石墨烯在LED行业的散热应用

　　随着科技的发展，发光二极管(LED)因高亮度、低能耗、生命周期长等优点而风靡全世界，在很多应用领域迅速取代了白炽灯和荧光灯。但是LED不会自发向外辐射热量，LED会在半导体的连接处产生大量热量，长时间的热量积累后，LED的使用寿命会迅速衰减，即使是低功率的LED也会有此问题。随着我们对LED灯及其照明设备提出更高功率的需求，如何控制LED表面的温度成为了LED大规模应用的一大挑战。由于LED灯丝灯的结构没有多余的散热结构件，只能依靠气体和外壳散热。根据热传导学3要素(传导、对流和辐射)来看，目前灯丝灯没有传导，只有对流和辐射。但是主要还是对流散热，辐射的比例很小。如果把石墨烯的技术导入到灯丝灯里，利用石墨烯的热辐射特性来增加灯丝灯的散热性，来延长灯丝灯的使用寿命。

　　为了验证石墨烯的热辐射性能，通过在相同的铜片上涂石墨烯和不涂进行对比试验，测试黑体辐射性能，通过图像观察可以看到涂有石墨烯的片区，它的热辐射特性非常明显，没有涂抹石墨烯的区域，没有明显的热辐射特性。当把石墨烯涂在铜箔或者是铝箔表面上时，同时对比热成像实验，结果是一致的，所以石墨烯具有比较好的热辐射特性。基于试验得到的结果，将石墨烯用在灯丝的背部位置的金属基板上，LED加热产生的热量通过石墨烯把热量辐射出去，同时利用泡壳内的导热气体来实现有效的对流、降低温度。根据涂石墨烯和不涂石墨烯产品的对比，可以看到涂有石墨烯的芯片结温温度比没有涂石墨烯的结温低3～5℃，这样可以看到明显地降低芯片的结温，从而能够延长灯丝的寿命。

　　当前，随着LED市场的逐渐成熟和竞争的逐渐白热化，如何降低成本，提高LED使用寿命，进而制造出更高性能的LED产品已经成为企业追逐的方向和目标。将石墨烯应用到LED领域，“石墨烯+LED”将为LED产业的发展带来了一个新的亮点。目前英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究院研制的基于石墨烯技术的全新LED灯泡，使用寿命更长，平均价格更低，这对石墨烯在LED领域的应用起到了先河作用，清华大学和北京理工大学的相关石墨烯团队也加大了石墨烯在LED应用领域的研发。

　　2016年，山东晶泰星光电科技有限公司(简称“晶泰星”)与英国石墨烯照明有限公司签约合作，成立新的石墨烯公司是已知全球首家将石墨烯技术及产品大规模应用在LED领域的企业，这次合作将石墨烯在LED照明领域的应用推向大规模商业化应用阶段，目前晶泰星主要的研究方向是将石墨烯材料于LED灯中。

　　东旭光电同样在“石墨烯+LED”创新方面走在了前面。2017年5月，东旭光电收购明朔(北京)电子科技有限公司(以下简称“明朔电子”)，取得明朔电子51%的股份。东旭光电成功控股了这家以石墨烯散热技术为核心的大功率LED照明设备及照明综合解决方案提供商。在“工业之美·2018年度创新论坛暨颁奖典礼”东旭光电获奖产品为石墨烯LED灯，其拥有新颖的设计、应用理念，凭借石墨烯复合材料赋予的高强度散热能力，以石墨烯智联路灯、投光灯、汽车旅行灯以及耐高热辐射工矿灯等系列照明产品为人们日常工作、休闲提供更高质量的专业照明体验。据悉，目前东旭光电石墨烯智联路灯已覆盖全国25个省级区域的超过200个城市，累计安装超10万盏，并以每年超过50%的速度增长。

　　在竞争力方面，此款石墨烯照明产品拥有节能环保与智慧物联双重特性。首先，该产品可将灯具内置照明模组体积大幅缩小75%，质量减轻30%以上，从而将节电率提高20%～30%。因此，该产品相较传统钠灯可节电80%以上，而且亮度更高，光效更好。

　　任何新材料或技术走出实验室都面临一个共同问题，如何降低技术成本，并实现商业化，同时保证产品的高质量及品质一致性。有业内人士表示，石墨烯是一个非常好的导热材料，但是以现在石墨烯的生产工艺水平以及生产成本，将石墨烯用在LED会非常浪费其用。只有将石墨烯的生产成本降到非常低的条件下，石墨烯在LED散热方面才有大规模应用的基础

文章来源于网络如有疑问请联系客服删除