陶瓷材料在LED照明產(chǎn)品當(dāng)中的作用
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在科技高度發(fā)展的今天,電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來(lái)越快,LED燈的技術(shù)也在不斷發(fā)展,為我們的城市裝飾得五顏六色。隨著LED技術(shù)的發(fā)展,LED材料的使用也開始日新月異,很多新材料被應(yīng)用到了LED照明當(dāng)中。陶瓷材料就是其中一種,本文將為大家介紹陶瓷材料在LED照明產(chǎn)品你當(dāng)中的作用,感興趣的朋友快來(lái)看一看吧。
LED是一種新型固態(tài)光源,自問世以來(lái)受到了極大的關(guān)注。它的發(fā)光機(jī)理是靠PN結(jié)中的電子在能帶間躍遷產(chǎn)生光能。在外電場(chǎng)的作用下,電子與空穴的輻射復(fù)合發(fā)生電致作用,一部分能量轉(zhuǎn)化為光能,無(wú)輻射復(fù)合產(chǎn)生的晶格震蕩將其余能量轉(zhuǎn)化為熱能。
目前LED的發(fā)光效率僅20%~30%,其余能量大多轉(zhuǎn)化為熱能,大量的熱能需要及時(shí)地散發(fā)出去,否則將會(huì)使LED的壽命減少,甚至永久性失效。所以,在LED快速發(fā)展的同時(shí),人們也不斷進(jìn)行著LED散熱新技術(shù)的研究。
金屬鋁材憑借著密度小、熱導(dǎo)率高、表面處理技術(shù)成熟的優(yōu)勢(shì),一直占據(jù)著LED照明主體材料的市場(chǎng)。隨著人們對(duì)安全性能要求的提高,鋁材的導(dǎo)電性成為其一道致命的傷疤,為了提高LED照明燈具(下文簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED燈具)的使用安全性,電絕緣材料引起了人們的重視。
開始嶄露頭角的電絕緣材料有陶瓷材料和高熱導(dǎo)塑料。人類對(duì)陶瓷材料的使用已有幾千年了,現(xiàn)代技術(shù)制備的陶瓷材料有著絕緣性好、熱導(dǎo)率高、紅外輻射率大、膨脹系數(shù)低的特點(diǎn),完全可以成為L(zhǎng)ED照明的新材料。目前,陶瓷材料主要用于LED封裝芯片的熱沉材料、電路基板材料和燈具散熱器材料。高熱導(dǎo)塑料憑借著其優(yōu)良的電絕緣性和低密度值,高調(diào)地進(jìn)入了散熱材料市場(chǎng),現(xiàn)階段由于價(jià)格高,應(yīng)用率不大。本文主要討論陶瓷材料在LED照明中的應(yīng)用技術(shù)。
陶瓷材料的傳熱機(jī)理
陶瓷屬于非金屬材料,晶體結(jié)構(gòu)中沒有自由電子,具有優(yōu)秀的絕緣性能。它的傳熱屬于聲子導(dǎo)熱機(jī)理,當(dāng)晶格完整無(wú)缺陷時(shí),聲子的平均自由程越大,熱導(dǎo)率就越高。理論表明,陶瓷晶體材料的最大導(dǎo)熱系數(shù)可高達(dá)320W/mK。
一般認(rèn)為,在影響陶瓷材料導(dǎo)熱率的諸多因素中,結(jié)構(gòu)缺陷是主要的影響因素。在燒結(jié)的過(guò)程中,氧雜質(zhì)進(jìn)入陶瓷晶格中,伴隨著空位、位錯(cuò)、反相疇界等結(jié)構(gòu)缺陷,顯著地降低了聲子的平均自由程,導(dǎo)致熱導(dǎo)率降低?,F(xiàn)代陶瓷技術(shù)通過(guò)生成第二相,把氧固定在晶界上,減少了氧雜質(zhì)進(jìn)入晶格的可能性,隨著晶界處的氧濃度大大降低,晶粒內(nèi)部的氧自發(fā)擴(kuò)散到晶界處,使晶?;w內(nèi)部的氧含量降低,缺陷的數(shù)量和種類減少,從而降低聲子散射幾率,增加聲子的平均自由程。
由于制備技術(shù)的不同,陶瓷材料的熱導(dǎo)率也不一樣。以上就是LED技術(shù)的相關(guān)知識(shí),相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,未來(lái)的LED燈回越來(lái)越高效,使用壽命也會(huì)由很大的提升,為我們帶來(lái)更大便利。