[发明专利]一种提高LED基板散热性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种通过在LED基板表面涂覆纳米碳管来提高LED基板散热性能的方法。

背景技术

大功率LED在照明领域的应用已经开始规模化，目前制约高功率LED发展的瓶颈之一是散热问题。随着LED功率的提高，对基板散射性能要求大大提高，如果不能有效地耗散LED的热量，随之而来的热效应将会变得非常明显：结温升高，直接减少芯片出射的光子，取光效率降低；温度的升高会使得芯片的发射光谱发生红移，色温质量下降，尤其是对基于蓝光LED激发黄色荧光粉的白光LED器件更为严重，其中荧光粉的转换效率也会随着温度升高而降低。因此由于温度升高而产生的各种热效应会严重影响到LED器件的使用寿命和可靠性。大功率LED所产生的热量主要通过基板材料传导到外壳而散发出去，目前的基板主要有金属基板、陶瓷基板等。在这些基板的散热表面经常会带上很大的散热器或金属外壳散热，其缺点在于一方面大大增加了体积和LED灯具的费用；另一方面其主要靠增加散热面积来增加散热性能,而金属铝散热器表面的热辐射性能低。因此，其散热性能有进一步提高的空间。 

发明内容

本发明的目的就是针对现有LED基板的散热能力不足，提供一种提高LED基板散热性能的方法。

本发明方法通过在基板的散热面上涂覆纳米碳管薄膜实现对LED基板的高效散热。

一方面增加LED基板表面散热面积的同时，另一方面提高了基板在其工作温度下的红外热辐射性能，通过辐射降低表面温度。

本发明方法的具体步骤是：

步骤(1).将纳米碳管放入酸液中超声5～10小时，用去离子水洗净过滤，经40～70℃下真空干燥，得到纯净含氧官能团纳米碳管；所述的酸液为体积比为1：0.3～3的浓HNO₃和浓H₂SO₄的混合液；

步骤(2).将偶联剂加入去离子水中，用醋酸调pH值到4～5，搅拌至透明，加入无水乙醇溶液，搅拌均匀，形成偶联剂溶液；

所述的偶联剂为硅烷偶联剂，具体是乙稀基三甲氧基硅烷、乙稀基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷中的一种，每升去离子水中加入0.2～0.4升偶联剂；加入的无水乙醇溶液的量为加入的偶联剂体积的40～60倍；

步骤(3).将纯净含氧官能团纳米碳管加入偶联剂溶液中，50～80℃水浴中搅拌60～120分钟，过滤后经40～70℃真空干燥；每克纯净含氧官能团纳米碳管加入80～200ml偶联剂溶液；

步骤(4).制备纳米碳管涂料：将偶联化处理后的纳米碳管与成膜树脂按重量比1:2～5混合搅拌均匀成纳米碳管涂料；加入与所用成膜树脂相匹配的稀释剂,稀释剂的加入量按照树脂的使用说明；对需要固化剂的树脂加入固化剂，其种类和加入量按照树脂的使用说明；

所述的成膜树脂为丙烯酸树脂或环氧树脂；

步骤(5).将纳米碳管涂料均匀喷涂或刷涂在LED基板的散热表面，厚度小于等于60                                               ，40～80℃下烘干，使涂料固化成膜。

由于纳米碳管具有良好的热界面性能，其界面热阻为14.6mm²K/W,因此，在热的传输过程中不会造成大的热阻。由于纳米碳管独特的能带结构，纳米碳管具有良好的红外性能。当温度上升后，纳米碳管内部电子空穴复合增加，会大大增加红外辐射性能。纳米碳管具有针尖结构，具有良好的尖端辐射性能。由于纳米碳管本身具有大的表面积，因此可以增加纳米碳管接触空气的表面积。综合以上效果，可以显著的把表面温度分散到空间，从而达到降低LED芯片表面的温度。

本发明在LED基板表面涂覆纳米碳管能够增加LED基板的散热面积，提高LED基板的热红外辐射能力，从而能够显著提高散热性能，降低功率LED芯片表面的温度，在某些情况下免去铝散热片的使用，从而减小体积和降低成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1.

步骤(1).将纳米碳管放入体积比为1：3的浓HNO₃和浓H₂SO₄的混合液中，超声5小时，用去离子水洗净过滤，经40℃下真空干燥，得到纯净含氧官能团纳米碳管；

步骤(2).将0.2升乙稀基三甲氧基硅烷加入1升去离子水中，用醋酸调pH值到4.5，搅拌至透明，加入10升无水乙醇溶液，搅拌均匀，形成偶联剂溶液；