[发明专利]散热聚碳酸酯复合材料及制备方法及日光灯座支架制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种散热聚碳酸酯复合材料及应用技术。

背景技术

    作为“高效、环保、节能”的新一代绿色光源和照明技术，LED照明灯近年来在全球照明灯行业得到快速发展与广泛应用，然而LED照明灯的操作环境温度越高，使用寿命也越低。因此，LED照明灯的散热(器)糸统设计与应用将会对LED 发光效率和使用寿命起着至关重要的决定作用。

   目前，LED照明灯中的晶源芯片集成电路系统在工作状态产生高热量散热困难的瓶颈之一在于LED器件与散热器连接层的热界面材料结构设计与应用。高功率LED照明灯的发光效率只有20%-30%，且晶片面积非常小，虽然消费电功率非常低，但是单位面积的发热量却很大，散热不好，直接会降低功效及使用寿命，因此一旦LED照明灯的结温超过散热器件所能承受的最高临界温度时，光输出特性将会永久性的衰减。

理论研究和实验测试表明，在高效的散热解决技术与合理方案对LED照明灯来说是一个关键点，LED照明灯外壳所使用的热界面材料必须具有较高的散热能力，有效耗散LED照明灯所产生的高热量，并保持较低的结温。如果热量(热阻值)不能及时耗散，将会影响LED照明灯的功效及使用寿命。当LED照明灯的结温由25℃上升至100℃时，发光效率将会衰退20%-75%。由于LED照明灯在工作过程中会产生较大的热量传导至热值沉集作用(热阻值)，因此要求热界面材料不但具有良好的可塑性与加工性，而且具有良好的导热/散热的快速传输性能。

传统的热界面材料通常选用压铸铝材(AI)，具有导热性好、热传输速率高、加工成型容易等优点，但是存在的缺点是：比重大、电绝缘性差、加工成形工艺过程产生污染严重、生产效率低、能耗较大。近年来，随着欧盟、美国、日本等国家强制立法实施一系列LED照明灯的严格节能与安保法规条款，压铸铝材(AI)制造的LED照明灯逐渐受到限制与禁用，并会最终被市场淘汰，故此尽快研究与开发出具有环保、节能、加工成型快、生产效率高、成本低的LED照明灯中使用的新型热界面材料逐渐成为近年来技术开发热点和迫切的市场需求。

   LED照明灯所带来的卓越效益——能耗低、寿命长、效率高及对环境影响小。随着世界各个国家的强制立法，都在鼓励消费者逐渐使用LED照明灯等取代传统照明灯具。当前，越来越多的新型LED照明灯具的不断开发，设计人员与生产制造商的不断探索与研究，共同一致认为散热工程塑料是一种合理的创新性的新型热界面材料选择, 具有优良的机械力学性能，如重量轻、耐化学腐蚀性强、电绝缘性能优异、耐冲击性高、加工成型简便，同时导热/散热性能可合理设计等特点。

传统的不锈钢热传导率为15 W/m-K，压铸铝合金的热传导率为 50-100 W/m-K。一般工程塑料的热传导率只有0.2 W/m-K，典型散热工程塑料的热传导率范围为1-25 W/m-K，某些特殊的散热工程塑料品级可以达到 100 W/m-K，这一数值大约是非散热工程塑料的5-100 倍。在适当LED灯具散热结构设计及合适条件下，散热工程塑料的导热系数虽然低于铝材，但是在传输散热方面具有与传统压铸铝材(AI)的相同效应，可以提供全新的LED照明灯具的设计自由度选择，减轻灯具的重量，这将十分有利于安装大型的LED照明系统，而且又具有优异的电绝缘性能，符合安全法规要求，可以替代压铸铝材(AI)作为LED照明灯中使用的新型热界面材料。

   近期，菲利蒲照明公司成功推出使用荷兰帝斯曼公司(DSM)散热尼龙塑料(PA)制作的LED-MR16照明灯具，具有结构设计合理、加工成型快、导热/散热性能优越，从而获得市场广泛好评，成为散热工程塑料作为新型热界面材料成功应用在LED照明灯中的一个创新型卓越散热解决典型方案。

   LED-T8日光灯管应用主要应用于：家用照明、酒店、商场、地铁、专卖店、办公区、亮化工程、景观照明。LED-T8日光灯的底坐支架一般传统采用压铸铝材(AI)作为LED照明灯中使用的导热/散热界面材料，但存在不绝缘，易造成漏电，难于通过安全法规认证。因此，采用挤出成形的散热聚碳酸酯(PC)复合材料作为LED-T8日光灯的底坐支架则可以彻底解决这一技术难题，从而使LED-T8日光灯具有绝缘安全，LED结温温度低，且具有散热快，表面温度低等优点，同时易于通过世界上各个国家的强制安规认证。加工成形方便，生产效率提高，生产成本降低，实现回收重复利用，符合环保法规。