本發(fā)明屬于LED領域，涉及LED的散熱設計，特別涉及一種LED燈芯支架及其制造方法。

背景技術：

LED是一種新型固態(tài)光源，自問世以來受到了極大的關注。它的發(fā)光機理是靠PN結(jié)中的電子在能帶間躍遷產(chǎn)生光能。在外電場的作用下，電子與空穴的輻射復合發(fā)生電致作用，一部分的能量轉(zhuǎn)化為光能，而無輻射復合產(chǎn)生的晶格震蕩將其余能量轉(zhuǎn)化為熱能。目前LED的發(fā)光效率僅為20％-30％,因此LED的大部分能量都會轉(zhuǎn)化為熱能，大量的熱能需要及時地散發(fā)出去，否則將會縮短LED的使用壽命。所以，在LED快速發(fā)展的同時，人們也不斷進行著LED散熱技術的研究。

現(xiàn)有的LED燈具中，發(fā)光主體為LED燈芯，LED燈芯包括燈芯支架和安裝在燈芯支架上的光源，即LED燈珠或LED芯片；燈芯支架設置有電路，光源連接燈芯支架上的電路。

現(xiàn)有的LED燈芯中，多采用整塊的PCB板(printed circuit board印刷電路板)作為燈芯支架，光源安裝到PCB板上后，PCB板直接通過螺釘安裝到LED燈具上。在該種LED燈芯中，光源所產(chǎn)生的熱量大部分傳遞到PCB板上，由PCB板負責散熱。而當光源的數(shù)量較多時，PCB板上有限的表面積將不能滿足散熱需求，而且PCB板上的光源分布密集，通風效果不佳，也會影響散熱，縮短LED的使用壽命。因此，針對上述問題，有必要設計出一種新型結(jié)構的LED燈芯支架。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種散熱效果好的LED燈芯支架及種LED燈芯支架的制造方法。

為了實現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種LED燈芯支架，包括柱狀的中心支架和圍繞所述中心支架均勻分布的多個LED燈板，所述LED燈板包括基板和設置在基板上的LED芯片及電路，所述基板包括長條狀的主體部分和長條狀的連接部分，所述連接部分與所述主體部分組成“y”形的結(jié)構；所述主體部分用于安裝所述LED芯片；所述連接部分包括第一端部和第二端部，所述第一端部用于將所述LED燈板安裝固定在所述中心支架上，所述第二端部連接至所述主體部分的中部。

進一步的，所述基板的正反兩面均安裝有LED芯片，所述基板上開設有貫穿正反兩面的至少一個通孔，所述基板正反兩面上的電路通過所述通孔相互連接。

進一步的，所述LED燈板的連接部分與所述中心支架的中心軸線大致垂直，所述LED燈板的基板的正反兩面相對于所述中心支架的中心軸線對稱。

進一步的，所述中心支架為復合陶瓷注塑體，所述LED燈板的連接部分的第一端部嵌入所述復合陶瓷注塑體。

進一步的，所述復合陶瓷注塑體的底部設置有連接端子，所述連接端子的一部分嵌入所述復合陶瓷注塑體、另一部分伸出所述復合陶瓷注塑體，所述復合陶瓷注塑體的內(nèi)部設置有導線，所述導線一端與所述連接端子連接、另一端與所述LED燈板上的電路連接。

為了達到上述目的之二，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了該種LED燈芯支架的制造方法，包括以下步驟：制備注塑材料；根據(jù)LED燈芯支架的形狀需求準備模具，并在模具上設置固定結(jié)構，該固定結(jié)構用于固定后續(xù)需要嵌入所述注塑體的零部件，完成對所述LED燈芯支架的電氣零部件的電連接，并把導線放入所述模具之內(nèi)；把LED燈板通過固定結(jié)構固定于模具并把LED燈板的第二端部伸入模具的型腔；把注塑材料注入模具，脫模得到一體成型的LED燈芯支架。

進一步的，所述步驟1)中的注塑材料為復合陶瓷材料，該復合陶瓷材料由以下方法制得：加入47-54份復合陶瓷粉、43-49份復合聚合樹脂和1-5份原硅酸四乙酯，攪拌得到陶瓷材料A；所述復合陶瓷粉由47-53份氧化鋁陶瓷粉和47-53份氮化硼陶瓷粉混合而成；所述復合聚合樹脂由97-99份E03型環(huán)氧樹脂和1-3份偏苯四酸酐混合而成；加入81-85份所述陶瓷材料A、13-18份低密度聚乙烯和1-2份草酸，攪拌得到所述復合陶瓷材料。

進一步的，所述步驟4)中，在注塑前把注塑機料筒的預設溫度設置為130-150℃；注塑機在80-110MPa壓力下，把所述復合陶瓷材料注入模具；注入所述復合陶瓷材料后，模具在30-50MPa壓力下保壓1-3分鐘，冷卻至室溫后脫模。

進一步的，在所述步驟4)后加入步驟：5)對脫模后的陶瓷胚件進行脫脂處理；6)對陶瓷胚件進行燒結(jié)，燒結(jié)的溫度為170-190℃，燒結(jié)時間為15-20分鐘。

進一步的，所述步驟5)中，采用水基萃取脫脂，陶瓷胚件和離子水的比例設置在1：65-1：70之間，水基萃取脫脂溫度設置為50-80℃，水基萃取脫脂時間為10-20分鐘；在所述步驟5)和步驟6)之間加入步驟：對陶瓷胚件進行浸漬處理，浸漬時間為18-23分鐘；浸漬液按重量份包括如下成分：43份陶瓷粉、43份聚合樹脂和14份聚乙烯溶劑。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提供的LED燈芯支架，其包括中心支架和LED燈板，中心支架為注塑得到，在中心支架注塑前把LED燈板固定在模具，并把LED燈板的一部分插入模具的型腔，注塑成型后該插入型腔的一部分LED燈板便直接嵌入并固定在中心支架上，而處于中心支架之外的LED燈板則用于安裝光源。該種LED燈芯為立體結(jié)構，有效散熱面積大，使得單位面積內(nèi)所需散熱的量較少，且結(jié)構內(nèi)部通風好，有利于熱能的散發(fā)。另外，LED燈板直接嵌入到中心支架中，有利于熱能的傳導，便于熱能的散發(fā)，可有效延長LED的使用壽命；且該種LED燈芯支為立體式光源，光照范圍廣。

本發(fā)明還提供了制造上述LED燈芯支架的方法，其采用一體注塑成型的工藝。通過在注塑模具上設置固定結(jié)構，在注塑前把LED燈板固定在固定結(jié)構上，并部分伸入模具的型腔中，而注塑時，注塑材料便會覆蓋LED燈板的伸入型腔的那一部分，注塑完成后，LED燈板便直接嵌入到注塑體中，之后進行后續(xù)處理便可得到一體成型的LED燈芯支架。利用該種方法可大批量快速生產(chǎn)LED燈芯支架，降低單個LED燈芯支架的制造成本，適合推廣應用

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制

圖1是LED燈芯支架的結(jié)構示意圖。

圖2是LED燈芯支架的內(nèi)部布線示意圖。

圖3是LED燈板的結(jié)構示意圖。

圖4是LED燈板的另一個角度的結(jié)構示意圖。

圖5是LED燈板相對于中心支架的軸線傾斜設置時的結(jié)構示意圖。

附圖中的附圖標記包括：

1——中心支架；

2——LED燈板、21——基板、22——電路、23——主體部分、24——連接部分、25——通孔；

3——連接端子、31——導線。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明的一種LED燈芯支架，如圖1至圖4所示，其包括柱狀的中心支架1和圍繞中心支架1均勻分布的多個LED燈板2。下面就各部分詳細講解該種LED燈芯支架。

LED燈板的結(jié)構

如圖3和圖4所示，LED燈板2包括基板21和設置在基板21上的LED芯片及電路22，基板21包括長條狀的主體部分23和長條狀的連接部分24，主體部分23用于安裝LED芯片，主體部分23的每一面上的多個LED芯片沿著主體部分23的長度方向排布，優(yōu)選地，均勻分布。連接部分24包括第一端部和第二端部，第一端部用于把該基板21安裝固定，第二端部與主體部分23中部連接，這里的主體部分23的中部，并不嚴格限定在主體部分23的中點，而是相對于兩端而言，處于大致中間的位置。從本發(fā)明的優(yōu)選實施例來看，主體部分23與連接部分24的連接位置可以在主體部分23的正中間，或者向兩端之一偏離一段距離。連接部分24相對于主體部分23傾斜一定的角度，連接部分24與主體部分23組成“y”形的結(jié)構。傾斜是為了更大程度地利用光源，使光線能夠覆蓋的范圍更大。傾斜的角度是根據(jù)光源的具體發(fā)光角度而定，如圖1至圖3所示，連接部分24相對于主體部分23傾斜的角度優(yōu)選為70-85度。

在本實施例中，基板21的正反兩面均設置有電路以及安裝有LED芯片，基板21上開設有貫穿正反兩面的至少一個通孔25，基板21正反兩面上的電路22通過通孔25相互連接。進一步優(yōu)選地，基板21為一體結(jié)構的復合陶瓷基板，復合陶瓷基板的正面的電路22通過通孔25與復合陶瓷基板的反面的電路22連接，從而使得電源能夠同時驅(qū)動復合陶瓷基板正反兩面的LED芯片發(fā)光。

中心支架的結(jié)構

在本實施例中，中心支架1可以為圓柱體、錐體、棱柱、棱錐或中部鼓起的柱體，但不限于上述形狀。

在本實施例中，如圖1和圖2所示，中心支架1為復合陶瓷注塑體，復合陶瓷的導熱性和散熱性好，提高散熱效率，延長LED使用壽命；且復合陶瓷材料的絕緣性好，可保證使用時的安全性。注塑前，先根據(jù)LED燈芯支架的形狀需求準備模具，并在模具上設置固定結(jié)構，該固定結(jié)構用于固定后續(xù)需要嵌入所述注塑體的零部件，該固定結(jié)構可為夾子，用于把如LED燈板2和連接端子3按照需要的位置和角度夾持?。恢笸瓿蓪ED燈芯支架的電氣零部件的電連接，如使用導線把連接端子3和LED燈板2電連接，并把導線放入所述模具之內(nèi)；最后再進行注塑。這樣，注塑完成后，LED燈板2和連接端子3便一體成型在注塑體，同時導線藏于注塑體之內(nèi)。

LED燈板2的連接部分24的第一端部嵌入中心支架1。該種LED燈芯支架通過注塑成型得到，在注塑前把LED燈板2固定在模具，并把LED燈板2的連接部分24的第一端部插入模具的型腔，注塑成型后LED燈板2的連接部分24的第一端部便直接嵌入并固定在中心支架1上，外伸出的主體部分23則安裝上光源。該種結(jié)構LED燈芯支架呈樹狀，為立體結(jié)構，有效散熱面積大，使得單位面積內(nèi)所需散熱的量較少；而且，其內(nèi)部通風好，有利于熱能被快速帶走；再有，LED燈板2直接嵌入到中心支架1中，便于熱能的傳導，有利于熱能的散發(fā)。

在本實施例中，如圖1和圖2所示，中心支架1的底部設置有連接端子3，連接端子3的一部分嵌入中心支架1，另一部分伸出中心支架1，中心支架1的內(nèi)部設置有導線31，導線31一端與連接端子3連接，另一端與LED燈板2上的電路22連接。該連接端子3嵌入中心支架1的方法與LED燈板2固定于中心支架1的方法一致。在連接端子3的位置設置方面，把連接端子3設置在安裝端的表面并伸出一部分，即圖1和圖2中的設置在中心支架1的底面，因為該底面為LED燈芯支架的安裝面，所以該連接端子3能夠起到了一物兩用的功能：既可連接電源作為導電部件，又可插在孔中作為LED燈芯支架的定位部件。另外，還可把連接端子3布局成標準插頭，用于與標準插孔配合，使該LED燈芯支架成為具有快速連接的標準件。優(yōu)選地，為了不影響LED燈芯支架的外觀，導線31設置于中心支架1之內(nèi)，具體地可在中心支架1注塑前先把導線31設置于模具的型腔中，注塑成型后導線31便被包裹在中心支架1之內(nèi)，這樣也可保護導線31。當然，導線也不是必須設置于中心支架1內(nèi)的，也可在后續(xù)使用時再把導線接到電路22層。

LED燈板的安裝

LED燈板2的其中一種安裝方式如圖1所示：LED燈板2的連接部分24與中心支架1的中心軸線大致垂直，LED燈板2的基板21的正反兩面相對于中心支架1的中心軸線對稱。LED燈板2設置有四塊，四塊LED燈板2的主體部分23限定出一個截錐面，且截錐面從中心支架1的底部向頂部縮小，因為LED燈板2為“y”形的結(jié)構，當LED燈板2的連接部分24與中心支架1的中心軸線大致垂直時，LED燈板2的主體部分23將相對于燈芯支架的中心軸線傾斜一定的角度，即限定出了截錐面，該傾斜的角度是根據(jù)LED芯片的具體發(fā)光角度而定，傾斜是為了更大程度地利用光源，使光源的排布相對于基準面成一特定的傾斜角度，使其光線能夠覆蓋的范圍更大，不僅能覆蓋水平方向上的360°，還能覆蓋垂直方向上的部分角度。

LED燈板2的另一種安裝方式如圖5所示：LED燈板2的連接部分24與中心支架1的中心軸線大致垂直，LED燈板2的基板21的正反兩面的對稱面相對于中心支架1的中心軸線形成一不大于10度的夾角∠1，即LED燈板2的正面或反面有一面稍微朝上，而另一面稍微朝下，這樣也達到了讓燈光覆蓋垂直方向上的部分角度的目的。LED燈板2設置有四塊，四塊LED燈板2的主體部分23限定出一個截錐面，且截錐面從中心支架1的底部向頂部縮小。

LED燈芯支架的制造

實施例1

本發(fā)明還提供了一種制造上述LED燈芯支架的方法，具體包括以下步驟：

1、制備用于注塑的注塑材料。在本發(fā)明中，注塑材料采用一種復合陶瓷材料，該復合陶瓷材料通過以下方法制備：首先采用50份復合陶瓷粉、48份復合聚合樹脂、2份原硅酸四乙酯，進行高速攪拌混合得到陶瓷材料A；其中的復合陶瓷粉由50份氧化鋁陶瓷粉和50份氮化硼陶瓷粉混合而成；其中的復合聚合樹脂由98份E03型環(huán)氧樹脂和2份偏苯四酸酐混合而成；之后采用83.5份陶瓷材料A、1.5份草酸、15份低密度聚乙烯，進行高速攪拌混合即可得到該種復合陶瓷材料；最后為了方便存儲和運輸，把上述復合陶瓷材料在造粒機中進行擠出造粒，得到粒狀的復合陶瓷材料。通過該種配比而得到的復合陶瓷材料，適用于注塑，且該材料制得的成品散熱效率可達30-40W/M·K，耐電壓值≥4300V，滿足LED燈芯支架對材料的性能要求；通過上述次序攪拌混合得到的復合陶瓷材料，混合效果好，材料分散均勻，可提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

2、根據(jù)LED燈芯支架的形狀需求準備模具。具體的，制造如圖1所示的圓柱體LED燈芯支架，需制造型腔為圓柱體空腔的模具，同時在型腔的上部分的四周開設四個用于放置和固定LED燈板的槽或固定結(jié)構，用于在注塑前把LED燈板固定在型腔的側(cè)面；同樣，還需在型腔的下端面設置多個用于放置和固定連接端子的槽或固定結(jié)構。

3、把LED燈板固定在模具的型腔的四周并部分伸入型腔，把連接端子固定于模具的型腔的下端面并部分伸入型腔，并用導線把LED燈板的電路層和連接端子連接，導線放置在型腔之內(nèi)。

4、把復合陶瓷材料注入模具。注入前，先把注塑機料筒的預設溫度設置為140℃；注塑機在100MPa壓力下，把復合陶瓷材料注入模具；注入復合陶瓷材料后，模具在40MPa壓力下保壓2分鐘，冷卻至室溫后脫模得到陶瓷胚件。

5、對陶瓷胚件進行脫脂處理。本實施例采用水基萃取對陶瓷胚件進行脫脂，陶瓷胚件和離子水的比例設置在1：70，水基萃取脫脂溫度設置為65℃，水基萃取脫脂時間為15分鐘。脫脂能保證燒結(jié)后的成品的合格率。

6、為了提高燒結(jié)后成品的質(zhì)量，本方法在陶瓷胚件燒結(jié)前還加入浸漬處理。浸漬液按重量份包括如下成分：43份陶瓷粉、43份聚合樹脂和14份聚乙烯溶劑；浸漬時間為20分鐘。

7、最后對陶瓷胚件進行燒結(jié)。燒結(jié)爐的溫度設置為180℃，燒結(jié)時間為17分鐘，出爐冷卻即可得到該種LED燈芯支架。

由于注塑體內(nèi)設置有導線，考慮到導線的熱脹冷縮率與復合陶瓷材料的熱脹冷縮率不一致，且需要保護導線，因此本發(fā)明的制造方法中，在注塑前需要對注塑機料筒的溫度進行控制，達到對復合陶瓷材料預加熱的目的，在燒結(jié)時的燒結(jié)溫度及燒結(jié)時間也進行控制，使燒結(jié)出的LED燈芯支架的內(nèi)部結(jié)構較優(yōu)。

此外，也可采用該種方法制造LED燈芯，具體需要在注塑前先把光源封裝在LED燈板上，而在后續(xù)的水基萃取脫脂前，需要套上保護套以保護光源，在最后的燒結(jié)前，需要取下保護套后再燒結(jié)即可。

實施例2

在本實施例中，除了復合陶瓷材料的制備方法之外，其他方面同實施例1。在本實施例中，復合陶瓷材料通過以下方法制備：首先采用53份復合陶瓷粉、45份復合聚合樹脂、2份原硅酸四乙酯，進行高速攪拌混合得到陶瓷材料A；其中的復合陶瓷粉由47份氧化鋁陶瓷粉和53份氮化硼陶瓷粉混合而成；其中的復合聚合樹脂由97份E03型環(huán)氧樹脂和3份偏苯四酸酐混合而成；之后采用85份陶瓷材料A、2份草酸、13份低密度聚乙烯，進行高速攪拌混合即可得到該種復合陶瓷材料。

實施例3

在本實施例中，除了復合陶瓷材料的制備方法之外，其他方面同實施例1。在本實施例中，復合陶瓷材料通過以下方法制備：首先采用47份復合陶瓷粉、49份復合聚合樹脂、4份原硅酸四乙酯，進行高速攪拌混合得到陶瓷材料A；其中的復合陶瓷粉由53份氧化鋁陶瓷粉和47份氮化硼陶瓷粉混合而成；其中的復合聚合樹脂由99份E03型環(huán)氧樹脂和1份偏苯四酸酐混合而成；之后采用81份陶瓷材料A、2份草酸、17份低密度聚乙烯，進行高速攪拌混合即可得到該種復合陶瓷材料。

最后應說明的是：以上所述的各實施例僅用于說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或全部技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。