高功率LED散热用远红外陶瓷材料的研究(2)

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3.5 导热率测试结果与分析 21

4 结论 23

致谢 25

参考文献 26

1 引言

发光二极管（LED）是人类历史上的一次重大突破，随着环保节能的提倡，LED正被更加广泛地运动到日常照明中。相比于其他照明设备，LED具有体积小，寿命长，反应速度快等优势[1]。然而随着LED技术的发展，大功率、高光强LED运用的增加，其散热性能也越来越被人们关注。目前LED将输入电能的80—90%都转化成了热能，如果这些热量不能及时的排出，将大大降低LED的使用寿命和安全性[2]，因此，LED的散热性能是开发大功率LED必须解决的问题。论文网

1.1 远红外辐射陶瓷粉

通常远红外辐射陶瓷具有远红外辐射性能，并且多为非金属材料。由于晶格震动的差异，远红外辐射陶瓷粉的红外光谱特性也大不相同。资料表明，在8~25μm范围内，没有一种单一金属或金属氧化物材料的全辐射率能稳定在90%，若采用元素周期表中第Ⅲ（第Ⅴ）周期的一种或几种氧化物混合而成的远红外辐射陶瓷粉(MgO-Al2O3-CaO，TiO2-SiO2-Cr2O3，Fe2O3-SiO2-MnO2-ZrO2等)，在温度较低时具有较高的光谱发射率，是一种理想的辐射材料[3]。研究还表明，由两种或多种化合物的混合物构成的远红外陶瓷粉，有时具有比单一物质更高的辐射率，尤其是在陶瓷烧结后，由于新物质的形成，其效果更加显著[3]。金属碳化物、金属氧化物或金属氮化物经常被用来制作元红外陶瓷，代表成分为Al2O3、ZrC、ZrO2、MgO、TiO2和SiO2等天然矿石，莫来石和堇青石的辐射率较高，可以达到75%左右。下表列出了常见的陶瓷材料：文献综述

表1-1 常见远红外陶瓷材料

碳化物 B4C、SiC、TiC、ZrC、TaC、MoC

氮化物 BN、AlN、TiN、Si3N4、ZrN

硅化物 TiSi2、MoSi2、WSi2

硼化物 ZrB2、TiB2、CrB2

1.2 远红外陶瓷的制备方法

人们已经掌握的制备远红外陶瓷的方法有很多种，目前常用的制备方法有两种：液相沉淀法和固相合成法，其基本工艺流程图如下：

液相沉淀法制备工艺： — —

液相沉淀法制备工艺

图1-1 液相沉淀法制备工艺

固相合成法工艺：

图1-2 固相合成法工艺

近些年随着纳米技术不断更新，远红外陶瓷材料的制备工艺和材料也不断更新换代，其中新的工艺主要包括湿化学法(共沉淀法、乳浊液法、水热法、直接沉淀法和均一沉淀法等)、化学气相法(CVD法)，以及溶剂蒸发法等[3]。

1.3 远红外辐射陶瓷的烧结方法

通过升温使物质内部微粒粘结，并且由于物质的迁移使粉体产生强度，使得致密化和再结晶加快的过程称为烧结[4]。陶瓷粉体的内部结构中微粒的大小和位置、气孔大小和数量等其他参数会受烧结过程的影响。通常制造远红外辐射陶瓷的最终工序是烧结，这意味着陶瓷的最终性能很大程度上取决于烧结过程，所以选择什么样的烧结方法以及怎么样控制烧结过程就变得至关重要了。目前比较常用的烧结方法包括常规烧结、热压烧结等。