專利名稱：一種led燈用高效散熱器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED燈用散熱器，具體是一種大功率LED燈使用的銅基板與鎂合金散熱器復(fù)合的新型散熱器結(jié)構(gòu)及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎂合金是實(shí)際工程應(yīng)用中最輕的工程結(jié)構(gòu)材料(密度I. 74-1. 80g/cm3，大約為鋁的2/3，鋼的1/4)，具有比重輕、比強(qiáng)度及比剛度高、阻尼性及切削加工性好、散熱性好、電磁屏蔽能力強(qiáng)以及減振性好和易于回收等一系列獨(dú)特的性質(zhì)，滿足了現(xiàn)代工業(yè)對(duì)減重、節(jié)能的要求，以及環(huán)保方面的要求，被譽(yù)為“21世紀(jì)的綠色工程材料”。LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點(diǎn)， 可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領(lǐng)域。近年來，世界上一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家圍繞LED的研制展開了激烈的技術(shù)競爭。其中LED散熱一直是一個(gè)亟待解決的問題。研究表明，假如LED芯片結(jié)溫為25度時(shí)的發(fā)光為100%，那么結(jié)溫上升至60度時(shí)，其發(fā)光量就只有90%;結(jié)溫為100度時(shí)就下降到80%;140度就只有70%。除此之外，LED的溫度升高還會(huì)使其光譜移動(dòng)、色溫升高、正向電流增大(恒壓供電時(shí))、反向電流也增大、熱應(yīng)力增高、熒光粉環(huán)氧樹脂老化加速等。即LED的光衰或其壽命與其結(jié)溫直接相關(guān)，散熱不好將直接導(dǎo)致結(jié)溫升高、壽命縮短?？梢姼纳粕?、控制結(jié)溫是LED燈具設(shè)計(jì)與制造過程中最為重要的問題之一?，F(xiàn)有的用于LED燈中的散熱器，絕大多數(shù)采用電子式散熱器或鋁合金散熱器，目前已經(jīng)有廠家在進(jìn)行鎂合金散熱器的研發(fā)，但多采用散熱器和基板分體制造，基板與散熱器之間大多利用硅膠導(dǎo)熱層來實(shí)現(xiàn)二者的緊密結(jié)合以及良好散熱。此外，也有通過螺釘將散熱器固定在基板上的研究報(bào)導(dǎo)。LED燈正在向小型化、大功率、高亮度方向發(fā)展，其發(fā)熱量將更大，對(duì)LED燈散熱性能的要求也越來越高，散熱性能的不理想必將降低LED燈的照度，同時(shí)縮短LED燈、尤其是大功率LED燈的使用壽命，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種LED燈用高效散熱器及其制備方法，該散熱器可有效提高散熱速度，特別適用于大功率、高亮度LED燈，可大大延長其使用壽命。
本發(fā)明通過采用銅/鎂復(fù)合結(jié)構(gòu)，即將鎂合金作為散熱器材料，將純銅作為基板材料，并且，二者之間通過壓鑄法完成表面的結(jié)合。所述的銅基板經(jīng)過沖壓，形成非光滑的表面。所述的銅基板與鎂合金散熱器之間結(jié)合的制備方法及步驟如下將銅基板預(yù)熱至200-250°C，利用專用工具將銅基板放入散熱器壓鑄模具的定模定位座內(nèi)；將壓鑄機(jī)合模，壓鑄成形，使銅基板和鎂合金散熱器結(jié)合為一體；開模，即動(dòng)模向開模方向移動(dòng)，定模內(nèi)的頂針將銅基板與鎂合金散熱器的復(fù)合部件從定模中頂出；修整鑄件，將鑲嵌件的定位座去除。所述的非光滑表面的形態(tài)有兩種一種為條紋形，一種為網(wǎng)格形。所述的銅基板與鎂合金散熱器表面結(jié)合牢固，二者之間不需要使用硅膠導(dǎo)熱層。本發(fā)明的有益效果為利用高壓鑄造方法將銅基板與鎂合金散熱器進(jìn)行一體化鑄造成形，在保留利用銅基板的優(yōu)良導(dǎo)熱性能的前提下，充分利用鎂合金的高效散熱能力以及低密度的材料優(yōu)勢(shì)，在大幅度降低LED總成重量的同時(shí)，改善其散熱能力，提高大功率LED燈的照度和使用壽命。與目前大多采用的LED燈的散熱結(jié)構(gòu)相比較，本發(fā)明在散熱器的散熱連接面與基板的導(dǎo)熱面之間不必采用軟性、可壓縮的導(dǎo)熱硅膠片連接，采用銅金屬面與鎂合金直接接觸散熱，散熱效率可提高幾百倍(目前采用的導(dǎo)熱硅膠的導(dǎo)熱系數(shù)約為O. 8-6. OW/(m · k)，而純銅的導(dǎo)熱系數(shù)為386W/(m · k)、純鎂的導(dǎo)熱系數(shù)為171W/(m· k))。對(duì)于大功率LED燈，本發(fā)明在大大提高散熱效率的同時(shí)，可節(jié)省導(dǎo)熱硅膠的材料成本、導(dǎo)熱硅膠、銅基板與散熱器的裝配流程、以及裝配的人工成本，將使產(chǎn)品具有較強(qiáng)的整體競爭優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施方式
下面的具體實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明作出的進(jìn)一步說明，并不是對(duì)發(fā)明內(nèi)容的限制。實(shí)施例I
本實(shí)施例應(yīng)用于一款大功率點(diǎn)陣式LED路燈。該路燈的功耗為120W-200W，LED燈珠的數(shù)量為144個(gè)。采用純銅作為基板材料，采用AZ91D鎂合金作為散熱器材料。該銅基板經(jīng)過沖壓成型，上表面為平面，下表面為網(wǎng)格形態(tài)，網(wǎng)格寬度6_，條紋間距50mm,形成非光滑表面。將上述的銅基板與AZ91D鎂合金散熱器之間結(jié)合的制備方法如下先將銅基板預(yù)熱至235°C，利用專用工具將銅基板放入鎂合金散熱器壓鑄模具的定模定位座內(nèi)；設(shè)定的主要壓鑄工藝參數(shù)為4.根據(jù)權(quán)利要求1，所述的壓鑄工藝參數(shù)為壓射速度7. Om/s，澆注溫度695°C,模具溫度255°C。將壓鑄機(jī)合模，壓鑄成形，使銅基板和鎂合金散熱器結(jié)合為一體；開模，即動(dòng)模向開模方向移動(dòng)，定模內(nèi)的頂針將銅基板與鎂合金散熱器的復(fù)合部件從定模中頂出；修整鑄件，將鑲嵌件的定位座去除，得到銅基板/鎂合金散熱器復(fù)合的LED用一體化的散熱器。實(shí)施例2 本實(shí)施例應(yīng)用于一款高速公路隧道專用LED燈。該路燈的功耗為100W-150W，LED燈珠的數(shù)量為96個(gè)。采用純銅作為基板材料，采用AM50鎂合金作為散熱器材料。該銅基板經(jīng)過沖壓成型，上表面為平面，下表面為條紋形態(tài)，條紋寬度5_，條紋間距40mm,形成非光滑表面。將上述的銅基板與AZ91D鎂合金散熱器之間結(jié)合的制備方法如下先將銅基板預(yù)熱至240°C，利用專用工具將銅基板放入鎂合金散熱器壓鑄模具的定模定位座內(nèi)；設(shè)定的主要壓鑄工藝參數(shù)為4.根據(jù)權(quán)利要求1，所述的壓鑄工藝參數(shù)為壓射速度6. 5m/s，澆注溫度685°C,模具溫度250°C。將壓鑄機(jī)合模，壓鑄成形，使銅基板和鎂合金散熱器結(jié)合為一體；開模，即動(dòng)模向開模方向移動(dòng)，定模內(nèi)的頂針將銅基板與鎂合金散熱器的復(fù)合部件從定模中頂出；修整鑄件，將鑲嵌件的定位座去除，得到銅基板/鎂合金散熱器復(fù)合的LED用一 體化的散熱器。
權(quán)利要求
1.一種LED燈用高效散熱器及其制備方法，其特征在于采用銅/鎂復(fù)合結(jié)構(gòu)，即將鎂合金作為散熱器外層材料，將純銅作為內(nèi)層材料，將預(yù)先成型的銅內(nèi)層材料置于壓鑄模具中，通過高壓鑄造將鎂合金與銅結(jié)合為一體，完成散熱器的制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，所述的銅基板由沖壓成形，與鎂合金結(jié)合一側(cè)表面為非光滑的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，所述的銅基板與鎂合金散熱器之間結(jié)合的制備方法及步驟如下 (1)將銅基板預(yù)熱至200-250°C，利用專用工具將銅基板放入散熱器壓鑄模具的定模定位座內(nèi)； (2)壓鑄機(jī)合模,壓鑄成形,使銅基板和鎂合金散熱器結(jié)合為一體； (3)開模，即動(dòng)模向開模方向移動(dòng)，定模內(nèi)的頂針將銅基板與鎂合金散熱器的復(fù)合部件從定模中頂出； (4)修整鑄件，將鑲嵌件的定位座去除。
4.根據(jù)權(quán)利要求2，所述的非光滑表面的形態(tài)有兩種一種為條紋形，一種為網(wǎng)格形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大功率LED燈用高效散熱器及其制備方法，其特征在于采用銅/鎂復(fù)合結(jié)構(gòu)，即將鎂合金作為散熱器材料，將純銅作為基板材料，銅基板經(jīng)過沖壓，形成條紋狀或網(wǎng)格狀的非光滑的表面。利用高壓鑄造方法將銅基板與鎂合金散熱器進(jìn)行一體化鑄造成形，二者之間不需要使用硅膠導(dǎo)熱層。該復(fù)合散熱結(jié)構(gòu)可充分發(fā)揮銅的優(yōu)良導(dǎo)熱性能和鎂合金的優(yōu)良散熱性能，特別適用于大功率LED照明系統(tǒng)，可大大提高其散熱效率、延長LED產(chǎn)品的使用壽命。
文檔編號(hào)F21V29/00GK102966928SQ20121041697
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者崔曉鵬, 王平凱 申請(qǐng)人:長春工業(yè)大學(xué)