[发明专利]一种铝合金及应用有该铝合金的LED灯基板

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金材料，还涉及应用有铝合金材料的LED灯基板。

背景技术

由于发光二极管(LED)环保、节能、且使用寿命长、亮度足，因而已被广泛地应用在各领域中。但单个LED的灯具由于其亮度无法达到标准照明灯具的要求，因而通常仅被用作指示灯。为此，人们想在印刷线路板上放置多个LED或安装大功率的LED来克服上述缺陷，但LED密集或采用大功率的LED后，在使用过程中会产生大量的热量，而当热量无法得到有效及时地散发时，会导致结温点(即LED与基板之间的连接点)温度偏高，将会明显地降低发光效果，造成灯具的工作可靠性低、使用寿命短的弊端。常规灯具(如白炽灯)所采用的辐射散热方式根本无法满足LED灯具的散热要求，故在设计LED灯时，均是通过设计热传导结构以热传导的方式将热传导到LED封装的基板上，再由该基板传导至散热装置进行散热。基板目前有采用铝基板或铜基板，二者各有优缺点。但出于成本控制的考虑，散热装置(一般是铝质的灯壳)通常为铝基材质。由于铜基板的导热系数(380-400W/(m·K))高于铝基板的导热系数，为了取得更好的散热效果，因此目前普遍采用铜来制作基板。

采用铜基板虽然具有散热快的优点，但其在与散热装置的配合上存在问题。如中国专利公开号为CN101159300A的《铜基座大功率LED封装》中披露的结构就存在着以下缺陷：(1)由于铜基板和铝质外壳之间的热膨胀系数不同，两者接触面之间受内应力而易引起裂缝，该裂缝既形成了外部湿气和污染物侵入的通道，又大大地降低了导热面积，同时还会导致铜基板、铝质外壳相对应的接触面的氧化，进而降低导热效率。(2)由于铜基板与铝质灯壳之间通常是用导热胶和螺丝进行固定，工人在操作时，难免会出现螺丝拧紧程度不一致的现象，因而无意之中也会产生上述让外部湿气和污染物侵入的通道。(3)基板完全采用铜质材料，也将在一定程度上提高成本。

采用铝基板，在与散热装置的配合安装上有优势，但铝及目前的铝合金在导热性方面明显不足，特别是对于大功率LED灯具而言，铝及目前的铝合金均难以满足其散热要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种导热性好、能适合用于制作LED灯基板的铝合金。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种散热效果好且与散热装置的配合安装好的LED灯基板。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

本发明的铝合金，它的重量百分组成为：

0.5≤Si≤12、0.1≤Mn≤1.5、Fe≤1.2、Cu≤4.5、Mg≤0.5、0.005≤RE≤0.85、不可避免的杂质≤0.5，及余量的Al；所述的RE优选为选自La、Ce、Nd及Yb中的至少一种。该组成的铝合金具有较好的导热性，同时还具有较好的机械性能和较好的成型加工性能，相对于现有铝合金而言，由于其合理的组成，更主要的是由于特定RE的加入，其导热性能能提高10％以上，同时还获得了优异的高温抗氧化性能，特别是在优选Yb时，其导热性能提高高达25％，而且，该组成的铝合金的热膨胀系数也有所改变而有所趋向于Cu。

为降低生产工艺的难度、进一步提高铝合金的机械性能及导热性，所述Si在铝合金中的重量百分含量优选为0.5≤Si≤7.5。

为使铝合金具有合适的硬度以更利于成型加工，所述Cu在铝合金中的重量百分含量优选为Cu＜2，所述Mg在铝合金中的重量百分含量优选为Mg≤0.4。同时，Cu含量的降低也有利于降低铝合金的生产成本。为进一步提高铝合金的成型加工性能，所述Cu在铝合金中的重量百分含量优选为Cu≤0.5。

所述Mn在铝合金中的重量百分含量为0.1≤Mn≤1.0，所述Fe在铝合金中的重量百分含量为Fe≤0.6，以便获得的铝合金在各项性能上均衡。

本发明的铝合金可以单独用于制造LED灯基板，但更为合适的做法是采用如下结构的铜、铝合金复合基板，特别是对于大功率LED灯而言，如下结构的复合基板在导热性方面及与散热装置的配合安装方面有着更好的表现。