如何合理挑选LED导热塑料

　　LED照明灯具作为照明领域的后起之秀，在未来五年市场前景可观，并且表现出强劲的增长势头。根据LED照明灯具价格不断降低、性能不断提升的发展趋势，绝大多数LED灯具的全寿命周期的综合成本将在今后1-2年内明显低于传统灯具，成为主流的照明光源。
　　作为LED灯具的外壳，传统上会选用铝合金、陶瓷材料，而近两年来，新型材料导热塑料异军突起，逐渐为广大生产厂家所接受，成为备受瞩目的外壳材料。
　　总结起来，导热塑料具有以下几大优势：
　　1. 绝缘阻燃，安全性高。
　　2. 重量轻, 密度约为铝材的三分之二。
　　3. 加工成型方便，量产性好。
　　4. 无需二次加工，更绿色环保。
　　面对众多的导热塑料供应商，如何更合理地挑选高性价比的产品，以下是值得关注的一些要点：
　　一、 缩小筛选范围的考量
　　1. 导热塑料的RoHS, UL 认证
　　是否具备 RoHS, UL 认证，对出口欧洲、北美市场的整灯工厂，将是非常关键的因素。而RoHS, UL 证书的颁发机构，事实上也对材料做了一个初步的筛选工作，这对很多厂家来说，在不太熟悉导热塑料这种新材料的情况下，可以通过检测机构的认证来更多了解导热塑料。值得注意的是，UL认证编号是可以通过网络进行查询，其真实性是比较可信的。
　　2. 材料所需加工设备
　　导热塑料的料性有热塑性和热固性之分。绝大多数的导热塑料是热塑性原料，这样的材料可用传统的普通注塑机生产，如果是原来做节能灯的厂家本身拥有大量的注塑机，可以继续沿用下去。另外一种习惯做法是，把注塑环节外包给专业注塑公司，在自有生产能力不足的情况下，可以轻松借道外协厂扩大产能。
　　反之，如果导热塑料为类似酚醛树脂的热固性材料，将不能使用普通注塑机，必须使用专用热固型塑料注塑机，额外的设备费用将会大大增加成本。而且一旦自有注塑产能不足，比较难找到合适的外协注塑厂。
　　从实际操作来看，热塑性材料的成型周期要比热固性材料短，这也意味加工成本会有所降低。
　　3. 材料的颜色
　　通常导热塑料中是一定的基材（比如PC,PPS, PA）基础上添加助剂合成的，这些导热助剂通常是深色材料，而最终的客户需求通常是以白色为主，如果不能提供合格的白色原料，可能导致注塑成型后多加一道喷漆工艺，从而增加成本支出。
　　4. 原料的生产地
　　以目前的LED整灯出口订单来讲，交货期会是重要的条款。如果导热塑料是在国内生产，交货应有足够应对时间。而原产地为境外，通常要考虑海运及通关进口环节，交货时间会有延长，同时进口原料的销售成本也会比同样在国内产地有所上升。
　　二、 材料性能的比较
　　1. 导热系数
　　作为关键技术指标，目前各个厂家的材料，导热系数是最受用户关注的。而测试导热系数的技术标准却各不相同，有ASTM E 1530、ASTM E1461,某某公司自性定义的标准，等等。即使在同样的技术标准下，测试手段又有所不同，比如有平板法，激光法，在不同的测试手段情况下，最后的测试结果误差范围是完全不同的。通常激光法的精度要比平板法高，而激光法涉及的设备基本依赖进口，价格昂贵。
　　正是由于上述种种原因，光看导热系数的大小会导致用户进入误区。比较现实的做法是：在相同的模具上，对不同厂家的导热塑料注塑成型，然后装配同样的灯板和电源，通电后测试灯珠的引脚温度或接近引脚的铝基板温度，温度低即为散热更优的材料。
　　还有一种做法是，导热塑料供应商通常会提供标准的公模产品，可以同样的规格尺寸（比如A19 球泡灯）的散热器来比较公模的散热效果，从而大致判断材料的性能高低。
　　2. 材料流动性
　　通常会用熔融指数来表示。流动性好的导热材料，其成型比较容易，生产较为顺畅。基于流动性高的导热塑料，散热器的壁厚可以设计比较薄，通常为1-1.2mm, 由于薄的壁厚又会造成散热路径的缩短，从而提高散热效果。同时，较薄的壁厚又会减低材料的克重，降低材料成本。如果是流动性差的材料，通常不太容易注塑成形，而且会容易损坏模具，增加模具维护费用。
　　3. 成型收缩率
　　通常在厚度为3mm 条件下，合格的成型收缩率应该在0.5%以下，大于0.8%会对散热器尺寸精度产生不利影响。成型收缩率应越小越好。如选用较高成型收缩率的材料，将不得不增加壁厚来弥补。
　　4. 机械性能
　　导热塑料散热器的机械强度取决于几个关键指标: 悬臂梁缺口冲击强度，抗拉强度，弯曲强度，通常可以比较不同材料的指标，指标数值越大越好。机械性能优异的导热塑料，可以在散热器结构中加入卡扣设计，使得PC罩或透镜与散热器的接口通过卡扣来实现，从而避免完全依赖粘胶来固定。粘胶的问题在于：需要固化时间，延长交货时间，同时胶水在高温下容易雾化，影响出光效果。
　　5. 阻燃特性
　　关键有两点，第一、是否符合UL94 V0 阻燃等级，对出口美国市场会比较关键，第二，是否无卤素阻燃，简单的说，阻燃剂中不要含有卤素，否则材料的环保等级会下降，较难通过欧洲RoHS, REACH 指令。
　　6. 绝缘特性
　　导热塑料的一个好处是绝缘安全性，如果注塑好的散热外壳，可以承受3500V以上的高压，那过安规测试应该很容易。匹配这样的绝缘外壳，可以选用的灯板、电源方案可以比较灵活，包括：高压线性灯珠+高压线性电源，非隔离电源+中功率灯珠。具体的参数可以参考介电强度。
　　7. 热膨胀系数
　　如果在散热器结构中采用塑包铝的结构，应考虑外层导热塑料和内层铝合金的膨胀系数差异，铝合金的热膨胀系数为：0.000024 mm/mm*k，导热塑料的膨胀系数应在相同的数量级别，否则会造成不能同步热胀冷缩，导致散热器外壳开裂。
　　三、 价格
　　导热塑料作为塑料的一个类别，首先遵循以量论价的规律。同时也应看到，影响价格的因素也是和材料密度息息相关的，较低密度的材料其实是降低了单位成本。另外，注塑中的料杆部分，能否粉碎后再次注塑利用，其实也是对价格有一定影响。
　　四、 增值服务
　　作为导热材料的供应商，能否为客户提供热模拟测试服务，将会给客户的定制散热器是否散热合格做一个参考判断。从而避免开模完成后，发现散热不合理再修改模具，也因此可避免盲目开模的风险。
武斌/文