专利石墨烯纳米碳散热技术实现LED无鳍片化

因为LED光源在发光的过程当中,会产生高热,因此LED使用大量的散热鳍片,尤其是功率在20W以上的LED灯具,各种形状的散热鳍片都可以很清楚看见,散热鳍片变成大功率LED的特色,可是却也是美观的杀手。
   
近几年来,石墨烯等纳米碳材料在散热上的运用,开始被重视与大量采用,其实早在多年前,就已有人成功开发运用石墨烯纳米碳材的散热技术,并且真正将石墨烯纳米碳覆膜取代散热鳍片,实现LED无散热鳍片化,并于2013年申请多篇专利:US 9170015 B2,他就是卢鸿智,台湾大学光电工程博士。
   
卢鸿智博士表示,很多从事纳米散热的相关业者,运用石墨烯纳米碳材做散热,往往都是对客户的要求来者不拒,但最后常常发现喷涂上去降温效果不显著,其最大的原因在于,石墨烯纳米碳材运用的是热辐射,热辐射要发挥得好,先决条件是机构件的热流设计也要好,如果客户委托的机构件设计不良,没有经过筛选直接喷涂,是不会有降温效果的。
   
因此,卢鸿智对客户的委托,都经过他亲自筛选,机构件合格的才喷涂,不合格的就退件,不合格率往往超过合格率;因为他下过的苦功与经验的累积,已经练就像古物鉴定专家一样,一眼就能判定优劣。
   
因为LED光源的热,必须良好的传导到石墨烯纳米碳材喷涂的膜层,如此散热效果才会好,而产品的机构件就决定了石墨烯纳米碳材是否有效的关键;这往往是许多同业忽略的关键因素。
   
因为每家公司都有他们自己的工业设计,所以一般都是不愿意去更动机构件,因此卢鸿智博士研发石墨烯LED光引擎,热不须透过机构件,因此机构件可以使用任何材料、任何设计,都对散热没有影响,直接解决客户的问题。
   
图一是不同石墨烯纳米碳材的散热能力比较图,使用石墨烯纳米碳材的LED灯,其光源温度(红色线)明显低于未喷涂的LED(黑色线);至于纳米碳材料本身差异影响并不大,例如纳米碳球、纳米碳管、或类钻碳等;不过卢鸿智博士表示还是可以进一步提升,透过特定比例配方混和不同石墨烯纳米碳材料,可以进一步降低(蓝色线)。


   
图一,不同石墨烯纳米碳材料的散热能力比较图

图二是20W石墨烯LED光引擎,配合20W LED的应用范围,采用PLCC型LED光源,直接插电使用就可以让光源温度保持在安全的80˚C标准内,外部机构件可以由业者任意发挥。



图二,20W石墨烯LED光引擎

图三是100W石墨烯LED光引擎,配合大功率灯具使用场所,采用COB型LED光源,在载板背后喷涂石墨烯纳米碳薄膜,就可以不须散热鳍片,让光源温度保持在安全的80˚C标准内,因此可以让灯具设计者任意发挥创意,而不用担心机构件影响散热。



图三,100W石墨烯LED光引擎

图四是石墨烯LED艺术灯之【王冠】,卢鸿智博士将石墨烯LED光引擎直接运用在艺术灯上,因为没有了散热鳍片影响美观,而且光引擎已可直接散热,因此机构件可以使用不能散热的艺术灯罩,也不会有任何影响,可以将LED艺术灯化,带来LED灯的新革命。



图四,石墨烯LED艺术灯之【王冠】




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