一種用于大功率led的密封劑及大功率led的制作方法
【專利說明】-種用于大功率LED的密封劑及大功率LED 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及大功率LED,特別是設(shè)及用于大功率LED的密封劑。 【【背景技術(shù)】】
[0002] L邸廣泛用于交通信號(hào)燈、L邸顯示屏、液晶背光源、車燈、燈飾和照明光源等各個(gè) 領(lǐng)域。L邸的結(jié)構(gòu)一般包括散熱基板，L邸巧片，導(dǎo)熱膠，一對(duì)焊線，一對(duì)外電極和密封劑。 L邸在工作時(shí)，L邸巧片發(fā)熱產(chǎn)生熱量，通過其底部的導(dǎo)熱膠，散熱基板，從而將L邸巧片 的熱量傳遞到外界空氣中。在提高L邸發(fā)光效率和其在大電流下工作的穩(wěn)定性的過程中， L邸封裝中的導(dǎo)熱膠、焊線、散熱基板等各個(gè)部件都備受關(guān)注，通過該些部件的改進(jìn)從而改 善LED的散熱，提升LED在大電流工作的穩(wěn)定性。然而，目前的大功率LED的散熱問題有待 進(jìn)一步改進(jìn)。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是；彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于大功率 L邸的密封劑及大功率LED,L邸的散熱效果較好，工作穩(wěn)定性好，且能確保L邸的透光性滿 足應(yīng)用要求。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)問題通過W下的技術(shù)方案予W解決：
[0005] 一種用于大功率LED的密封劑，所述密封劑包括由高導(dǎo)熱填料和基體組成的復(fù)合 材料，所述高導(dǎo)熱填料的熱導(dǎo)率為30~5300W/mK，且為石墨締、氮化棚片、碳納米管、氮化 棚納米管和納米銀線中的一種或幾種的組合，基體為硅膠或環(huán)氧樹脂；所述高導(dǎo)熱填料在 所述復(fù)合材料中的質(zhì)量百分比為1%~20%，所述基體在所述復(fù)合材料中的質(zhì)量百分比為 80%~99%。
[0006] 一種大功率LED,包括散熱基板（3)，LED巧片（2)，導(dǎo)熱膠化），一對(duì)焊線（4)，一對(duì) 外電極（5)和密封劑（1)，所述散熱基板（3)上表面設(shè)有一個(gè)凹坑，作為反射杯，所述L邸巧 片（2)通過所述導(dǎo)熱膠（6)固定在所述散熱基板（3)上，位于所述反射杯內(nèi)，所述一對(duì)焊線 (4)用于連接所述LED巧片似和位于所述散熱基板做上的一對(duì)外電極巧），所述密封劑 (1)填充中所述反射杯內(nèi)外，完全覆蓋所述L邸巧片（2)和所述一對(duì)焊線（4);所述密封劑 為如上所述的用于大功率LED的密封劑。
[0007] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果是：
[000引本發(fā)明的用于大功率L邸的密封劑，密封膠中包括由高導(dǎo)熱填料和基體組成的復(fù) 合材料，復(fù)合材料中的高導(dǎo)熱填料的熱導(dǎo)率在30~5300W/mK的范圍，且選自石墨締、氮化 棚片、碳納米管、氮化棚納米管和納米銀線，一方面，使得復(fù)合材料具有高熱導(dǎo)率，當(dāng)用于密 封劑中時(shí)，密封劑的熱導(dǎo)率（經(jīng)測(cè)試在IW/mK~7W/mK的范圍內(nèi)）明顯高于現(xiàn)有密封劑的熱 導(dǎo)率，從而有助于形成L邸巧片的熱量從巧片上方傳導(dǎo)出去的散熱路徑，提高L邸燈的散熱 效果，使L邸燈的工作穩(wěn)定性較好。另一方面，選自上述五種材料，其中，石墨締和氮化棚片 本身均為高透光材料，碳納米管、氮化棚納米管和銀納米線直徑均很小，且添加量很少，因 而，密封劑中雖然在基體的基礎(chǔ)上添加了填料，但仍然能保持高透光率。本發(fā)明的密封劑， 具有高熱導(dǎo)率，進(jìn)而可降低大功率LED工作時(shí)LED巧片的溫度，改善LED的散熱效果，提高 LED工作時(shí)的穩(wěn)定性，且密封劑能確保LED的透光性滿足應(yīng)用要求。 【【附圖說明】】
[0009] 圖1本【具體實(shí)施方式】中大功率LED的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。
[0010] 附圖標(biāo)記說明：
[0011] 1--密封劑；2--L邸巧片；3--散熱基板；4--焊線；5--外電極；6--導(dǎo) 熱膠。 【【具體實(shí)施方式】】
[0012] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0013] 本發(fā)明針對(duì)大功率LED中的密封劑進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)LED密封劑的普遍認(rèn)知是它具有 保護(hù)巧片、增強(qiáng)光輸出和調(diào)控輸出光的場(chǎng)強(qiáng)分布的作用，因此傳統(tǒng)的密封劑都只是關(guān)屯、密 封劑的透光性、折射率W及密封劑的形狀，且材料通常為硅膠、環(huán)氧樹脂。而本發(fā)明中，從密 封劑改善L邸散熱的方面考慮。對(duì)于LED的散熱，其中的L邸巧片是熱源，一般的思路都是 讓熱量向下傳輸，即通過L邸巧片、導(dǎo)熱膠、散熱基板傳遞到空氣，已有的研究都集中在縮 短上述散熱路徑和改變散熱路徑上設(shè)及到的組件的熱導(dǎo)率上，關(guān)于密封劑的導(dǎo)熱、關(guān)于采 用復(fù)合材料作為密封劑、W及密封劑對(duì)LED工作穩(wěn)定性的影響鮮有人提起。而本發(fā)明則采 用該一全新思路，采用具有導(dǎo)熱性的密封劑把L邸巧片的熱量從巧片上面?zhèn)鲗?dǎo)出去，因此 提出密封劑中包括由高導(dǎo)熱填料和基體組成的復(fù)合材料，并且高導(dǎo)熱填料選自特定的五種 填料，從而使得密封劑具有較高的熱導(dǎo)率，同時(shí)對(duì)密封劑的透光性的影響盡可能降到最低， 確保密封劑仍然具有良好的透光率。
[0014] 如圖1所示，為本【具體實(shí)施方式】中的大功率L邸的結(jié)構(gòu)示意圖，大功率L邸包括散 熱基板3,L邸巧片2,導(dǎo)熱膠6, 一對(duì)焊線4, 一對(duì)外電極5和密封劑1。散熱基板3上表面 中央有一個(gè)凹坑為反射杯，L邸巧片2用導(dǎo)熱膠6固定在散熱基板3上，位于反射杯內(nèi)，一 對(duì)焊線4 (例如，金線）連接LED巧片2和位于散熱基板3上的一對(duì)外電極5。密封劑1填 充在反射杯內(nèi)外，同時(shí)完全覆蓋LED巧片2和一對(duì)焊線4。
[0015] 其中，密封劑包括由高導(dǎo)熱填料和基體組成的復(fù)合材料，所述高導(dǎo)熱填料的熱導(dǎo) 率為30~5300W/mK，且為石墨締、氮化棚片、碳納米管、氮化棚納米管和納米銀線中的一種 或幾種的組合，基體為硅膠或環(huán)氧樹脂；所述高導(dǎo)熱填料在所述復(fù)合材料中的質(zhì)量百分比 為1 %~20 %，所述基體在所述復(fù)合材料中的質(zhì)量百分比為80 %~99 %。
[0016] 上述密封劑中，高導(dǎo)熱填料有很高的熱導(dǎo)率，石墨締的熱導(dǎo)率大約為5300W/mK, 氮化棚片的熱導(dǎo)率大于60W/mK，碳納米管的熱導(dǎo)率為3000W/mK，氮化棚納米管的熱導(dǎo)率為 200~300W/mK，納米銀線的熱導(dǎo)率大于lOOW/mK，因此，當(dāng)填料滲入到基體中形成復(fù)合材料 時(shí)，復(fù)合材料即具有高的導(dǎo)熱性。當(dāng)該復(fù)合材料用作密封劑時(shí)，有助于形成從L邸巧片2,經(jīng) 密封劑到外界環(huán)境中的散熱途徑，提高L邸燈的散熱效果，使L邸燈的工作穩(wěn)定性較好。同 時(shí)上述五種材料中，石墨締和氮化棚片本身均為高透光材料，而碳納米管、氮化棚納米管和 銀納米線直徑均很小，且添加量很少，因此添加后，對(duì)密封劑的透光率影響不大，仍能滿足 應(yīng)用要求。
[0017]優(yōu)選地，選擇石墨締，氮化棚片作為高導(dǎo)熱填料。石墨締，氮化棚片為二維形態(tài)的 材料，在基體中保持二維形態(tài)，和基體接觸面積較大，相互作用較強(qiáng)，有利于提高復(fù)合材料 的導(dǎo)熱。另外，二維材料之間有較高的接觸幾率，該也有利于提高復(fù)合材料的熱導(dǎo)。此外， 石墨締和氮化棚均具有負(fù)熱膨脹系數(shù)及高機(jī)械強(qiáng)度，能夠W二維形態(tài)均勻分散在基體中， 因而密封劑具有較低的熱膨脹系數(shù)，即更好的溫度穩(wěn)定性，并且機(jī)械強(qiáng)度較高。石墨締和氮 化棚還可W阻擋水分子、硫化氨等小分子，有效保護(hù)L邸巧片。
[001引優(yōu)選地，石墨締包括多層石墨締，其中60%~95%的石墨締為薄層石墨締，薄層 是指石墨締的層數(shù)小于5層。氮化棚片包括多層氮化棚，其中50%~90%的氮化棚為層數(shù) 少于10層的薄片。該樣，選擇薄層的石墨締和氮化棚片，可有助于確保最終密封劑的透光 率。
[0019] 將石墨締和氮化棚片的一種或兩種的組合作為A組填料，也即二維形態(tài)的填料； 將碳納米管、氮化棚納米管和納米銀線中的一種或兩種的組合作為B組填料，也即一維形 態(tài)的填料。進(jìn)一步優(yōu)選地，高導(dǎo)熱填料同時(shí)包括A組填料和B組填料，且所述B組填料和A 組填料片的質(zhì)量比為1:10~1:3。此情形下，高導(dǎo)熱填料中二維材料和一維材料存在協(xié)同 效應(yīng)，可進(jìn)一步提高熱導(dǎo)率。單純選擇A組二維材料，平面的形狀增強(qiáng)填料和基體的相互作 用，但是，填料之間的接觸還是W點(diǎn)接觸為主，接觸面積很小，填料之間的直接聲子傳輸較 弱，界面熱阻較大。如單純選擇B組一維材料，基體把填料隔開，阻止填料之間直接接觸，即 使填料之間有直接接觸，也是點(diǎn)接觸，接觸面積小，再考慮到一維材料具有高曲率，填料之 間W及填料和基體之間的界面熱阻很大。如同時(shí)包括A組和B組填料，作為一維材料的A組 填料兩端搭接在作為二維材料的B組填料表面上，為B組填料之間的熱傳導(dǎo)提供額外的通 路，用來繞過低導(dǎo)熱的基體。相當(dāng)于，填料間的接觸類型從單獨(dú)滲入A組或B組填料時(shí)的0 維點(diǎn)接觸變成同時(shí)滲入兩種填料時(shí)的1維線接觸，增大了接觸面積，減少了接觸熱阻，有利 于進(jìn)一步提高復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。
[0020] 另外，優(yōu)選地，納米銀線長(zhǎng)徑比在500~4000的范圍內(nèi)。長(zhǎng)納米銀線能用更少的銀 線形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)