13 基于相变抑制传热材料的 LED 照明灯具技术
一、技术名称:基于相变抑制传热材料的 LED 照明灯具技术
二、技术类别:减碳技术
三、所属领域及适用范围:轻工行业 照明领域 适用于道路交通、户外景观、机场等各种场所的大功率照明
四、该技术应用现状及产业化情况
据统计,我国大功率照明市场 80%以上为金卤灯和高压钠灯,年耗电约 8600 亿千瓦时,特别是道路照明、工矿企业照明用电耗能更高。 基于相变抑制传热材料的 LED 灯具具有易生产、节能率高、重量轻、 体积小、寿命更长、光的穿透性更强、光衰更少、光源色温选择性更多 等优势特点。该技术产品可广泛应用于道路交通、工矿企业、户外景 观、港口码头、体育场馆和各种场所大功率照明,目前已经在重庆、四川、贵州等地 5 个城市安装应用近 2 万盏。
五、技术内容
1.技术原理
相变抑制传热材料具有超强的取热能力和热扩散能力,传热速度极快,可以达到毫秒级别,传热强度大,比传统的散热材料具有更好的 热分布表现。相变抑制传热材料应用于 LED 大功率照明灯具上,能将 灯具芯片 PN 结热量快速向外传导,有效解决灯具的散热问题,使灯具 可以在较宽的温度范围下工作,极大地提升电光转换效率和光通量, 并使灯具寿命更长。此外,应用相变抑制传热材料,可以高密度集成发 光芯片,使大功率 LED 芯片封装更加集中、发光面更小,配合玻璃的使用能大幅提高透光率及地面照度。与传统 LED 灯具相比,该技术产品具有重量轻、体积小的特点,以五年寿命周期检测,光衰整体在 15%以内,综合节能效率超过同类产品 20%。
2.关键技术
(1)相变抑制超导传热材料结构技术
相变抑制超导传热材料作为灯具的结构件,替代传统散热器(铝、铜鳍片),能数倍提高散热功能,大幅减轻灯具重量。同时,相变抑制 传热材料的使用,可使 LED 灯具的热快速传递出去,使 LED 芯片的 焊点工作温度控制在 50 度以下,降低了 LED 灯的工作温度,从而减 少光源光衰,延长灯具寿命达到 5 年以上。
(2)超强穿透性和低色温技术
COB 光源采用芯片集中排布,光密度高,可极大地提高光的有效 利用率;采用玻璃透镜具有良好的穿透性,可使灯具光衰 5 年小于 5%。
3.工艺流程
相变抑制传热技术 COB 路灯组装流程见图 1,路灯见图 2。
图 1 相变抑制传热技术 COB 路灯组装流程
图 2 相变抑制传热材料 LED 路灯
六、主要技术指标
1.光效:160lm/W;
2.光哀:5 年少于 5%;
3.重量:约 3kg(100W);
4.寿命:大于 50000 小时;
5.综合节能率:比传统高压钠灯节能 70%以上;比传统 LED 灯具 节能 20%以上;与传统金卤灯相比,节能率>40%。
七、技术鉴定及获奖情况
该技术已获得230多项国家专利,其中发明专利60多项,实用新 型专利150多项,外观专利20项。2018年该技术通过中国质量认证中 心节能技术的认定。同时,该技术产品的多项性能指标已获得由国家 半导体淘汰产品质量监督检验中心(广东)、深圳市计量质量检测研 究出具的检测检验报告。
八、典型用户及投资效益
典型用户:中航天旭恒源节能科技有限公司、中广核新能源控股有限公司、中建三局等
典型案例 1
案例名称:四川泸州开发区 LED 路灯节能改造项目 建设规模:3500 只相变抑制传热材料 LED 路灯节能改造。建设条件:开发区现有传统高压钠灯为夜间道路提供服务,部分钠灯低于《道 路照明设计标准》。主要建设内容:采用新一代的相变抑制传热材料 LED 路灯(120W)替换传统钠灯(350W)。主要设备:新相变抑制传 热材料路灯灯具。项目投资约为 875 万元,建设期为 2 年。年碳减排 量 2340tCO2,碳减排成本为 360~380 元/tCO2。年经济效益约 195 万 元,投资回收期约 4.5 年。
典型案例 2
案例名称:贵州新蒲经开区智慧路灯改造项目
建设规模:7378 只相变抑制传热材料 LED 路灯节能改造。建设条 件:开发区现有传统高压钠灯为夜间道路提供服务,其中主灯 250W, 副灯 180W,部分钠灯低于《道路照明设计标准》。主要建设内容:采 用新一代的相变抑制传热材料 LED 路灯 100W 替换传统钠灯 250W
(60W 替换 180W),使改造后的路灯和配电控制柜等具有远程单灯控 制智能化、节能化、智慧化和网络平台化等功能。主要设备:新相变抑 制传热材料 LED 路灯灯具。项目投资约为 1500 万元,建设期为 2.5 年。年碳减排量约 2920tCO2,碳减排成本为 500~520 元/tCO2。年经济 效益约 346 万元,投资回收期约 4.3 年。
九、推广前景和减排潜力
预计未来 5 年,该技术在全国推广所占比例可达到 25%,预计项目总投资将达到 26 亿元,可形成的年碳减排能力达 65 万 tCO2。
由武汉节能协会办公室整理