LED照明燈外殼用的新型熱界面材料-導(dǎo)熱塑料

　　作為“高效、環(huán)保、節(jié)能”的新一代綠色光源和照明技術(shù)，LED照明燈近年來在照明燈行業(yè)得到快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，然而LED照明燈的操作環(huán)境溫度越高，使用壽命也越低。因此，LED照明燈的散熱糸統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用對增加LED 照明燈的發(fā)光效率和使用壽命起著至關(guān)重要的決定作用。

　　目前，LED照明燈中的晶源芯片集成電路系統(tǒng)在工作狀態(tài)產(chǎn)生的高熱量散熱困難的瓶頸之一在于LED器件與散熱器連接層的熱界面材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用。高功率LED照明燈的發(fā)光效率只有20%-30%，且晶片面積非常小，雖然消費電功率非常低，但是單位面積的發(fā)熱量卻很大，散熱不好，直接會降低功效及使用壽命，一旦LED照明燈的結(jié)溫超過器件所能承受的高臨界溫度時，光輸出特性將會性的衰減。

　　理論研究和實驗測試表明，在高效的散熱解決技術(shù)與合理方案對LED照明燈來說是一個關(guān)鍵點，LED照明燈外殼所使用的熱界面材料必須具有較高的散熱能力，有效耗散LED照明燈所產(chǎn)生的高熱量，并保持較低的結(jié)溫。如果能量不能及時耗散，將會影響LED照明燈的功效及使用壽命。當(dāng)LED照明燈的結(jié)溫由25℃上升至100℃時，發(fā)光效率將會衰退20%-75%。由于LED照明燈在工作過程中會產(chǎn)生較大的熱量傳導(dǎo)至熱沉作用，因此要求熱界面材料不但具有良好的可塑性加工性，而且還具有良好的導(dǎo)熱/散熱傳輸性能。

　　傳統(tǒng)的熱界面材料通常選用壓鑄鋁材，具有導(dǎo)熱性好、熱傳輸速率高、加工成型容易等優(yōu)點，但是比重大、電絕緣性差、加工成型工藝過程污染嚴重、生產(chǎn)效率低、不節(jié)能不環(huán)保。隨著歐盟、美國、日本等國家強制立法實施一系列LED照明燈節(jié)能與安保法規(guī)條款，壓鑄鋁材制造的LED照明燈逐漸受到限制與禁用，并會終被市場淘汰，故此盡快研究與開發(fā)出具有環(huán)保、節(jié)能、加工成型快、生產(chǎn)效率高、成本低的LED照明燈中使用的新型熱界面材料成為近年來熱點和迫切市場需求。

　　LED照明燈所帶來的卓越效益——能耗低、壽命長、效率高及對環(huán)境影響小，連同新的各個國家立法，都在鼓勵消費者逐漸使用LED照明燈等取代傳統(tǒng)照明燈具。隨著越來越多的新型LED照明燈具的不斷開發(fā)，設(shè)計人員與生產(chǎn)制造商的不斷探索與研究，共同一致認為導(dǎo)熱工程塑料是一種合理的新型熱界面材料選擇。導(dǎo)熱工程塑料具有優(yōu)良的機械力學(xué)性能，如質(zhì)輕、耐化學(xué)腐蝕性強、電絕緣性能優(yōu)異、耐沖擊性高、加工成型簡便，同時導(dǎo)熱系數(shù)較高等特點，傳統(tǒng)的不銹鋼熱傳導(dǎo)率為15 W/m-K，壓鑄鋁合金的熱傳導(dǎo)率為 50-100 W/m-K。一般非工程塑料的熱傳導(dǎo)率只有0.2 W/m-K，典型導(dǎo)熱工程塑料的熱傳導(dǎo)率范圍為1-20 W/m-K，某些導(dǎo)熱工程塑料品級可以達到 100 W/m-K，這一數(shù)值大約是非導(dǎo)熱工程塑料的5-100 倍。

　　在適當(dāng)燈具散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計及合適條件下，導(dǎo)熱塑料在散熱方面具有與傳統(tǒng)壓鑄鋁材同效，可以提供全新的LED照明燈具的設(shè)計自由度選擇，減輕燈具的重量，這十分有利于安裝大型的LED照明系統(tǒng)，而且又具有優(yōu)異的電絕緣性能，符合安全法規(guī)要求，完全可替代壓鑄鋁材作為LED照明燈中使用的新型熱界面材料。