支架的電氣零部件的電連接，如使用導(dǎo)線把連接端子3和LED燈板2電連接，并把導(dǎo)線放入所述模具之內(nèi)；最后再進(jìn)行注塑。這樣，注塑完成后，LED燈板2和連接端子3便一體成型在注塑體，同時導(dǎo)線藏于注塑體之內(nèi)。

LED燈板2的連接部分24的第一端部嵌入中心支架1。該種LED燈芯支架通過注塑成型得到，在注塑前把LED燈板2固定在模具，并把LED燈板2的連接部分24的第一端部插入模具的型腔，注塑成型后LED燈板2的連接部分24的第一端部便直接嵌入并固定在中心支架1上，外伸出的主體部分23則安裝上光源。該種結(jié)構(gòu)LED燈芯支架呈樹狀，為立體結(jié)構(gòu)，有效散熱面積大，使得單位面積內(nèi)所需散熱的量較少；而且，其內(nèi)部通風(fēng)好，有利于熱能被快速帶走；再有，LED燈板2直接嵌入到中心支架1中，便于熱能的傳導(dǎo)，有利于熱能的散發(fā)。

在本實施例中，如圖1和圖2所示，中心支架1的底部設(shè)置有連接端子3，連接端子3的一部分嵌入中心支架1，另一部分伸出中心支架1，中心支架1的內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)線31，導(dǎo)線31一端與連接端子3連接，另一端與LED燈板2上的電路22連接。該連接端子3嵌入中心支架1的方法與LED燈板2固定于中心支架1的方法一致。在連接端子3的位置設(shè)置方面，把連接端子3設(shè)置在安裝端的表面并伸出一部分，即圖1和圖2中的設(shè)置在中心支架1的底面，因為該底面為LED燈芯支架的安裝面，所以該連接端子3能夠起到了一物兩用的功能：既可連接電源作為導(dǎo)電部件，又可插在孔中作為LED燈芯支架的定位部件。另外，還可把連接端子3布局成標(biāo)準(zhǔn)插頭，用于與標(biāo)準(zhǔn)插孔配合，使該LED燈芯支架成為具有快速連接的標(biāo)準(zhǔn)件。優(yōu)選地，為了不影響LED燈芯支架的外觀，導(dǎo)線31設(shè)置于中心支架1之內(nèi)，具體地可在中心支架1注塑前先把導(dǎo)線31設(shè)置于模具的型腔中，注塑成型后導(dǎo)線31便被包裹在中心支架1之內(nèi)，這樣也可保護(hù)導(dǎo)線31。當(dāng)然，導(dǎo)線也不是必須設(shè)置于中心支架1內(nèi)的，也可在后續(xù)使用時再把導(dǎo)線接到電路22層。

LED燈板的安裝

LED燈板2的其中一種安裝方式如圖1所示：LED燈板2的連接部分24與中心支架1的中心軸線大致垂直，LED燈板2的基板21的正反兩面相對于中心支架1的中心軸線對稱。LED燈板2設(shè)置有四塊，四塊LED燈板2的主體部分23限定出一個截錐面，且截錐面從中心支架1的底部向頂部縮小，因為LED燈板2為“y”形的結(jié)構(gòu)，當(dāng)LED燈板2的連接部分24與中心支架1的中心軸線大致垂直時，LED燈板2的主體部分23將相對于燈芯支架的中心軸線傾斜一定的角度，即限定出了截錐面，該傾斜的角度是根據(jù)LED芯片的具體發(fā)光角度而定，傾斜是為了更大程度地利用光源，使光源的排布相對于基準(zhǔn)面成一特定的傾斜角度，使其光線能夠覆蓋的范圍更大，不僅能覆蓋水平方向上的360°，還能覆蓋垂直方向上的部分角度。

LED燈板2的另一種安裝方式如圖5所示：LED燈板2的連接部分24與中心支架1的中心軸線大致垂直，LED燈板2的基板21的正反兩面的對稱面相對于中心支架1的中心軸線形成一不大于10度的夾角∠1，即LED燈板2的正面或反面有一面稍微朝上，而另一面稍微朝下，這樣也達(dá)到了讓燈光覆蓋垂直方向上的部分角度的目的。LED燈板2設(shè)置有四塊，四塊LED燈板2的主體部分23限定出一個截錐面，且截錐面從中心支架1的底部向頂部縮小。

LED燈芯支架的制造

實施例1

本發(fā)明還提供了一種制造上述LED燈芯支架的方法，具體包括以下步驟：

1、制備用于注塑的注塑材料。在本發(fā)明中，注塑材料采用一種復(fù)合陶瓷材料，該復(fù)合陶瓷材料通過以下方法制備：首先采用50份復(fù)合陶瓷粉、48份復(fù)合聚合樹脂、2份原硅酸四乙酯，進(jìn)行高速攪拌混合得到陶瓷材料A；其中的復(fù)合陶瓷粉由50份氧化鋁陶瓷粉和50份氮化硼陶瓷粉混合而成；其中的復(fù)合聚合樹脂由98份E03型環(huán)氧樹脂和2份偏苯四酸酐混合而成；之后采用83.5份陶瓷材料A、1.5份草酸、15份低密度聚乙烯，進(jìn)行高速攪拌混合即可得到該種復(fù)合陶瓷材料；最后為了方便存儲和運輸，把上述復(fù)合陶瓷材料在造粒機中進(jìn)行擠出造粒，得到粒狀的復(fù)合陶瓷材料。通過該種配比而得到的復(fù)合陶瓷材料，適用于注塑，且該材料制得的成品散熱效率可達(dá)30-40W/M·K，耐電壓值≥4300V，滿足LED燈芯支架對材料的性能要求；通過上述次序攪拌混合得到的復(fù)合陶瓷材料，混合效果好，材料分散均勻，可提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

2、根據(jù)LED燈芯支架的形狀需求準(zhǔn)備模具。具體的，制造如圖1所示的圓柱體LED燈芯支架，需制造型腔為圓柱體空腔的模具，同時在型腔的上部分的四周開設(shè)四個用于放置和固定LED燈板的槽或固定結(jié)構(gòu)，用于在注塑前把LED燈板固定在型腔的側(cè)面；同樣，還需在型腔的下端面設(shè)置多個用于放置和固定連接端子的槽或固定結(jié)構(gòu)。

3、把LED燈板固定在模具的型腔的四周并部分伸入型腔，把連接端子固定于模具的型腔的下端面并部分伸入型腔，并用導(dǎo)線把LED燈板的電路層和連接端子連接，導(dǎo)線放置在型腔之內(nèi)。

4、把復(fù)合陶瓷材料注入模具。注入前，先把注塑機料筒的預(yù)設(shè)溫度設(shè)置為140℃；注塑機在100MPa壓力下，把復(fù)合陶瓷材料注入模具；注入復(fù)合陶瓷材料后，模具在40MPa壓力下保壓2分鐘，冷卻至室溫后脫模得到陶瓷胚件。

5、對陶瓷胚件進(jìn)行脫脂處理。本實施例采用水基萃取對陶瓷胚件進(jìn)行脫脂，陶瓷胚件和離子水的比例設(shè)置在1：70，水基萃取脫脂溫度設(shè)置為65℃，水基萃取脫脂時間為15分鐘。脫脂能保證燒結(jié)后的成品的合格率。

6、為了提高燒結(jié)后成品的質(zhì)量，本方法在陶瓷胚件燒結(jié)前還加入浸漬處理。浸漬液按重量份包括如下成分：43份陶瓷粉、43份聚合樹脂和14份聚乙烯溶劑；浸漬時間為20分鐘。

7、最后對陶瓷胚件進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)爐的溫度設(shè)置為180℃，燒結(jié)時間為17分鐘，出爐冷卻即可得到該種LED燈芯支架。

由于注塑體內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)線，考慮到導(dǎo)線的熱脹冷縮率與復(fù)合陶瓷材料的熱脹冷縮率不一致，且需要保護(hù)導(dǎo)線，因此本發(fā)明的制造方法中，在注塑前需要對注塑機料筒的溫度進(jìn)行控制，達(dá)到對復(fù)合陶瓷材料預(yù)加熱的目的，在燒結(jié)時的燒結(jié)溫度及燒結(jié)時間也進(jìn)行控制，使燒結(jié)出的LED燈芯支架的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較優(yōu)。

此外，也可采用該種方法制造LED燈芯，具體需要在注塑前先把光源封裝在LED燈板上，而在后續(xù)的水基萃取脫脂前，需要套上保護(hù)套以保護(hù)光源，在最后的燒結(jié)前，需要取下保護(hù)套后再燒結(jié)即可。

實施例2

在本實施例中，除了復(fù)合陶瓷材料的制備方法之外，其他方面同實施例1。在本實施例中，復(fù)合陶瓷材料通過以下方法制備：首先采用53份復(fù)合陶瓷粉、45份復(fù)合聚合樹脂、2份原硅酸四乙酯，進(jìn)行高速攪拌混合得到陶瓷材料A；其中的復(fù)合陶瓷粉由47份氧化鋁陶瓷粉和53份氮化硼陶瓷粉混合而成；其中的復(fù)合聚合樹脂由97份E03型環(huán)氧樹脂和3份偏苯四酸酐混合而成；之后采用85份陶瓷材料A、2份草酸、13份低密度聚乙烯，進(jìn)行高速攪拌混合即可得到該種復(fù)合陶瓷材料。

實施例3

在本實施例中，除了復(fù)合陶瓷材料的制備方法之外，其他方面同實施例1。在本實施例中，復(fù)合陶瓷材料通過以下方法制備：首先采用47份復(fù)合陶瓷粉、49份復(fù)合聚合樹脂、4份原硅酸四乙酯，進(jìn)行高速攪拌混合得到陶瓷材料A；其中的復(fù)合陶瓷粉由53份氧化鋁陶瓷粉和47份氮化硼陶瓷粉混合而成；其中的復(fù)合聚合樹脂由99份E03型環(huán)氧樹脂和1份偏苯四酸酐混合而成；之后采用81份陶瓷材料A、2份草酸、17份低密度聚乙烯，進(jìn)行高速攪拌混合即可得到該種復(fù)合陶瓷材料。

最后應(yīng)說明的是：以上所述的各實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。