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導熱塑料:LED行業散熱重要搬運工
2019年05月14日 發布 分類:粉體應用技術 點擊量:379
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有人說,熱(HEAT)是LED的頭號敵人,這話可一點都不假。理論上LED?總的電光轉換效率約為54%(理想情況下的估計結果),然而制造工藝中的任何疏漏、材料上的任何缺陷均將造成其能量轉換效率的下降?;諛殼癓ED?技術發展的水平,見諸報導的最高的電光轉換效率基本都不到理論值的一半,而在實際應用中大多數甚至連理論值的1/4都不到,最后剩余的電能就會以熱能的形式釋放,這就是LED?產生熱的原因。

隨處可見的LED燈泡

隨著工作溫度的上升,LED受到熱能的影響會導致如下結果:因此為了避免諸多不利影響,LED的散熱一直都是制造商的重點關注問題。

發光效率

當LED的溫度由25℃上升至100℃時,其發光效率將會衰退20%到75%不等

主波長

藍光向短波長漂移,其他顏色向長波長的漂移

相關色溫

白光的相關色溫升高,其他顏色的相關色溫降低

正向電壓

降低

反向電流

增大

器件壽命

減短


如果LED長時期工作在高結溫的狀態,它的壽命就會很快縮短(圖:LED結溫和光輸出的關系)

在所有解決方法中,將具有散熱均勻、重量輕等特點的導熱塑料,制備成LED的散熱部件,如燈座、冷卻散熱燈杯和外殼等,是目前最受推崇的方式之一。對于塑膠廠商來說,這也是一個很好的機會,據東莞市強萱塑膠有限公司的王新強經理介紹,導熱塑料相比金屬材料而言,生產中所消耗的能源、制造的污染更少,更符合環保要求,而且還具有安全系數高、造型設計靈活的特點。而隨著?LED?光效的提升及產生的熱量減少,LED?散熱的要求將逐步降低,導熱塑料散熱器將能夠滿足大多常規?LED?燈具的散熱需求。

燈罩、散熱片燈…都是導熱塑料的地盤

導熱塑料的制備

絕大多數高分子材料本身屬于絕熱性材料,要得到優良導熱性材料,一是制造具有高熱導率的聚合物材料(本征型導熱高分子);二是通過共混方法對高分子進行填充改性,形成復合材料,提高聚合物的導熱性能。

對于塑料廠商來說,前者技術難度大且工藝成本高,后者則更容易實現。據統計,一般塑料的熱導率只有0.2 W/(m·K)左右,如果在塑料中填充導熱填料,其熱導率可在1W/(m·K)~20 W/(m·K)左右,是傳統塑料熱導率的5~100倍。

據王新強經理介紹,導熱塑料的基體PA6/PA66、PPS、TPE、PC、PE、PP等;導熱填料則可分為導熱無機絕緣填料和導熱非絕緣填料兩大類。導熱無機絕緣填料有Al2O3、BN、AlN、MgO等;非絕緣導熱塑料填料有導電率和熱導率均較高的金屬粉、石墨、炭黑、碳纖維等。前者與塑料基體相互混合可制成導熱絕緣塑料,后者為導熱非絕緣塑料。

東莞強萱導熱塑料參數一覽

對于填充型的導熱聚合物材料,若填料具有高導熱系數且電絕緣性較好,則復合材料的熱傳導依賴聚合物基體的分子鏈振動、晶格聲子與填料晶格聲子相互作用來實現;若填料具有導電性能,則復合材料中的熱傳導依賴于電子傳熱與聚合物與填料晶格振動相互作用的結果。

不過據王經理介紹,目前LED燈領域中應用最多的填料仍是Al2O3、MgO等金屬氧化物,它們雖然成本較低,但即可保證復合材料具備的導熱性能,又能維持所得制品的電絕緣性,因此獲得了大量的應用。

結語

經過上文描述,導熱塑料對于LED燈的重要性不言而喻。而根據“MARKETS AND MARKETS”的市場調研報告“THERMALLY CONDUCTIVE PLASTICS MARKET”導熱塑料市場分析一文資料顯示,隨著LED燈、輕型散熱器、電動汽車、醫療設備和輕型汽車對塑料的需求增加,到2021年導熱塑料市場預計將達到2.551億美元,因此前景可以說是相當可觀了!

粉體圈 作者:小榆


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