六方氮化硼 | 在LED行业应用

作者:氮硼科技 2024-01-10

LED灯已经家喻户晓,其优势也不言而喻,绿色环保、节能、寿命长、外观多样、体小质轻、使用方便等,目前已成为继白炽灯、荧光灯和HID灯之后的第四代新光源,已被人们广泛使用。

LED等工作过程中,LED芯片发光会产生很大的热量,如果散热不及时,使芯片工作温度升高,将会大大影响LED灯的发光效率及使用寿命。有研究表明,LED芯片温度由25℃升高至100℃,发光效率会衰减20%~75%,LED工作温度越高,其使用寿命越短,当结温由63℃上升到74℃,LED光输出效率衰减至50%时所用时间由6年缩减为2年,由此可见热量对LED使用寿命影响非常大。

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LED灯外壳的作用之一就是将芯片产生的热量不断地导出并扩散到环境中,从而保证LED灯在适当温度下工作。目前大功率LED灯外壳材料选用的都是导热性能较高的金属铝,只有在低功率LED等采用高分子材料。铝外壳重量较大,外形设计多样化受限、制作效率低,因此制造商都迫切需求用导热性高的高分子材料代替。

与金属铝外壳材料相比,高分子材料具有加工成型性好,可设计自由度高,耐化学腐蚀,电绝缘性好,力学性能优良、质量轻等优点,但其有个致命缺点是自身导热性能差。近年无数研究者通过各种手段对高分子材料改性,使其导热性能得到一定程度的提高,拓宽了其应用领域,尤其是在电子领域的应用。随着大功率LED灯的发展,对高导热高分子复合材料的需求会越来越大。





常用高分子材料及其导热系数




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目前增加高分子材料导热性能最常用方法是填充其他导热性能好的粉体材料。机理是填料之间相互接触形成的导热网链,其导热性能主要取决于填料的导热性能。导热填料以球形、片层、纤维状等结构分散于聚合物中。

当复合材料中含有较少的填料时,填料粒子在基体中均匀分散,彼此之间相互隔离,不能相互接触,不能形成导热网链,所以复合材料的导热系数提高不大。继续增大填充量,当其达到某一临界值时,填料粒子之间开始相互接触,形成导热网链,复合材料的导热系数迅速提高。继续增加填充量,填料之间的接触增多,就会形成更多的导热网链,导热性能进一步提高。





常用填料及其导热系数





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目前常用的导热填料主要分为三大类:炭基填料、金属填料和无机非金属填料。针对LED灯对材料绝缘有较高要求因此大多采用无机非金属填料。无机非金属材料主要分为两类:金属氮化物和金属氧化物。金属氮化物包括:BNAlN等,金属氧化物包括:MgOAl2O3ZnO等。其中氮化硼因其诸多优良特性,被众多研究者关注。

六方氮化硼是性能最优异的导热填料之一,具有最低的介电损耗(2.5*10-6)与介电常数(4),电阻率高(室温:1014Ω·cm2000℃时:103Ω·cm),击穿场强高(高温时可达3kv/mm),导热能力强,是研制低介电损耗、低介电常数、高导热复合材料的最优填充材料。

有研究证实氮化硼填充量较低时就能获得较高的导热系数,并且小粒径BN填充HDPE所得复合材料导热性能好于大粒径氮化硼。当氮化硼填充量为30vol%时,复合材料的导热系数达到1.2W/m·K,此时具有良好的电绝缘性能和机械性质。另有研究人员将BN填充入聚苯并噁嗪中制成超高导热系数的复合材料, BN填充量为78.5vol%时,复合材料导热系数达到32.5W/m·K

河南氮硼新材料科技有限公司专业生产六方氮化硼粉体,采用最先进的连续烧制工艺,产品质量稳定,晶型完整,经过大量客户验证,产品在导热填料领域得到大面积推广并应用。


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