專利名稱：配置添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的大功率led燈頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為道路照明設(shè)備配置的燈頭裝置，特別是涉及提高大功率LED燈頭散 熱效率的方法，用該方法制備的大功率LED燈頭，以及應(yīng)用于其中的導(dǎo)熱裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
從節(jié)省能源和延長工作壽命的角度考慮，現(xiàn)有技術(shù)用于道路照明設(shè)備的燈頭裝 置，例如路燈的燈頭，已經(jīng)越來越普遍地使用大功率LED作為光源。大功率LED作為半導(dǎo)體 元器件，對工作溫度很敏感。如果大功率LED長時(shí)間地處在高于設(shè)計(jì)工作溫度的環(huán)境中，將 嚴(yán)重影響其穩(wěn)定性和使用壽命。大功率LED發(fā)光體在正常工作過程中自身在發(fā)光的同時(shí)產(chǎn) 生的大量熱量是影響其穩(wěn)定性和使用壽命的主要因素，如不及時(shí)將大功率LED發(fā)光體自身 產(chǎn)生的熱量導(dǎo)走散去，該大功率LED發(fā)光體芯片將迅速老化燒毀。因此，散熱是大功率LED 路燈在推廣中遇到的一個(gè)瓶頸問題。目前在大功率LED燈頭設(shè)計(jì)上所采用的散熱方式主要有兩種。一種散熱方式是單 純采用整體鋁散熱鰭片進(jìn)行散熱，即將大功率LED芯片安裝在一塊散熱基板的一面，在該 散熱基板另一面設(shè)置有多個(gè)散熱鰭片。這種方法的缺點(diǎn)是為了提高散熱效果而任意增加所 述散熱鰭片的大小，以增加散熱面積。這種設(shè)計(jì)往往使產(chǎn)品重量過重，而由于熱傳導(dǎo)問題沒 有根本解決，散熱效果反而沒有明顯的提高；而且很容易在所述散熱鰭片之間的槽內(nèi)積聚 塵土，鳥糞等雜物，致使風(fēng)阻很大，尤其是冬天在北方容易積水結(jié)冰，會造成一定的風(fēng)險(xiǎn)。另 一種散熱方式是采用分散散熱方式，即將上一種方式的一塊散熱基板分成幾塊安裝有散熱 鰭片的散熱基板。這種散熱方式產(chǎn)品重量減輕了許多，整體散熱面積夠，但有效散熱面積 不夠，因?yàn)閷?dǎo)熱的通道很小，只能通過連接各散熱鰭片的筋條傳導(dǎo)熱量，不利于熱量的迅速 傳導(dǎo)。上述兩種散熱方式的共同缺陷是，它們都是借助散熱基板吸收大功率LED發(fā)光體發(fā) 出的熱量，借助散熱鰭片散發(fā)熱量，但是缺少能夠迅速把散熱基板的熱量傳導(dǎo)給散熱鰭片 的手段，上述第一種方法是通過散熱鰭片與散熱基板的接觸實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)；上述第二種方法 是通過散熱鰭片與散熱基板接觸，以及與散熱鰭片和散熱基板都連接接觸的筋條實(shí)現(xiàn)熱傳 導(dǎo)。但是這兩種方式都不能將散熱基板上集聚的熱量傳導(dǎo)至散熱鰭片，造成聚集在散熱基 板上的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被傳導(dǎo)至散熱鰭片上的熱量。所以，現(xiàn)有技術(shù)上述兩種散熱方式都不 能從本質(zhì)上解決大功率LED燈頭的散熱問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種導(dǎo)熱性能高 的添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的制備方法，并且提出應(yīng)用該導(dǎo)熱管的模塊化大功 率LED燈頭及其制造方法，創(chuàng)造出一種不同于現(xiàn)有技術(shù)的散熱方式，使各模塊散熱基板上 的熱量快速傳導(dǎo)至散熱鰭片上，從本質(zhì)上解決大功率LED燈頭的散熱問題。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題可以通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
實(shí)施一種添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的制備方法，所述導(dǎo)熱管用于快速 傳導(dǎo)熱量。所述方法包括如下步驟A.按照碳納米管材料在同環(huán)氧樹脂復(fù)合的材料中所占質(zhì)量百分比是3.0%至 10. 0%的組分要求，在丙酮溶劑中加入所述碳納米管材料并借助超聲波使之分散；B.繼步驟A之后，在所述碳納米管材料和丙酮的混合溶液中按所述組分要求加入 粘稠狀態(tài)的環(huán)氧樹脂，并繼續(xù)借助超聲波使之分散；C.俟溶劑揮發(fā)后進(jìn)行抽真空脫氣處理；D.加入固化劑，將上述添加了碳納米管材料的環(huán)氧樹脂注入模具中固化成型。在實(shí)施步驟B時(shí)，針對不同產(chǎn)品的具體要求，添加適量的增塑劑、抗老化劑和/或 著色劑。所述碳納米管材料包括單壁碳納米管材料和多壁碳納米管材料。步驟A所述碳納米管材料是通過電弧放電法、激光燒蝕法或者化學(xué)氣相沉積法的 初步提取后，再經(jīng)過純化工藝制備而成。所述純化工藝是指改變合成條件以使所述碳納米 管增加到可分離的程度從而除去無定型碳、碳納米顆粒和催化劑顆粒的處理方法，或者是 指使用氧化劑將附著在碳納米管壁上的碳納米顆粒氧化除掉的處理方法；所述功能化改性 是指用氧化的方法制備端基為羧基基團(tuán)的碳納米管，進(jìn)而使羧基經(jīng)過縮合反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可以 與聚合物基體相容或與聚合物基體反應(yīng)的基團(tuán)。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題還可以通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)實(shí)施一種用于道路照明的大功率LED燈頭的制造方法，包括如下步驟A.在一塊電路板上焊接至少一個(gè)大功率LED發(fā)光體，并將該電路板緊貼在散熱基 板上，務(wù)使各LED發(fā)光體的熱量迅速傳導(dǎo)至所述散熱基板，而在該散熱基板的另一面則安 裝散熱鰭片；B.用添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制造至少一根導(dǎo)熱管，在所述碳納米 管-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中，所述碳納米管材料所占質(zhì)量百分比是3.0%至10.0%;用所述添 加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管將散熱基板與散熱鰭片聯(lián)結(jié)，使所述散熱基板上的熱量 借助所述導(dǎo)熱管迅速傳導(dǎo)至各散熱鰭片；從而制成一個(gè)大功率LED燈模塊；C.將至少一個(gè)所述大功率LED燈模塊安裝在一個(gè)罩殼或者框架內(nèi)，同時(shí)配置必要 的電源和控制模塊，制成大功率LED燈頭。所述步驟B還包括如下分步驟Bi.將所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管被做成由兩段直管和一段彎管聯(lián) 結(jié)一體成型的“U”形管；B2.在所述散熱基板未緊貼大功率LED電路板的一面銑出至少一道溝槽，在各散 熱鰭片中部沖壓出通孔；B3.將所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的一段直管嵌入所述散熱基板上 相應(yīng)的溝槽內(nèi)，并借助釬焊聯(lián)結(jié)固定；各散熱鰭片以自身的通孔套于所述添加碳納米管材 料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的另一段直管上，且均勻布置各散熱鰭片，通過釬焊將所述各散熱鰭 片和添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管聯(lián)結(jié)為一體。按照所述分步驟Bl制造四根添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管。在所述分步 驟B2中，在所述散熱基板上銑出兩道溝槽，各散熱鰭片中部沖壓出兩通孔。在所述分步驟B3中，在每道溝槽的兩端分別嵌入并借助釬焊聯(lián)結(jié)一根添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱 管的一段直管，并且令該導(dǎo)熱管的彎管位于溝槽的端部；將所述散熱鰭片騎跨在散熱基板 上，在兩溝槽同一端部的兩添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的各自另一段直管借助相 應(yīng)通孔分別穿過同一散熱鰭片相應(yīng)的兩通孔并與該散熱鰭片通過釬焊聯(lián)結(jié)。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題也可以通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造一種用于道路照明的大功率LED燈頭，尤其是，包括被一罩殼或者框架 固定的至少一個(gè)大功率LED燈模塊。該大功率LED燈模塊包括焊接有至少一個(gè)大功率LED 發(fā)光體的電路板、散熱基板、散熱鰭片和添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管；在制成所 述導(dǎo)熱管的碳納米管材料和環(huán)氧樹脂的復(fù)合材料中，所述碳納米管材料所占質(zhì)量百分比是 3.0%至10.0%。所述散熱基板的一面緊貼所述電路板，使焊接在該電路板上的各大功率 LED發(fā)光體的熱量能夠傳導(dǎo)至散熱基板上；所述散熱基板的另一面固定安裝散熱鰭片；所 述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管聯(lián)結(jié)散熱鰭片和散熱基板，使所述散熱基板上的熱 量通過添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管傳導(dǎo)至各散熱鰭片。所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管是由兩段直管和一段彎管聯(lián)結(jié)一體成 型的“U”形管；在所述散熱基板未緊貼電路板的一面設(shè)置至少一道溝槽，在各散熱鰭片上 設(shè)置至少一個(gè)通孔；所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的一段直管嵌入相應(yīng)的溝槽 中，所述各散熱鰭片則以自身的通孔套于所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的另一 段直管上，并且聯(lián)結(jié)為一體。所述大功率LED燈模塊設(shè)置有四根添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管，在所述 散熱基板上設(shè)置有兩道溝槽，所述散熱鰭片上各自設(shè)置有兩個(gè)通孔；每道溝槽之兩半部分 分別嵌入并聯(lián)結(jié)一根添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的一段直管，并且令該導(dǎo)熱管的 彎管位于所述溝槽的端部；所述散熱鰭片騎跨在散熱基板上，在兩溝槽同一端部的兩添加 碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的各自另一段直管則分別穿越同一散熱鰭片上之兩相應(yīng) 通孔并與該散熱鰭片聯(lián)結(jié)。同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明“配置添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的大功率 LED燈頭”的技術(shù)效果在于1.利用碳納米管的高導(dǎo)熱率特性，將其與具有優(yōu)良機(jī)械性能、絕緣性能、耐腐蝕性 能、可粘結(jié)性能和低收縮性能的環(huán)氧樹脂結(jié)合成為導(dǎo)熱管的制造材料，使所述添加碳納米 管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管既具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能又能夠安裝于大功率LED燈頭，為改變現(xiàn) 有技術(shù)大功率LED燈頭散熱提供了前提條件；2.利用所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的高導(dǎo)熱率性能，使散熱基板上 的熱量能夠迅速傳導(dǎo)至散熱鰭片上，令熱量不會聚集在散熱基板上，從本質(zhì)上解決了現(xiàn)有 技術(shù)大功率LED燈頭的散熱問題，是傳統(tǒng)散熱方式的更新?lián)Q代；3.隨著全新的大功率LED路燈散熱理念——碳納米管散熱理念的付諸實(shí)施，完全 解決了因散熱不良引起大功率LED燈頭的光衰問題，使大功率以及超大功率LED路燈步入 真正意義上的超亮度前進(jìn)之路；4.本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)的大功率LED燈頭，提高了散熱效率，使所述大功率LED 燈頭具有了可延伸性，所述燈頭可以根據(jù)需要方便地進(jìn)行擴(kuò)展和縮減。5.使用添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂合成材料制造導(dǎo)熱管，使大功率LED燈頭更加輕便，安裝更加簡單易行。


圖1是本發(fā)明大功率LED燈頭優(yōu)選實(shí)施例的正投影主視示意圖；圖2是所述優(yōu)選實(shí)施例的正投影仰視示意圖；圖3是所述優(yōu)選實(shí)施例的軸測投影示意圖；圖4是所述優(yōu)選實(shí)施例的大功率LED燈模塊10的正投影主視示意圖；圖5是所述優(yōu)選實(shí)施例的散熱基板40的正投影俯視示意圖；圖6是所述優(yōu)選實(shí)施例的碳納米管_環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管60的正投影主視示意圖；圖7是所述優(yōu)選實(shí)施例的散熱鰭片50的正投影左視示意圖；圖8是所述安裝一片所述散熱鰭片50時(shí)的大功率LED燈模塊10的正投影主視示 意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。碳納米管Carbon Nanometer Tube，簡寫為CNT，是由石墨層卷曲而成的無縫納米 級管狀晶體，包括被簡寫為SWCNT的單壁碳納米管Single Walled Carbon Nanometer Tube 和被簡寫為MWCNT的多壁碳納米管Multi-Walled Carbon Nanometer Tube。SWCNT可以看 作是由石墨的片層卷曲而成，MWCNT是由許多單壁層殼組成。SffCNT的直徑一般為1 6nm， 最小直徑大約為0. 5nm,與C36分子的直徑相當(dāng)，但SWCNT的直徑大于6nm以后特別不穩(wěn)定， 會發(fā)生SWNT管的塌陷，長度則可達(dá)幾百納米到幾個(gè)微米。因?yàn)镾WCNT的最小直徑與富勒烯 分子類似，故也有人稱其為巴基管或富勒管。MWCNT的層間距約為0. 34nm，直徑在幾個(gè)納米 到幾十納米，長度一般在微米量級，最長者可達(dá)數(shù)毫米。碳納米管可用于填充一些元素或化 合物，以制備具有特殊性能的雜化納米材料。從結(jié)構(gòu)上看，所述碳納米管包括椅形單壁碳納 米管、Z字形單壁碳納米管、手形單壁碳納米管和螺旋狀碳納米管。所述碳納米管的端點(diǎn)有 封閉的，也有開口的。碳納米管具有良好的傳熱性能，由于其具有非常大的長徑比，因而其 沿著長度方向的熱交換性能很高，相對的其垂直方向的熱交換性能較低，通過合適的取向， 碳納米管可以合成高各向異性的熱傳導(dǎo)材料。另外，碳納米管有著較高的熱導(dǎo)率，只要在復(fù) 合材料中摻雜微量的碳納米管，該復(fù)合材料的熱導(dǎo)率將會可能得到很大的改善。碳納米管 還具有光學(xué)和儲氫等其他良好的性能，正是這些優(yōu)良的性質(zhì)使得碳納米管被認(rèn)為是理想的 聚合物復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。碳納米管的制備主要有三種方法電弧放電法、激光燒蝕法和化學(xué)氣相沉積法。電 弧放電法和激光燒蝕法都涉及到從固體碳蒸發(fā)得到熱的氣相碳原子的縮合反應(yīng)?；瘜W(xué)氣相 沉積是催化分解含碳物質(zhì)，然后沉積到基質(zhì)上或在基質(zhì)上生長。與其他兩種方法相比較，化 學(xué)氣相沉積法可以更好地控制納米管的長度和結(jié)構(gòu)，其制備過程也最容易擴(kuò)大到工業(yè)生產(chǎn) 的規(guī)模。已經(jīng)有公司利用化學(xué)氣相沉積法生產(chǎn)碳納米管商品?，F(xiàn)有技術(shù)制備碳納米管的方法都不能制備具有統(tǒng)一直徑和長度等結(jié)構(gòu)特征的高 純碳納米管。特別是，制備出的碳納米管往往含有一定量的無定型碳、碳納米粒子及催化劑 顆粒等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的存在直接影響其本身性能和復(fù)合材料的性能，因此使用前一般要經(jīng)過純化處理。純化碳納米管的方法有兩個(gè)途徑一是改變合成條件，使碳納米管增加到可 分離的程度；二是采用合適的氧化劑將其附著在管壁四周的碳納米顆粒氧化除掉，從而只 剩下碳納米管。就目前技術(shù)條件而言，改變合成條件，碳納米顆粒仍不能完全從碳納米管中 清除，因而采用第二種途徑來處理是可取的。氧化方法可以采用氧氣氧化法、二氧化碳氧化 法、硝酸氧化法、混酸氧化法、重鉻酸鉀氧化法等。碳納米管的局部應(yīng)力使其與片層石墨相 比化學(xué)性質(zhì)更活潑，因此可以通過化學(xué)反應(yīng)對其進(jìn)行功能化改性。碳納米管的功能化改性 能提高其在溶液和聚合物基體中的分散性，并且可以提高其與聚合物基體之間的界面相容 性，這為制備高性能工程用復(fù)合材料創(chuàng)造了前提。用氧化的方法制備端基為羧基基團(tuán)的碳 納米管，進(jìn)而羧基可以縮合反應(yīng)轉(zhuǎn)化為其他可以與聚合物基體相容或與聚合物基體反應(yīng)的 基團(tuán)，達(dá)到控制聚合物和納米管兩者界面、分散應(yīng)力制備優(yōu)良力學(xué)性能復(fù)合材料的目的。環(huán)氧樹脂是一種常見的工程材料，具有優(yōu)良的機(jī)械性能、絕緣性能、耐腐蝕性能、 黏接性能和低收縮性能。由于它的制品綜合性能優(yōu)于其他樹脂，所以其應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛， 如可用其制備涂料、澆注料、塑封料、層壓料、粘接劑等。在化工、機(jī)電、交通運(yùn)輸、國防建設(shè) 各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)部門中應(yīng)用極廣，作用很大，是一種不可缺少的重要化工材料。近年來高科技 的發(fā)展，對環(huán)氧樹脂材料提出了更高的要求，如提高和改善其力學(xué)性能、熱性能、電性能等， 做到取長補(bǔ)短，制備具有理想性能的環(huán)氧樹脂材料。環(huán)氧樹脂與碳納米管復(fù)合能夠較大幅 度提高性能和改善環(huán)氧樹脂固有的弱點(diǎn)，成為含碳納米管聚合物基復(fù)合材料研究的熱點(diǎn)之一。常見的聚合物/碳納米管復(fù)合材料的制備方法包括溶液共混、熔融共混和原位聚 合等。近年來發(fā)展了乳膠技術(shù)、固態(tài)剪切研磨、凝沉紡絲等新的制備聚合物/碳納米管復(fù)合 材料的方法。本發(fā)明利用碳納米管的高導(dǎo)熱性能和環(huán)氧樹脂的上述優(yōu)良特性，提出一種制備碳 納米管_環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的方法并進(jìn)而用該材料制成可以用于大功率LED燈頭的導(dǎo)熱 管，即實(shí)施一種添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的制備方法，所述導(dǎo)熱管用于快速傳 導(dǎo)熱量。所述方法包括如下步驟A.按照碳納米管材料在同環(huán)氧樹脂復(fù)合的材料中所占質(zhì)量百分比是3.0%至 10. 0%的組分要求，在丙酮溶劑中加入所述碳納米管材料并借助超聲波使之分散；B.繼步驟A之后，在所述碳納米管材料和丙酮的混合溶液中按所述組分要求加入 粘稠狀態(tài)的環(huán)氧樹脂，并繼續(xù)借助超聲波使之分散；C.俟溶劑揮發(fā)后進(jìn)行抽真空脫氣處理；D.加入固化劑，將上述添加了碳納米管材料的環(huán)氧樹脂注入模具中固化成型。在實(shí)施步驟B時(shí)，針對不同產(chǎn)品的具體要求，添加適量的增塑劑、抗老化劑和/或 著色劑。如上所述，所述碳納米管材料包括單壁碳納米管材料和多壁碳納米管材料。步驟 A所述碳納米管材料是通過電弧放電法、激光燒蝕法或者化學(xué)氣相沉積法的初步提取后，再 經(jīng)過純化工藝和功能化改性制備而成；所述純化工藝是指改變合成條件以使所述碳納米管 增加到可分離的程度從而除去無定型碳、碳納米顆粒和催化劑顆粒的處理方法，或者是指 使用氧化劑將附著在碳納米管壁上的碳納米顆粒氧化除掉的處理方法；所述功能化改性是 指用氧化的方法制備端基為羧基基團(tuán)的碳納米管，進(jìn)而使羧基經(jīng)過縮合反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可以與聚合物基體相容或與聚合物基體反應(yīng)的基團(tuán)。碳納米管材料散熱與傳統(tǒng)采用的鋁散熱器比較，具有導(dǎo)熱效率高、導(dǎo)熱速度快、重 量輕等許多優(yōu)勢，它將是不久將來LED散熱的絕佳方式，為大功率LED路燈散熱打通了前行 之路，是大功率LED燈散熱的一次革命。本發(fā)明將上述碳納米管-環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管用于解決大功率LED燈頭的散熱問題， 實(shí)施一種用于道路照明的大功率LED燈頭的制造方法，包括如下步驟A.在一塊電路板上焊接至少一個(gè)大功率LED發(fā)光體，并將該電路板緊貼在散熱基 板上，務(wù)使各LED發(fā)光體的熱量迅速傳導(dǎo)至所述散熱基板，而在該散熱基板的另一面則安 裝散熱鰭片；B.用添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制造至少一根導(dǎo)熱管，在所述碳納米 管_環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中，所述碳納米管材料所占質(zhì)量百分比是3. 0%至10. 0% ；用所述添 加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管將散熱基板與散熱鰭片聯(lián)結(jié)，使所述散熱基板上的熱量 借助所述導(dǎo)熱管迅速傳導(dǎo)至各散熱鰭片；從而制成一個(gè)大功率LED燈模塊；C.將至少一個(gè)所述大功率LED燈模塊安裝在一個(gè)罩殼或者框架內(nèi)，同時(shí)配置必要 的電源和控制模塊，制成大功率LED燈頭。所述步驟B還包括如下分步驟Bi.所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管被做成由兩段直管和一段彎管聯(lián)結(jié) 一體成型的“U”形管；B2.在所述散熱基板未緊貼大功率LED電路板的一面銑出至少一道溝槽，在各 散熱鰭片中部沖壓出通孔；所述溝槽的橫截面可以是半圓形、矩形或者是上窄下寬的燕尾 形；B3.將所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的一段直管嵌入所述散熱基板上 相應(yīng)的溝槽內(nèi)，并借助釬焊聯(lián)結(jié)固定；各散熱鰭片以自身的通孔套于所述添加碳納米管材 料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的另一段直管上，且均勻布置各散熱鰭片，通過釬焊將所述各散熱鰭 片和添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管聯(lián)結(jié)為一體。按照所述分步驟Bl制造四根添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管；在所述分步 驟B2中，在所述散熱基板上銑出兩道溝槽，各散熱鰭片中部沖壓出兩通孔；在所述分步驟 B3中，在每道溝槽的兩端分別嵌入并借助釬焊聯(lián)結(jié)添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的 一段直管，并且令該導(dǎo)熱管的彎管位于溝槽的端部；將所述散熱鰭片騎跨在散熱基板上，在 兩溝槽同一端部的兩添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的各自另段一直管分別穿越同 一散熱鰭片相應(yīng)的兩通孔并與該散熱鰭片通過釬焊聯(lián)結(jié)。本發(fā)明還根據(jù)上述方法制造一種用于道路照明的大功率LED燈頭70，如圖1和圖 7所示，包括被一罩殼或者框架固定的至少一個(gè)大功率LED燈模塊10 ；該大功率LED燈模塊 10包括焊接有至少一個(gè)大功率LED發(fā)光體20的電路板30、散熱基板40、散熱鰭片50和添 加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管60 ；在制成所述導(dǎo)熱管的碳納米管材料和環(huán)氧樹脂的 復(fù)合材料中，所述碳納米管材料所占質(zhì)量百分比是3. 0%至10. 0%;所述散熱基板的一面緊 貼所述電路板30，使焊接在該電路板30上的各大功率LED發(fā)光體20的熱量能夠傳導(dǎo)至散 熱基板40上；所述散熱基板40的另一面固定安裝散熱鰭片50 ；所述添加碳納米管材料的 環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管60聯(lián)結(jié)散熱鰭片50和散熱基板40，使所述散熱基板40上的熱量通過添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管60傳導(dǎo)至各散熱鰭片50。本發(fā)明利用添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性能，使散熱基板 40上集聚的由大功率LED發(fā)光體20自身發(fā)出的熱量通過導(dǎo)熱管60迅速傳導(dǎo)至各散熱鰭 片50上，基本確保導(dǎo)熱管60上傳導(dǎo)的熱量基本等同于散熱基板40上的吸收的熱量，從本 質(zhì)上克服了現(xiàn)有技術(shù)散熱效率低的缺陷。同時(shí)，本發(fā)明還采用大功率LED燈模塊10的設(shè)計(jì) 制造模塊化的大功率LED燈頭70，用戶可以根據(jù)實(shí)際的功率需求選擇擴(kuò)展或者縮減所述大 功率LED燈模塊10，不僅利于散熱還為使大功率LED燈頭70的安裝更加方便。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，如圖4至圖8所示，所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管 60是由兩段直管61、62和一段彎管聯(lián)結(jié)一體成型的“U”形管；在所述散熱基板40未緊貼 電路板30的一面設(shè)置至少一道溝槽41，在各散熱鰭片50上設(shè)置至少一個(gè)通孔51 ；所述添 加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管60的一段直管61嵌入相應(yīng)的溝槽41中，所述各散熱鰭 片50則以自身的通孔51套于所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管60的另一段直管 62上，并且聯(lián)結(jié)為一體。具體地說，所述大功率LED燈模塊10設(shè)置有四根添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo) 熱管60，在所述散熱基板40上設(shè)置有兩道溝槽41，所述散熱鰭片50上各自設(shè)置有兩個(gè)通 孔51。所述四根添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管60被分成兩組，一組兩根導(dǎo)熱管60 各自的直管61、62之間的距離與另一組兩根導(dǎo)熱管60各自的直管61、62之間的距離不同， 即一組的彎管63徑向長度大于另一組的彎管64徑向長度。每道溝槽41兩端分別嵌入并 聯(lián)結(jié)一根添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管60的一段直管61，并且令該導(dǎo)熱管60的彎 管63或者彎管64位于所述溝槽41的端部。所述散熱鰭片50騎跨在散熱基板40上，在散 熱基板40上還為每個(gè)散熱鰭片50設(shè)置一個(gè)定位槽42，以輔助固定所述散熱鰭片50。在兩 溝槽41同一端部的兩添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管60的各自另一段直管62則分 別穿越同一散熱鰭片50上之兩相應(yīng)通孔51并與該散熱鰭片50聯(lián)結(jié)。所述各大功率LED燈模塊10組合固定之后，還可以在頂部罩蓋一罩殼以防止污物 影響。
權(quán)利要求
1.一種添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的制備方法，所述導(dǎo)熱管用于快速傳導(dǎo)熱 量；其特征在于所述方法包括如下步驟A.按照碳納米管材料在同環(huán)氧樹脂復(fù)合的材料中所占質(zhì)量百分比是3.0%至10. 0% 的組分要求，在丙酮溶劑中加入所述碳納米管材料并借助超聲波使之分散；B.繼步驟A之后，在所述碳納米管材料和丙酮的混合溶液中按所述組分要求加入粘稠 狀態(tài)的環(huán)氧樹脂，并繼續(xù)借助超聲波使之分散；C.俟溶劑揮發(fā)后進(jìn)行抽真空脫氣處理；D.加入固化劑，將上述添加了碳納米管材料的環(huán)氧樹脂注入模具中固化成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的制備方法，其特征在于在實(shí)施步驟B時(shí)，針對不同產(chǎn)品的具體要求，添加適量的增塑劑、抗老化劑和/或著色劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的制備方法，其特征在 于所述碳納米管材料包括單壁碳納米管材料和多壁碳納米管材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的制備方法，其 特征在于步驟A所述碳納米管材料是通過電弧放電法、激光燒蝕法或者化學(xué)氣相沉積法的初步 提取后，再經(jīng)過純化工藝和功能化改性制備而成；所述純化工藝是指改變合成條件以使所述碳納米管增加到可分離的程度從而除去無 定型碳、碳納米顆粒和催化劑顆粒的處理方法，或者是指使用氧化劑將附著在碳納米管壁 上的碳納米顆粒氧化除掉的處理方法；所述功能化改性是指用氧化的方法制備端基為羧基基團(tuán)的碳納米管，進(jìn)而使羧基經(jīng)過 縮合反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可以與聚合物基體相容或與聚合物基體反應(yīng)的基團(tuán)。
5.一種用于道路照明的大功率LED燈頭的制造方法，其特征在于包括如下步驟A.在一塊電路板上焊接至少一個(gè)大功率LED發(fā)光體，并將該電路板緊貼在散熱基板 上，務(wù)使各LED發(fā)光體的熱量迅速傳導(dǎo)至所述散熱基板，而在該散熱基板的另一面則安裝 散熱鰭片；B.用添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制造至少一根導(dǎo)熱管，在所述碳納米 管-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中，所述碳納米管材料所占質(zhì)量百分比是3.0%至10.0%;用所述添 加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管將散熱基板與散熱鰭片聯(lián)結(jié)，使所述散熱基板上的熱量 借助所述導(dǎo)熱管迅速傳導(dǎo)至各散熱鰭片；從而制成一個(gè)大功率LED燈模塊；C.將至少一個(gè)所述大功率LED燈模塊安裝在一個(gè)罩殼或者框架內(nèi)，同時(shí)配置必要的電 源和控制模塊，制成大功率LED燈頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于道路照明的大功率LED燈頭的制造方法，其特征在于 所述步驟B還包括如下分步驟Bi.所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管被做成由段根直管和一段彎管聯(lián)結(jié)一體 成型的“U”形管；B2.在所述散熱基板未緊貼大功率LED電路板的一面銑出至少一道溝槽，在各散熱鰭 片中部沖壓出通孔；B3.將所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的一段直管嵌入所述散熱基板上相應(yīng) 的溝槽內(nèi)，并借助釬焊聯(lián)結(jié)固定；各散熱鰭片以自身的通孔套于所述添加碳納米管材料的 環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的另一段直管上，且均勻布置各散熱鰭片，通過釬焊將所述各散熱鰭片和 添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管聯(lián)結(jié)為一體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于道路照明的大功率LED燈頭的制造方法，其特征在于按照所述分步驟Bl制造四根添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管；在所述分步驟B2中，在所述散熱基板上銑出兩道溝槽，各散熱鰭片中部沖壓出兩通孔；在所述分步驟B3中，在每道溝槽的兩端分別嵌入并借助釬焊聯(lián)結(jié)添加碳納米管材料 的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的一段直管，并且令該導(dǎo)熱管的彎管位于溝槽的端部；將所述散熱鰭片 騎跨在散熱基板上，在兩溝槽同一端部的兩添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的各自另 一段直管分別穿越同一散熱鰭片相應(yīng)的兩通孔并與該散熱鰭片通過釬焊聯(lián)結(jié)。
8.一種用于道路照明的大功率LED燈頭，其特征在于包括被一罩殼或者框架固定的至少一個(gè)大功率LED燈模塊(10)；該大功率LED燈模塊(10)包括焊接有至少一個(gè)大功率LED發(fā)光體(20)的電路板(30)、 散熱基板(40)、散熱鰭片(50)和添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管(60)；在制成所述 導(dǎo)熱管的碳納米管材料和環(huán)氧樹脂的復(fù)合材料中，所述碳納米管材料所占質(zhì)量百分比是 3. 0%至 10. 0% ；所述散熱基板的一面緊貼所述電路板(30)，使焊接在該電路板(30)上的各大功率LED 發(fā)光體(20)的熱量能夠傳導(dǎo)至散熱基板(40)上；所述散熱基板(40)的另一面固定安裝散 熱鰭片(50)；所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管(60)聯(lián)結(jié)散熱鰭片(50)和散熱基 板(40)，使所述散熱基板(40)上的熱量通過添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管(60)傳 導(dǎo)至各散熱鰭片(50)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于道路照明的大功率LED燈頭，其特征在于所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管(60)是由兩段直管(61、62)和一段彎管(63 或64)聯(lián)結(jié)一體成型的“U”形管；在所述散熱基板(40)未緊貼電路板(30)的一面設(shè)置至 少一道溝槽(41)，在各散熱鰭片(50)上設(shè)置至少一個(gè)通孔(51)；所述添加碳納米管材料的 環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管(60)的一段直管(61)嵌入相應(yīng)的溝槽(41)中，所述各散熱鰭片(50)則 以自身的通孔(51)套于所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管(60)的另一段直管(62) 上，并且聯(lián)結(jié)為一體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于道路照明的大功率LED燈頭，其特征在于所述大功率LED燈模塊(10)設(shè)置有四根添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管(60)， 在所述散熱基板(40)上設(shè)置有兩道溝槽(41)，所述散熱鰭片(50)上各自設(shè)置有兩個(gè)通孔 (51)；每道溝槽(41)之兩半部分分別嵌入并聯(lián)結(jié)一根添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管 (60)的一段直管(61)，并且令該導(dǎo)熱管(60)的彎管(63或64)位于所述溝槽(41)的端部； 所述散熱鰭片(50)騎跨在散熱基板(40)上，在兩溝槽(41)同一端部的兩添加碳納米管材 料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管(60)的各自另一段直管(62)則分別穿越同一散熱鰭片(50)上之兩 相應(yīng)通孔(51)并與該散熱鰭片(50)聯(lián)結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提出設(shè)置有添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的用于道路照明的模塊化大功率LED燈頭及其制造方法，同時(shí)還提出一種添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的制備方法。在一大功率LED燈模塊中，所述散熱基板的一面緊貼有電路板，使焊接在該電路板上的各大功率LED發(fā)光體的熱量能夠傳導(dǎo)至散熱基板上；所述散熱基板的另一面固定安裝散熱鰭片；所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管聯(lián)結(jié)散熱鰭片和散熱基板。本發(fā)明利用所述添加碳納米管材料的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱管的高導(dǎo)熱率性能，使散熱基板上的熱量能夠迅速傳導(dǎo)至散熱鰭片上，令熱量不會聚集在散熱基板上，從本質(zhì)上克服了現(xiàn)有技術(shù)大功率LED燈頭的散熱問題。
文檔編號H01L23/373GK102003690SQ20091018976
公開日2011年4月6日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者程宗玉 申請人:深圳市名家匯城市照明科技有限公司