LED照明产业在近几年被认为是最具潜力的产业。

LED灯由于高效、节能、长寿命等特性，正在逐步取代白炽灯、荧光灯成为照明的主流光源。除了常规照明，LED在商业广告、厂房、道路照明、橱柜灯、养殖等非主照明领域也拥有很高的应用价值。

由于LED的芯片工作时会产生一定热量，如果不将热量及时散出，会影响灯的使用寿命。目前，在组装LED灯时通常采用铝基作为散热器，因其导热性能要远高于塑料，但缺点是成本高，且金属的成型加工难度大。

现在，石墨烯的出现打破了这一局面。石墨烯具有优异的导热性和热辐射效应，将石墨烯分散在塑料中制备导热塑料，通过热传导和热辐射的叠加进行散热，可以完全满足LED的散热需要。

LED导热塑料项目就是采用石墨烯与尼龙等聚合物复合而成的高性能散热塑料。相比于金属铝，导热塑料成本低、质量轻、散热性优异、易于注塑成型，可以很方便地加工成各种形状的LED灯底座和灯罩。自导热塑料作为LED散热材料后，使LED灯的重量更轻，加工更简便，通过模具注塑加工即可得到散热器，满足了LED的规模化高效生产。

目前，国内已有多家企业布局LED导热塑料，在专利技术、生产设备、原材料选择等方面逐步完善，市场上已有石墨烯与PA、PPS、PP等塑料基材复合的导热塑料被用于LED的散热器。

根据相关统计，我国LED照明市场规模已超过6000亿元，而且每年保持10%以上的增长率，这为导热塑料提供了巨大市场空间。LED产业中导热塑料正在全面替代金属铝，市场潜力巨大。

据了解，生产石墨烯复合导热塑料主要还是采用成熟的塑料改性设备，对设备没有特殊的要求，投资一个年产2000吨石墨烯复合导热塑料的生产线，设备投资约在200万左右。目前石墨烯复合导热塑料的成本大概是2.5万元/吨，售价是3.0万元/吨；一年的利润可以达到1000万。石墨烯复合导热塑料在目前的改性塑料行业中，属于回报率高、附加值高、优质环保的投资项目。

常见的LED散热材料

大功率LED照明解决方案中遇到的设计挑战是散热设计和过热保护。LED光源需要的功率和热管理系统，因为与其他光源相比，提供给LED的电能大部分转换为热量。如果没有适当的热管理，这种热量会影响LED寿命和色彩输出，解决好LED照明灯具的散热问题是灯具设计中不可或缺的环节。

LED照明灯具中常用的导热材料按其在灯具中的作用主要分为：结构性导热材料和填补性导热材料。

结构性导热材料除了作为灯具的壳体功能外，同时兼做LED光源散热之用，如导热塑料等。而填补性导热材料主要用于发热件跟散热件之间，作为两者之间衔接导热之用，由于导热界面材料相对于发热元件和金属散热片的导热率低，所以导热材料的选择也很关键，这决定了热传输的快慢。

以下是几种用于大功率LED方案的导热界面材料：

导热硅脂：具有优良的导热性、电绝缘性、使用稳定性、耐高低温性等特点，是目前大功率LED照明灯具常用的导热材料；

导热硅胶片：填充发热器件和散热片或金属底座之间的空气间隙，达到发热部位与散热部位间的热传递，同时还起到绝缘、减震等作用，能满足小型化及超薄化的设计要求，使用方便性是导热硅脂无法比拟的。

导热双面胶：粘接发热片与散热片之间，使用简单便捷，利于提高生产效率。

粘接密封胶：一款室温固化的单组份有机硅粘接密封胶，对绝大多数金属无腐蚀；具有卓越的抗冷热交变性能、耐老化性能和电绝缘性能，优异的防潮、抗震、耐电晕、抗漏电性能。

散热材料发展趋势

（1）多元化、组合化散热方案逐渐成为市场主流

在消费电子领域，随着智能设备运行功率的增加，传统单一的散热方案已不能满足高性能产品多元化的散热需求。新型散热材料的出现，使得电子设备散热方案进一步扩充，散热方案逐渐演变为多种材料“协同运作、并驾齐驱”的散热模式。在 5G 时代，作为基础散热材料的石墨散热膜，可与热管、均温板、石墨烯散热膜等高效散热材料搭配使用，在高端智能设备市场发挥巨大优势，且不断向中低端智能设备渗透。

未来，电子产品、5G 基站、大型服务器等设备的散热方案均将朝着多材料、立体化的组合散热方式继续迈进。

（2）石墨散热膜未来仍为主流散热材料，市场需求可观，并朝着高热通量方向发展

相较于热管、均温板等散热材料，石墨散热膜具有柔韧性好、质量轻薄的性能优势，且易于贴合于摄像头模组、手机中框、芯片等各种电子元器件中。基于多元化、组合化的散热方案逐渐成为市场主流，多种散热材料协同运作的背景下，石墨散热膜仍是目前及今后主流散热材料，市场需求量可观。而增加石墨散热膜热通量则是其未来发展的主要方向之一。

材料的热通量是指单位面积的材料在单位时间内所传递的热能。通常情况下，材料厚度越大，单位时间内可传递的热能更多，其热通量也就越高，散热效果越好。通过增加石墨散热膜厚度进而加大热通量的方法能较好匹配 5G 时代高功率电子设备的散热需求。石墨散热膜由于材料特性，本身厚度薄、质量轻，最大厚度也不及热管、均温板的 1/2，因此增加石墨散热膜厚度提高材料热通量，既不会影响电子产品轻薄便携、美观的形态要求，还可以进一步提升各元器件和整机的散热效率，增强电子产品可靠性。高热通量石墨散热膜是 5G 时代极具性能优势的散热材料之一。

通过增加材料厚度提高热通量通常可采用两种途径，一种是将常规石墨散热膜反复粘贴胶带叠加在一起，但由于胶类材料热阻通常较高，导致多层石墨膜散热效果并不理想；另一种则是采用超厚 PI 膜通过特殊工艺烧制而成，无需使用胶带粘合，生产的高热通量的厚石墨膜具有更好的散热效果。

制作高热通量的厚石墨散热膜不仅要求原材料 PI 膜到达相应厚度，同时还对生产商核心技术的掌握程度、生产工艺的熟悉程度以及操作人员的专业素质都有着较高要求。

（3）热管及均温板渗透率不断增加，并朝着超轻、超薄、高强度方向发展

热管和均温板利用腔体中工作介质通过液气两相变化吸收热量方式进行散热，不需要借助外力，即可发挥强大特性，特别适合放置在芯片等高发热量部位，达到高效的局部散热效果。作为新型散热材料的代表之一，热管及均温板散热逐步从笔记本电脑、台式电脑应用方案中渗透到智能手机终端，国内“HMOV”等厂商近年来发布的智能手机中较多采用了热管或均温板散热方案。在消费电子高刷屏、高功耗、性能持续升级的背景下，热管和均温板在消费电子市场的渗透率将持续提高，且朝着超轻、超薄、高强度方向发展。

随着电子产品朝着超轻、超薄化的趋势演变，将热管和均温板的厚度控制在合理范围且仍保持优秀的散热效果将面临极大挑战，尤其在生产工艺上，需要保证其内部拥有高毛细力与一定的内腔空间以供液体和蒸汽充分循环流动，维持良好的散热效果。对于热管，在压缩厚度并维持高性能同时，不仅需要选择合适的毛细结构，同时还需要保证工作中蒸汽的传播速率，例如利用凹槽型毛细结构设计并在狭小的内腔中开辟新的通道，使得工作时蒸汽流动通道加大同时也进一步降低整体厚度，这对生产商的技术储备以及设计能力都有着极高的要求。而降低均温板的厚度条件通常更为苛刻，一方面，均温板制作工艺复杂、精细化程度较高，厚度越薄，则铜片封合的间隙越难掌控，封合阶段的良品率也就越低；另一方面，均温板厚度越薄，意味着其内部毛细通道与蒸汽通道空间越小、蒸汽的有效传播距离更短，均温板的工作性能也将损失更多。因此，生产商封合技术的先进性以及对内部蒸汽通道的合理设计将成为制造高强度超薄均温板的关键。

（4）拥有优质特性和成本优势的石墨烯膜将成为极具竞争力的散热材料

石墨烯是从石墨原材中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，拥有其他材料所不具备的特殊性能，如优异的电学性能、出色的机械性能、超高的导热性、优异的阻隔性能等，可运用于能源、环境、电子、化工等多类行业，具备良好的发展前景。

由于石墨烯在面内方向是各项同性的，在平面内的热传导不会存在方向性，通过独特的加工工艺，可得到任意厚度（特别是超厚）的石墨烯散热膜。石墨烯散热膜导热效率实验可达 5,300W/m.K，因此将石墨烯用于散热材料领域，开发新型石墨烯散热薄膜为大势所趋。

石墨烯由于独特的晶体结构，通过“氧化”—“还原”—“压延”—“模切”等工艺，可加工成为石墨烯散热膜，且由于工艺特性，得到的材料厚度较大、热通量较高，散热效果较石墨散热膜更优。不仅如此，石墨烯散热膜还具有良好的耐弯折性及柔韧性，在折叠屏、柔性屏等智能设备散热方案中占据优势，是未来极具竞争力的散热材料。2018 年 10 月华为在 Mate20 系列手机中首次采用石墨烯膜作为其主要散热方案，产品优秀的散热效果更是将石墨烯散热技术推向大众视野。

石墨烯散热膜系通过氧化还原天然石墨得到原材料后加工制成，相较于石墨散热膜，在材料成本方面更具优势。但由于目前石墨烯加工工艺复杂，对设备投资、研发实力、人员技能的要求较为苛刻，能熟练掌握全套生产工艺的厂商较少，产品良率偏低。同时，由于产线前期投资较高，产品规模效应尚未凸显，目前产品单位成本普遍偏高。未来，随着加工工艺不断优化与改进，石墨烯散热膜的生产质量将进一步得到保障，产、销量持续扩大，成本优势逐渐体现，成为极具市场竞争力的新型散热材料。

根据新思界产业研究中心发布的《2022-2026年石墨烯薄膜行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示，消费电子高端化发展，将推动散热领域对石墨烯薄膜需求持续增长，预计到2023年，全球散热领域用石墨烯薄膜市场规模将达到23.2亿美元左右。除散热领域外，柔性显示领域将是石墨烯薄膜的另一重要下游市场，石墨烯薄膜作为性能优良的柔性透明导电薄膜，有望替代不能弯曲的ITO（氧化铟锡）薄膜使用，未来市场潜力大。

文章来源：普华有策咨询，瓦特科技，诺丰电子