有人說，熱（HEAT）是LED的頭號敵人，這話可一點(diǎn)都不假。理論上LED?總的電光轉(zhuǎn)換效率約為54%（理想情況下的估計(jì)結(jié)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(zhuǎn)換效率的下降。基于目前LED?技術(shù)發(fā)展的水平，見諸報(bào)導(dǎo)的最高的電光轉(zhuǎn)換效率基本都不到理論值的一半，而在實(shí)際應(yīng)用中大多數(shù)甚至連理論值的1/4都不到，最后剩余的電能就會(huì)以熱能的形式釋放，這就是LED?產(chǎn)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(huì)導(dǎo)致如下結(jié)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(diǎn)關(guān)注問題。

如果LED長時(shí)期工作在高結(jié)溫的狀態(tài)，它的壽命就會(huì)很快縮短（圖：LED結(jié)溫和光輸出的關(guān)系）

在所有解決方法中，將具有散熱均勻、重量輕等特點(diǎn)的導(dǎo)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(gè)很好的機(jī)會(huì)，據(jù)東莞市強(qiáng)萱塑膠有限公司的王新強(qiáng)經(jīng)理介紹，導(dǎo)熱塑料相比金屬材料而言，生產(chǎn)中所消耗的能源、制造的污染更少，更符合環(huán)保要求，而且還具有安全系數(shù)高、造型設(shè)計(jì)靈活的特點(diǎn)。而隨著?LED?光效的提升及產(chǎn)生的熱量減少，LED?散熱的要求將逐步降低，導(dǎo)熱塑料散熱器將能夠滿足大多常規(guī)?LED?燈具的散熱需求。

燈罩、散熱片燈…都是導(dǎo)熱塑料的地盤

導(dǎo)熱塑料的制備

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

對于塑料廠商來說，前者技術(shù)難度大且工藝成本高，后者則更容易實(shí)現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般塑料的熱導(dǎo)率只有0.2 W/(m·K)左右，如果在塑料中填充導(dǎo)熱填料，其熱導(dǎo)率可在1W/(m·K)～20 W/(m·K)左右，是傳統(tǒng)塑料熱導(dǎo)率的5～100倍。

據(jù)王新強(qiáng)經(jīng)理介紹，導(dǎo)熱塑料的基體PA6/PA66、PPS、TPE、PC、PE、PP等；導(dǎo)熱填料則可分為導(dǎo)熱無機(jī)絕緣填料和導(dǎo)熱非絕緣填料兩大類。導(dǎo)熱無機(jī)絕緣填料有Al₂O₃、BN、AlN、MgO等；非絕緣導(dǎo)熱塑料填料有導(dǎo)電率和熱導(dǎo)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(dǎo)熱絕緣塑料，后者為導(dǎo)熱非絕緣塑料。

東莞強(qiáng)萱導(dǎo)熱塑料參數(shù)一覽

對于填充型的導(dǎo)熱聚合物材料，若填料具有高導(dǎo)熱系數(shù)且電絕緣性較好，則復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)依賴聚合物基體的分子鏈振動(dòng)、晶格聲子與填料晶格聲子相互作用來實(shí)現(xiàn)；若填料具有導(dǎo)電性能，則復(fù)合材料中的熱傳導(dǎo)依賴于電子傳熱與聚合物與填料晶格振動(dòng)相互作用的結(jié)果。

不過據(jù)王經(jīng)理介紹，目前LED燈領(lǐng)域中應(yīng)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(fù)合材料具備的導(dǎo)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(yīng)用。

結(jié)語

經(jīng)過上文描述，導(dǎo)熱塑料對于LED燈的重要性不言而喻。而根據(jù)“MARKETS AND MARKETS”的市場調(diào)研報(bào)告“THERMALLY CONDUCTIVE PLASTICS MARKET”導(dǎo)熱塑料市場分析一文資料顯示，隨著LED燈、輕型散熱器、電動(dòng)汽車、醫(yī)療設(shè)備和輕型汽車對塑料的需求增加，到2021年導(dǎo)熱塑料市場預(yù)計(jì)將達(dá)到2.551億美元，因此前景可以說是相當(dāng)可觀了！

粉體圈 作者：小榆