2 陶瓷材料的热辐射机理

　　我们知道，热交换的基本途径为：传导、对流和辐射。为了有效散热，人们常通过减少热流途径的热阻和加强对流系数来实现，往往忽略了热辐射。 LED灯具一般采用自然对流散热，散热器将LED产生的热量快速传递到散热器表面，由于对流系数较低，热量不能及时地散发到周围的空气中，导致表面温度升高，LED的工作环境恶化。提高辐射率可以有效地将散热器表面的热量通过热辐射的形式带走，一般铝制散热器通过阳极氧化来提高表面辐射率，陶瓷材料本身可以具有高辐射率特性，不必进行复杂的后续处理。

　　陶瓷材料的辐射机理是由随机性振动的非谐振效应的二声子和多声子产生。高辐射陶瓷材料如碳化硅、金属氧化物、硼化物等均存在极强的红外激活极性振动，这些极性振动由于具有极强的非谐效应，其双频和频区的吸收系数，一般具有100~100cm-1数量级，相当于中等强度吸收区在这个区域剩余反射带的较低反射率，因此，有利于形成一个较平坦的强辐射带。

　　一般来说，具有高热辐射效率的辐射带，大致是从强共振波长延伸到短波整个二声子组合和频区域，包括部分多声子组合区域，这是多数高辐射陶瓷材料辐射带的共同特点，可以说，强辐射带主要源于该波段的二声子组合辐射。除少数例外，一般辐射陶瓷的辐射带集中在大于5m的二声子、三声子区。因此，对于红外辐射陶瓷而言，1~5m波段的辐射主要来自于自由载流子的带内跃迁或电子从杂质能级到导带的直接跃迁，大于5m波段的辐射主要归于二声子组合辐射。

　　刘维良、骆素铭对常温陶瓷红外辐射做了研究，测试的陶瓷样品红外辐射率约0.82~0.94，对不同表面质量的远红外陶瓷釉面也进行了测试，辐射率约0.6~0.88，并从陶瓷断口SEM照片中得出远红外陶瓷粉在釉中添加量为10wt%时的辐射性能、釉面质量、颜色和成本较佳，其辐射率达到了 0.83，其他性能均达到国家日用瓷标准要求。崔万秋、吴春芸对低温远红外陶瓷块状样品进行了测试，红外辐射率为0.78~0.94。李红涛、刘建学研究发现，常温远红外陶瓷辐射率一般可达0.85，国外 Enecoat釉涂料最高辐射率可达0.93~0.94。众多研究均表明，陶瓷材料或釉面本身具有很高的红外辐射率，是其替代传统铝制散热器的一大重要参数。

　　3 氧化铝陶瓷材料的LED照明灯具研究

　　3.1 陶瓷LED灯具实验测试

　　氧化铝陶瓷的导热系数与氧化铝的成分(纯度)有很大的关系(如表2所示)。常用的Nom.95%氧化铝陶瓷(简称为95陶瓷)导热系数约22.4W/mK，耐压10kV/mm，由此制成LED灯具的样品如图4所示。

　　灯具型号为GU10，外形尺寸49.5mm×50mm，鳍片散热器和灯座均采用95陶瓷材料，并通过螺纹连接。

　　灯具安装三颗Handson(汉德森)LED光源，内置恒流驱动电源，总消耗功率约3.55W，采用透镜配光，总光通量约150lm。