[發明專利]一種高效散熱的一體化LED燈管結構及其生產工藝

在審

• 申請號: 201410234246.5
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104019389A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 李立勉
• 申請（專利權）人: 廣東金源照明科技有限公司
• 主分類號: F21S2/00
• 分類號: F21S2/00;F21V29/00;F21V23/00;H01L33/48;H01L33/64;H01L33/54;H01L33/50;F21Y101/02
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技術領域

本發明涉及LED技術領域，尤其涉及一種高效散熱的一體化LED燈管結構及其生產工藝。

背景技術

LED屬于電致發光器件，其熱量不能輻射散出，只能通過介質傳導出去。如果LED器件的熱系統設計不完善，從PN結到LED外部環境的熱阻過大，將導致PN結結溫過高，隨之而來的熱效應將會變得非常明顯：結溫升高，直接減少芯片出射的光子，出光效率降低；尤其對于目前所采用的熒光粉直接填充在藍光芯片周邊的白光實現方案，過高的溫度會嚴重影響熒光粉的特性，最終導致波長漂移、顏色不純等一系列問題。因此，散熱技術是LED燈具壽命及穩定性的關鍵。

LED散熱問題的解決，最終是通過散熱器將熱量及時導出并散發到外界環境中；能否將熱量第一時間從芯片導出到散熱器是解決LED散熱問題的關鍵，而導熱的熱阻主要與導熱材料的導熱系數、導熱環節、接觸面間隙等有關。因此，要將芯片的熱量導出就必須選用高導熱系數的導熱載體，盡量減少導熱環節、盡量減少接觸面間隙等措施。

LED燈管目前最常用的結構是采用單顆芯片獨立封裝于各種規格的支架上，再將封裝好的LED燈珠焊接在電路底板（鋁基板）上，并將電路底板（鋁基板）安裝固定在燈管的殼體（散熱器）上，最后接上驅動模塊構成照明系統。此種結構，其熱阻包括兩組成部分：芯片到鋁基板、鋁基板到散熱器（外殼）；LED芯片上產生的熱必須先傳遞到鋁基板上，然后再傳遞到散熱器（外殼）上，由于鋁基板與燈殼之間表面不是緊密貼合，導致熱導率很低，再加上芯片與散熱器（外殼）距離遠，熱傳遞路徑長，導致整體導熱性能不高。

因此，綜合以上方面，需要對現有技術進行有效創新，主要原因有以下幾點：

⑴目前的LED燈具多采用先把芯片封裝到支架上，再將封裝后的燈珠焊接在印制有導電線路的鋁基板上，并將鋁基板固定在燈殼上，由于芯片與鋁基板之間隔了一層支架，燈珠和燈殼之間隔了一層鋁基板，且鋁基板與燈殼之間還有一定的間隔空隙，這種結構造成芯片與散熱器之間多級導熱、熱傳遞路徑長，從而增加了他們之間的熱阻，不利于芯片熱量的及時傳導，長時間發光后LED燈珠積累的熱量較高，從而加速LED燈珠光衰，大大縮短LED燈珠的使用壽命；?

⑵現有LED封裝工藝是把LED芯片焊接在支架上，然后用拌有熒光粉的硅膠直接填充在LED芯片的表面，由于LED芯片發光的同時有大量的熱能產生，芯片發出的熱量直接作用在熒光粉上，熒光粉長期處于高溫高輻射的狀態下，將會加速老化與衰減，降低發光效率及光色漂移；

⑶傳統電源外接方式，由于所有電子元器件都焊接在PCB電路板上，造成電子元器件工作時產生的熱量不能傳遞出去，使電子元器件過早老化，從而影響LED的使用壽命；同時容易發生因電子元器件損壞而導致整條燈管不亮的現象；

⑷另外，傳統日光燈管組成配件較多，裝配流程繁瑣，增加了LED燈具的制造成本。

發明內容

針對以上缺陷，本發明針對白光LED封裝技術中存在的散熱、光衰、光色及出光效率問題，提出一種高效散熱的一體化LED燈管結構及其生產工藝，以解決現有技術的諸多不足，該結構是直接在燈管殼體散熱器表面采用微細布線技術印制電路，再將芯片焊接在已印制電路的燈管殼體散熱器上，取消傳統結構中的支架及鋁基板；并且在熒光粉與芯片之間填充透明導熱硅膠，使熒光粉與芯片隔開，將驅動電路電子元器件直接焊接在燈管殼體散熱器上。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高效散熱的一體化LED燈管的生產工藝，由以下步驟組成：

⑴首先，選取由金屬鋁組成的橫截面為半圓形的管狀鋁殼，采用半圓形結構的PC罩并且PC罩的水平端面與鋁殼的水平端面固定拼接，位于鋁殼的水平壁面設置為封裝平面，封裝前先在鋁管的封裝平面上涂覆一層絕緣層，進行烘烤硬化之后，在絕緣層上通過微細布線技術印制電路層，在印制電路層上直接焊接LED芯片及IC驅動電源；

其中的絕緣層制作過程為：選取由氮化硅、氮化硼、二氧化硅、氧化鋁組成的混合物并且這四種原料的重量份數比依次為4∶3∶2∶1，加入經水解處理后的硅烷偶聯劑組成混合物，該混合物再與環氧樹脂以6：4的重量份數比例混合，制得鋁基板用環氧膠絕緣層；

⑵然后，在已焊接的每個芯片兩端連接一個穩壓管，留下放置芯片、穩壓管位置和驅動IC及電子元件插腳位置，其余用絲網印刷白色UV固化阻焊油墨，厚度15-35微米；