一种LED灯用浮沉式导热涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及导热涂料技术领域，更具体地说，涉及一种LED灯用浮沉式导热涂层及其制备方法。

背景技术

LED显示屏是一种平板显示器，由一个个小的LED模块面板组成，用来显示文字、图像、视频、录像信号等各种信息的设备，它需要背板才能真正发挥显示作用。现有技术中一般采用铝镁合金作为LED背板。

根据铝镁合金特性，其作为LED背板的优点有：1、耐蚀；2、高强度；3、电磁屏蔽性能优良；4、上色相较于其它铝基材料更容易；5、不错的导热性能；6、具有一定抗冲击能力。

但其有材料本身带来的局限性：1、导热性低于纯铝、镁基合金等材料，应用于冷光LED时，当LED处于高温环境内时则存在散热的问题(因为含铝镁合金不耐热，易失效甚至烧损)；2、脆性较大、疲劳性能差，受到较大冲击力或周期循环应力作用易崩碎；3、LED材料发热的热量散发其实最重要是通过空气传导(而不是常规意义上认为的还有辐射和光能转化，因为辐射热仍大部分存在于LED元件中，光能转化同理)，而铝镁合金的成型性能较差，使将其制成适合与空气对流的微型散热片结构成本较高。

现有技术中采用导热涂层的形式来辅助背板进行高效散热，但是散热效果十分有限，远远达不到背板产热的效率，尤其是针对密闭封装的LED灯时，其热量散发更为有限，同时表面容易积灰阻碍散热，导致散热性更差，无法满足铝镁合金背板的散热需求。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种LED灯用浮沉式导热涂层及其制备方法，可以通过对涂料的原料进行改进，提高涂层导热性能的同时，提高涂层的成型强度，并创新性的引入浮沉散热棒预埋在涂层内并延伸至涂层表面，其可以充分吸收热量然后触发浮沉动作，内部的活动棒在吸收到足够的热量后，热触发球内的冷却液加热蒸发，导致内部气压逐渐增大，直至突破控制管的封闭状态，大量气态冷却液和空气进入到热浮球内形成冲击并迫使其膨胀，热浮球在冲击力和浮力的双重作用下迫使活动棒整体上升增大与外界的接触面积，实现快速散热，并引起涂层附近的空气流动，加速换热效率的同时吹落涂层上的积灰，始终保持高导热性，然后在冷却后自主复位，可以实现高效的动态散热效果。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种LED灯用浮沉式导热涂层，包括以下重量份数计的原料：环氧树脂30-40份、填料40-50份、纳米粉体2-10份、分散剂0.5-1份、偶联剂0.2-1份、固化剂0.2-0.4份、浮沉散热棒10-20份。

进一步的，所述填料为铝粉、陶瓷粉末、钛白粉、磷酸锌、滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、云母氧化铁中的一种或者多种。

进一步的，所述纳米粉体包括氮化硼、氮化铝、碳化硅、氮化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化锌和氧化镁中的一种或者多种。

进一步的，所述分散剂为苯乙烯系嵌段共聚物，所述偶联剂为偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷，所述固化剂为聚酰胺651。

进一步的，所述浮沉散热棒包括定位管和活动棒，且活动棒插设于定位管内，所述活动棒包括热浮球、热触发球和控制管，且控制管连接于热浮球和热触发球之间，定位管起到对活动棒的定位作用，同时吸收涂层内的热量，但是主要由热触发球吸收热量然后通过控制管触发热浮球的膨胀上浮动作，从而提高与外界的接触面积和引起空气流动，达到加速散热的效果。

进一步的，所述热浮球包括多个散热单片以及内陷导热膜，且内陷导热膜连接于散热单片之间，所述散热单片内端连接有多根均匀分布的导热丝，正常状态下内陷导热膜是收纳的，减小热浮球受到的浮力，在气压增大时向外膨胀展开，促使热浮球整体体积变大，浮力提高从而配合上气体冲击实现上浮，导热丝可以提高散热单片的散热效果，可以更为有效的吸收热浮球空间内的热量进行散发。

进一步的，所述热触发球包括控形半球罩和容水半球膜，且控形半球罩和容水半球膜之间对称连接，所述容水半球膜内填充有冷却液，控形半球罩起到定形和防脱落的作用，容水半球膜的冷却液高效吸收热量然后蒸发，通过控制管将热量输送至热浮球内向外界散发，然后冷凝后回流继续吸收热量，从而实现动态的换热效果。

进一步的，所述控制管包括变径外管、轻质卡球以及一对弹性拉丝，所述轻质卡球插设于变径外管内，且一对弹性拉丝分别连接于热浮球与轻质卡球和热触发球与轻质卡球之间，轻质卡球起到临时性封堵作用，从而可以积聚到足够大的气压和足够多的冷却液，避免气压缓慢上升导致热浮球膨胀速度下降，然后上浮动作幅度过小，引起的空气流动效果较差而导致散热效果减弱，同时也可以避免少量冷却液直接回流导致气压增加不够甚至对后续的冷却液回流造成干扰的情况，弹性拉丝起到辅助轻质卡球复位的作用。

进一步的，所述变径外管的内径从开口处向中心处逐渐缩小然后保持不变，且变径外管中心处的内径与轻质卡球的外径保持一致。

一种LED灯用浮沉式导热涂层的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照配方称取相应原料除却浮沉散热棒，并进行均匀混合得到涂料备用；

S2、将涂料均匀喷涂至LED灯背板上，然后取浮沉散热棒均匀插设至涂料中，插设的同时进行局跟随部热风固化实现定位；

S3、随后补料直至涂层厚度与浮沉散热棒保持一致，对涂料整体进行热风固化直至成型。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以通过对涂料的原料进行改进，提高涂层导热性能的同时，提高涂层的成型强度，并创新性的引入浮沉散热棒预埋在涂层内并延伸至涂层表面，其可以充分吸收热量然后触发浮沉动作，内部的活动棒在吸收到足够的热量后，热触发球内的冷却液加热蒸发，导致内部气压逐渐增大，直至突破控制管的封闭状态，大量气态冷却液和空气进入到热浮球内形成冲击并迫使其膨胀，热浮球在冲击力和浮力的双重作用下迫使活动棒整体上升增大与外界的接触面积，实现快速散热，并引起涂层附近的空气流动，加速换热效率的同时吹落涂层上的积灰，始终保持高导热性，然后在冷却后自主复位，可以实现高效的动态散热效果。

(2)浮沉散热棒包括定位管和活动棒，且活动棒插设于定位管内，活动棒包括热浮球、热触发球和控制管，且控制管连接于热浮球和热触发球之间，定位管起到对活动棒的定位作用，同时吸收涂层内的热量，但是主要由热触发球吸收热量然后通过控制管触发热浮球的膨胀上浮动作，从而提高与外界的接触面积和引起空气流动，达到加速散热的效果。

(3)热浮球包括多个散热单片以及内陷导热膜，且内陷导热膜连接于散热单片之间，散热单片内端连接有多根均匀分布的导热丝，正常状态下内陷导热膜是收纳的，减小热浮球受到的浮力，在气压增大时向外膨胀展开，促使热浮球整体体积变大，浮力提高从而配合上气体冲击实现上浮，导热丝可以提高散热单片的散热效果，可以更为有效的吸收热浮球空间内的热量进行散发。

(4)热触发球包括控形半球罩和容水半球膜，且控形半球罩和容水半球膜之间对称连接，容水半球膜内填充有冷却液，控形半球罩起到定形和防脱落的作用，容水半球膜的冷却液高效吸收热量然后蒸发，通过控制管将热量输送至热浮球内向外界散发，然后冷凝后回流继续吸收热量，从而实现动态的换热效果。

(5)控制管包括变径外管、轻质卡球以及一对弹性拉丝，轻质卡球插设于变径外管内，且一对弹性拉丝分别连接于热浮球与轻质卡球和热触发球与轻质卡球之间，轻质卡球起到临时性封堵作用，从而可以积聚到足够大的气压和足够多的冷却液，避免气压缓慢上升导致热浮球膨胀速度下降，然后上浮动作幅度过小，引起的空气流动效果较差而导致散热效果减弱，同时也可以避免少量冷却液直接回流导致气压增加不够甚至对后续的冷却液回流造成干扰的情况，弹性拉丝起到辅助轻质卡球复位的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明浮沉散热棒正常状态下的结构示意图；

图3为本发明浮沉散热棒散热状态下的结构示意图；

图4为本发明热浮球的结构示意图；

图5为图4中A处的结构示意图；

图6为本发明控制管的结构示意图。

图中标号说明：

1定位管、2热浮球、21散热单片、22内陷导热膜、23导热丝、3热触发球、31控形半球罩、32容水半球膜、4控制管、41变径外管、42轻质卡球、43弹性拉丝。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种LED灯用浮沉式导热涂层，包括以下重量份数计的原料：环氧树脂30份、填料40份、纳米粉体2份、分散剂0.5份、偶联剂0.2份、固化剂0.2份、浮沉散热棒10份。

填料为铝粉、陶瓷粉末、钛白粉、磷酸锌、滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、云母氧化铁中的一种或者多种。

纳米粉体包括氮化硼、氮化铝、碳化硅、氮化硅、二氧化硅、氧化铝、氧化锌和氧化镁中的一种或者多种。

分散剂为苯乙烯系嵌段共聚物，偶联剂为偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷，固化剂为聚酰胺651。

请参阅图2，浮沉散热棒包括定位管1和活动棒，且活动棒插设于定位管1内，活动棒包括热浮球2、热触发球3和控制管4，且控制管4连接于热浮球2和热触发球3之间，定位管1起到对活动棒的定位作用，同时吸收涂层内的热量，但是主要由热触发球3吸收热量然后通过控制管4触发热浮球2的膨胀上浮动作，从而提高与外界的接触面积和引起空气流动，达到加速散热的效果。

请参阅图4-5，热浮球2包括多个散热单片21以及内陷导热膜22，且内陷导热膜22连接于散热单片21之间，散热单片21内端连接有多根均匀分布的导热丝23，正常状态下内陷导热膜22是收纳的，减小热浮球2受到的浮力，在气压增大时向外膨胀展开，促使热浮球2整体体积变大，浮力提高从而配合上气体冲击实现上浮，导热丝23可以提高散热单片21的散热效果，可以更为有效的吸收热浮球2空间内的热量进行散发。

请参阅图3，热触发球3包括控形半球罩31和容水半球膜32，且控形半球罩31和容水半球膜32之间对称连接，容水半球膜32内填充有冷却液，控形半球罩31起到定形和防脱落的作用，容水半球膜32的冷却液高效吸收热量然后蒸发，通过控制管4将热量输送至热浮球2内向外界散发，然后冷凝后回流继续吸收热量，从而实现动态的换热效果。

请参阅图6，控制管4包括变径外管41、轻质卡球42以及一对弹性拉丝43，轻质卡球42插设于变径外管41内，且一对弹性拉丝43分别连接于热浮球2与轻质卡球42和热触发球3与轻质卡球42之间，轻质卡球42起到临时性封堵作用，从而可以积聚到足够大的气压和足够多的冷却液，避免气压缓慢上升导致热浮球2膨胀速度下降，然后上浮动作幅度过小，引起的空气流动效果较差而导致散热效果减弱，同时也可以避免少量冷却液直接回流导致气压增加不够甚至对后续的冷却液回流造成干扰的情况，弹性拉丝43起到辅助轻质卡球42复位的作用。

变径外管41的内径从开口处向中心处逐渐缩小然后保持不变，且变径外管41中心处的内径与轻质卡球42的外径保持一致。

定位管1采用金属导热材料制成，变径外管41、散热单片21均采用轻质导热材料制成。

一种LED灯用浮沉式导热涂层的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照配方称取相应原料除却浮沉散热棒，并进行均匀混合得到涂料备用；

S2、将涂料均匀喷涂至LED灯背板上，然后取浮沉散热棒均匀插设至涂料中，插设的同时进行局跟随部热风固化实现定位；

S3、随后补料直至涂层厚度与浮沉散热棒保持一致，对涂料整体进行热风固化直至成型。

实施例2：

一种LED灯用浮沉式导热涂层，包括以下重量份数计的原料：环氧树脂35份、填料45份、纳米粉体6份、分散剂0.8份、偶联剂0.6份、固化剂0.3份、浮沉散热棒15份。

其余部分与实施例1保持一致。

实施例3：

一种LED灯用浮沉式导热涂层，包括以下重量份数计的原料：环氧树脂40份、填料50份、纳米粉体10份、分散剂1份、偶联剂1份、固化剂0.4份、浮沉散热棒20份。

其余部分与实施例1保持一致。

本发明可以通过对涂料的原料进行改进，提高涂层导热性能的同时，提高涂层的成型强度，并创新性的引入浮沉散热棒预埋在涂层内并延伸至涂层表面，其可以充分吸收热量然后触发浮沉动作，内部的活动棒在吸收到足够的热量后，热触发球3内的冷却液加热蒸发，导致内部气压逐渐增大，直至突破控制管4的封闭状态，大量气态冷却液和空气进入到热浮球2内形成冲击并迫使其膨胀，热浮球2在冲击力和浮力的双重作用下迫使活动棒整体上升增大与外界的接触面积，实现快速散热，并引起涂层附近的空气流动，加速换热效率的同时吹落涂层上的积灰，始终保持高导热性，然后在冷却后自主复位，可以实现高效的动态散热效果。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。