一种用于日常照明的新型LED散热灯壳的制作方法

本实用新型属于LED散热技术领域，具体涉及一种用于日常照明的新型LED散热灯壳。

背景技术：

LED作为一种新型节能光源产品，具有节能环保、体积小、发光色温友好、寿命长等优点，在生产和生活的各个领域得到了广泛应用。白光LED光源的电光转化效率一般为30% 左右，70%的能量转化为热能，这些热能对LED 产生巨大副作用，如果不能有效散热，会使LED 内部温度升高，导致LED的发光效率降低，直接影响LED芯片的寿命，因此散热是大功率LED应用关键所在。现有的LED制作工艺是将芯片封装到基板上，而后把基板固定在金属散热器上，基板和金属散热器之间需要涂导热硅脂胶质，采用的是散热器自然对流换热的被动散热技术，即热量通过基板传到散热器件，通过散热器件表面的空气对流进行散热。由此可见散热器是把灯具工作时产生的热量传递至外界的关键材料。目前LED散热器件主要是由铝合金材料制造的，铝合金材料虽然在导热方面具有优势，但是铝合金材料作为散热器存在的问题也是不容忽视的，比如相对成本高、制作工艺复杂、制作周期长、电解铝及其表面处理过程中造成的环境污染、温差过大时因热膨胀系数不同导致的灯壳开裂等等。例如中国专利CN104595873A，该专利所述的实用新型是一种一体成型的冲压铝杯散热器，虽然接触面与散热面一体，散热效果良好，但上述专利在实施过程中电解铝及铝成型过程中造成的环境污染及能源浪费不可忽视，且同时面临塑料灯壳与冲压铝杯热膨胀系数不同导致灯壳开裂等难以解决的致命问题；再如中国专利CN102130231 A，该专利所述的实用新型是一种铝制鳍片式LED散热器，上述专利虽然设计灵活，散热效果好，但其制备工艺复杂，生产周期长；中国专利CN 103899991 A公开了一种使用石墨烯导热膜的用于游泳池水中照明的PAR56-LED灯泡，但该专利方法中使用的石墨烯导热膜是附着在灯泡杯体的外表面，存在以下问题：（1）存在严重的安全隐患，杯体外表面上的石墨烯膜由于石墨烯本身的高导电性极易导致漏电等危险后果，很难满足许多LED灯壳产品的安全标准，（2）虽然石墨烯导热率很高，但将石墨烯导热膜置于杯体的最外表面并不能起到将杯体内部LED灯板产生的热量尽快传递到杯体外部的作用，因为热传导路径为LED发光芯片→灯壳塑料和导热硅胶片→石墨烯导热膜→空气，石墨烯导热膜处在整个杯体导热路径的最终端，在该专利方法中更多的是起到热辐射而非热传导的作用，而LED灯板产生出的热量传递仍会很大程度受制于导热路径中的塑料和硅胶片等其他低热导物质，（3）由于处在杯体的最外表面，因而作为商品需考虑外表面石墨烯导热膜的平整度、颜色等外观要求，如日常用的LED灯泡就极少见到外壳黑色的实际产品，（4）由于处在LED灯泡的最外表面，对石墨烯导热膜的耐湿度、抗紫外线等耐老化性能的要求也大幅提高，因此，该专利方法中的石墨烯导热膜的使用方案既很难满足常用LED灯产品的安全标准，也会因为使用的不恰当而很难具有实用商业价值。

因此，随着对日常用LED灯性能要求的日益提高，对LED灯壳的散热性能的要求也不断提高，为了满足弥补以往各种LED散热结构和材料的灯壳存在的不足和缺陷，寻求一种新型的LED散热灯壳具有重大的商业价值。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于设计提供一种用于日常照明的新型LED散热灯壳的技术方案。

所述的一种用于日常照明的新型LED散热灯壳，包括树脂灯壳本体，其特征在于所述的树脂灯壳本体内表面附着有碳基导热材料层，所述的碳基导热材料层上附着有树脂层。

所述的一种用于日常照明的新型LED散热灯壳，其特征在于所述的碳基导热材料层的厚度为0.001mm～6mm，所述的树脂层的厚度为0.001mm～10mm。

所述的一种用于日常照明的新型LED散热灯壳，其特征在于所述的树脂灯壳本体与树脂层均由多层的不同种类树脂层组成。

与现有的技术对比，本实用新型具有以下有益效果：

1）本实用新型中的新型LED散热灯壳的内表面碳基导热材料层因其比树脂塑料更高的热导率，可有效地将发光LED芯片的热量迅速传递至整个灯壳表面上，尽快地增大散热表面积，可以起到极佳的整灯散热效果。

2）本实用新型中的新型LED散热灯壳的热传导路径为LED发光芯片→碳基导热材料层→树脂灯壳本体→空气，整个碳基导热材料层都处在整个树脂灯壳本体的内部，因而不存在漏电等安全隐患，可以很好的满足各种LED产品的安全标准，且相比于将导热膜至于杯壳最外表面，这样的热传导路径可以将碳基导热材料的高导热优点充分发挥出来，能尽快地将LED发光芯片产生的大量热量传递至灯壳热传导路径的最终端即灯壳表面。

3）因为处在LED灯壳内部，导热膜的耐湿度、抗紫外线等耐老化性能可大幅提高，而且相比于将导热膜处在灯壳本体外部，本实用新型无需考虑内碳基导热材料层的平整度、颜色等外观要求，该点对于LED实际产品来说，具有很重要的商业价值。

4）本实用新型制备的内层导热膜散热效果极好。碳基导热材料层与树脂灯壳本体充分接触，不存在空气热阻，将LED光源产生的热量迅速传递至整个灯壳，降低LED芯片温度，延长LED灯具的使用寿命。

5）采用本实用新型制备的碳基导热材料层可完全替代传统的内层散热铝杯，有效的降低能源成本、环境成本、原料成本。值得一提的是，虽然铝的成本不高，但铝制散热器在LED灯具中占的相对成本很高，且在加工制造过程中带来的能源成本及环境成本也是不可忽视的。因而本实用新型技术方案可有效替代传统的内层散热铝杯，对于LED灯具的大规模量产具有极大的经济价值。

6）采用上述新型散热结构的LED灯壳，由于碳基导热材料层的良好韧性，避免了在极端环境下内层散热铝杯与外层树脂塑料因热膨胀系数差异而导致的灯壳开裂问题，拓宽了LED灯具的应用领域。

7）本实用新型采用的树脂灯壳本体与树脂层均由多层的不同种类树脂层组成，起到耐老化、散热、增强灯壳机械强度和保护碳基导热材料层的作用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是传统LED灯壳的结构示意图。

图中标注1为树脂灯壳本体，2为碳基导热材料层，3为碳基导热材料层上附着的树脂层，4为内层铝杯，5为LED发光芯片盘（此LED发光芯片盘在图中的位置仅为整灯组装后整体结构的演示举例，不能作为对本实用新型新型LED灯壳结构的限制要求）。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种用于日常照明的新型LED散热灯壳包括树脂灯壳本体1，树脂灯壳本体1内表面涂覆设置碳基导热材料层2，碳基导热材料层2的厚度为0.001mm～6mm，碳基导热材料层上涂覆设置树脂层3，厚度为0.001mm～10mm。树脂灯壳本体1与树脂层3均由多层的不同种类树脂层组成。

一种用于日常照明的新型LED散热灯壳的生产方法可采用实施例1-6的方法。

实施例1

将乙炔炭黑、导电炉黑、单壁碳纳米管共400g，水500g，透明质酸钠、酸性红和十二烷基二萘醚磺酸钠共10g加入容器中，用高速剪切乳化机以2500rpm转速剪切搅拌2小时得到粘性混合液，采用抽滤干燥的方式去除上述粘性混合液部分溶剂，得到粘度为150cP的粘性混合液，采用刷涂法将得到的粘性混合液转移至树脂灯壳本体1（树脂灯壳本体1依次包括聚对苯二甲酸丁二醇酯层、聚酰胺树脂层和丙烯酸树脂层构成）内表面，采用5 MPa压强离心碾压树脂灯壳本体1内表面直到形成厚度0.06mm的内表面膜，在50℃烘箱中将该LED灯壳加热30分钟以上，随后重复以上转移、碾压和加热步骤9次，获得最终厚度为0.6mm的内层导热膜，将此内层导热膜在30℃加热环境中以15MPa压强进行辊压得到碳基导热材料层2，最后在碳基导热材料层2上喷涂1.5mm厚树脂层3（树脂层3依次包括酚醛树脂层醇酸树脂层、丙烯酸树脂层和环氧树脂层）。采用完全相同的LED发光芯片盘和装配方法，将本实用新型方法获得新型LED散热灯壳和传统的内置铝杯灯壳装配成整灯，将热电偶焊接至发光芯片的负极处，在室温25℃下，同时将两种灯壳的LED灯泡连接电源6小时后，测试两种灯泡的芯片负极温度后得到T导热膜为105℃和T铝杯为109℃，采用本实用新型新型灯壳的LED发光芯片与采用传统内层散热铝杯灯壳（如图2所示结构）的LED发光芯片温度差ΔT为-4℃。

实施例2

将石墨烯、多壁碳纳米管、乙炔炭黑共600g，水800g，淀粉、诱惑红、喹啉黄和萘二磺酸钠共150g加入容器中，混合搅拌5小时得到粘性混合液，采用加热烘干的方式去除上述粘性混合液部分溶剂，得到粘度为2500cP的粘性混合液，采用喷涂法将得到的粘性混合液转移至树脂灯壳本体1（树脂灯壳本体1包括聚对苯二甲酸丁二醇酯层、聚碳酸脂层和环氧树脂层）内表面，采用30MPa压强辊压树脂灯壳本体1内表面直到形成厚度0.01mm的内表面膜，在40℃烘箱中将该LED灯壳加热25分钟以上，随后重复以上转移、碾压和加热步骤19次，获得最终厚度为0.2mm的内层导热膜，将此内层导热膜在60℃加热环境中以100MPa压强进行离心碾压得到碳基导热材料层2，最后在碳基导热材料层2上喷涂1mm厚树脂层3（树脂层3包括丙烯酸树脂层和环氧树脂层）。采用与实例1完全相同测试条件，测试两种灯泡的芯片负极温度后得到T导热膜为108℃和T铝杯为111℃，采用本实用新型新型灯壳的LED发光芯片与采用传统内层散热铝杯灯壳的LED发光芯片温度差ΔT为-3℃。

实施例3

将膨胀石墨、天然石墨共80g，水200g，淀粉、喹啉黄、胭脂红和十六烷基二苯醚二磺酸钠共20g加入容器中，采用球磨机混合4小时得到粘性混合液，采用加热烘干的方式去除上述粘性混合液部分溶剂，得到粘度为1000cP的粘性混合液，采用刮涂法将得到的粘性混合液转移至树脂灯壳本体1（树脂灯壳本体1包括聚碳酸脂层、聚甲醛树脂层和ABS树脂层）内表面，采用60MPa压强辊压树脂灯壳本体1内表面直到形成厚度0. 1mm的内表面膜，在20℃烘箱中将该LED灯壳加热5分钟以上，随后重复以上转移、碾压和加热步骤4次，获得最终厚度为0.5mm的内层导热膜，将此内层导热膜在60℃加热环境中以80MPa压强进行离心碾压得到碳基导热材料层2，最后在碳基导热材料层2上喷涂0.5mm厚树脂层3（树脂层3包括酚醛树脂层、环氧树脂层和聚氨酯层）。采用与实例1完全相同测试条件，测试两种灯泡的芯片负极温度后得到T导热膜为110℃和T铝杯为107℃，采用本实用新型新型灯壳的LED发光芯片与采用传统内层散热铝杯灯壳的LED发光芯片温度差ΔT为3℃。

实施例4

将石墨烯、导电槽黑、超导电炉黑共150g，水300g，酸性红和十四烷基萘磺酸钠共20g加入容器中，用高速剪切乳化机以3000rpm转速剪切搅拌1.5小时得到粘性混合液，采用喷雾干燥的方式去除上述粘性混合液部分溶剂，得到粘度为400cP的粘性混合液，采用注压工艺将得到的粘性混合液转移至树脂灯壳本体1（树脂灯壳本体1包括聚对苯二甲酸丁二醇酯层、聚酰胺树脂层和ABS树脂层）内表面，采用40MPa压强离心碾压树脂灯壳本体1内表面直到形成厚度0.2mm的内表面膜，在30℃烘箱中将该LED灯壳加热18分钟以上，随后重复以上转移、碾压和加热步骤19次，获得最终厚度为4mm的内层导热膜，将此内层导热膜在45℃加热环境中以60MPa压强进行辊压得到碳基导热材料层2，最后在碳基导热材料层2上喷涂2mm厚树脂层3（树脂层3包括丙烯酸树脂层、环氧树脂层和聚氨酯层）。采用与实例1完全相同测试条件，测试两种灯泡的芯片负极温度后得到T导热膜为104℃和T铝杯为106℃，采用本实用新型新型灯壳的LED发光芯片与采用传统内层散热铝杯灯壳的LED发光芯片温度差ΔT为-2℃。

实施例5

将双壁碳纳米管、天然鳞片石墨、高定向热裂解石墨共120g，水200g，淀粉、喹啉黄、诱惑红、十烷基二苯醚二磺酸钠和蒽醌二磺酸钠共30g加入容器中，采用球磨机混合5小时得到粘性混合液，采用离心干燥的方式去除上述粘性混合液部分溶剂，之后采用加热烘干的方式继续去除部分溶剂，得到粘度为1400cP的粘性混合液，采用刷涂法将得到的粘性混合液转移至树脂灯壳本体1（树脂灯壳本体1包括聚酰胺树脂层和聚碳酸脂层）内表面，采用10 MPa压强离心碾压树脂灯壳本体1内表面直到形成厚度0.05mm的内表面膜，在90℃烘箱中将该LED灯壳加热20分钟以上，随后重复以上转移、碾压和加热步骤9次，获得最终厚度为0.5mm的内层导热膜，将此内层导热膜在30℃加热环境中以100MPa压强进行辊压得到碳基导热材料层2，最后在碳基导热材料层2上喷涂0.2mm厚树脂层3（树脂层3包括酚醛树脂层、氨基树脂层和丙烯酸树脂层）。采用与实例1完全相同测试条件，测试两种灯泡的芯片负极温度后得到T导热膜为107℃和T铝杯为106℃，采用本实用新型新型灯壳的LED发光芯片与采用传统内层散热铝杯灯壳的LED发光芯片温度差ΔT为1℃。

实施例6

将特导电炉黑、多壁碳纳米管、石墨烯、乙炔炭黑共1200g，水900g，淀粉、胭脂红、喹啉黄和十烷基二萘醚磺酸钠共300g加入容器中，混合搅拌3小时得到粘性混合液，采用冷冻干燥的方式去除上述粘性混合液部分溶剂，得到粘度为3500cP的粘性混合液，采用辊涂法将得到的粘性混合液转移至树脂灯壳本体1（树脂灯壳本体1包括聚对苯二甲酸丁二醇酯层、聚甲醛树脂层和ABS树脂层）内表面，采用20MPa压强辊压树脂灯壳本体1内表面直到形成厚度0.02mm的内表面膜，在25℃烘箱中将该LED灯壳加热30分钟以上，随后重复以上转移、碾压和加热步骤49次，获得最终厚度为1mm的内层导热膜，将此内层导热膜在50℃加热环境中以100MPa压强进行辊压得到碳基导热材料层2，最后在碳基导热材料层2上喷涂0.9mm厚树脂层3（树脂层3包括酚醛树脂层、醇酸树脂层和氨基树脂层）。采用与实例1完全相同测试条件，测试两种灯泡的芯片负极温度后得到T导热膜为111℃和T铝杯为113℃，采用本实用新型新型灯壳的LED发光芯片与采用传统内层散热铝杯灯壳的LED发光芯片温度差ΔT为-2℃。