以杜邦为例，谈谈LED导热的解决方案！

导热塑料已经成为LED灯外壳的主流材料，但电子电器行业对导热材料的需求仍然巨大！对我们塑料人来讲，进一步开拓导热及相关塑料在电子电器上的应用很有必要。下面作者以杜邦导热方案为例，谈谈导热的基本方法和可行方案。

一、LED灯导热的基本原理是怎样的？

图：LED灯外壳导热机理，艾邦高分子拍摄

如上图所示：LED灯除了以光能的形式散发出去，剩余20%的能量转化成了热量；于是这部分热能主要以热传导的形式传递到了LED灯外壳上，然后LED外壳主要以热辐射和热对流的形式将热量散发出去。在这个过程中，涉及到了热量传递的三种基本方式：热传导、对流传热和辐射传热，我们来简单认识一下：

1.热传导

热量从物体温度较高部分传到温度较低部分的方式叫做热传导。热传导实质是由物质中大量的分子热运动互相撞击，而使能量从物体的高温部分传至低温部分，或由高温物体传给低温物体的过程。

在LED灯外壳设计时需要知道：第一，导热性能：金属最高，无机非金属较低，高分子（塑胶类）普遍低，但当其结晶度增大时，热导率会变大。第二，横截面积越大，导热路径越短，导热效果越好！

2.热辐射

热辐射是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。由于电磁波的传播无需任何介质，所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。

一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大。另外，塑料或金属材料的热辐射系数大部分都比较高，而金属材料的非常低。例如：导热塑料的热辐射系数比铝高三倍以上，所以辐射出的总热量也远远大于铝散热体。

表1：三种材料热传输性能比较

在热传导方面，金属毫无争议是最优良的材料，导热塑料次之；在热辐射方面，金属却十分差（具体数据如下表所示），而导热塑料热辐射性能十分优秀。

表2：热辐射系数实测

如上表所示：金属抛光未氧化时，热辐射系数一般低于0.1；粗加工轻微氧化时能达到0.5左右；严重氧化能达到0.8-0.9。黑色塑料无需特殊处理即可达到0.8-0.9。

3.热对流

热对流是指热量通过流动介质，由空间的一处传播到另一处的现象。热对流一般和LED外壳的材质无关，而与周围环境以及LED外壳形状有关。当然，使用时周围的环境LED灯的制造商无法决定，只能从外形着手了。

图：LED灯外壳的形状设计，艾邦高分子拍摄

我们知道，热空气由于密度较小会上升，所以LED灯外壳的热对流方向主要是竖直方向，这也就能解释LED灯外壳设计成上面的形状了。回复“导热”查看更多文章

二、LED灯外壳如何选材？

目前，导热塑料作为LED灯外壳已经成为主流，但本文主要从机理方面来讲讲哪些方案有可取之处。看完后您就知道材料工程师是怎样选材的，或许通过本文您对LED选材会有新的想法！

图：LED灯散热途径分析

如上图所示：LED的热量要传输到大气中，至少需要经过两步。在选材方面，热对流关系不大，所以必须要选择热传导和热辐射综合效果最好的材料，才能最快散热。以下有几种参考方案：

1.严重氧化的金属

金属热传导性能好，表面进行严重氧化处理，其热辐射性能也很不错，按道理来说是散热最有效的材料。但实际情况可能不太乐观，主要是表面严重阳极氧化，力学性能是否能达到要求？怎样保证硬度？还有一个老生常谈的问题，金属加工较复杂，又太重！

2.导热塑料

导热塑料一般是在塑料中添加一定量的导热材料共混得到，具体请点击查看 →导热塑料：介绍、分类、机理、选购和应用大全！导热塑料的综合散热性能好、量轻、制造成本低，是目前LED外壳的主流！

3.金属+塑料

如果结合前面两种材料的优点，或许是一种好的方案。利用纳米注塑技术，具体请点击查看 →纳米注塑NMT技术特点及应用（手机产业链必看，数万人转载的精华回放））。将金属和塑料一体成型，既解决了散热问题，又解决了重量问题！但可能有两个缺点：首先，金属和塑料热膨胀系数的差异，要解决温度变化带来的开裂；其次，成本可能比较高。

当然，还可以在金属表面喷漆，估计比纯金属要好很多！回复“导热”查看更多文章

 
 图：LED灯开了一个小时后，压铸铝、杜邦PBT和普通塑料的温度

图：压铸铝、杜邦导热塑料外壳LED灯的温度

图：杜邦热管理

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