導(dǎo)熱材料的發(fā)展史：讓人們?cè)谝雇頁碛凶约旱墓饷?nbsp;
火讓人類第一次在夜晚看到屬于自己的光明，而隨著現(xiàn)代照明的不斷發(fā)展，人們的夜晚也變得越來越有趣。
照明的不斷發(fā)展，推動(dòng)了照明材料的不斷更新，路燈模組、工礦燈、投光燈、大廈美化等LED工業(yè)照明絢麗而明亮的光芒背后，離不開散熱材料背后的 “默默貢獻(xiàn)”。
散熱材料的金屬時(shí)代
LED
我們都知道，光是一種能量，在光電轉(zhuǎn)化中，必定會(huì)有熱量的產(chǎn)生。目前光電轉(zhuǎn)化效率最高的LED輸入功率中有 20-30%的能量會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行д彰鳎嘞?70～80%的電能均轉(zhuǎn)變成熱。如果不能將集中在微小尺寸的芯片內(nèi)的熱量及時(shí)散逸出去，則會(huì)導(dǎo)致芯片溫度升高和應(yīng)力分布不均勻。當(dāng)LED的結(jié)點(diǎn)溫度超過器件能承受的最高溫度時(shí)，LED的光輸出特性將會(huì)永久性的衰減。所以LED照明中散熱問題一直困擾著LED工業(yè)的發(fā)展，各式各樣的散熱器成為LED芯片的標(biāo)配。
而一直以來散熱器多由鋁制備而成，但鋁制散熱器一直存在著一些缺陷，如重量大，后加工處理繁雜，加工過程污染，導(dǎo)電等。所以一直以來LED行業(yè)一直在尋求用新材料代替鋁制散熱器。近幾年 導(dǎo)熱塑料的出現(xiàn)在一定程度上彌補(bǔ)了上訴缺點(diǎn)，從而逐步在散熱器領(lǐng)域展開深度應(yīng)用。
導(dǎo)熱塑料
受結(jié)構(gòu)特性限制，塑料的熱導(dǎo)率普遍只有 0.2W/（m·K）左右，所以一直以來塑料多用在絕熱領(lǐng)域，直到近年來隨著導(dǎo)熱塑料的涌現(xiàn)才開始在散熱領(lǐng)域有所突破。
目前提高塑導(dǎo)熱性能的途徑有兩種：
一種是通過改變分子和鏈節(jié)結(jié)構(gòu)，或者通過外力的作用改變分子和分子鏈的排列來獲得特殊物理結(jié)構(gòu)，從而提高材料的導(dǎo)熱性能。這種方法成本高，方法復(fù)雜所以并不常用。
第二種也是現(xiàn)今采用最廣泛的得到導(dǎo)熱塑料的方法是通過 高導(dǎo)熱材料對(duì)聚合物進(jìn)行填充，制備導(dǎo)熱填料/聚合物復(fù)合材料。
可以用作導(dǎo)熱填料的粒子包括：
(1)金屬粉末填料；
(2)金屬氧化物；
(3)金屬氮化物；
(4)無機(jī)非金屬。
這類導(dǎo)熱粒子在填充到聚合物基體中，通過微粒與微粒間的接觸會(huì)形成一個(gè)三維網(wǎng)絡(luò)，熱量就可以沿著網(wǎng)絡(luò)快速傳遞。
這一特性決定了填充型導(dǎo)熱塑料必須加入大量填料才能形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)而顯示出良好的導(dǎo)熱性能，但與此同時(shí)，大量填料的加入也導(dǎo)致了導(dǎo)熱塑料的力學(xué)性能降低。所以目前填充型導(dǎo)熱塑料大量的研究工作聚焦于較少損失力學(xué)性能的情況下提升材料的熱導(dǎo)率，尋求力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能的平衡。
導(dǎo)熱塑料
導(dǎo)熱塑料制造的LED照明散熱器相比于傳統(tǒng)的鋁制散熱器有著以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）密度小
鋁的密度為2700kg/m3，而導(dǎo)熱塑料的密度大多小于2000 kg/m3 。這就意味著外形一樣的散熱器，導(dǎo)熱塑料散熱器重量更輕。而LED照明燈具的重量對(duì)其的運(yùn)輸、安裝及跌落隱患都有很大的影響。顯然更輕的散熱器再各方面都更有優(yōu)勢(shì)。
（2）提高設(shè)計(jì)自由度
鋁殼的主要生產(chǎn)方法是壓鑄或拉伸成型，在生產(chǎn)過程中無法進(jìn)行較復(fù)雜形狀的加工。相對(duì)的塑料的流動(dòng)性更好，可以設(shè)計(jì)出更復(fù)雜更薄的形狀。
（3）加工方便，效率更高
塑料導(dǎo)熱材料與其他塑料件一樣，可以一次成型，無需后加工，而且在注塑成型時(shí)，模具可設(shè)計(jì)為一出多，所以工作效率很高。鋁材料在擠出成型后往往還要有去毛邊的程序，如果對(duì)外形的要求比較高的話，鋁材料還要進(jìn)行鍍鎳等工序，加工周期還將增長。
（4）更加環(huán)保和安全
在塑料外殼的生產(chǎn)過程中，幾乎不會(huì)產(chǎn)生什么有毒污染，而鋁殼在生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)有電鍍的工序，而電鍍產(chǎn)生的廢液中的金屬會(huì)對(duì)水源和土壤造成嚴(yán)重的污染。
（5）簡化啟動(dòng)
對(duì)于如球泡燈之類外殼散熱的LED照明系統(tǒng)，當(dāng)外殼為鋁合金時(shí)，由于外殼導(dǎo)電，內(nèi)部必須采用隔離啟動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)絕緣導(dǎo)熱塑料做外殼時(shí)就可以采用非隔離啟動(dòng)系統(tǒng)，這種啟動(dòng)相對(duì)于原本帶隔離系統(tǒng)的啟動(dòng)方式來說不僅成本較低而且體積較小，這樣不僅可以降低成本而且所占空間會(huì)更小。
（6）降低系統(tǒng)成本
作為一種新材料，單位質(zhì)量的導(dǎo)熱塑料價(jià)格目前是高于鋁的，但作為整個(gè)散熱系統(tǒng)成本卻并不僅限于材料成本，還包括加工后處理及包裝運(yùn)輸?shù)取＞C合起來導(dǎo)熱塑料散熱器的綜合成本相較于鋁制散熱器是有明顯優(yōu)勢(shì)，且數(shù)量越大，塑料的成本優(yōu)勢(shì)越明顯。另外，塑料導(dǎo)熱材料目前處于一個(gè)初級(jí)階段，將來的價(jià)格隨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品量的增加一定會(huì)降低，而鋁作為有色金屬的價(jià)格卻不太可能有明顯的降低。
LED球泡燈外殼
用塑料代替鋁做LED燈具外殼，首先要注意選用的塑料要有良好的絕緣性能，同時(shí)要求較高的散熱性能，此外必須具有高熔點(diǎn)、高模量和高強(qiáng)度，并能經(jīng)受多次高低溫循環(huán)試驗(yàn)。這是因?yàn)闊艟咄鈿げ]有散熱翅片，為減少殼體熱阻，要求薄壁殼體，這對(duì)材料的流動(dòng)性提出了極高的要求。目前多數(shù)球泡燈采用塑包鋁的形式，即在鋁燈殼的外部注塑包覆一層導(dǎo)熱塑料，LED芯片產(chǎn)生的熱量首先通過鋁殼擴(kuò)散到整個(gè)燈體，而外覆導(dǎo)熱材料既起到的絕緣保護(hù)又起到了將熱量散發(fā)到環(huán)境中的作用。總的來說應(yīng)用于球泡燈的這類絕緣導(dǎo)熱材料受限于成本及導(dǎo)熱機(jī)理，材料的導(dǎo)熱系數(shù)多局限于1W/m·k以下，技術(shù)含量不高。目前在這一領(lǐng)域的導(dǎo)熱塑料廠家包括 廣東偉的、杭州本松、江蘇納諾等。
LED車燈散熱器
近年來LED車燈逐步取代傳統(tǒng)的鹵素?zé)艉碗瘹鉄舫蔀橹髁鳌Ｅc民用的LED照明相比，LED車燈的單顆LED芯片功率更大，熱流密度更大，散熱要求更苛刻，而狹小的發(fā)動(dòng)機(jī)艙決定了車燈LED散熱器更加注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和重量。早先年導(dǎo)熱材料由于導(dǎo)熱系數(shù)無法達(dá)到散熱的苛刻要求，LED車燈領(lǐng)域一直采用鋁制散熱器，但近年來隨著塞拉尼斯，杜邦等公司開發(fā)出高熱導(dǎo)率的導(dǎo)熱塑料，用這類塑料制造的LED車燈散熱器也開始應(yīng)用于標(biāo)致5008、福特野馬GT350等車型上。國內(nèi)各個(gè)車燈廠在早先年也接觸過類似材料，但由于價(jià)格高企，力學(xué)性能無法滿足車規(guī)要求等因素而未能推廣開。近年來國內(nèi)的杭州本松新材推出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的A190G6 TD系列高導(dǎo)熱尼龍材料，其綜合熱導(dǎo)率能達(dá)到20W/m·K以上，在導(dǎo)熱能力、力學(xué)性能上都超過國外的同類產(chǎn)品且成本大幅下降，從而重新引發(fā)了各家燈廠采用導(dǎo)熱塑料的興趣。目前 本松新材正與華域視覺、海拉車燈、星宇車燈等頭部車燈企業(yè)展開合作，以期大規(guī)模推廣國產(chǎn)LED車燈導(dǎo)熱塑料散熱器。
LED工業(yè)照明散熱器
LED工業(yè)照明燈具的特點(diǎn)是單顆芯片功率小，照明總功率大，動(dòng)輒100-200W的照明功率決定與之相配套的散熱器體積巨大。這種情況下采用高熱導(dǎo)率的導(dǎo)熱塑料取代原先的鋁制散熱器可以有效減輕燈具質(zhì)量，節(jié)省制造費(fèi)用。同樣的由于總發(fā)熱量的提高，及散熱器大體積帶來的注塑工藝復(fù)雜化，對(duì)于用于這類散熱器的導(dǎo)熱材料在導(dǎo)熱能力、力學(xué)性能、流動(dòng)性等方面有很高的技術(shù)要求。
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