专利名称：用于大功率led灯的高反射率纳米膜层及其镀膜方法
技术领域：
本发明涉及一种用于大功率LED灯的高反射率的纳米膜层及其镀膜方法。
背景技术：
LED灯具有寿命长、光效高、无辐射、无污染、耐冲击、耐震动、低功耗以及色温范围 广等优点，因此作为新兴的绿色、环保、节能光源被广泛应用于汽车灯、路灯、手电筒、灯具 等场所，大功率的LED灯常使用于路灯、隧道灯、水底灯、投光灯等应用场合。为了充分利用 LED灯的光源，节约电能，常在LED灯上贴覆反射膜，对于大功率的LED灯来说，要求反射膜 能在120摄氏度的高温下长时间工作，抗氧化时间在3万小时以上。普通的反射膜的抗氧 化时间约为5000小时，反射率也较低，无法达到大功率LED灯的使用要求。目前，在大功率LED灯上常使用铝箔作为反射膜。铝箔反射率约在60%，抗氧化时 间短，其厚度一般大于0. 1mm，在LED灯回收再利用时，需要将铝箔撕去，环保性差，且不方 便。另外在制作时，需要将铝箔贴在LED灯的光反射表面上，这个过程会导致良品率不高， 生产效率低下。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于大功率LED灯的高反射率 的纳米膜层及其镀膜方法，制备的膜层具有高反射率、抗氧化性好的特点，镀膜过程一次性 成膜，无需组装，可用于连续批量化的工业化生产。本发明的技术方案是一种用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层，包含A1203、A1 和SiO2三种组成成分，所述高反射率纳米膜层应用真空离子磁控溅镀技术镀在LED灯的光 反射表面。进一步的，所述用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层的组成成分Al2O3占膜层总 质量的5% 10%，Al占膜层总质量的80% 85%，SiO2占膜层总质量的5% 15%。本发明还提出了制造上述用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层的镀膜方法，包 含如下步骤步骤Sl 将需镀膜的LED灯放入第一真空室，并充入氧气；步骤S2 对LED灯的光反射表面进行等离子体表面改质处理；步骤S3 装有Al靶材的第二真空室内放入需镀膜的LED灯，并充入氧气和氩气， 进行真空离子磁控溅镀Al2O3层；步骤S4:装有Al靶材的第三真空室内放入需镀膜的LED灯，并充入氩气，进行真 空离子磁控溅镀Al层；步骤S5 装有Si靶材的第四真空室内放入需镀膜的LED灯，并充入氧气和氩气， 进行真空离子磁控溅镀SiO2层；步骤S6 用于膜质老化处理的第五真空室内放入已镀膜的LED灯，并抽真空，通过 若干次反复的快速降温和升温，对膜质进行老化处理，稳定膜质；
步骤S7 破真空，镀膜工序完成。进一步的，上述高反射率纳米膜层的镀膜方法的步骤S3和步骤S5中所述氧气占 充入的工作气体总体积的5% 35%。进一步的，上述高反射率纳米膜层的镀膜方法，在步骤Si、S3、S4和S5中，在充入 气体之前，真空室在室温40°C 60°C时抽真空至0. 05Pa 0. 5Pa。进一步的，上述高反射率纳米膜层的镀膜方法，在步骤Si、S3、S4和S5中，在充入 气体之后，使真空室气压达到0. 5Pa 5Pa。进一步的，上述高反射率纳米膜层的镀膜方法，在步骤S6中，第五真空室抽真空 至 5X ICT4Pa 5Xl(T3Pa。进一步的，上述高反射率纳米膜层的镀膜方法，在步骤S6中，通过从外界通入气 体对膜质进行升温和降温处理，通入的气体为氮气或氧气。进一步的，上述高反射率纳米膜层的镀膜方法的，在步骤S6中，快速升温至 100°C 150°C，快速降温至60°C。本发明的优点是1.采用真空离子溅镀技术将高反射率膜层一次性镀覆在LED灯的光反射表面，不 需要再组装，可用于连续批量化的工业化生产，提高了生产效率和产品良品率；2.用真空离子溅镀技术制成的膜层仅厚0. lum，在LED灯回收再利用时，不需去除 该膜层，不会影响LED灯的物性，环保性强；3.采用Al和Si为主材料，生成包含A1203、Al和SiO2三种组成成分的膜层，具有 高反射率的优点，反射率在68cd/m2 70cd/m2之间，且具有优良的抗氧化性，可用于大功率 的LED灯。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述图1为本发明的镀膜方法的流程图；图2为本发明的优选实施例的镀膜生产线的真空室示意图。其中1第一真空室；10第一大气真空过渡腔；12第一真空稳定缓冲腔；2第二真 空室；23第一溅镀气体分离缓冲腔；3第三真空室34第二溅镀气体分离缓冲腔；4第四真空 室；45第二真空稳定缓冲腔；5第五真空室；50第二大气-真空过渡腔；6过渡闸门。
具体实施例方式实施例用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层，包含A1203、Al和SiO2三种组成 成分，其中Al2O3占膜层总质量的5% 10%，Al占膜层总质量的80% 85%，SiO2占膜层 总质量的5% 15%。高反射率纳米膜层应用真空离子磁控溅镀技术镀在LED灯的光反射 表面。真空离子磁控溅镀技术的原理是利用辉光放电(glow discharge)将氩气(Ar)离子 撞击靶材(target)表面，靶材的原子被弹出而堆积在基板表面(即LED灯的光反射表面) 形成薄膜。真空离子磁控溅镀技术的靶材输入功率及溅射时间可以控制，容易得到高精度 的膜厚。这种用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层的镀膜在真空离子连续溅镀生产线上完成，包含如下步骤步骤Sl 在第一真空室1内放入需镀膜的LED灯，在室温40°C 60°C时抽真空至 0. 05Pa 0. 5Pa,充入氧气至0. 5Pa 5Pa，步骤S2 对LED灯的光反射表面进行等离子体表面改质处理，去除表面的杂质，使 后期的镀膜能更牢固。等离子体表面处理是在电极与真空室壁(或所有其它的接地源)之间加上电位 差，造成真空室内的等离子场，正电荷气体离子会被阴极高速吸引，连续不断的撞击基材表 面，利用等离子体中产生的诸如带电粒子的活性粒子对基材表面(LED灯的光反射表面)进 行改性，使基材表面的分子结构断裂，对基材表面进行“清洗”，移除表面的污染，如离型剂、 加工助剂和技工的指纹等，使基材表面和将要镀上的膜之间有较好的附着力。步骤S3:第二真空室2装有铝(Al)靶材，放入需镀膜的LED灯，在室温40°C 600C时抽真空至0. 05Pa 0. 5Pa,充入氧气和氩气至0. 5Pa 5Pa，进行真空离子磁控溅镀 Al2O3层。具体工作原理为氩气离子撞击Al靶材，使Al离子弹出，并和氧气反应生成Al2O3， 堆积在LED灯的光反射表面形成Al2O3层。步骤S4:第三真空室3装有铝(Al)靶材，放入需镀膜的LED灯，在室温40°C 60°C时抽真空至0. 05Pa 0. 5Pa，充入氩气至0. 5Pa 5Pa，进行真空离子磁控溅镀Al层。步骤S5 第四真空室4装有硅(Si)靶材，放入需镀膜的LED灯，在室温40°C 60°C时抽真空至0. 05Pa 0. 5Pa，充入氧气和氩气至0. 5Pa 5Pa，进行真空离子磁控溅镀 SiO2层。具体工作原理为氩气离子撞击Si靶材，使Si离子弹出，并和氧气反应生成SiO2, 堆积在LED灯的光反射表面形成SiO2层。步骤S6 第五真空室5用于膜质老化处理，放入完成镀膜的LED灯，并抽真空至 5 X 10_4Pa 5 X 10_3Pa，通过若干次反复的快速降温和升温，对膜质进行老化处理，稳定膜 质。本实施例通过从外界通入气体对膜质进行升温和降温处理，通入的气体为氮气或氧气。 优选的，快速升温至100°C 150°C，快速降温至60°C。步骤S7 破真空，镀膜工序完成。用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层的三种组成成分A1203、Al和SiO2的质量 比例由在真实室内的真空离子磁控溅镀的靶材输入功率及溅射时间决定，但主要取决于溅 射功率。若所占质量多，则溅射功率大，镀的膜层厚。比如，分别控制在第二、第三、第四真 空室内的溅射功率，使Al2O3占膜层总质量的10%，A1占膜层总质量的80%，Si02占膜层总 质量的10%。为了在真空离子连续溅镀生产线上使镀膜操作更稳定和流畅，在第一真空室之前 设置有第一大气-真空过渡腔10，在第一真空室1和第二真空室2之间设置有第一真空 稳定缓冲腔12，在第二真空室2和第三真空室3之间设置有第一溅镀气体分离缓冲腔23， 在第三真空室3和第四真空室4之间设置有第二溅镀气体分离缓冲腔34，在第四真空室4 和第五真空室5之间设置有第二真空稳定缓冲腔45，在第五真空室5之后设置有第二大 气_真空过渡腔50。在第一大气_真空过渡腔10的前端、第一真空室1和第一大气_真空 过渡腔10之间、第一真空室1和第一真空稳定缓冲腔12之间、第五真空室5和第二真空稳 定缓冲腔45之间，第五真空室5和第二大气-真空过渡腔50之间、以及第二大气-真空过 渡腔50的后端，都设置有过渡闸门6，用于LED灯在不同真空室之间过渡时，不同真空室之
6间可以有各自不同的气压和充入不同的气体，尽量减少相互影响。 待镀膜的LED灯，首先通过过渡闸门6被送入第一大气-真空过渡腔10、然后依次 经过第一真空室1、第一真空稳定缓冲腔12、第二真空室2、第一溅镀气体分离缓冲腔23、第 三真空室3、第二溅镀气体分离缓冲腔34、第四真空室4、第二真空稳定缓冲腔45、第五真空 室5，最后进入第二大气-真空过渡腔50，且在第二大气-真空过渡腔50中进行破真空，完 成镀膜工艺。第一大气_真空过渡腔10和第二大气_真空过渡腔50分别位于镀膜生产线 的前端和后端，用于在大气和真空之间过渡。第一真空稳定缓冲腔12和第二真空稳定缓冲 腔45分别位于进行溅镀的第二真空室2之前和完成溅镀的第四真空室4之后，用于稳定真 空度。第一溅镀气体分离缓冲腔23和第二溅镀气体分离缓冲腔34分别位于两不同的溅镀 真空室之间(第二真空室和第三真空室之间，以及第三真空室和第四真空室之间)，用于对 溅镀的气体进行分离缓冲，防止将一个溅镀真空室内的气体带入另一个溅镀不同材料的真 空室内，影响溅镀的纯净度。 以上所述，仅为本发明的优选实施例，并不能以此限定本发明实施的范围，凡依本 发明权利要求及说明书内容所作的简单的变换，皆应仍属于本发明覆盖的保护范围。
权利要求
一种用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层，其特征在于包含Al2O3、Al和SiO2三种组成成分，所述高反射率纳米膜层应用真空离子磁控溅镀技术镀在LED灯的光反射表面。
2.根据权利要求1中所述的用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层，其特征在于所 述高反射率纳米膜层的组成成分Al2O3占膜层总质量的5% 10%，Al占膜层总质量的 80% 85%，SiO2占膜层总质量的5% 15%。
3.—种制造权利要求1中所述的用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层的镀膜方法， 其特征在于包含如下步骤步骤Sl 将需镀膜的LED灯放入第一真空室(1)，并充入氧气；步骤S2 对LED灯的光反射表面进行等离子体表面改质处理；步骤S3 装有Al靶材的第二真空室(2)内放入需镀膜的LED灯，并充入氧气和氩气， 进行真空离子磁控溅镀Al2O3层；步骤S4:装有Al靶材的第三真空室(3)内放入需镀膜的LED灯，并充入氩气，进行真 空离子磁控溅镀Al层；步骤S5:装有Si靶材的第四真空室(4)内放入需镀膜的LED灯，并充入氧气和氩气， 进行真空离子磁控溅镀SiO2层；步骤S6 用于膜质老化处理的第五真空室(5)内放入已镀膜的LED灯，并抽真空，通过 若干次反复的快速降温和升温，对膜质进行老化处理，稳定膜质；步骤S7 破真空，镀膜工序完成。
4.根据权利要求3中所述的用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层的镀膜方法，其特 征在于步骤S3和步骤S5中充入的氧气分别占在该步骤中充入气体总体积的5% 35%。
5.根据权利要求3中所述的用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层的镀膜方法，其特 征在于在步骤Si、S3、S4和S5中，在充入气体之前，真空室在室温40°C 60°C时抽真空 至 0. 05Pa 0. 5Pa。
6.根据权利要求3或5中所述的用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层的镀膜方法， 其特征在于在步骤S1、S3、S4和S5中，在充入气体之后，使真空室气压达到0. 5Pa 5Pa。
7.根据权利要求3中所述的用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层的镀膜方法，其特 征在于在步骤S6中，第五真空室(5)抽真空至5 X 10_4Pa 5 X 10_3Pa。
8.根据权利要求3中所述的用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层的镀膜方法，其特 征在于在步骤S6中，通过从外界通入气体对膜质进行升温和降温处理，通入的气体为氮 气或氧气。
9.根据权利要求3或8中所述的用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层的镀膜方法， 其特征在于在步骤S6中，快速升温至100°C 150°C，快速降温至60°C。
10.根据权利要求3中所述的用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层的镀膜方法，其 特征在于在第一真空室(1)之前，设置有第一大气-真空过渡腔(10)，在第一真空室(1) 和第二真空室(2)之间设置有第一真空稳定缓冲腔(12)，在第二真空室(2)和第三真空室 (3)之间设置有第一溅镀气体分离缓冲腔(23)，在第三真空室(3)和第四真空室(4)之间 设置有第二溅镀气体分离缓冲腔(34)，在第四真空室(4)和第五真空室(5)之间设置有第 二真空稳定缓冲腔(45)，在第五真空室(5)之后设置有第二大气-真空过渡腔(50)；对LED灯进行镀膜时，LED灯被依次送入第一大气真空过渡腔(10)、第一真空室(1)、第一真空稳 定缓冲腔(12)、第二真空室(2)、第一溅镀气体分离缓冲腔(23)、第三真空室(3)、第二溅镀 气体分离缓冲腔(34)、第四真空室(4)、第二真空稳定缓冲腔(45)、第五真空室(5)和第二 大气-真空过渡腔(50)，且在第二大气-真空过渡腔(50)中进行步骤S7的破真空。
全文摘要
本发明公开了一种用于大功率LED灯的高反射率纳米膜层，包含Al2O3、Al和SiO2三种组成成分，且应用真空离子磁控溅镀技术镀在LED灯的光反射表面。还公开了制备这种高反射率纳米膜层的镀膜方法，依次包括等离子体表面改质处理、镀Al2O3层、镀Al层、镀SiO2层和膜质老化处理几个步骤。本发明制备的膜层具有高反射率、抗氧化性好的特点，镀膜过程一次性成膜，无需组装，可用于连续批量化的工业化生产，生产效率和产品良品率较高。
文档编号C23C14/18GK101949003SQ20101021445
公开日2011年1月19日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者戴明光, 陈浩 申请人:苏州爱迪尔镀膜科技有限公司