LED具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點,可以廣泛應用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領域。但目前LED產業(yè)的持續(xù)發(fā)展仍面臨技術挑戰(zhàn),其中LED散熱是一個亟待解決的問題!LED燈對散熱要求高,有70%的LED燈故障是因散熱不及時引起的,LED產生的熱量90%是通過傳導方式向外擴散。目前影響LED燈壽命的關鍵即光源品質和整燈散熱效果,亟需開發(fā)高性能散熱材料。
有研究數(shù)據(jù)表明,假如LED芯片結溫為25度時的發(fā)光為100%,那么結溫上升至60度時,其發(fā)光量就只有90%;結溫為100度時就下降到80%;140度就只有70%??梢姼纳粕?,控制結溫是十分重要的事。
傳統(tǒng)材料上,銅的熱導率最高,是很好的散熱材料,但銅的成本高、密度大, 限制了其在散熱器上的應用;鋁的熱導率較高、成本較低,是散熱器的主要材料。鎂的熱導率雖比鋁稍低,也屬于良好的導熱材料,鎂合金的散熱速率顯著優(yōu)于鋁合金及銅合金,相對于原來廣泛采用的Al合金,鎂合金在LED照明散熱材料方面具有廣泛的應用前景,正受到國內外的廣泛關注。
在近日黑龍江省工研院與聯(lián)盟開展的成果對接會上,展示了由哈爾濱工業(yè)大學技術團隊研發(fā)的適合壓鑄的高導熱壓鑄鎂合金以及可高速擠壓的變形鎂合金,據(jù)了解,該項技術作為黑龍江省工研院重點支持項目,并取得多項發(fā)明專利,可用于LED筒燈、管燈、泛光燈以及路燈等,在LED燈具散熱材料的應用前景很廣闊。現(xiàn)階段已具備了小批量的試生產能力為實現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化生產。
鎂合金應用于LED照明領域的部件主要是路燈殼體及燈架、燈管型材、筒燈殼體、球泡燈殼體、隧道燈殼體以及LED散熱模組等。包括鎂合金壓鑄件和型材,表面處理采用氟碳噴涂、噴塑和陽極氧化。近年來鎂合金在LED照明產品上的擴大應用已成新趨勢,國內已有多家鎂合金加工企業(yè)(如山東銀光鈺源輕金屬精密成型有限公司、北京廣靈精華科技有限公司、山東華盛榮鎂業(yè)有限公司)已經開始批量生產鎂合金LED產品,產品類型也很多樣化。其中出口日本、臺灣、美國的產品較多,國內的訂單也開始多起來。預計LED也將會成為鎂合金新的增長性市場。
鎂合金用于LED的優(yōu)勢在于:
1.散熱性良好。雖然鎂合金的熱傳導系數(shù)不如鋁合金,但其熱殘存值優(yōu)于鋁合金,故其綜合散熱能力與鋁合金相差不多,可有效地將內部熱量散發(fā)到外面。在外殼和散熱部件上使用鎂合金,可使電器外殼做到無散熱孔。在導熱性方面,純鎂的熱導率為167w/m.k,純鋁常溫下的熱導率為238w/m.k,可見,鎂合金的導熱率為鋁合金的約70.1%,而比重約為鋁合金的約64.07%,由此可以推斷,同等重量的鎂合金導熱性能會好于鋁合金。鎂合金的散熱系數(shù)是0.29cm²/s,略高于鋁合金的散熱系數(shù)0.244cm²/s。從合金的角度看,鎂合金AZ31B的導熱系數(shù)為182.3w/m.k;鎂合金AZ91D為157w/m.k;鋁合金A380為100w/m.k,6063型為201W/m.K。
2.輕量化。為了實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能減排,道路燈桿上的附加配件越來越多,風機扇葉、太陽能板等不斷地增加著燈桿的負荷。而采用鎂合金型材制造的上述配件,不僅可以有效地降低承重,減輕負荷,同時也可以最大限度地減輕額外傷害等。
3.電磁屏蔽性能較好,特別適合于用作發(fā)出電磁干擾的電子產品的外殼、外罩,可省去其它材料表面所額外需的電磁屏蔽膜電鍍工序;用于LED室內照明產品上,能有效減少電磁對人體的危害,用于LED戶外照明產品上,能降低電磁對通訊信號等的影響。