根據統計,空調與照明是建築耗電的二大來源,中國官方統計,全國電力供應量的14%用於照明。LED燈具可節能五至八成,若全面使用,一年可節省數座核電廠的發電量;以核電廠的建造成本及潛在的風險,即使目前LED仍為較昂貴的光源,還是值得推廣使用。
LED照明技術發展與節能減碳議題緊緊相扣,成熟有效的散熱技術,又與LED照明的效能息息相關。各種新式散熱技術與材料不斷推出,由冠品化學生產的LED散熱型背光油墨、軟陶瓷散熱漆、軟陶瓷導熱膠膜,被最多廠商證實有效,廣泛應用於大功率LED燈具。
該公司指出,LED道路照明試驗及示範系統在全球各地進行,美國能源部在各城市建立數十件大小規模的示範案例,並進行經濟效益評估分析,大陸各地更如火如荼舉行。IEA調查,2010年全球路燈市場規模約達1.6至1.8億盞,大陸市場占比15%強,年幅度成長達二成。光電科技協進會預估,2008~2012年全球LED路燈產值的年複合成長率高達15%,日本地震的重建商機也值得期待,客觀環境顯現需求向上的利多。
台灣已進入LED路燈世代,逾2萬盞LED路燈在各地點亮,未來三年將邁入裝設高峰期,是黃金三年。台中市已換裝約8,000盞LED路燈,新竹市以科技城之姿,有意打造為台灣綠能示範城市。
道路照明表現,LED路燈照度衰減量最大僅傳統路燈的一半,表現最優者衰減不及5%,顯示LED路燈品質已達一定水準,若在量產品質管控持續加強,可望有更優異表現。
冠品化學創辦人葉聖偉博士表示,LED路燈總體成本仍高,功能性失效與損壞性失效均需進行研究與改善,才能獲得使用者的信心,達到節能、長壽命、環保等市場期望。冠品的散熱產品近二年通過眾多廠商測試,訂單以倍數成長,是燈具廠的最佳合作夥伴。
散熱漆+均溫板 平板電腦散熱利器
6月初落幕的台北國際電腦展,平板電腦是會場的焦點,也擄獲消費者最多關注的目光,在一、二線品牌及代工廠百機齊發的盛況下,業者要突破iPad設下的天花板效應,需在創新突破上需加努力。
消費者關注的是產品的功能及外觀,但對產品設計者而言,如何在有限的空間置入更多電路,賦予產品更大的功能,才是重點。業者首要面對的就是散熱問題。
韓德行表示,不同於熱管(HeatPipe)是一維、點的熱傳導,均溫板(Vapor Chamber)及均溫片(Heat Spreader)為被動式散熱,不耗用能源的二維熱傳導方式,且不受重力影響,屬於面的傳導。在輕薄、密閉式設計的電子產品,機構設計的發揮空間大,散熱效果佳,廣泛應用於智慧型手機、平板電腦、照明及車用LED燈具等電子產品,是熱門的解熱材料。
目前的趨勢是改用軟陶瓷散熱漆塗佈於均溫板外層,尤其選用白色軟陶瓷散熱漆,熱阻抗近乎零,又能保護外殼避免氧化,降溫效果十分顯著。
過去廠商較偏好石墨均溫片,石墨的導熱性佳也會導電,但材料易脆裂,施工不易,成本偏高。國內有手機廠以軟陶瓷散熱漆塗佈於銅箔均溫片,具延展性、熱傳導佳,高絕緣不導電,施工中不會龜裂,並可藉由調整噴塗的膜厚來控制耐擊穿電壓,為均溫片的散熱新材料。
冠品軟陶瓷散熱漆 主機板廠青睞
去年iPad上市,平板電腦逐漸成為電腦市場新寵,電腦廠從觀望轉為積極投入。不同於傳統散熱設計是將CPU、GPU 、Chipset、HDD等高發熱元件產生的熱,透過封裝表層傳導給散熱錫膏,再導引至散熱片或高熱傳導特性的金屬塊;最後再由熱管(Heat Pip)傳導至風扇、散熱片等散熱裝置,將熱散發至排氣孔。平板電腦採用超薄新材料,且降溫效能高,值得者注意。
散熱錫膏會因矽油揮發而固化粉末,形成熱阻抗而失去熱傳導功能。散熱鰭片及熱管外部的陽極處理,雖避免金屬氧化,也會將熱封閉在內部。冠品總經理韓德行建議,可改用軟陶瓷散熱漆做塗佈,防止氧化,且幾近無礙將熱傳導出去。
冠品化學研發特殊散熱材料,提供軟陶瓷散熱漆給主機板廠測試,主機板上的散熱鰭片(未經任何陽極處理或烤漆)改以噴塗白色軟陶瓷散熱漆,晶片組溫度降低攝氏6度。已有平板電腦廠商在內部均溫片上改噴軟陶瓷散熱漆,解決散熱問題,提升系統工作效率。
韓德行指出,運用高散熱性材料所製造的高散熱性主機板,不同於傳統以導熱膏做為熱傳導,透過散熱材料塗裝,把整機熱度均勻散播到空氣中,達到整體降溫、提高效率並節能省電。
主機板表層改用軟板專用的散熱防焊油墨、內部FR4玻纖層適度以銅箔及軟陶瓷導熱膠膜取代,可形成高散熱性主機板,再透過表層的軟板散熱防焊油墨,把熱由內而外散發。若把電路板上的電容電阻外部塑膠封裝,改以軟陶瓷散熱漆做散熱保護,整體溫度可進一步下降。
LED COB廠大增 帶動散熱產品需求
看好LED明前景,今年上半年LED業新增的COB專業廠多達近20家,這些業者將晶粒做在金屬基板上,提供中高功率的光源模組,搶進照明市場。
韓德行指出,LED燈具中的鋁基板板材,以軟陶瓷導熱膠膜取代日系導熱膜,可降低基板成本及提高耐擊穿電壓,符合歐盟安規要求。
在燈具外殼、均溫板、散熱鰭片塗佈軟陶瓷散熱漆,能讓燈具有效散熱,耐酸鹼值也達3~11 Ph。此外,軟陶瓷散熱漆特有的抗靜電性,易清洗不易沾塵,相當符合大型LED路燈的特性要求。
冠品TC-19EW軟陶瓷散熱漆,含有奈米化微陶瓷粒子,絕緣能力很強,只要在鋁基板上噴塗30nm,就能讓鋁基板耐擊穿電壓達到DC 5,000V。如要再提高耐擊穿電壓,只需增加噴塗厚度即可。TC-19EW可噴塗在鋁基板,取代陽極處理製程,減少導熱膠膜使用層數外,也可應用於LED燈具的外層保護,大幅降低鋁基板廠商的材料及製程成本。
該公司曾對LED燈具組裝廠、鋁基板廠發表TC-19EW新工法應用說明會。以具備耐擊穿電壓DC4,000~5,000V的鋁基板來說,改用此種軟陶瓷散熱漆,節省陽極處理費用及至少一層導熱膠膜費用。依不同廠牌導熱膠膜計算,每平方公尺約減少新台幣1,000~2,000元。
冠品軟陶瓷散熱漆是軟性固化膠型態,可耐一定程度的摩擦及衝擊,可取代要黏貼及撕去保護膜的傳統工法,此種保護膜雖然成本不高,但人工時間及成本不少。
導入TC-19EW後,新製程工法的成本大幅降低,並加快散熱速度,降低系統溫度。冠品解釋,傳統鋁基板陽極處理所增加的耐擊穿電壓能力有限,卻在鋁基板上形成氧化膜,把熱封住,阻礙散熱效率,並影響LED磊晶效能。讓光能轉換效能變低,造成光衰,並減短燈具壽命。
冠品軟陶瓷散熱漆初期是應海事照明的需求而開發,耐酸鹼侵蝕度PH值3~11,具有抗靜電性不沾染落塵,雨水沖刷過後表面極易保持乾淨。經多家LED路燈廠商應用後發現,以TC-19EW取代傳統烤漆,可降低系統溫度攝氏10度;取代燈具外殼的陽極處理,則可降低攝氏7度。這些優異特性是市場改用軟陶瓷散熱漆及採用新工法的原因,能大幅降低成本是主要誘因。<摘錄經濟>
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