[发明专利]一种用于大功率LED灯具封装的散热界面材料及其制备方法有效
申请号: | 201210259107.9 | 申请日: | 2012-07-25 |
公开(公告)号: | CN102746670A | 公开(公告)日: | 2012-10-24 |
发明(设计)人: | 张海燕;李春辉 | 申请(专利权)人: | 广东工业大学 |
主分类号: | C08L83/04 | 分类号: | C08L83/04;C08K9/06;C08K9/02;C08K3/04;C01B31/04;F21V29/00;F21Y101/02 |
代理公司: | 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 | 代理人: | 林丽明 |
地址: | 510006 广东省广*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用于 大功率 led 灯具 封装 散热 界面 材料 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明属于散热材料技术领域,具体涉及一种用于大功率LED灯具封装的散热界面材料及其制备方法。
背景技术
随着LED向高光强、高功率发展,其散热问题日渐突出。目前,商品化的功率型LED输入功率一般为1W~3W,芯片面积为1mm×1mm,其热流密度达到了100~300 W/cm2。由此引发的散热问题已经严重影响到LED的发光效率及使用寿命。特别是目前单颗LED芯片的发光亮度已满足不了照明亮度的需求,为解决这一问题,开发高亮度LED照明产品,发展成组使用的功率型LED成为必然。这对其运行过程中产生的热量的及时导出提出了更高的要求。
大功率LED照明光源在实际环境下成组使用时,成组使用的功率型LED排成一定形式的阵列,每个LED的两极电极都焊接在专用的铝基座上,其封装支架上的金属散热基座都与铝基座上对应位置的铜箔相接处,LED的工作热量则通过铜箔透过铝基板上的绝缘层扩散到散热基座,然后再进一步传递到灯壳散热结构上,从而达到散热的技术目的。然而LED芯片模组散热基座与灯壳散热结构在组装时存在间隙,其有效接触面积较为有限,严重影响其导热效率。鉴于此问题,普遍采用具有高导热性的热界面材料用于填补组件组装时的间隙,从而形成一定的导热条件。目前广泛使用的热界面材料—导热硅脂是以硅脂为基质,加入导热金属颗粒物。此类的热界面材料一方面金属颗粒在高温的情况下容易被氧化,导致导热硅脂综合性能的恶化;另一方面,此类热界面材料属于膏状体,在使用时不容易均匀平铺,而且在长期工作时,容易出现结块等问题,这些问题严重影响其的散热效率。所以,开发综合性能优异的柔性贴片型热界面材料,用于解决作为LED芯片模组载体的散热基座与带有散热结构的灯壳之间的散热连接问题具有现实意义。
发展高亮度、高功率、高可靠性及长寿命的LED,散热技术是其关键。本发明结合目前研究的具有优异热学性能的石墨烯开发一种用于大功率LED灯具封装的新型散热界面材料。旨在降低大功率LED芯片模组散热基座与灯壳散热结构之间的接触热阻,使大功率LED灯具散热的瓶颈技术得到较好的解决。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有高导热系数,综合性能优异的用于大功率LED灯具封装的散热界面材料及其制备方法。
本发明提供的一种用于大功率LED灯具封装的散热界面材料,是由柔性AB双组分缩合型室温固化有机硅树脂做基体,加入二甲基硅油以及功能化石墨烯微片作为导热填料充分混合而成;其重量组份为:A组分硅树脂100份,B组分硅树脂2份,二甲基硅油20~30份,功能化石墨烯微片0.5~2份。
上述功能化石墨烯微片的制备工艺是:将4g天然鳞片石墨加入92mL浓硫酸中,搅拌均匀后依次加入2g NaNO3和12g KMnO4,在0~0.5℃恒温水浴中搅拌2h;之后将恒温水浴温度升高至35℃,继续搅拌2h;之后将恒温水浴温度升高至99℃,持续搅拌直至样品颜色变为亮黄色时,加入120mL 5wt%H2O2;最后将产物过滤,用去离子水清洗至中性,于60℃干燥48h后,获得氧化石墨;获得氧化石墨后,将其放入N2保护的微波炉中,微波炉的工作功率为1600W,整个过程在N2氛围下进行,加热15s,间歇15s的交替加热方式,共加热30min;微波炉工作温度达到600±50℃,交替加热后保温2min后即随炉冷却,制备出石墨烯微片;之后用硅烷偶联剂KH-550对其进行表面改性最终获得功能化石墨烯微片,所述功能化石墨烯微片层数在10层以内。
本发明还提供一种用于大功率LED灯具封装的散热界面材料的制备方法,其具有如下步骤:
(1)按重量份计,将100份A组份硅树脂,20~30份二甲基硅油,0.5~2份功能化石墨烯微片,在双辊混炼机上于室温下反复混炼30 min,然后加入2份B组份硅树脂,在双辊混炼机上混合均匀,制得初步散热界面材料;
(2)在聚酯薄膜(PET)做衬底的模具中,将初步散热界面材料放入模具空腔的上下表面,在平板硫化机上压平,制成厚度为0.3mm~0.5mm的柔性贴片形散热界面材料;为了避免双组份硅树脂在交联时产生气体在最终的界面材料上产生空洞,在压平的过程中首先进行排气,条件为:模具温度120℃,压力14MPa,保压时间30min;
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