一种用于led配光的曲面底座及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于LED配光的曲面底座，包括曲面底座，所述曲面底座上布有金属膜，LED光源焊接于金属膜上。所述曲面根据不同用途、不同配光需要，达到最佳配光效果，并且所述曲面底座下表面为散热翅片。本发明不仅减少了二次配光的光损问题，而且兼并散热器结构和外壳的功能，具有重量轻、加工方便、设计自由度大、绝缘性能好的优点。
【专利说明】—种用于LED配光的曲面底座及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种LED底座技术，特别涉及一种用于LED配光的曲面底座及其制备方法。
【背景技术】
[0002]LED是一种有着明显方向性的半导体发光器件，同时又是一种小型点光源，要实现良好的LED照明效果，离不开良好的光学设计，二次光学处理的主要办法，就是通过各种类型的光学透镜，反光材料，光学扩散材料来实现，决定了照明器件的系统光效，限于光学透镜等材料的原因，所有LED光学系统，经过上述光学透镜等材料之后，不可避免地会造成光强度的极大损失(通常达到10%-30%左右)，还有，目前二次光学材料多使用PC、亚克力、硅胶、环氧树脂等，这些材料的耐候性、耐高温特性对LED光源系统具有超长寿命而言，往往成为主要影响因素之一；曲面，作为二次光学设计的一种手段，已经应用于设计曲面透镜或者给LED灯具增加曲面反射杯/反射碗，除了上述的不足外，如果想得到发散的LED照明效果(如路灯)，则需要通过反射杯三维空间排布来实现，从而使得整个LED照明系统体积较大，安装与维护不方便。
【发明内容】
[0003]本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种用于LED配光的曲面底座，该曲面底座简化了结构，降低了热阻，改善了光学系统的整体效率。
[0004]本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种制备用于LED配光的曲面底座的制备方法，该方法加工方便，设计自由度大。
[0005]本发明的首要目的通过以下技术方案实现:一种用于LED配光的曲面底座，包括曲面基板、散热翅片和线路层，所述曲面基板包括外侧面和用于配光的内侧面，所述外侧面与散热翅片一体连接；所述内侧面上设有线路层。
[0006]为满足实际需要，所述曲面基板具有弧形凸起和/或弧形凹入，各所述散热翅片之间的间距均相等，各所述散热翅片的厚度和结构均相同，所述散热翅片的外形为流线型。
[0007]所述线路层可以为金属膜，所金属膜上设有焊点，以方便LED灯的焊接。
[0008]为使线路层的导电效果优良，所述金属膜可以为铜膜。
[0009]所述曲面基板由导热塑料和导热填料制成或所述曲面基板由金属材料制成。
[0010]为增加曲面底座的导热性能，所述导热填料可以选用金属粉末或石墨，严格控制导热填料的添加量，以避免所述曲面基板导电，所述金属材料为铝。
[0011]本发明的另一目的通过以下技术方案实现:一种制备用于LED配光的曲面底座的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0012]步骤1、根据实际需要的效果，对曲面基板的结构和LED的焊点位置进行模拟设计；所述曲面基板为塑料曲面基板；
[0013]步骤2、对散热翅片的厚度和结构进行模拟设计；[0014]步骤3、根据模拟设计的曲面底座的结构，制作注塑模具，采用注塑成型工艺形成塑料曲面底座；
[0015]步骤4、根据LED的焊点位置，结合曲面的结构和电路分析的原理设计线路层的排布；所述线路层为金属膜，所述金属膜采用真空镀膜技术制成，所述金属膜为铜膜或铝膜；
[0016]步骤5、对曲面基板进行表面涂层或电晕放电活化处理，在曲面基板的内侧面镀上线路层；以黄光微影工艺制作线路层，所述黄光微影工艺包括光阻被覆曝光工序、显影工序、蚀刻工序和去膜工序。
[0017]与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果:
[0018](1)本发明基于非成像光学理论设计曲面，通过曲面上的弧度对LED光源进行配光，克服了 LED光源发光角度小的局限，而且改善了由LED与传统光源不同的配光分布带来的照明系统能量利用率低下的问题，得到传统光学设计所难以实现的照度均一性。
[0019]( 2 )本发明除去了 二次光学材料的使用，一次形成三维光学系统，不仅减少了 二次配光的光损问题，而且节约了成本。
[0020]( 3 )本发明的曲面底座采用导热塑料通过注塑成型工艺制成，不仅表面粗糙小，而且可以实现取代铝制散热器，并兼具基板与外壳的功能，克服了触漏电安全隐患等，具有重量轻、加工方便、设计自由度大、绝缘性能好、效率高的优点。
[0021](4)本发明的曲面底座充当了传统LED灯具的铝基板、散热器以及反射杯(反射碗)，实现三合一的功能。不仅节省材料，降低成本，而且减少了散热的中间环节，使灯具的散热通道更短，热阻大幅度降低，显著提高了 LED灯具的散热效果，从而降低灯具的温升引起的光衰。
[0022](5)能根据光源的空间光强分布以及所需实现的特定照明，设计出新的任意配光曲线光源、任意发光角度准确可控的LED均匀照明曲面底座，从而克服平面底板的不足。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例1的曲面底座的剖面示意图。
[0024]图2是本发明实施例1的曲面底座的左视图的示意图。
[0025]图3是本发明实施例1的曲面基板的整体图的示意图。
[0026]图4是本发明实施例2的曲面底座的剖面示意图。
[0027]图5是本发明实施例2的曲面底座的左视图的示意图。
[0028]图6是本发明实施例2的曲面基板的整体图的示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合实施例子及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不仅限于此。
[0030]实施例1
[0031]如图1、2和3所示，本实施的一种用于LED配光的曲面底座1,包括曲面基板2和金属膜，所述金属膜为铜膜3，所述曲面基板2包括外侧面和用于配光的内侧面，所述外侧面与散热翅片5 —体连接；所述内侧面上设有线路层3，不同于传统的金属平面基板，所述曲面基板2具有弧形凹入，形成半椭圆反射碗结构，通过对下凹弧度的控制，调节聚光的效果，所述散热翅片5与曲面基板2是通过现有的注塑成型工艺一体加工成型制备出来的，各所述散热翅片5之间的间距均相等，各所述散热翅片5的厚度和结构均相同，所述散热翅片5的外形为流线型，有助于空气对流，可以提高散热性能，所述铜膜3上设有焊点，以方便LED灯4的焊接，曲面基板2由导热塑料和导热填料制成，所述导热塑料为导热系数大于15ff/mK的导热塑料PA46，所述导热填料可以选用金属粉末，以增加曲面底座的导热性能。
[0032]本实施例的一种用于LED配光的曲面底座通过以下步骤制得:
[0033]第一步:利用光学分析软件模拟方法，根据实际需要的效果，对曲面基板的形状进行模拟设计，如图1，将曲面基板内侧面设计成弧形凹入的形状，曲面基板弧形凹入处设计LED芯片的焊点位置，此时，曲面基板的弧形凹入起到反射杯作用，起到聚光效果；
[0034]第二步:利用热分析软件模拟方法对曲面基板的厚度，曲面基板外侧面散热翅片的外形或结构等方面进行设计，并通过实验方法对其进行优化，得到最佳的散热效果，所得结构作为外形结构；
[0035]第三步:根据所设计的曲面底座的立体形状，制作注塑模具，采用注塑成型工艺形成塑料曲面底座；
[0036]第四步:根据LED的焊接点的位置，结合曲面的具体形状和电路分析的因素来设计LED电路布线图；
[0037]第五步:采用真空镀膜技术在塑料曲面底座曲面形成一层铜膜，蒸镀前先对塑料曲面底座进行表面涂层或电晕放电活化处理，以提高铜膜与塑料表面之间的结合力；以黄光微影工艺完成线路的制作，包括光阻被覆曝光、显影、蚀刻、去膜等，再以电镀/化学镀沉积的方式增加铜膜的厚度(厚度根据产品实际需求设计)，移除光阻完成铜线路的制作；利用曲面贴片机，通过计算机控制贴片的定位，将LED贴装在曲面上。
[0038]实施例2
[0039]本实施例除以下特征外，其余特征均与实施例1相同:
[0040]如图4、5和6所示，将曲面基板6的内侧面设计成弧形凸起和弧形凹入首尾相连接的波浪形弧面，根据光学设计要求，在波浪形弧面上设计LED芯片7的贴装位置，增大LED灯具的发光角度，适当调节波浪形弧面的形状和调节LED芯片7贴装的位置，调节出不同的配光效果，实现均一的照度；曲面基板6为金属曲面基板，制备所用曲面基板6的材料为金属材料，所述金属材料采用铝，所述曲面基板6内侧面具有一层绝缘层8，所述绝缘层8上布有金属膜9，所述金属膜9采用铝膜；所述绝缘层8是通过对波浪形曲面表面进行氧化处理，使金属铝氧化成为氧化铝而形成。
[0041]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，如根据实际需要不同，曲面的形状还可以为其他形状等，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于LED配光的曲面底座，其特征在于，包括曲面基板、散热翅片和线路层，所述曲面基板包括外侧面和用于配光的内侧面，所述外侧面与散热翅片一体连接；所述内侧面上设有线路层。
2.根据权利要求1所述的用于LED配光的曲面底座，其特征在于:所述曲面基板具有弧形凸起和/或弧形凹入，各所述散热翅片之间的间距均相等，各所述散热翅片的厚度和结构均相同，所述散热翅片的外形为流线型。
3.根据权利要求1所述的用于LED配光的曲面底座，其特征在于:所述线路层为金属膜，所金属膜上设有焊点。
4.根据权利要求3所述的用于LED配光的曲面底座，其特征在于:所述金属膜为铜膜。
5.根据权利要求1所述的用于LED配光的曲面底座，其特征在于:制备所述曲面基板的材料包括导热塑料和导热填料，或制备所述曲面基板的材料包括金属材料。
6.根据权利要求5所述的用于LED配光的曲面底座，其特征在于:所述导热填料为金属粉末或石墨，所述金属材料为铝。
7.制备权力要求1所述的用于LED配光的曲面底座的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤1、根据实际需要的效果，对曲面基板的结构和LED的焊点位置进行模拟设计；步骤2、对散热翅片的厚度和结构进行模拟设计；步骤3、根据模拟设计的曲面底座的结构，制作注塑模具，采用注塑成型工艺形成塑料曲面底座；步骤4、根据LED的焊点位置，结合曲面的结构和电路分析的原理设计线路层的排布；步骤5、对曲面基板进行表面涂层或电晕放电活化处理，在曲面基板的内侧面镀上线路层。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述曲面基板为塑料曲面基板或金属曲面基板。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，所述线路层为金属膜，所述金属膜采用真空镀膜技术制成，所述金属膜为铜膜或铝膜。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，以黄光微影工艺制作线路层，所述黄光微影工艺包括光阻被覆曝光工序、显影工序、蚀刻工序和去膜工序。
【文档编号】F21V7/22GK103644533SQ201310104730
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年3月28日 优先权日:2013年3月28日
【发明者】文尚胜, 陈颖聪, 吴玉香, 姚日辉 申请人:华南理工大学