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山東晶泰星馬文波:石墨烯散熱結合大角度均勻發光LED燈絲燈的研發及產業化

2月20日,在由LEDinside、CNLED網(即原中國LED網)主辦的首席顧問行情分析會(上海站)上,山東晶泰星副總裁馬文波集合兩個 “熱”發表了《石墨烯散熱結合大角度均勻發光LED燈絲燈的研發及產業化》的演講。

近年來LED行業燈絲燈的火熱度可以說是爆棚,從之前江浙熱的現況慢慢變成為全國乃至全球LED燈絲熱。而石墨烯卻不僅僅是在LED行業,更是在幾乎所有材料領域都是超級熱。2月20日,在由LEDinside、CNLED網(即原中國LED網)主辦的首席顧問行情分析會(上海站)上,山東晶泰星副總裁馬文波集合兩個 “熱”發表了《石墨烯散熱結合大角度均勻發光LED燈絲燈的研發及產業化》的演講。

山東晶泰星馬文波:石墨烯散熱結合大角度均勻發光LED燈絲燈的研發及產業化?山東晶泰星副總裁馬文波先生

LED替代白熾燈真的準備好了嗎?

談燈絲燈首先必談白熾燈。目前全球都已經發布了淘汰白熾燈的路線圖,中國對60瓦以上的白熾燈已經明確地禁止生產和銷售,其他的西方國家(美國、加拿大、澳大利亞)都已經明確退出了白熾燈。那么LED替代白熾燈真的準備好了嗎?

山東晶泰星馬文波:石墨烯散熱結合大角度均勻發光LED燈絲燈的研發及產業化

對此馬文波博士提出了以下6個問題:白熾燈的光效規格從25瓦到100瓦完全替代,在同樣的體積情況下LED是否準備好了?白熾燈全方位的發光效果,全配光的發光曲線,目前的LED產品是不是能夠完全地實現了?第三,白熾燈璀璨奪目的視覺感觀效果LED真的實現了嗎?第四,白熾燈低廉的成本價格LED實現了嗎?第五,白熾燈超輕的重量LED能不能實現?第六,白熾燈接近100%的顯色指數LED照明產品也能實現嗎?

為什么要做它?

不忘初心,回歸產品。從整個光源發展來看,白熾燈是完美的產品,因為它有接近100的顯指,而且環保、沒有有毒有害的污染物質,另外還非常輕,成本低,視覺效果被絕大多數人接受。而節能燈雖然有大的發光角度,光效也比白熾燈強,但含汞,所以發展幾年很快就被LED所替代了。

對于LED在開始進入人們視線時,便以節能概念快速走紅。目前市場上看到的基本上在80-90LM/W,比白熾燈提高了8到10倍,而且也有比較大的發光角度,但是其發光角度還是遜于白熾燈,這也就是LED燈絲燈出現的原因。

山東晶泰星馬文波:石墨烯散熱結合大角度均勻發光LED燈絲燈的研發及產業化

燈絲燈在2012年就開始了,當時香港的專賣店里已經有產品出現,而大陸卻沒有,在2013年很多廠家開始追捧,到今天逐漸成熟。所以這個產品可以看到它關鍵的技術特點,不僅有很大的發光角度、比傳統的LED光效更高,而且環保,重量比較輕。

石墨烯如何改變燈絲燈

由于LED燈絲燈的結構沒有多余的散熱結構件,只能依靠氣體和外殼散熱。根據熱傳遞學三要素傳導、對流和輻射來看,目前燈絲燈沒有傳導,只有對流和輻射。但是主要還是對流散熱,輻射的比例很小。如果把石墨烯的技術導入到燈絲燈里,就是想利用石墨烯的熱輻射特性來增加燈絲燈的散熱性,來延長燈絲燈的使用壽命。

基于此思路,通過在相同的銅片上涂布石墨烯和不涂進行對比試驗,測試黑體輻射性能,可以明確地看到涂有石墨烯的地方,它的熱輻射特性非常明顯,但是沒有涂抹石墨烯的,沒有明顯的熱輻射特性。另外也把涂石墨烯的材料涂在銅箔或者是鋁箔上面,也做了對比熱成像實驗,結果是一致的,所以石墨烯具有比較好的熱輻射特性。

基于試驗得到的結果,將石墨烯用在燈絲的背部位置的金屬基板上,LED加熱產生的熱量通過石墨烯把熱量輻射出去,同時利用泡殼內的導熱氣體來實現有效的對流,降低溫度。根據涂石墨烯和不涂石墨烯產品的對比,可以看到涂有石墨烯的芯片結溫溫度比沒有涂石墨烯的結溫低3-5度,這樣可以看到明顯地降低芯片的結溫,從而能夠延長燈絲的壽命。

燈絲燈的發展趨勢

馬文波關于燈絲的發展趨勢提到晶泰星說布局的兩個方向。一個是柔性發展方向,另外一個是智能方向。

目前LED行業已經出現了一些柔性產品,但是主要還是直燈絲或者彎曲的燈絲。馬文波表示,對晶泰星來說更重要的是讓柔性燈絲燈能夠達到主照明的產品,晶泰星準備考慮把石墨烯和材料結合,來達到主照明要求的光規格。

關于燈絲的另一個發展方向智能型LED燈絲燈,馬文波表示,因為在燈絲燈里會遇到比較多的串變方式,一根燈絲有20幾顆芯片,每個芯片的VF值又不一樣, VF值的差異會導致電流分配不均勻,而不均勻會導致某根燈絲的電流過載,這樣會導致該燈絲的壽命急劇下降。而晶泰星在燈絲里面封裝了智能器件,該芯片具有很好的限流特性,保證這根燈絲的電流在10-12mA,這樣可靠性會得到非常大的延伸。

最終目標是希望通過這些器件的應用,把電源真正地去掉。因為目前的燈絲燈的燈頭里還含有電源,而未來燈絲燈不需要電源,只需通過封裝在燈絲中的兩端器件的限流特性來實現跟白熾燈的點亮。(整理:LEDinside Skavy)

本文來自LED在線,本文觀點不代表石墨烯網立場,轉載請聯系原作者。

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