一种深海照明LED光源装置及制备方法与流程

本发明涉及深海照明领域，特别是涉及一种深海照明led光源装置及制备方法。

背景技术：

深海led光源模块是深海led探照灯的重要组成部分，由于深海无光线，导致在进行深海探索时，需要深海led灯的照明辅助，因此，深海led光源模块在深海探索领域有着广泛的应用。但是，由于深海led灯的空间有限，不能在光源内部集成过多的散热组件，大功率led工作时产生大量的热量，会造成光源温度过高，从而影响光源的光效甚至烧毁。因此，深海led光源模块的散热问题成为了其应用上亟需解决的问题。

在现有的光源模块中，一般是在有限的空间内，通过在led面板下设置导热热沉进行辅助散热，通过导热胶将led面板和铜热沉贴合在一起来实现热量的传递，或者是在led面板上镀上高导热薄膜来进行辅助散热。

类金刚石薄膜是一种高导热，高耐磨性，高化学稳定性与水润滑性的硬质涂层，广泛的应用于散热领域，但是类金刚石薄膜与基体结合力不高，沉积时应力较大，热稳定性一般，因此在应用的时候，如何提高其与基体的结合能力，控制沉积时的内应力，是类金刚石薄膜在散热领域应用的主要技术问题。

led面板与铜热沉之间通过导热胶进行键合，长期工作的情况下，导热胶出现老化问题，造成两者接触不充分，其次，在深海led灯中填充的导热液会与导热胶相互溶解，影响整体散热与出光。单一元素钛或硅元素掺杂的类金刚石薄膜dlc，虽然内部组成的sp³成键的数量增大，导热能力有所提高，但是造成了dlc的内应力较大，薄膜质量较差。而且现有技术中dlc与金属的接触角较大，两者直接键合无法成键，使得薄膜表面存在气泡，影响热量传输。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种深海照明led光源装置及制备方法，能够提高深海照明led光源装置的散热能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种深海照明led光源装置的制备装置，包括：由下往上依次排列的热沉材料层、金属基层、梯度过渡层、硅铜共掺杂的类金刚石薄膜层、电路层、绝缘层和灯珠，所述绝缘层采用类金刚石薄膜，所述灯珠位于所述绝缘层上。

可选的，所述热沉材料采用铜热沉材料或铝热沉材料或钛热沉材料。

可选的，所述梯度过渡层采用碳化钛梯度过渡层。

可选的，所述灯珠在所述绝缘层上均匀分布。

可选的，所述金属基层采用金属钛基层或金属铝基层。

可选的，所述金属基层厚度为0.2-0.4微米，所述梯度过渡层厚度为0.4-1微米，所述硅铜共掺杂的类金刚石薄膜层厚度为2-4微米。

一种深海照明led光源装置的制备方法，包括：

在热沉材料的端面，利用真空离子溅射，形成金属基层；

在所述金属基层的表面，利用反应溅射法，形成梯度过渡层；

在所述梯度过渡层的表面，利用射频等离子体化学气相沉积法，形成硅铜共掺杂的类金刚石薄膜；

在所述类金刚石薄膜的表面，利用喷涂方法，形成电路层；

在所述电路层的表面，利用射频等离子体化学气相沉积法，形成绝缘层。

可选的，在热沉材料的端面，利用真空离子溅射，形成纯钛层之前还包括：

对热沉材料进行溅射清洗。

可选的，所述在所述梯度过渡层的表面，利用射频等离子体化学气相沉积法，形成硅铜共掺杂的类金刚石薄膜，具体包括：

在所述梯度过渡层的表面通入碳源气体，通过射频辉光放电，分解碳源气体，在自偏压作用下，分解物持续沉积到所述梯度过渡层的表面上，形成硅铜共掺杂的类金刚石薄膜。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供一种深海照明led光源装置，包括：由下往上依次排列的热沉材料层、金属基层、梯度过渡层、硅铜共掺杂的类金刚石薄膜层、电路层、绝缘层和灯珠，所述绝缘层采用类金刚石薄膜，所述灯珠位于所述绝缘层上。本发明的硅铜共掺杂的类金刚石薄膜层在提高类金刚石薄膜的热稳定性的同时，又降低了类金刚石薄膜的内应力，使得这种类金刚石薄膜在散热方面有良好的表现。本发明中的金属基层和梯度过渡层能够改善类金刚石薄膜与金属接触角过大的问题。本发明利用类金刚石薄膜将led面板和热沉材料键合在一起，提高了深海led光源模块的整体散热能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例深海照明led光源装置组成示意图；

图2为本发明实施例深海照明led光源装置示意图；

图3为本发明实施例深海照明led光源装置的制备方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种深海照明led光源装置及制备方法，能够提高深海照明led光源装置的散热能力。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

led光源模组在深海led探照灯中起至关重要的作用，由于在深海环境下，环境黑暗无光照，只能通过led发光来进行探索。但是由于led长时间工作产生大量的热量，并且由于深海led灯的体积限制，无法加装合适的散热器，只能通过led模组与深海led灯的内壁接触来传导热量，容易造成热量的堆积，导致led光源由于温度过高而导致寿命下降，甚至烧毁。

图1为本发明实施例深海照明led光源装置组成示意图。图2为本发明实施例深海照明led光源装置示意图。如图1和图2所示，一种深海照明led光源装置，包括：由下往上依次排列的热沉材料层1、金属基层2、梯度过渡层3、硅铜共掺杂的类金刚石薄膜层4、电路层5、绝缘层6和灯珠7，所述绝缘层6采用类金刚石薄膜，所述灯珠7位于所述绝缘层6上。

所述热沉材料层1采用铜热沉材料或铝热沉材料或钛热沉材料。所述梯度过渡层3采用碳化钛梯度过渡层。

所述灯珠7在所述绝缘层6上均匀分布。

所述金属基层2采用金属钛基层或金属铝基层。

所述金属基层2厚度为0.2-0.4微米，所述梯度过渡层3厚度为0.4-1微米，所述硅铜共掺杂的类金刚石薄膜层4厚度为2-4微米。

本发明的硅铜共掺杂的类金刚石薄膜层，在提高类金刚石薄膜的热稳定性的同时，又降低了类金刚石薄膜的内应力，使得这种类金刚石薄膜在散热方面有良好的表现。本发明中的金属基层和梯度过渡层能够改善类金刚石薄膜与金属接触角过大的问题。本发明利用类金刚石薄膜将led面板和热沉材料键合在一起，提高了深海led光源模块的整体散热能力。

图3为本发明实施例深海照明led光源装置的制备方法流程图。如图3所示，一种深海照明led光源装置的制备方法，包括：

步骤101：在热沉材料的端面，利用真空离子溅射，形成金属基层；

步骤102：在所述金属基层的表面，利用反应溅射法，形成梯度过渡层；

步骤103：在所述梯度过渡层的表面，利用射频等离子体化学气相沉积法，形成硅铜共掺杂的类金刚石薄膜；

步骤104：在所述类金刚石薄膜的表面，利用喷涂方法，形成电路层；

步骤105：在所述电路层的表面，利用射频等离子体化学气相沉积法，形成绝缘层；

步骤106：在所述绝缘层上设置灯珠。

在步骤101之前还应该对热沉材料进行溅射清洗，具体的需要对真空室抽真空以及使用ar对热沉材料的基体表面进行溅射清洗。

步骤103，具体包括：

在所述梯度过渡层的表面通入碳源气体，通过射频辉光放电，分解碳源气体，在自偏压作用下，分解物持续沉积到所述梯度过渡层的表面上，形成硅铜共掺杂的类金刚石薄膜。

具体实施例1：

本实施例1制备的深海led光源装置选择的是铜热沉，通过金属基层、梯度过渡层和硅铜共掺杂的类金刚石薄膜层，与电路层以及led面板相结合，并在表面镀上类金刚石薄膜作为绝缘层。其中，金属基层、梯度过渡层、硅铜共掺杂的类金刚石薄膜层组成复合薄膜。led面板上镀有绝缘层，绝缘层也采用硅铜共掺杂的类金刚石薄膜层。本实施例1中的金属基层采用纯钛层。

沉积类金刚石薄膜层之前，需要对真空室抽真空以及使用ar对基体表面进行溅射清洗，具体步骤如下：

(1)首先利用机械泵抽真空，在真空腔内压强降至5pa以下时，通入ar气3min，然后关掉ar气，接着再通入六甲基二硅氧烷(hmds)和碳源气体。

(2)继续抽真空至5pa以下后，打开分子泵，与(1)中通气体的步骤一样，继续排除真空腔和气体管道内的空气，最后关掉六甲基二硅氧烷(hmds)和碳源气体的开关，继续利用机械泵和分子泵对真空室抽真空。

(3)在真空室内压强降至4×10^-4pa以下后，通入ar气，流量为20sccm，此时真空室内气压为0.3pa；打开基台射频功率源，调节电流为0.12a，电压为800v，射频功率为96w，此时自偏压为320v。

(4)10min之后，打开直流溅射电源，调节电流为0.2a，直流溅射电压为330v，功率为66w。在电场作用下ar⁺轰击靶材，以除去靶材表面的污染物和氧化物层，整个表面清洁过程持续5min左右。

梯度过渡层又分为纯钛层和碳化钛化合物层，采用溅射、反应溅射与rf-cvd相结合的技术来沉积此梯度过渡层。基体清洁完成后，在沉积纯钛层的过程中，只通入溅射气体ar气，ar气体流量为15sccm，打开钛材挡板，通过调节设备的溅射功率，来控制射频辉光放电，产生ar能量，在直流电场作用下ar轰击钛靶，沉积纯钛层，沉积时间为15min，形成纯钛层2。导入hmds并将其流量调节至2sccm，ar气流量调节为13sccm，沉积时间为10min。逐渐降低ar气流量，增大反应性气体六甲基二硅氧烷(hmds)的流量，增加hmds流量至3sccm，调节ar气流量为12scm，沉积时间同样为10min；增加hmds流量至4sccm，调节ar气流量为11sccm，沉积时间同样为10min；增加hmds流量至5sccm，调节ar气流量为10sccm，沉积时间同样为10min；ar气和hmds的总流量保持为15sccm。随着反应性气体的分解，分解物在基体表面与钛ti粒子结合形成化合物，所述钛ti粒子由钛靶溅射得到，所述化合物沉积在纯金属层表面。

通入碳源气体，通过射频辉光放电，分解碳源气体，在自偏压作用下，分解物持续沉积到基体上，形成dlc。具体步骤如下：

(1)过渡层沉积结束后，使hmds和铜源气体流量计为全开状态，然后关闭直流溅射电源以及靶材挡板，关闭ar气，保持hmds和铜源气体全开5min；

(2)本实施例中采用的碳源气体为甲苯(toluene)，所以在此步骤导入碳源气体toluene，调节toluene流量为5sccm，随后把hmds和铜源气体流量计调为5sccm，沉积时间为10min；然后调节toluene流量为10sccm，hmds和铜源气体流量计保持为5sccm，最后通过控制此步骤的沉积时间，可以改变dlc膜的厚度。

利用喷涂工艺，在镀好的铜热沉上喷涂设计好的电路层后，再重复上述步骤，制备表面的绝缘层。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。