[發明專利]正溫度系數材料及使用該材料的電阻組件和LED照明裝置

有效

• 申請號: 201310361522.X
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN104103390B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 羅國彰;戴維倉;沙益安;曾郡騰
• 申請（專利權）人: 聚鼎科技股份有限公司
• 主分類號: H01C7/02
• 分類號: H01C7/02;H01C17/065;H05B33/08
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 劉春生,于寶慶

技術領域

本發明關于一種正溫度系數材料及組件，以及應用該正溫度系數材料的電阻組件和LED照明裝置。

背景技術

由于具有正溫度系數(Positive Temperature Coefficient；PTC)特性的導電復合材料的電阻具有對溫度變化反應敏銳的特性，可作為電流或溫度感測組件的材料，且目前已被廣泛應用于過電流保護組件或電路組件上。由于PTC導電復合材料在正常溫度下的電阻可維持極低值，使電路或電池得以正常運作。但是，當電路或電池發生過電流(over-current)或過高溫(over-temperature)的現象時，其電阻值會瞬間提高至一高電阻狀態，即發生觸發(trip)現象，從而降低流過的電流值。

該導電復合材料的導電率視導電填料的種類及含量而定。一般而言，由于碳黑表面呈凹凸狀，與聚烯烴類聚合物的附著性較佳，所以具有較佳的電阻再現性。此外，應用于3C產品的過電流保護組件，相當重視阻值回復性，故散布于結晶性高分子聚合物材料的導電填料常使用碳黑以得到更加的阻值回復性。然而使用碳黑作為導電填料時，碳黑間的作用力大，因此常使用高密度聚乙烯(High density polyethylene；HDPE)作為高分子聚合物。然而因HDPE的熔點較高，導致材料不易于低溫觸發，因此不適用于一些需要低溫觸發的場合。此外，即使使用可于低溫觸發的高分子聚合物材料，若使用碳黑作為導電填料，其觸發時電阻彈升幅度往往不足，例如僅有原始電阻值的約100倍左右，而仍有相當大的改進空間。

發明內容

為了達到上述目的，本發明揭示一種正溫度系數材料及電阻組件，其具有低溫觸發的特性，因而可作為LED發光的調光應用。

根據本發明的第一方面，一種正溫度系數材料包含結晶性高分子聚合物及散布于其中的導電陶瓷填料。結晶性高分子聚合物的熔點小于90℃，且重量百分比介于5%～30%。導電陶瓷填料的體積電阻值小于500μΩ-cm，且重量百分比介于70%～95%。該正溫度系數材料于25℃的體積電阻值約0.01～5Ω-cm，且在溫度25℃至80℃之間的電阻差在10³倍至10⁸倍之間。

一實施例中，為了在較低溫就能有觸發(trip)反應，因此結晶性高分子聚合物選用較低熔點的高分子材料，例如熔點小于90℃，或小于80℃，或特別是40℃～80℃或30℃～70℃。結晶性高分子聚合物主要包含乙烯、乙烯共聚物或其組合。乙烯共聚物包含酯(ester)、醚(ether)、有機酸(organic acid)、酐(anhydride)、酰亞胺(imide)、酰胺(amide)官能基的至少一種。例如：結晶性高分子聚合物可為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、低密度聚乙烯(LDPE)或其混合物。另外，結晶性高分子聚合物可另加入熔點較高的高密度聚乙烯，以調整整體的結晶性高分子聚合物的熔點。

低密度聚乙烯可用傳統齊格勒-納塔(Ziegler－Natta)催化劑或用茂金屬(Metallocene)催化劑聚合而成，亦可經由乙烯單體與其它單體（例如：丁烯(butene)、己烯(hexene)、辛烯(octene)、丙烯酸(acrylic acid)或醋酸乙烯酯(vinyl acetate)）共聚合而成。

該導電陶瓷填料則包含碳化鈦(TiC)、碳化鎢(WC)、碳化釩(VC)、碳化鋯(ZrC)、碳化鈮(NbC)、碳化鉭(TaC)、碳化鉬(MoC)、碳化鉿(HfC)、硼化鈦(TiB₂)、硼化釩(VB₂)、硼化鋯(ZrB₂)、硼化鈮(NbB₂)、硼化鉬(MoB₂)、硼化鉿(HfB₂)、氮化鋯(ZrN)、氮化鈦(TiN)或其混合物。該導電陶瓷填料的粒徑大小介于0.01μm至30μm之間，較佳粒徑大小介于0.1μm至10μm之間。

一實施例中，該正溫度系數材料的觸發溫度在30℃～55℃之間。

一實施例中，為了增加阻燃效果、抗電弧效果或耐電壓特性，正溫度系數材料可另包含非導電填料，該非導電填料為氧化鎂、氫氧化鎂、氧化鋁、氫氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、碳酸鈣、硫酸鎂、硫酸鋇或其混合物。該非導電填料的重量百分比介于0.5%～5%。非導電填料的粒徑大小主要介于0.05μm至50μm之間，且其重量比是介于1%至20%之間。