项目名称： 用于户外灯具的石墨烯新材料及新工艺

申报单位： 中山德诚智造光电有限公司

综合介绍或申报理由：

新材料：德诚智造通过多年摸索与反复试验，现已成功研制出照明行业第一款高导热（2.0 W/m.K）、不导电（耐高压10000V）添加了石墨烯配方的散热新材料。产品关键指标（导热率、耐压性）是照明行业主流散热材料两倍以上，且新材料具有较高的绝缘性，能以更低的成本过UL、CE及国内安规测试，整灯成本比压铸灯具节省40%以上，刚申请国家发明专利，专利号：201810248518.5。

新工艺：即内嵌DOB光源一体化成型工艺，优化了原有塑包铝注塑工艺，灯具外壳能节省20%以上成本。新工艺通过机械手改造生产设备，实现生产制造自动化、标准化、流程化，能提升产品生产环节的一致性和可靠性，还能提升200%的生产效率，刚申请国家发明专利，专利号：201810248590.8。

价值阐述：新材料与新工艺搭配DOB光源的创新结合，集合石墨烯的散热优势，塑料轻薄、便宜、绝缘、耐腐蚀等优势，做到耐压10KV有效防雷击浪冲，且在安全及固定上，可大幅减少危险性，因此能广泛应用于各类户外灯具外壳（如投光灯、路灯、工矿灯、洗墙灯等）；能帮下游制造商节省创新成本、减轻产品重量，实现产品轻薄化，设计多样化；还能用最小的代价获得最好的性能，达到成本更低，市场接受度会更高的目的。同时，新材料与新工艺的创新结合，还能为国家节省金属资源、避免浪费，生产过程更环保，更符合国家绿水青山就是金山银山的发展主题。

前景目标：不断地优化产品性能与成本，通过3年努力，力争占据>10%的户外套件市场。

石墨烯新材料技术参数：

与国内外同类产品或同类技术的比较情况：

一、前瞻性：
1、石墨烯新材料对比金属灯具外壳的优点有：①环保性能好、②抗腐蚀性能强、③易成型、设计上造型多样、④相比金属材料不需要机加工，表面处理，成本优势大。
2、石墨烯国内外积极探索的新材料，性能出众，在照明行业先应用于散热器，后续还有更广泛的应用有待技术团队持续开发。
3、人工组装到设备自动化，符合国际工业4.0和智能制造2025，从低端数量到高效质量的国家策略。
4、DOB光源元器件简单，成本低，全贴片生产加工，效率高，飞利浦，欧司朗、亚明等产品广泛应用，市场接受度已大幅提升，正在成为一种主流技术和产品。
5、与石墨烯新材料优势互补，成本更低，安全绝缘性更好。不断地优化产品性能与成本，通过3年努力，占据>10%的户外套件市场。

实现一体化新工艺的自动化产线设备

实现一体化新工艺的自动化产线设备

二、重大创新、全球领先：

1、石墨烯新材料，产品关键指标（导热率、耐压性）是照明行业主流散热材料两倍以上。刚申请国家发明专利，专利号：201810248518.5。
2、新工艺应用让石墨烯与灯板的无缝衔接，节省传统塑包铝工艺中的五金件，减少两层热阻，实现户外灯具结构的重大变革。刚申请国家发明专利，专利号：201810248590.8。
3、新工艺，相比压铸铝传统工艺，不需要用铝了，减化了五金加工、抛光、表面处理、来运运输、焊线、涂散热胶水、打螺丝等低效的人工作业工序，成本降低20%，生产效率提升了200%以上，还有效的避免了各流通环节产品不良率的产生。

导热率测试现场数据：1.88-1.91 W/m.K

耐电压测试现场数据：10Kv 0.259mA 30S Pass

香港科大实验室6600V电气强度测试，点击打开视频

一体化成型制成工艺图

经济评价分析：

一、经济性分析
1、目前成功开发出的石墨烯新材料，比重1.8，而金属铝的比重则约为2.7，所以导热塑料所制成的散热器，其重量为金属散热器的2/3
2、注塑成型后的塑料散热器不需再进行后续表面处理，所以其加工成本远比金属散热器来得低，材料成本节省近20%，散热器成本节省近30%
3、加工成形周期比金属压铸效率高200% 
4、整灯重量更轻、外形更薄，节省了零配件存储空间，运输/仓储费用节省60%

重量对比图：30W飞利浦金属投光灯 VS 30W石墨烯投光灯，金属重1.6倍

5、30W投光灯成本对比图：石墨烯新材料vs金属灯具，整灯节省53%

6、30W投光灯成本对比图：石墨烯新材料vs 塑包铝，整灯节省23%

二、投资回报

1、以技术及成本投入而言，目前市面注塑模具费比金属模具还稍便宜30%，开发时间少30%，投资回报率更高。
2、按1万个投光灯计算，传统生产周期35天，一体化工艺周期15天，效率提升233%。
3、按1万个投光灯计算，传统制程需1000工时，一体化工艺500工时，效率提升200%。

三、其他收益
1、整个产线都符合国家环境评估认证要求，安全无污染，绿水青山就是金山银山，有较好的社会经济效益。
2、石墨烯材料日后普及上量后，材料供应成本下降空间还很大。

技术及工艺创新要点：

一、技术创新点：
1、一般传统的材料导热率约0.2~0.4W/m.K，市面常见导热材料导热率在0.8~1.0W/m.K，添加石墨烯配方的新材料导热率达到2.0 W/m.K，且耐压过10000V。产品性能比传统塑料提升5~10倍，比导热塑料提高2倍以上。
2、石墨烯与灯板的无缝衔接，在实用效果上降低了成本及人工，对户外及室内灯具的结构实现了重大的变革。日后采用石墨烯替换金属，环保、成本有巨大的贡献。
3、新工艺灯板焊锡温度240-260°，通过超导技术，瞬间降温，通过循环冷却系统保持模具温度恒定，解决注塑为温度在280-300°时不会损伤LED灯珠、IC芯片及灯板元器件的问题。
4、新工艺采用模具抗静电技术，生产过程中不会伤及LED灯珠及IC。
5、新工艺更简单，成品生产工序更少、生产效率提高2倍以上，更适合大批量生产。

二、设计创新点
1、达到产品轻、薄、短、小的趋势潮流，并让产品的设计更美观、更有质感！
2、产品设计上可简化电源腔体，实现整灯轻量化、空间更小。
3、相比市场塑包铝工艺，去掉了埋入导热铝件，降低20%的成本，提高了200%的生产制程效率。
4、目前在室内外产品制程过程中，一体成型工艺算行业首家，具有较强的独创性与技术领先优势。

三、其他创新点
1、石墨烯新材料的绝缘性能增加了产品抗雷击能力，与DOB光源配合性价比更好，过安规的成本更低。
2、新工艺的改良，充当了桥梁，有效的把石墨烯新材料与DOB光源整合到了一起，实现成本双降，并能广泛应用到现有的户外产品如投光灯、路灯、工矿灯、投射灯、洗墙灯产品。

路灯装配对比图：传统路灯需在灯板与散热器处涂导热胶，上螺丝，人工高、效率低。

路灯装配对比图：新材料+新工艺灯板与散热器可完全贴合，更有利于散热，效率更高。

实际运用案例和用户评价意见：

一、技术独立性
1、新材料：导热率比市面同类散热材料性能提高一倍，并解决了灯板10000V以上绝缘问题，不受其他技术制约，已实现大规模批量生产，能有效的为各类户外灯具厂商提供原料，为替换金属材料提供与服务技术。
2、新工艺：解决了280-300°高温瞬间融化灯板和灯珠的问题，解决了静电问题，解决了灯板与外壳贴合度不高、户外长时间日晒雨淋出现灯板与外壳腐蚀、开裂、变形等问题。
3、新材料+新技术，已量产投光灯产品，并通过基础性能、机械性能、热学性能、绝缘性能、防火性能、环保性能测试，产品品质已趋于稳定，目前耐候性能、防水性能测试正在进行中，后续补充测试报告数据。

二、技术可行性
1、注塑是成熟的工艺，容易大批量量产。在提升导热效果的同时，我们特别关注到材料的加工性，在多方面的测试与改良后，已成功开发出高导热且加工性好的导热材料。
2、新材料可达到UL 94 V0等级，绝缘性能可符合灯具安规要求，户外抗紫外能力强，能满足3-5年产品质保要求。
3、新材料可塑性强，能帮助设计师发挥想象能力与创作空间，以利产品外观设计与轻量化。
4、新工艺已成熟，相比市场注塑工艺大幅提升了制程效率，目前已量产了投光灯、筒灯等产品，正在设计开模工矿灯、路灯、洗墙灯等产品。

石墨烯一体化路灯（实物图）

石墨烯一体化投光灯（实物图）

石墨烯一体化洗墙灯产品效果图

三、投光灯的应用案例及用户评价
1、采用石墨烯新材料+DOB光源，通过一体成型工艺而制成的超薄LED投光灯，生产效率比传统金属材料投光灯提升200%以上，重量仅为传统投光灯50%，成本可节省40%以上，且具有抗腐蚀性强、抗紫外，防水、防火、安全性高、节能环保等特点。
2、投光灯一体化注塑成型，一致性强、稳定性高。卡扣式安装，安装方便、生产效率高。外壳绝缘，耐10000V以上电压，产品安全性高，符合北美、欧洲各国出口认证要求。
3、石墨烯新材料导热系数达到2.0 w/m.k，与铝基板导热率相同，因此产品设计时去掉了传统塑包铝工艺的五金导热件，整体成本下降10%以上。
4、新工艺，通过机械设备实现自动化生产，产品一致性强、稳定性高。相比传统注塑工艺节省了50%五金件的成本，提高了200%的生产效率，更适用大规模批量生产。灯板与散热器可以完全贴合，更有利于灯板的散热，还能减少2个热阻介质层（导热胶、五金散热器），直接将灯珠通过铝基板传导至石墨烯散热器。铝基板无需螺丝固定连接，节约人工；灯板同散热体中间无缝隙，节省中间导热硅胶及涂抹人工。
5、同传统外置电源金属外壳投光灯对比，产品整体厚度降低了60%左右，重量减少了50%以上，对企业来讲，可以大幅降低运输费用，提供产品竞争力。
6、国内雷士、海德信（立达信旗下品牌）大批量使用。已累计出货200万套，国外中东热带地区、俄罗斯寒带地区客户使用稳定，客诉率<1‰，客户返单率>60%，订单量每年递增300%。