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    導熱PPS材料的物理性能及其應用範圍

    發布時間:2021-11-01 14:39:01點擊率:

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    導熱PPS材料發展的原因

    傳統的熱界麵材料通常選用壓鑄鋁材,具有導熱性好、熱傳輸速率高、加工成型容易等優點,但是比重大、電絕緣性差、加工成型工藝過程汙染嚴重、生產效率低、不節能不環保。

    隨著歐盟、美國、日本等國家強製立法實施一係列LED照明燈節能與安保法規條款,壓鑄鋁材製造的LED照明燈逐漸受到限製與禁用,並會最終被市場淘汰,故此盡快研究與開發出具有環保、節能、加工成型快、生產效率高、成本低的LED照明燈中使用的新型熱界麵材料成為近年來熱點和迫切市場需求。


    LED照明燈所帶來的卓越效益——能耗低、壽命長、效率高及對環境影響小,連同新的各個國家立法,都在鼓勵消費者逐漸使用LED照明燈等取代傳統照明燈具。隨著越來越多的新型LED照明燈具的不斷開發,設計人員與生產製造商的不斷探索與研究,一致認為導熱PPS材料是一種合理的新型熱界麵材料選擇。


    導熱PPS材料具有優良的機械力學性能,如質輕、耐化學腐蝕性強、電絕緣性能優異、耐衝擊性高、加工成型簡便,同時導熱係數較高等特點,傳統的不鏽鋼熱傳導率為15 W/m-K,壓鑄鋁合金的熱傳導率為 50-100 W/m-K。


    一般非工程塑料的熱傳導率隻有0.2 W/m-K,導熱PPS材料的熱傳導率範圍為1-20 W/m-K。 在適當燈具散熱結構設計及合適條件下,導熱PPS材料在散熱方麵具有與傳統壓鑄鋁材同效,可以提供全新的LED照明燈具的設計自由度選擇,減輕燈具的重量,這十分有利於安裝大型的LED照明係統,而且又具有優異的電絕緣性能,符合安全法規要求,完全可替代壓鑄鋁材作為LED照明燈中使用的新型熱界麵材料。

    導熱PPS材料作為散熱材料的可行性

    在散熱係統方麵,一直以來都是以鋁作為材料。塑料由於其導熱係數很小,不能滿足散熱要求,所從未用在LED散熱領域。比特时代公司推出的新型導熱塑料在保持一般塑料材料的優點基礎上,增加了它的導熱係數,使其導熱係數達到一般塑料的10-50倍。

    鋁材料的導熱係數在200W/(m·K),在導熱係數小於5時,屬於熱傳導受限的情況,這種情況下導熱係數很小的變化都會造溫度差很大的變化,一般的塑料導熱係數都在1以下,所以如果用於散熱係統將導致結溫的迅速上升,必然會降低LED燈具的使用壽命。在導熱係數大於5W時,屬於對流受限情況,當材料厚度在5mm及以下的情況下,導熱係數對溫度差的影響都是趨近於0,所以此時導熱係數是5W/mK或者20W/mK對結溫的影響已經相差不大了。為了滿足不同情況下對材料導熱係數的要求,導熱塑料的導熱係數分別為1,5,10,15,20W/mK,可以滿足一般大功率LED燈具對散熱效果的要求。

    導熱PPS材料的優點

    01質量輕

    在室內照明中,燈具的重量對多方麵都有影響,比如重量增加會加大燈具的安裝、運輸難度,也會對人身安全造成隱患等。純鋁的密度為2700kg/m3 ,鋁合金的密度將會更大,而導熱塑料的密度為1420 kg/m3 左右,約為鋁合金的一半,所以在外形相同的情況下,重量也僅為鋁合金的一半左右。


    02更加環保安全

    在塑料外殼的生產過程中,幾乎不會產生什麽有毒汙染,而鋁殼在生產中經常會有電鍍的工序,而電鍍產生的廢液中的金屬會對水源和土壤造成嚴重的汙染。安全方麵塑料為絕緣材質,不用擔心因為燈的外殼導電而產生的安全隱患。在耐高壓測試方麵,塑料具有絕對的優勢。


    03提高設計自由度

    塑料的流動性很好,所以可以生產很薄的部件,以及設計更加複雜的形狀。鋁殼的主要生產方法是壓鑄或拉伸成型,在生產過程中無法進行較複雜形狀的加工。另外在表觀效果來說,注塑產品會更加漂亮,還可以加上與其它企業不同的自身標誌。


    04加工方便,效率更高

    塑料導熱材料與其他塑料件一樣,可以一次成型,無需後加工,而且在注塑成型時,模具可設計為一出四,所以工作效率很高。鋁材料在擠出成型後往往還要有去毛邊的程序,如果對外形的要求比較高的話,鋁材料還要進行鍍鎳等工序,加工周期還將增長。


    05啟動係統簡化

    在外殼為鋁合金時,由於外殼導電,內部必須采用隔離啟動係統,塑料本身絕緣,沒所以用作散熱係統時可以采用非隔離啟動係統,由於非隔離係統相對於隔離係統來說不僅成本較低而且體積較小,這樣不僅可以降低成本而且所占空間會更小。


    06降低係統成本

    就單價來說,單位質量的導熱塑料價格必然是高於鋁的,但係統成本卻持平或較低,且數量越大,塑料的成本優勢越明顯。另外,塑料導熱材料目前處於一個初級階段,將來的價格隨產業的發展和產品量的增加一定會降低,而鋁作為有色金屬的價格卻不太可能有明顯的降低。塑料降低成本主要體現在加工費用方麵。


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