熱輻射

熱交換的基本途徑為:傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。為了有效散熱，人們常通過減少熱流途徑的熱阻和加強(qiáng)對(duì)流系數(shù)來實(shí)現(xiàn)，往往忽略了熱輻射。LED燈具一般采用自然對(duì)流散熱，散熱器將LED產(chǎn)生的熱量快速傳遞到散熱器表面，由于對(duì)流系數(shù)較低，熱量不能及時(shí)地散發(fā)到周圍的空氣中，導(dǎo)致表面溫度升高，LED的工作環(huán)境惡化。提高輻射率可以有效地將散熱器表面的熱量通過熱輻射的形式帶走，一般鋁制散熱器通過陽(yáng)極氧化來提高表面輻射率，陶瓷材料本身可以具有高輻射率特性，不必進(jìn)行復(fù)雜的后續(xù)處理。

輻射機(jī)理

陶瓷材料的輻射機(jī)理是由隨機(jī)性振動(dòng)的非諧振效應(yīng)的二聲子和多聲子產(chǎn)生。高輻射陶瓷材料如碳化硅、金屬氧化物、硼化物等均存在極強(qiáng)的紅外激活極性振動(dòng)，這些極性振動(dòng)由于具有極強(qiáng)的非諧效應(yīng)，其雙頻和頻區(qū)的吸收系數(shù)，一般具有100~100cm-1數(shù)量級(jí)，相當(dāng)于中等強(qiáng)度吸收區(qū)在這個(gè)區(qū)域剩余反射帶的較低反射率，因此，有利于形成一個(gè)較平坦的強(qiáng)輻射帶。

一般來說，具有高熱輻射效率的輻射帶，大致是從強(qiáng)共振波長(zhǎng)延伸到短波整個(gè)二聲子組合和頻區(qū)域，包括部分多聲子組合區(qū)域，這是多數(shù)高輻射陶瓷材料輻射 帶的共同特點(diǎn)，可以說，強(qiáng)輻射帶主要源于該波段的二聲子組合輻射。除少數(shù)例外，一般輻射陶瓷的輻射帶集中在大于5m的二聲子、三聲子區(qū)。因此，對(duì)于紅外輻 射陶瓷而言，1~5m波段的輻射主要來自于自由載流子的帶內(nèi)躍遷或電子從雜質(zhì)能級(jí)到導(dǎo)帶的直接躍遷，大于5m波段的輻射主要?dú)w于二聲子組合輻射。

劉維良、駱?biāo)劂憣?duì)常溫陶瓷紅外輻射做了研究，測(cè)試的陶瓷樣品紅外輻射率約0.82~0.94，對(duì)不同表面質(zhì)量的遠(yuǎn)紅外陶瓷釉面也進(jìn)行了測(cè)試，輻射率約0.6~0.88，并從陶瓷斷口SEM照片中得出遠(yuǎn)紅外陶瓷粉在釉中添加量為10wt%時(shí)的輻射性能、釉面質(zhì)量、顏色和成本較佳，其輻射率達(dá)到了 0.83，其他性能均達(dá)到國(guó)家日用瓷標(biāo)準(zhǔn)要求。崔萬(wàn)秋、吳春蕓對(duì)低溫遠(yuǎn)紅外陶瓷塊狀樣品進(jìn)行了測(cè)試，紅外輻射率為0.78~0.94。李紅濤、劉建學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，常溫遠(yuǎn)紅外陶瓷輻射率一般可達(dá)0.85，國(guó)外Enecoat釉涂料最高輻射率可達(dá)0.93~0.94。眾多研究均表明，陶瓷材料或釉面本身具有很高的紅外輻射率，是其替代傳統(tǒng)鋁制散熱器的一大重要參數(shù)。