Future Sci-tech Lighting
LED 凭借其高能效与长寿命的优势备受青睐，然而在实际使用过程中，仅有部分电能可转化为光能，其余大部分电能皆转变为热量。如果热量不能有效地散发出去，会引起LED芯片结温升高，导致发光波长红移、光衰加剧、寿命缩短、光通量下降、影响光效、荧光粉效率下降影响色温等问题。
因此，如何提高大功率LED的散热能力是影响LED照明产业化发展的关键技术之一。
01
纳米散热复合材料的作用与价值
传统散热方法虽能在一定程度上满足散热需求，然而却存在诸多局限性，如实现难度大、成本高昂、导热性能欠佳、对环境要求苛刻等。而纳米散热复合材料的诞生，为解决这些问题开辟了全新路径。
此类材料具有诸多特性，如质量轻盈、化学性能稳定、机械性能与抗疲劳性能卓越、电绝缘性能良好、易于加工成型等，正逐步取代传统的金属和陶瓷导热材料。此外，更具备出色的导热和辐射散热能力，环境适应性强且形式多样，拥有广泛的应用范围，为照明设备实现高功率与微型化提供了强大助力。
二维材料石墨烯拥有单原子层厚度，具有极高的导热性能、极高的比表面积、优异的机械性能和化学稳定性（散热原理见下图）。
△ 石墨烯纳米散热复合材料的散热原理示意图
凭借其独特性能，石墨烯成为纳米散热复合材料中的理想之选，在散热领域发挥着至关重要的作用。
佛山照明研究院将石墨烯等纳米二维材料创新引入到树脂基体中，开发了多种纳米散热复合材料：石墨烯散热涂料、石墨烯高导热硅脂以及石墨烯/聚合物导热复合材料，并应用于解决大功率照明产品的散热难题。
02
纳米散热复合材料的实际应用成果
石墨烯散热涂料在投光灯中的应用
新型石墨烯散热涂料的附着力可达最高等级0级，热辐射系数为0.93 W/㎡、导热系数为2.522 W/m∙K。
解释
"W/m·K" 是热导率的单位，中文表示为“瓦特每米开尔文”，用于衡量材料的热传导能力。具体来说，它表示在单位温差（1开尔文）下，每米长度的材料在单位时间内能够传导的热量，其数值越大，说明材料的热传导性能越好。
将其替换传统防护涂料并应用于户外100W冲压款投光灯产品中，可使灯具温升下降 6.5 K（开尔文），具有明显的散热效果，可提高产品的综合性能。
△户外100W冲压款投光灯产品图片
石墨烯高导热硅脂在投光灯中的应用
经测试，量产导热硅脂的导热系数为1.2W·m-1·K-1，而新型石墨烯高导热硅脂的导热系数可达3 W·m-1·K-1，导热填料粒径小且分布均匀，吸油值低，其界面热阻为0.16℃/cm2，属于低热阻硅脂，可以更好地将光源板温度传导至散热器。
解释
"W·m-1·K-1" 是热导率的单位，中文表示为“瓦特每米开尔文”，它表示在单位时间内，通过单位面积、单位温差（1开尔文）的材料所传递的热量。
这个单位用来衡量材料的导热能力，数值越高，表示材料的导热性能越好，即在相同温差条件下，能够传递更多的热量。
将其替换量产硅脂并应用于200W投光灯中，可使灯具温升降低8.6 K（开尔文），这一效果对于提高投光灯的可靠性和延长其使用寿命具有重要意义。
石墨烯/聚合物导热复合材料
在路灯模组中的应用
石墨烯/聚合物导热复合材料具有质量轻（密度为1.65-1.8 g/cm3）、成本低廉、韧性好及工艺简单等特点，成为了远超塑料的高导散热、高导电、强耐化耐候的新型复合材料，综合性能甚至能够媲美金属合金。与压铸铝路灯模组相比，石墨烯模组在散热性能上更胜一筹，同时成本更为经济。
此外，石墨烯模组在绝缘电阻、介电强度、以及IPX7级别的防水可靠性测试中均表现出色，测试结果全部符合产品标准，证明了其在各种环境条件下的稳定性和可靠性。
△ 石墨烯复合材料路灯模组图片
当前，纳米散热复合材料已在工矿灯、路灯、投光灯、集鱼灯等大功率LED灯具中得到了广泛的验证和应用。这种先进的复合材料兼具卓越导热性能、热辐射性能、抗紫外线性能与耐腐蚀性能等优势，通过纳米散热复合材料的合理应用，可以显著提高灯具的散热效率，提升各类照明系统的整体可靠性，延长灯具的使用寿命。
撰稿：韦晓珊
编辑：崔秀炫
编审：钟 吟
