一种LED照明模组及应用其的庭院灯的制作方法

本发明涉及led照明
技术领域：
，具体涉及一种led照明模组及应用其的庭院灯。
背景技术：
：生活小区公共照明由庭院路灯、楼道灯及停车场灯等系统组成，在日常生活中，通常在各个小区、广场、工业园区等场所都设置各种各样的庭院灯。庭院灯类型以白炽灯为主，近年新建小区会采用普通节能灯，led灯在小区公共照明还未得到推广。白炽灯是钨丝处于白炽状态发光，耗电量大，只有不到10％能量转变成光能，其寿命短导致小区公共照明灯维修更换频繁。普通节能灯，术名自镇流荧光灯，是利用气体放电原理照明，虽比白炽灯节能，但存在害怕闪动不适合小区楼道等频繁启动场合、有汞易产生环境污染等缺陷；且相同亮度下测试节能灯耗电约是led灯的1倍多，且这种差距正在增大。led光源具有环保、节能、高效、可控、环境适应性强、更换周期长等优势。并且由于庭院灯所处环境并非工作场所且人们逗留时间较短，对于光照效果要求不高，因此led是一种较为理想的庭院灯光源。传统庭院灯使用的led光源通常为多颗灯珠构成的点光源，存在焊点多，故障多，多颗灯珠的使用会存在光线不均匀的情况，因此近年来越来越多的生产厂家尝试使用cob面光源替代传统的灯珠点光源，应用于庭院灯。但是由于cob面光源属于单颗光源，功率大，产生热量快并且多，而庭院灯的内部空间通常较小，因此很难在如此小的空间内将产生的热量及时释放出去，从而影响了光效和庭院灯的使用寿命。另一方面，很多地方的庭院灯的结构都是圆柱状的灯头，尺寸较小，而cob面光源所使用的散热器通常体积较大，因此，在难以直接嵌入庭院灯中实现改造，而采用与圆柱形灯头体积相似的散热器则往往难以实现cob面光源的热量传导。对于大功率cob封装，散热是影响其长期可靠性的至关重要的因素。cob封装产品结点温度升高会降低led的整体效率，降低正向电压，导致发射光红移，降低使用寿命及可靠性。led封装材料的选择，对led器件的散热和出光效率有很大的影响。因此，为寻找高导热性能优良的封装材料，从材料选择方面对器件的散热性能进行优化是非常有必要的。目前cob封装的光电转换效率低，70％甚至更高的电能转换成热能，尤其芯片侧表面和上表面的散热能力极差，因此产生的热量绝大部分通过热传导的方式传到芯片底部的热沉，在以热对流的方式消耗。另外，由于cob光源自身无散热能力，必须外加散热器才能正常工作，cob光源与散热器必需紧密贴合才能将热量高效导出，否则由于存在空气间隙，空气的导热系数很小，是不良导体，将会在芯片和散热器之间形成接触热阻，降低散热效果。因此，散热器和光源之间都通过一个粘接材料实现芯片的热量传递给散热器。通常，在cob光源与散热翅片之间涂覆导热硅脂以减小热阻。导热硅脂俗称“导热膏”或“散热膏”，是呈膏状的高效散热材料，通常填充在led光源的支架和铝基板或者铝基板和散热壳体之间，它的流动性非常好，能充分润泽渗入两种需要导热的材料表面，从而形成一个非常低的热阻接口，比led光源与散热器接触面中间的空气热传导效率高。从基本特性来看，硅脂一般是以特种硅油作基础油，以新型金属氧化物作填料，配以多种功能添加剂，经特殊的工艺加工而成的白色或其他颜色的膏状物，导热硅脂具有极佳的导热性、电绝缘性、使用稳定性、耐高低温性等特点，是目前大功率led灯具常用的导热材料。导热硅脂的热导率随着填料含量的增加而增加，同时伴随着粘度增加的性能降低，难以流动或变形，影响完全填充芯片与散热器之间的缝隙。因此，选择适当的导热填料，实现导热硅脂高的导热率，并保证低的黏度值是非常有必要的。石墨烯被成为新材料之王，具有超薄、超轻、超高强度、超强导电性、优异的室温导热和透光性能，由于具有优异的导热性能，因此作为一种散热材料应用于多种领域。申请人早期已经开始研究石墨烯在导热硅脂中的应用，并申请了cn201210119361.9专利，通过在硅油中添加石墨烯，利用石墨烯的导热性能，实现系统整体的导热系数提高，并且通过添加多壁碳纳米管，解决硅油和导热填料分离的现象。在该技术中，虽然可以很好的提高导热硅脂的导热效率，但是对使用的石墨烯并没有进行限制，因此导热硅脂的性能并不稳定，单层石墨烯基于技术上的原因，材料的成品率较低，因此导致材料的成本高，并且石墨烯添加量越高，基础硅油在复合材料中所占的空间变小，硅油所起到的润滑作用减弱，复合材料的黏度值则表现出增大，性能变差，而多层石墨烯的加入作为导热填料的一部分，对金属导热填料而言，对最终的复合材料的导热性影响并不明显，并且随着芯片技术的不断发展，对芯片散热要求越来越高，添加多层石墨烯的导热硅脂越来越难以满足芯片发展的需求。技术实现要素：针对申请人早期研究的导热硅脂存在的问题，本发明提供一种新型的导热硅脂，通过对石墨烯进行改性，加强薄层石墨烯所具有的自润滑性，避免堆积发生，作为分散导热颗粒的分散剂，实现导热颗粒在整个体系中的均匀分散，提高体系的散热性能，由于利用的是石墨烯的自润滑性作为分散剂，而非利用其热性能作为导热填料，因此添加量也减少，一方面降低成本，另一方面避免复合材料的黏度值增大，性能变差。由于采用该导热硅脂导热效率高，可以进一步缩短散热器的尺寸。本发明提供了一种新型led照明模组及，所述新型led照明模组应用了新型导热硅脂，该导热硅脂的应用大大提升了散热效率，从而减小散热器尺寸，使将cob光源应用到庭院灯领域成为了可能。本发明还提供了一种应用新型led照明模组的庭院灯，该庭院灯通过应用所述新型led照明模组，解决了cob光源散热量大的问题，并具有环保、节能、光效高、维护方便等特点。本发明提供了一种led照明模组，所述照明模组包括：散热组件，所述散热组件包括光源安装平台、散热器、储热介质及后盖，所述散热器为中空的辐射状翅片结构，所述光源安装平台盖合于所述散热器中空部分上部，所述后盖固定盖合于所述散热器中空部分下部，所述散热器中空部分容纳有储热介质；导热硅脂，所述导热硅脂层具有第一表面和第二表面，所述导热硅脂层的第二表面与所述散热光源安装平台上表面贴合，所述导热硅脂层的第一表面与led光源相接触；光源组件，所述光源组件包括透镜、led光源、压圈、胶圈，所述压圈通过所述胶圈压紧透镜边缘，与所述光源安装平台上表面通过螺钉固定连接。根据本发明的一个实施方式，其中所述led照明模组中导热硅脂包括：硅油和添加物，其中所述硅油和所述添加物的体积百分比为添加物40％-60％，硅油40％-60％，所述体积百分比以所述导热硅脂的总体积为基础；其中所述添加物包括氟化石墨烯。根据本发明的一个实施方式，其中所述led照明模组中所述添加物还包含多壁碳纳米管和金属氧化物填料；所述添加物中质量百分比为多壁碳纳米管25％-50％，氟化石墨烯20％-30％，金属氧化物填料30％-55％，所述质量百分比以所述添加物总质量为基础。根据本发明的一个实施方式，所述的led照明模组中所述氟化石墨烯具有微片结构，优选所述氟化石墨烯微片厚度为5至18纳米，优选所述氟化石墨烯微片直径为6至9微米。根据本发明的一个实施方式，所述氟化石墨烯微片纯度大于99.5wt％。根据本发明的一个实施方式，所述氟化石墨烯微片层数小于30层，优选小于25层，优选小于20层。根据本发明的一个实施方式，所述的led照明模组中所述氟化石墨烯密度为0.15至0.30g/cm3，优选0.20g/cm3，0.23g/cm3，0.28g/cm3。本发明的氟化石墨烯具有超大的形状比(直径/厚度比)，且具有纳米厚度，容易与其它材料如聚合物材料均匀复合，并形成良好的复合界面；具有优良的导电、润滑、耐腐蚀、耐高温等特性。根据本发明的一个实施方式，所述的导热硅脂中添加物还包含多壁碳纳米管和金属氧化物填料，所述添加物中质量百分比为多壁碳纳米管25％-50％，氟化石墨烯微片20％-30％，金属氧化物填料30％-55％，所述质量百分比以所述添加物总质量为基础。根据本发明的一个实施方式，所述添加物中质量百分比为多壁碳纳米管30％-45％，氟化石墨烯微片23％-25％，金属氧化物填料35％-45％，所述质量百分比以所述添加物总质量为基础。根据本发明的一个实施方式，所述的导热硅脂中添加物还包含多壁碳纳米管和金属氧化物填料，所述添加物中质量百分比为多壁碳纳米管35％，氟化石墨烯微片20％，金属氧化物填料45％，所述质量百分比以所述添加物总质量为基础。根据本发明的一个实施方式，所述的碳纳米管的纯度≥97wt％，灰分≤0.2wt％，比表面积约为200～300m2/g。根据本发明的一个实施方式，所述金属氧化物填料的金属元素为锡、稀土元素、锌、铝、钙、铂、银等，优选金属氧化物填料为氧化铝或氧化铝包裹石蜡的胶囊，优选所述胶囊相变温度为29℃，优选所述胶囊平均粒径为60微米。根据本发明的一个实施方式，所述的金属氧化物填料的粒径为1至100微米，优选30微米至80微米，更优选为60微米。根据本发明的一个实施方式，所述的硅油选自如下的至少一种：二甲基硅油、乙烯基硅油、含氢硅油、苯甲基硅油、羟基硅油、甲基长链烷基硅油或季铵盐烃基改性硅油。根据本发明的一个实施方式，所述的硅油在25℃时粘度为50000～500000cst。根据本发明的一个实施方式，所述led照明模组中所述散热器中空部分为圆筒状，在中空圆筒外部有均匀分布辐射状太阳花型散热翅片，所述散热器材质为所述第二部件选自金属或金属氧化物，进一步优选为铝或铝合金材料。根据本发明的一个实施方式，所述led照明模组中所述储热介质为相变材料，优选为石墨烯相变材料。根据本发明的一个实施方式，将所述石墨烯相变材料灌注入散热器的中空部分，待其凝固后呈圆柱形。石墨烯相变材料也可以实现储热均温的作用，进一步提升了散热器的散热效率。本发明提供的石墨烯相变纳米储热材料在申请人之前的专利cn201310714156.1已经公开，在此不再详述。根据本发明的一个实施方式，所述led照明模组中所述散热器表面涂敷有石墨烯散热材料。根据本发明的一个实施方式，通过采用含有石墨烯的氟树脂散热材料喷涂在散热器的外表面，提升了散热器的散热效率。所采用的包含石墨烯的氟树脂复合材料(也可以称为rlcp石墨烯氟树脂复合材料)在申请人之前的专利cn201310089504.0已经公开，在此不再详述。根据本发明的一个实施方式，所述led照明模组中所述led光源优选为cob集中光源，cob光通量密度高，眩光少光柔和，发出来的是一个均匀分布的光面，更加便于户外照明需求。根据本发明的一个实施方式，所述led照明模组中所述透镜优选为玻璃透镜。采用玻璃透镜更容易通过结构实现精准配光，满足户外照明需求，而且杜绝了普通pc聚合物透镜在高温下发黄的问题，光学玻璃耐腐蚀性较好，化学药剂也往往使用玻璃器皿盛放，可以长期让光线无阻碍地通过，降低维护成本，延长灯的使用寿命。根据本发明的一个实施方式，所述光源安装平台向散热器中空部分内部凹陷，凹陷部位与所述散热器中空部分嵌合。根据本发明的一个实施方式，所述led照明模组中所述光源安装平台及所述后盖上有防水通孔，用于将所述led光源与电源相连接。本发明还提供了一种庭院灯，所述庭院灯包括：以上任一项所述的led照明模组；灯杆，所述灯杆第一端与所述的led照明模组相连接，所述灯杆第二端与地面安装基座相连接；灯罩，所述灯罩下部与所述led照明模组相套接，所述灯罩上部与反光板相连接；反光板，所述反光板位于灯罩上部，用于反射led照明模组光线，增强路面照明效果。根据本发明的一个实施方式，所述庭院灯还包括：照明固定支架，所述照明固定支架对称安装于所述灯杆上部，用于将所述反光板、灯罩、led照明模组与所述灯杆固定连接。根据本发明的一个实施方式，所述庭院灯还包括：反光杯，所述反光杯为倒锥形，所述反光杯固定在灯罩内部的侧壁上，位于所述led照明模组上方，用于led照明模组灯光反射至路面，增强路面照面效果。根据本发明的一个实施方式，所述庭院灯还包括：照明模组支架，所述照明模组支架第一表面与所述led照明模组相连接，所述照明模组支架第二表面与所述灯杆相连接，用于将所述led照明模组固定于所述灯杆第一端。根据本发明的一个实施方式，所述庭院灯中所述灯罩为圆筒形，优选亚克力材质。根据本发明的一个实施方式，所述庭院灯灯杆可选用等径钢管、异性钢管、等径铝管、铸铝灯杆、铝合金灯杆其中任一种，灯杆直径为50mm至200mm，其常用的直径有：60mm、76mm、89mm、100mm、114mm、140mm、165mm，根据高度和所用场所的不同，所选材料厚度分为：壁厚2.5mm、壁厚3.0mm、壁厚3.5mm。根据本发明的一个实施方式，所述庭院灯灯杆还可以是圆管状以外的其他结构。根据本发明的一个实施方式，可以按照灯杆的直径和形状定制led光源模块和灯罩，是灯杆外径、led光源模块中散热器外径、灯罩外径保持一致。在本发明中，led光源与散热器光源安装平台通过新型导热硅脂连接，使散热器与光源之间的温差控制在2℃以内，极大提高led芯片的热传导效率，使光源芯片温度得以保持在一个良好的范围内，减小了led芯片的光衰，延长了led的使用寿命。附图说明图1为本发明led光源模组结构分解图图2为本发明led光源模组立体结构示意图；图3为本发明led光源模组侧视结构示意图；图4为本发明庭院灯总体结构分解图；图5为本发明庭院灯路灯组装成型图；具体实施方式以下采用实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。实施例1氟化石墨烯微片的制备取氟化石墨，加入到环丁砜溶液中，每5mg氟化石墨采用环丁砜用量1ml，在60℃的条件下加热回流2小时，随后冷却至室温，采用超声波超声1小时，取上层液，制备层数较少的氟化石墨烯微片。导热硅脂的制备将氟化石墨烯微片与金属氧化物填料按倒入少量硅油中进行预混，在机械搅拌的条件下，缓慢加入所需质量的多壁碳纳米管，同时随时补充硅油直至所需硅油含量，继续机械搅拌半小时后，用对辊研磨机对混合物继续研磨1-2小时，即得导热硅脂，所述添加物与所述硅油的体积比为6：4。所述硅油选择粘度在25℃时为500000cst的二甲基硅油。所述金属氧化物颗粒为氧化铝，平均体积粒径为50μm-60μm。氟化石墨烯微片、氧化铝、多壁碳纳米管按三者总重量计，重量百分比分别为：氟化石墨烯微片20％、氧化铝45％、多壁碳纳米管35％。实施例2实施例2与实施例1相比区别仅在于氟化石墨烯微片、氧化铝、多壁碳纳米管按三者总重量计，重量百分比分别为：氟化石墨烯微片20％、氧化铝30％、多壁碳纳米管50％。实施例3实施例3与实施例1相比区别仅在于氟化石墨烯微片、氧化铝、多壁碳纳米管按三者总重量计，重量百分比分别为：氟化石墨烯微片30％、氧化铝30％、多壁碳纳米管40％。实施例4实施例4与实施例1相比区别仅在于用包裹石蜡的相变胶囊(包裹石蜡的材料为氧化铝，相变温度为29℃，平均粒径为60um)替代氧化铝。比较例1比较例1与实施例1相比区别仅在于用石墨烯替代氟化石墨烯微片。比较例2比较例2与实施例1相比区别仅在于氟化石墨烯微片、氧化铝、多壁碳纳米管按三者总重量计，重量百分比分别为：氟化石墨烯微片60％、氧化铝30％、多壁碳纳米管10％。对比例3比较例3与实施例1相比区别仅在于采用的添加物成分及其质量比如下：多壁碳纳米管、石墨烯、包裹石蜡的相变胶囊(包裹石蜡的材料为氧化铝，相变温度为29℃，平均粒径为60um)的质量百分比分别为10％、60％和30％。实施例1至4以及比较例1至3导热硅脂具体如表1所示。表1不同成分和用量的导热硅脂实验数据比较导热硅脂性能对比测试根据gb10297-88非金属固体材料导热系数的测定方法-热线法，结果如表2所示。表2导热硅脂性能对比结合表1和表2，实施例1和比较例1相对比，二者区别仅在于实施例1采用氟化石墨烯微片，比较例1采用石墨烯。实施例1中导热硅脂的导热系数明显高于比较例1，且热阻明显低于比较例1。实施例1和比较例1的对比，表明本发明采用氟化石墨烯微片替代石墨烯极大的改进了导热硅脂的导热性能。实施例1至3与比较例2相对比，区别主要在于氟化石墨烯微片、氧化铝、多壁碳纳米管重量百分比不同，显然实施例1至3相比于比较例2，导热硅脂的导热系数明显高于比较例2，且热阻明显低于比较例2。另外，实施例4与比较例3相对比，区别同样在于氟化石墨烯微片、颗粒物、多壁碳纳米管重量百分比不同，显然实施例4相比于比较例3，导热硅脂的导热系数明显高于比较例3，且热阻明显低于比较例3。实施例1至3和比较例2的对比，以及实施例4和比较例3的对比，均表明添加物采用本发明所限定的重量百分比能够极大的改进了导热硅脂的导热性能。实施例5导热硅脂应用于本发明所述led照明模组散热的对比测试：如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述led照明模组包括螺丝401、透镜404、胶圈403、压圈402、led光源405、导热硅脂层406、光源安装平台407、含石墨烯涂层的散热器408、石墨烯相变材料形成的块状储热介质409、后盖410。其中散热器408是一个中空的带多齿辐射状翅片的散热结构，石墨烯相变材料灌注入散热器的中空部分，待其凝固后呈圆柱形，该圆柱形相变材料即为储热介质409，散热器408的中空部分通过光源平台407和后盖410封住。led光源405通过螺丝固定在光源安装平台上，在led光源405与光源安装平台407的中间有导热硅脂层406，所述导热硅脂层406具有第一表面和第二表面，所述导热硅脂层406的第二表面与所述光源安装平台407的上表面贴合，所述导热硅脂层406的第一表面与led光源405相接触，通过导热硅脂将光源发光产生的热量及时传递到散热器上。透镜404与密封胶圈403扣合，压圈402通过螺丝401与光源安装平台407固定，将透镜和密封胶圈紧密贴合在光源安装平台407上。防水快速接头通过光源安装平台407和后盖410中预留有的防水通孔将光源与电源的防水快速接头连接。在发明的一个实施方式中，在led光源405与光源安装平台407中涂抹上包含石墨烯材料制备而成的导热硅脂组合物，此导热硅脂组合物凝固后即为导热硅脂层，将使光源与太阳花散热器平台紧密连接。本发明提供了一种庭院灯，如图4所示，其包括灯杆6、安装在灯杆顶端的模组支架5，用于支撑led光源模组4，led光源模组4固定在模组支架5上，led光源模组顶部透镜刚好可以与亚克力圆筒灯罩2过盈配合，使led光源模组顶部透镜部分套接于亚力克圆桶灯罩2内，在光源模组上面安装有反光杯3，反光杯3固定在亚力克圆桶灯罩2的侧壁上，圆柱形亚克力罩的上方设置有反光板1，反光板1都通过设置在灯杆两侧的支架，反光盘1和反光杯3都是实现将光线反射照亮地面。庭院灯还包括照明固定支架，所述照明固定支架下部对称安装于所述灯杆上部，所述照明固定支架上部连接反光板1，将所述反光板1、灯罩2、反光杯3、led照明模组4、模组支架5、与所述灯杆6串连固定。在本实施例中，所述led照明模组4、模组支架5、灯杆6、灯罩2外径一致，庭院灯装配完成后，如图5所示，led照明模组4的透镜位于灯罩内，led照明模组的光源通过透镜照射到灯罩2内部，位于灯罩2内的反光杯3和灯罩2上部的反光板1将光线反射至路面，增强了照明效果。led照明模组4的散热器外径与灯罩外径一致，安装后散热器位于灯罩下部，led照明模组4的散热器表面与空气相接触，增强了散热器的散热效果，延长了led照明模组的工作寿命。比较例4比较例4与实施例5的区别在于所采用的导热硅脂为比较例3所采用的导热硅脂。采用at4532高精度多路温度测试仪：多路温度测试仪是一种适用于多点温度同时实时监控跟踪的仪表。具备测量方便、精度高、热电偶测试点可重复利用的优点。配备软件可将整个温升变化过程全部以曲线方式记录下来，便于保存分析，交流。是用于家电、电机、电热器具、温控器、变压器、烘箱、热保护器等行业的制造厂家及质检部门对多点温度场的检测，电动工具、照明灯具等日用电器产品的温升测试理想工具。热线法：gb10297-88非金属固体材料导热系数的测定方法。多路温度测试仪热电偶连接在光源芯片，点亮样品持续120分钟，设定每隔10分钟记录当前温度。测试条件：环境温度：20℃，环境湿度：55％，cob集中光源芯片，功率60w，光源数量为1个，测试芯片温度，结果见表3。表3芯片温度比较(℃)表3时间差/min实施例5比较例4034.535.81041.645.62048.552.13052.756.54054.963.45060.866.86064.171.57066.372.88067.274.69068.475.310068.776.711068.776.8比较实施例5和比较例4，实施例5所得导热硅脂的吸热速率快，芯片的温升较慢，热量通过导热硅脂能够及时传递给散热片，本申请的导热硅脂较早期的申请导热效果更好。尽管以上结合具体实施方式对本发明的方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。当前第1页12