一种交流发光二极管灯具的制作方法

本实用新型涉及一种交流发光二极管灯具。

背景技术：

传统的LED灯具的光引擎的散热结构在图8中示出，包括LED芯片1’、焊料或胶层2’、铜箔3’、绝缘层4’、金属基层5’、热界面材料层6’、散热器7’(灯壳)。

其中，铜箔3’、绝缘层4’和金属基层5’构成一体的基板，例如铜基板或铝基板，该基板作为热传导部件，与散热器7’传导散热，为增加散热效果，基板与散热器之间使用热界面材料，LED芯片产生的热量依次经过绝缘层、金属基板、热界面材料，由散热器散发出去。

当前，传统的LED灯具的散热存在以下问题：

1、绝缘层一般是由环氧树脂或改性环氧树脂等材料构成，导热系数在1.0W/(m·K)左右，2.0W/(m·K)基本构成其导热瓶颈；

2、光引擎的基板与散热器之间一般通过导热硅脂提高热交换的效率，但导热硅脂在长期受热的状态下会产生干结等老化现象，甚至失效，可靠性大幅降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种交流发光二极管灯具，以解决现有技术中存在的散热问题。

为此，本实用新型一方面提供了一种交流发光二极管灯具，包括：壳座、灯罩、交流发光二极管光引擎、以及隔热件，其中，所述交流发光二极管光引擎包括基板、焊接至所述基板上的单相全波桥式整流电路、分段线性恒流驱动电路和多个交流发光二极管，其中，所述基板由散热器、导热绝缘层和由铜箔层形成的印刷电路组成，所述散热器支撑在所述壳座上并且二者之间通过所述隔热件隔离，所述灯罩上设有空气过孔结构。

进一步地，上述导热绝缘层为石墨烯-环氧树脂复合材料层。

进一步地，上述散热体的背对导热绝缘层的一侧为散热结构。

进一步地，上述散热结构为翅片或散热针阵列。

进一步地，上述分段线性恒流驱动电路为八阶分段线性恒流电源芯片。

进一步地，上述散热体为铝压铸成型件。

进一步地，上述隔热件为塑料隔热件。

根据本实用新型的另一方面提供了一种交流发光二极管灯具，包括：灯罩、交流发光二极管光引擎、以及隔热件，其中，所述交流发光二极管光引擎包括基板、焊接至所述基板上的单相全波桥式整流电路、分段线性恒流驱动电路和多个交流发光二极管，其中，所述基板由散热体、导热绝缘层和由铜箔层形成的印刷电路组成，所述灯罩支撑在所述散热体上并且与所述散热体之间由所述隔热件隔离。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

1、散热体代替了原先的散热器、导热硅脂和导热基板，简化了LED灯具构造；

2、基板与壳座之间通过隔热件隔开，克服了壳座接触部过早老化的问题；

3、本实用新型对光引擎的生产流程进行整合、简化，缩短了光引擎生产的时间周期，大大提高了光引擎的生产效率，同时也可以提高光引擎的可靠性，降低生产成本。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型的集成式交流发光二极管光引擎的结构示意图；

图2是根据本实用新型的集成式交流发光二极管光引擎的电路框图；以及

图3是根据本实用新型的集成式交流发光二极管光引擎的制造方法的流程图；

图4是根据本实用新型的用于交流发光二极管光引擎的基板制备流程图；

图5是根据本实用新型的交流发光二极管灯具的结构示意图；

图6是根据本实用新型的交流发光二极管灯具的壳座的结构示意图；

图7是根据本实用新型另一实施例的交流发光二极管灯具的结构示意图；以及

图8是现有的交流发光二极管光引擎的散热结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1至图7示出了根据本实用新型的一些实施例。

结合参照图1和图2，本实用新型的集成式交流发光二极管光引擎包括多个元器件1和基板，基板包括铜箔层2、导热绝缘层3和散热体4；该多个元器件包括交流发光二极管、单相全波桥式整流电路、分段线性恒流驱动电路，该交流发光二极管、单相全波桥式整流电路、分段线性恒流驱动电路分别以芯片形式焊接至基板的铜箔层2；基板的导热绝缘层采用石墨烯－环氧树脂复合材料。散热体既作为整个光引擎的结构支撑体，同时又作为光引擎的散热结构。

与现有技术相比，本实用新型采用散热体代替了原先的散热器、导热硅脂和导热基板，简化了LED灯具构造，使用石墨烯－环氧树脂复合材料作为散热绝缘层，由于石墨烯－环氧树脂复合材料的导热效率远远大于一般的环氧树脂，提高散热绝缘层的导热系数，使得光引擎的可靠性和散热效果均大幅提高。

如图2所示，在本实用新型的光引擎中，多个灯串Str1---Strn串联在一起、由整流电路供电，分段线性恒流驱动芯片由低压差线性稳压器、采样电路、分段控制模块和开关S1---Sn(n为阶数，与灯串的串数相同)构成，开关S1在选通时用于灯串Str1的接地导通，开关Sn在选通时用于灯串Strn的接地导通。

在本实用新型中，交流发光二极管通过分段线性恒流驱动方式驱动，无需使用电解电容(电解电容的合格寿命在5000小时左右，其构成灯具的寿命短板)，具有高功率因数(功率因数一般大于0.97，最高可达0.99)、长寿命(使用寿命理论上可达到50000小时)的特点。

在本实用新型中，单相全波桥式整流电路以整流芯片形式、分段线性恒流驱动电路以驱动芯片、与发光二极管集成在同一基板上，优化灯具结构及其组装流程，降低生产成本。

在本实用新型的一实施例中，将散热体相对于现有技术的金属基层，其体积增大，并增加翅片，提高了散热体的散热效果。

在本实用新型的另一实施例中，在散热体上增加管道结构，该管道结构作为冷却液的流通通道。在本实施例中，采用管道结构的散热体能够大幅提高光引擎的散热效率。

在本实用新型的又一实施例中，散热体上设有通风孔结构、或者翅片等热沉结构。

在本实用新型的一实施例中，对散热体的面对导热绝缘层的一侧表面为平整平面，在本实用新型的另一实施例中，对散热体的面对导热绝缘层的一侧表面进行加工，以形成图案例如波纹、浅槽等，以增加导热绝缘层的附着力。

在本实用新型的一实施例中，基板的平面形状为圆形，在本实用新型的另一实施例中，基板的平面形状为矩形或长条形。在本实用新型的其他实施例中，基板的平面形状为哑铃状或其他造型。

优选地，在市电环境下直接使用八阶分段线性恒流电源芯片驱动交流发光二极管，功率因素可达到0.99，总谐波失真小于20％。

本实用新型还对光引擎的生产流程进行整合、简化，缩短了光引擎生产的时间周期，大大提高了光引擎的生产效率，同时也可以提高光引擎的可靠性，降低生产成本。

如图3所示，集成式交流发光二极管光引擎生产工艺依次包括基板加工、印刷电路、元器件焊接、老化与测试。

如图4所示，基板制备过程包括以下步骤：

S101、散热体压铸成型，对散热体进行阳极氧化处理，并清洗、备用；

S103、将石墨烯－环氧树脂复合材料加热，并均匀涂覆在散热体上至预定厚度；以及

S105、将铜箔压合在石墨烯-环氧树脂复合材料上，冷却后形成导热绝缘层和铜箔层。

在上述步骤S101中，散热体例如采用常见的6060铝合金压铸成型，由于铝合金的压铸成型为成熟应用的工艺，在此不作赘述。

在上述步骤S103中，石墨烯-环氧树脂复合材料的组分是：环氧树脂、甲基六氨苯酐、DMP-30和氧化石墨烯的重量份配比为1:0.5:0.01:0.2。

上述石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法是：将环氧树脂、甲基六氨苯酐(环氧树脂固化剂)、DMP-30(环氧促进剂)和氧化石墨烯混合，放入真空搅拌脱泡机搅拌5至10分钟，获得混合树脂，将混合树脂加入模具中，放置在平板热压机中，加热至80℃固化4小时，再将温度升高至120℃后固化2小时，获得石墨烯－环氧树脂复合材料。

采用上述制备方法获得的石墨烯-环氧树脂复合材料的导热系数为2.9～3.0W/(m·K)，突破了环氧树脂的导热系数的提升瓶颈。上述石墨烯-环氧树脂复合材料也可采用其他制备工艺获得。

在步骤S103中，石墨烯-环氧树脂复合材料的加热温度为150℃左右，在步骤S105中，将铜箔压合在石墨烯-环氧树脂复合材料后，自然冷却，形成导热绝缘层。在本实用新型中，导热绝缘层的厚度为0.2mm-0.5mm。

在一替代实施例中，将预定厚度的石墨烯-环氧树脂膜铺设在散热体上，然后加热至150℃后压铜箔，然后自然冷却形成导热绝缘层。该方法简化了石墨烯-环氧树脂复合材料的厚度控制。

在一实施例中，印刷电路的制备工艺过程如下：对散热体铜箔层表面进行化学清洗，再在散热体铜箔层表面进行压膜，然后对散热体铜箔层进行曝光、显影、蚀刻，接下来对散热体铜箔层进行去膜、冲孔、光学检测、氧化和钻孔，最后对散热体上形成的印刷电路进行表面处理，如此实现了给定印刷电路图案的制备。

在一实施例中，元器件焊接过程如下：首先在印刷电路上施加焊锡膏，然后将元器件贴装在印刷电路上，最后通过回流焊接将元器件焊接在印刷电路上。

在一实施例中，老化与测试过程如下：先对光引擎第一次测试，包括伏安特性、光学和热响应测试，第一次测试通过后对光引擎老化24-72小时，然后对老化后的光引起进行第二次测试，包括伏安特性、光学和热响应测试。其中，第一次测试为瞬间测试，测试通过后进入老化过程，老化后进行第二次测试，若各项测试合格则允许出厂，若不合格则分析查找工艺缺陷。

根据本实用新型的集成式交流发光二极管光引擎生产工艺，对光引擎的生产流程进行整合、简化，缩短了光引擎生产的时间周期，大大提高了光引擎的生产效率，同时也可以提高光引擎的可靠性，降低生产成本。

如图5和图6所示，本实用新型一实施例的交流发光二极管灯具包括：壳座10、灯罩20、交流发光二极管光引擎30、以及隔热件40，其中，所述交流发光二极管光引擎10包括基板、焊接至所述基板上的元器件(包括单相全波桥式整流电路、分段线性恒流驱动电路和多个交流发光二极管)，其中，所述基板由散热体4、导热绝缘层3和由铜箔层2形成的印刷电路组成，所述散热体4支撑在所述壳座10上并且二者之间通过所述隔热件40隔离，所述壳座20上设有空气过孔结构21。

在本实用新型的灯具中，散热体代替了原先的散热器、导热硅脂和导热基板，简化了LED灯具构造，克服了导热硅脂干结造成的散热失效问题，另外，光引擎在工作时基板的温度高达70～80℃，基板与壳座之间通过隔热件隔开，克服了壳座接触部过早老化的问题。

在一实施例中，如图6所示，壳座10为塑料件，壳壁上开设有空气散热结构21，利用空气流通对散热体进行散热。现有技术利用壳座散热，要求壳座材料有较好的导热性，本实用新型免除了壳座材料的导热性要求，降低了灯具成本。

在一实施例中，隔热件为塑料隔热件，通过隔热避免壳座10过早老化。

在一实施例中，壳座10包括卡接配合的第一半壳体和第二半壳体，第一半壳体上设有多个卡勾和多个卡槽，以与第二半壳体的卡槽和卡勾卡接配合，从而进一步降低壳座的制作成本。

如图7所示，本实用新型另一实施例的交流发光二极管灯具包括：灯罩20、交流发光二极管光引擎30、以及隔热件40，其中，所述交流发光二极管光引擎10包括基板、焊接至所述基板上的元器件(包括单相全波桥式整流电路、分段线性恒流驱动电路和多个交流发光二极管)，其中，所述基板由散热体4、导热绝缘层3和由铜箔层2形成的印刷电路组成，所述灯罩20支撑在所述散热体4上并且与所述散热体4之间由所述隔热件40隔离。

在本实施例的交流发光二极管灯具中，具省略了壳座10，灯罩支撑在所述散热体上并且与所述散热体之间由所述隔热件隔离，散热体的散热结构直接暴露在外，提高了灯具的散热能力。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。