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常见LED散热器材质

发布日期:2016-07-12 00:00 来源:http://www.hybcooler.com 点击:

常见LED散热器材质通常包括金属材料,无机非金属材料和高分子材料三大类,其中高分子材料又包括塑料、橡胶、化学纤维等。导热材料一般为金属和部分无机非金属材料。在常见金属中,铝和铜的导热系数比较高,但铜的价格高,比重大,加工性不如铝,而铝质散热器完全能满足LED散热的要求,因此在LED金属散热器中以铝质散热器为主,铜质散热器并不多见,另外也有少量散热器是铁质的。导热性好的无机非金属材料加工前一般多为粉末状,需要经过特种工艺加工成型,加工成散热器后基本为陶瓷状;有些无机非金属材料导热系数很高又非常绝缘,但价格很高,如金刚石、氮化硼、氮化铝等;有些虽然导热系数高但不绝缘,类似金属,如石墨、碳纤维等;并且将无机非金属粉末加工成形状复杂的陶瓷散热器是非常困难的,因此,虽然陶瓷LED散热器是有应用的,但存在很大的局限性,需要进一步完善和提高。高分子材料本身导热性是比较差的,但如果将导热性好的金属粉末或非金属粉末添加到塑料或橡胶中,制成导热塑料或橡胶等,其导热性会大幅提高。导热橡胶因其特有的弹性,是其它导热材料无法替代的,因此在某些领域已经广泛应用,但因其刚性较差,作为散热器材料可能不太合适,目前尚未见相关报道;导热塑料单独或配以金属嵌件做成的LED散热器是最近开发成功的新一代LED散热产品,如果设计得当,可以达到压铸铝散热器的散热效果,并且外表面绝缘,使用更加安全,是今后LED散热器发展的方向。下面就几种常见不同材质的LED散热器简单作一介绍。

1.铝质散热器

目前较常见的LED散热器主要是铝质散热器,一般包括压铸铝和拉伸铝散热器两种。主要原因是金属铝的导热系数较高,比重小,易加工,价格便宜等。其中压铸铝散热器是目前最常用的,其导热系数70-90W/m.K,外形较美观,形状可多变,价格适中;缺点是本身不绝缘,为了安全需要增加绝缘胶或套,而绝缘胶或套一般导热较差,对散热是不利的,同时成本也会增加。另外,压铸铝散热器模具成本高,不利于新品的开发;生产过程需要消耗较多的能源,并且二次加工成本偏大。拉伸铝散热器导热系数200W/m.K左右,导热很好,一次加工成本较低,但往往需要二次加工,二次加工成本较高,而且形式较单一,同样需要增加绝缘处理,目前主要用于路灯及较大功率的室内LED照明。

2.导热塑料散热器

由国外几家大公司开发出的导热塑料LED灯具散热器,不仅解决了铝质散热器本身不绝缘的问题,而且散热器的重量也有所减轻。目前生产LED散热器导热塑料的公司主要有荷兰的帝斯曼,美国的SABIC,日本的 东丽公司等。导热塑料主要是由尼龙、PBT等耐热性好的塑料加入高导热的无机填料,如氮化铝、氮化硼等组成;其本身导热系数并不是很高,一般只有 1-6W/m.K左右,用导热塑料单独制成的LED散热器散热性也不是很好,只能用于较小功率的LED产品,因此实际上导热塑料散热器一般是由导热塑料和内嵌铝件两部分组成。铝件采用冲压铝材,导热系数200W/m.K以上,这种铝塑复合散热器的散热性甚至可以与压铸铝散热器的散热效果接近或相当,加工也相对容易。但是,现有导热塑料的售价是相当高的,约合200-300元人民币/Kg,制成散热器的价格也比压铸铝散热器高,虽然在一些生产LED灯具的大公司如飞利浦公司等有一定应用,但近期是无法大量替代铝质散热器的。

3.Thertrans导热塑料散热器

最近由上海合复新材料科技有限公司独立开发完成的导热塑料散热器Thertrans是由该公司开发的导热塑料Therpoxy(已申请专利)和内嵌铝件(铝件材质同热塑性LED散热器)构成。Therpoxy导热塑料是由树脂加入部分导热填料及其它相关材料混合而成的一种导热塑料,其导热系数3.6W/m.K,价格每公斤100元人民币左右。该材料具有导热、绝缘、阻燃、耐热、环保、耐老化、易成型、重量轻、价格较低等特点。其中阻燃可达到UL94V01.3mm,环保已完成ROHS认证,表面耐击穿电压4000V以上。Thertrans导热塑料散热器外形美观,试样多变,可用注塑机加工成型,其重量比相同形状压铸铝散热器低三分之一左右,而且不必另外增加绝缘处理,甚至可以将螺纹口等与散热器一起成型,有效减少了LED灯具生产厂家的组装工序及成本。从测试结果看,Thertrans导热塑料散热器的散热效果可以和相同形状压铸铝散热器接近、相当甚至略好,说明Thertrans散热器的综合导热系数与压铸铝相差不大,或者说相同形状的Thertrans导热塑料散热器和压铸铝散热器的热阻基本一致


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