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1、10申请公布号CN104103390A43申请公布日20141015CN104103390A21申请号201310361522X22申请日2013081610211295520130412TWH01C7/02200601F21S10/02200601F21V23/00200601F21Y101/0220060171申请人聚鼎科技股份有限公司地址中国台湾新竹市72发明人罗国彰戴维仓沙益安曾郡腾74专利代理机构隆天国际知识产权代理有限公司72003代理人刘春生于宝庆54发明名称正温度系数材料及使用该材料的电阻组件和LED照明装置57摘要一种正温度系数材料及使用该材料的电阻组件和LED照明装置，该正。
2、温度系数材料包含结晶性高分子聚合物及散布于其中的导电陶瓷填料。结晶性高分子聚合物的熔点小于90，且重量百分比介于530。结晶性高分子聚合物主要包含乙烯、乙烯共聚物或其组合。乙烯共聚物包含酯、醚、有机酸、酐、酰亚胺、酰胺官能基的至少一种。导电陶瓷填料的体积电阻值小于500CM，且重量百分比介于7095。该正温度系数材料于25的体积电阻值约0015CM，且在温度25至80之间的电阻差在103倍至108倍之间。30优先权数据51INTCL权利要求书2页说明书5页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图1页10申请公布号CN104103390ACN10410。
3、3390A1/2页21一种正温度系数材料，包含一结晶性高分子聚合物，熔点小于90，且重量百分比介于530，该结晶性高分子聚合物包含乙烯或乙烯共聚物，乙烯共聚物包含至少一种以下官能基酯、醚、有机酸、酐、酰亚胺和酰胺；以及一导电陶瓷填料，其体积电阻值小于500CM，重量百分比介于7095，且散布于该结晶性高分子聚合物中；其中该正温度系数材料于25的体积电阻值为0015CM，且在温度25至80之间的电阻差在103倍至108倍之间。2根据权利要求1的正温度系数材料，其中该结晶性高分子聚合物包含乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯丙烯酸乙酯共聚物、低密度聚乙烯或其混合物。3根据权利要求1的正温度系数材料，其中该导。
4、电陶瓷填料包含碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钽、碳化钼、碳化铪、硼化钛、硼化钒、硼化锆、硼化铌、硼化钼、硼化铪、氮化锆、氮化钛或其混合物。4根据权利要求1的正温度系数材料，其中该结晶性高分子聚合物的熔点为4080。5根据权利要求1的正温度系数材料，其中该正温度系数材料的触发温度在3055之间。6根据权利要求1的正温度系数材料，还包含非导电填料，该非导电填料为氧化镁、氢氧化镁、氧化铝、氢氧化铝、氮化硼、氮化铝或其混合物。7根据权利要求6的正温度系数材料，其中该非导电填料的重量百分比介于055。8一种电阻组件，包含二导电金属层；一正温度系数材料层，叠设于该二导电金属层间，包含一结晶性。
5、高分子聚合物，其熔点小于90，且重量百分比介于530，该结晶性高分子聚合物包含乙烯或乙烯共聚物，乙烯共聚物包含至少一种以下官能基酯、醚、有机酸、酐、酰亚胺和酰胺；以及一导电陶瓷填料，其体积电阻值小于500CM，重量百分比介于7095，且散布于该结晶性高分子聚合物中；其中该正温度系数材料层于25的体积电阻值小于0015CM，且在温度25O至80之间的电阻差在103倍至108倍之间。9根据权利要求8所述的电阻组件，其中该正温度系数材料层的触发温度在3055之间。10根据权利要求8所述的电阻组件，其中该结晶性高分子聚合物的熔点为4080。11一种LED照明装置，包含第一LED发光件；第二LED发光件。
6、，与该第一LED发光件串联连接，且第二LED发光件相较于第一LED发光件有较严重的热光衰；以及权利要求书CN104103390A2/2页3一正温度系数组件，与该第一LED发光件串联，且与该第二LED并联，该正温度系数组件邻近该第二LED发光件，以有效感测该第二LED发光件的温度，且在温度25O至80之间的电阻差在103倍至108倍之间。12根据权利要求11的LED照明装置，其中该第一LED发光件为白光LED，且第二LED发光件为红光LED。13根据权利要求11的LED照明装置，其中该正温度系数组件的触发温度在3055之间。14根据权利要求11的LED照明装置，其中该正温度系数组件包含二导电金属。
7、层及一叠设于该二导电金属层间的正温度系数材料层，该正温度系数材料层包含一结晶性高分子聚合物，其熔点小于90，且重量百分比介于530，该结晶性高分子聚合物包含乙烯或乙烯共聚物，乙烯共聚物包含至少一种以下官能基酯、醚、有机酸、酐、酰亚胺和酰胺；以及一导电陶瓷填料，其体积电阻值小于500CM，重量百分比介于7095，且散布于该结晶性高分子聚合物中。权利要求书CN104103390A1/5页4正温度系数材料及使用该材料的电阻组件和LED照明装置技术领域0001本发明关于一种正温度系数材料及组件，以及应用该正温度系数材料的电阻组件和LED照明装置。背景技术0002由于具有正温度系数POSITIVETEM。
8、PERATURECOEFFICIENT；PTC特性的导电复合材料的电阻具有对温度变化反应敏锐的特性，可作为电流或温度感测组件的材料，且目前已被广泛应用于过电流保护组件或电路组件上。由于PTC导电复合材料在正常温度下的电阻可维持极低值，使电路或电池得以正常运作。但是，当电路或电池发生过电流OVERCURRENT或过高温OVERTEMPERATURE的现象时，其电阻值会瞬间提高至一高电阻状态，即发生触发TRIP现象，从而降低流过的电流值。0003该导电复合材料的导电率视导电填料的种类及含量而定。一般而言，由于碳黑表面呈凹凸状，与聚烯烃类聚合物的附着性较佳，所以具有较佳的电阻再现性。此外，应用于3C。
9、产品的过电流保护组件，相当重视阻值回复性，故散布于结晶性高分子聚合物材料的导电填料常使用碳黑以得到更加的阻值回复性。然而使用碳黑作为导电填料时，碳黑间的作用力大，因此常使用高密度聚乙烯HIGHDENSITYPOLYETHYLENE；HDPE作为高分子聚合物。然而因HDPE的熔点较高，导致材料不易于低温触发，因此不适用于一些需要低温触发的场合。此外，即使使用可于低温触发的高分子聚合物材料，若使用碳黑作为导电填料，其触发时电阻弹升幅度往往不足，例如仅有原始电阻值的约100倍左右，而仍有相当大的改进空间。发明内容0004为了达到上述目的，本发明揭示一种正温度系数材料及电阻组件，其具有低温触发的特性，。
10、因而可作为LED发光的调光应用。0005根据本发明的第一方面，一种正温度系数材料包含结晶性高分子聚合物及散布于其中的导电陶瓷填料。结晶性高分子聚合物的熔点小于90，且重量百分比介于530。导电陶瓷填料的体积电阻值小于500CM，且重量百分比介于7095。该正温度系数材料于25的体积电阻值约0015CM，且在温度25至80之间的电阻差在103倍至108倍之间。0006一实施例中，为了在较低温就能有触发TRIP反应，因此结晶性高分子聚合物选用较低熔点的高分子材料，例如熔点小于90，或小于80，或特别是4080或3070。结晶性高分子聚合物主要包含乙烯、乙烯共聚物或其组合。乙烯共聚物包含酯ESTER。
11、、醚ETHER、有机酸ORGANICACID、酐ANHYDRIDE、酰亚胺IMIDE、酰胺AMIDE官能基的至少一种。例如结晶性高分子聚合物可为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，结晶性高分子聚合物可另加入熔点较高的高密度聚乙烯，以调整整体的结晶性高分子聚合物的熔说明书CN104103390A2/5页5点。0007低密度聚乙烯可用传统齐格勒纳塔ZIEGLERNATTA催化剂或用茂金属METALLOCENE催化剂聚合而成，亦可经由乙烯单体与其它单体（例如丁烯BUTENE、己烯HEXENE、辛烯OCTENE、丙烯酸ACRYLICACID或醋。
12、酸乙烯酯VINYLACETATE）共聚合而成。0008该导电陶瓷填料则包含碳化钛TIC、碳化钨WC、碳化钒VC、碳化锆ZRC、碳化铌NBC、碳化钽TAC、碳化钼MOC、碳化铪HFC、硼化钛TIB2、硼化钒VB2、硼化锆ZRB2、硼化铌NBB2、硼化钼MOB2、硼化铪HFB2、氮化锆ZRN、氮化钛TIN或其混合物。该导电陶瓷填料的粒径大小介于001M至30M之间，较佳粒径大小介于01M至10M之间。0009一实施例中，该正温度系数材料的触发温度在3055之间。0010一实施例中，为了增加阻燃效果、抗电弧效果或耐电压特性，正温度系数材料可另包含非导电填料，该非导电填料为氧化镁、氢氧化镁、氧化铝、氢。
13、氧化铝、氮化硼、氮化铝、碳酸钙、硫酸镁、硫酸钡或其混合物。该非导电填料的重量百分比介于055。非导电填料的粒径大小主要介于005M至50M之间，且其重量比是介于1至20之间。0011根据本发明的第二方面，揭示一种电阻组件，其包含二导电金属层及叠设于该二导电金属层间的正温度系数材料层。该正温度系数材料层包含前述正温度系数材料。0012根据本发明的第三方面，揭示一种LED照明装置，其包含第一LED发光件、第二LED发光件及正温度系数组件。第二LED发光件与该第一LED发光件串联连接，且第二LED发光件相较于第一LED发光件有较严重的热光衰。例如该第一LED发光件为白光LED，而第二LED发光件为红。
14、光LED。正温度系数组件与该第一LED发光件串联，且与该第二LED并联。该正温度系数组件邻近该第二LED发光件，以有效感测该第二LED发光件的温度，且在温度25至80之间的电阻差在103倍至108倍之间。0013本发明的正温度系数组件主要使用具有低熔点的高分子聚合物，且使用低体积电阻值的导电陶瓷填料，不仅提供低触发温度的特性，且触发后电阻仍能大幅弹升，而得以提供相关场合的应用。附图说明0014图1是本发明的正温度系数组件的示意图；0015图2是本发明的LED照明装置的示意图。0016其中，附图标记说明如下001710PTC组件001811PTC材料层001912导电金属层002020LED照明。
15、装置002122红光LED发光件002224白光LED发光件具体实施方式说明书CN104103390A3/5页60023为让本发明的上述和其它技术内容、特征和优点能更明显易懂，下文特举出相关实施例，并配合附图，作详细说明如下。0024以下说明本发明正温度系数材料的组成成份及制作过程。一实施例中，正温度系数材料的成份及重量（单位克）如表1所示。其中结晶性高分子聚合物包含熔点小于90或特别是小于80的材料，例如乙烯醋酸乙烯酯共聚物ETHYLENEVINYLACETATE；EVA、乙烯丙烯酸乙酯共聚物ETHYLENEETHYLACRYLATE；EEA、低密度聚乙烯LOWDENSITYPOLYETHY。
16、LENE；LDPE或其混合物等。结晶性高分子聚合物选用熔点亦可为85OC，或特别是4080或3070。另外亦可加入熔点较高的聚合物如高密度聚乙烯HIGHDENSITYPOLYETHYLENE；HDPE。本实施例中，导电陶瓷填料选用体积电阻值小于500CM的材料，例如碳化钛TIC、碳化钨WC或其混合。导电陶瓷填料的平均粒径大约介于01至10M之间，粒径纵横比ASPECTRATIO小于100，或较佳地小于20或10。实际应用上，导电陶瓷填料的形状可呈现出多种不同样式的颗粒，例如球体型SPHERICAL、方体型CUBIC、片状型FLAKE、多角型或柱状型等。一般而言，因导电陶瓷填料的硬度相当高，制造。
17、方法不同于碳黑或金属粉末，以致于其形状亦不同于碳黑或一些高结构HIGHSTRUCTURE的金属粉末，导电陶瓷粉末颗粒的形状是以低结构型LOWSTRUCTURE为主。非导电填料选用969WT纯度的氢氧化镁（MGOH2）。在比较例中，导电填料使用碳黑。0025【表1】00260027制作过程如下将批式混炼机HAKKE600进料温度定在160，进料时间为2分钟，进料程序为按表1所示的重量，加入定量的结晶性高分子聚合物，搅拌数秒钟，再加入导电陶瓷粉末及非导电填料。混炼机旋转的转速为40RPM。3分钟之后，将其转速提高至70RPM，继续混炼7分钟后下料，而形成一具有PTC特性的导电复合材料。0028将上。
18、述导电复合材料以上下对称方式置入外层为钢板，中间厚度为035MM的模具中，模具上下各置一层铁弗龙脱模布，先预压3分钟，预压操作压力50KG/CM2，温度为说明书CN104103390A4/5页7180。排气之后进行压合，压合时间为3分钟，压合压力控制在100KG/CM2，温度为180，之后再重复一次压合动作，压合时间为3分钟，压合压力控制在150KG/CM2，温度为180，之后形成一PTC材料层11（参图1）。该PTC材料层11的厚度为035MM或045MM。0029将该PTC材料层11裁切成2020CM2的正方形，再利用压合将二金属箔片12直接物理性接触于该PTC材料层11的上下表面，其于该。
19、PTC材料层11表面以上下对称方式依序覆盖导电金属层12。该导电金属层12与PTC材料层11直接物理性接触。压合专用缓冲材、特氟龙脱模布及钢板而形成一多层结构。该多层结构再进行压合，压合时间为3分钟，操作压力为70KG/CM2，温度为180。之后，一实施例中可以模具冲切形成34MM41MM或35MM65MM的芯片状正温度系数组件10。一实施例中，导电金属层12可含瘤状NODULE突出的粗糙表面。综言之，正温度系数组件10是层叠状结构，包含二导电金属层12及以三明治方式叠设于其间的PTC材料层11。0030将各实施例及比较例的正温度系数组件进行RT测试即电阻V温度测试，组件触发前后的各温度25、。
20、40、80的电阻值如表1所列。其中在25的起始电阻值方面，实施例1至5的起始电阻值都小于1，但比较例的起始电阻值显然大于实施例。在40时，实施例1、2、4和5已超过其触发温度，电阻已开始快速增加，实施例3则未达其触发温度，故电阻增加不如实施例1、2、4和5明显。在80时，实施例1至5的电阻约有104至108，其电阻有大幅弹升，至于比较例的电阻仅为130，显然使用碳黑的比较例有电阻弹升不足的问题。另外，比较例的触发温度为60，并无法完全满足低温触发的需求。0031该PTC材料层11中材料的体积电阻值可根据下式计算而得RA/L，其中R为PTC材料层11的电阻值，A为PTC材料层11的面积CM2，L。
21、为PTC材料层11的厚度CM。以实施例1而言，将式1中的R以表1的25OC电阻值008代入，A以6535MM26535102CM2代入，L以045MM0045CM代入，即可求得体积电阻值04CM。0032综言之，本发明的PTC材料的触发温度约介于30至55之间，或特别为40、45或50。PTC材料的体积电阻值则约介于001至5CM，或特别是005CM、01CM、05CM、1CM、15CM或2CM。此外，在温度25至80之间的电阻差在103倍至108倍之间，其电阻差可为104倍、105倍、106倍、107倍。其中结晶性高分子聚合物的重量百分比介于530，亦可为10、15、20或25，而导电陶瓷填。
22、料的重量百分比介于7095，可为75、80、85或90。0033实际应用上，该导电陶瓷填料可包含碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、碳化铌、碳化钽、碳化钼、碳化铪、硼化钛、硼化钒、硼化锆、硼化铌、硼化钼、硼化铪、氮化锆、氮化钛或其混合物。该导电陶瓷填料的粒径大小介于001M至30M之间，较佳粒径大小介于01M至10M之间。0034本发明的PTC材料，借由加入导电陶瓷填料及至少一具低熔点（90以下）的结晶性高分子聚合物。经由表1的测试结果可知，本发明的PTC材料确可达到具有低起始电阻值、低温触发及触发后电阻大幅弹升的功能。0035因导电陶瓷填料体积电阻值非常低（小于500CM），以致于所混合成的PT。
23、C材料可达到低于5CM的体积电阻值。一般而言，当PTC材料的体积电阻值很低时，常会失去耐电压的特性。因此本发明为了提升耐电压性，PTC材料中添加非导电填料以提升所能承说明书CN104103390A5/5页8受的电压。可使用的非导电填料如氧化镁、氢氧化镁、氧化铝、氢氧化铝、氮化硼、氮化铝、碳酸钙、硫酸镁、硫酸钡或其混合物。该非导电填料的重量百分比介于055。非导电填料的粒径大小主要介于005M至50M之间，且其重量比是介于1至20之间。此外，非导电填料亦有控制电阻再现性的功能，通常能将电阻再现性比值TRIPJUMPR1/RI控制在小于3。其中RI是起始阻值，R1是触发一次后回复至室温一小时后所量。
24、测的阻值。0036以下将说明本发明的PTC材料于实际上的应用例。一般LED温度愈高，其亮度愈低，且使用寿命会减少，故一般LED通电时的温度PN接口温度会尽量控制于约3585之间。现今为增进LED灯具的演色性，常会将红光LED发光件和白光LED发光件串联。但由于红光LED发光件的热光衰远大于白光的LED发光件，点亮使用一段时间后，容易产生LED灯具有颜色漂移的情形。本发明的过电流保护材料即可用于解决上述红光LED发光件热光衰的问题，详如下述。0037参照图2，LED照明装置20包含红光LED发光件22、白光LED发光件24及如前述采用过电流保护组件PTC组件10。白光LED发光件22与红光LED。
25、发光件24串联连接。PTC组件10则和红光LED发光件22并联连接，且PTC组件10放置的位置需靠近红光LED发光件22，以有效感测LED发光件22的温度。当LED照明装置20刚开始通电运作时，PTC组件10仍维持相当低电阻，因此具有分流效果，亦即电流会同时流经红光LED发光件22及PTC组件10的并联电路。当红光LED发光件22逐渐发热而升温后，PTC组件10将感测红光LED发光件22的温度而增加其温度，因而增加其电阻。当PTC组件10的电阻升高时，流经PTC组件10的电流将减小，使得流经红光LED发光件22电流增加，从而改善红光LED发光件22的热光衰现象。因此，本发明的过电流保护材料，具。
26、有低温触发的效果，故可应用于需要低温触发的相关场合，例如LED发光组件的演色性补偿。0038一实施例中，本发明的正温度系数组件中的二导电金属层可与另二金属镍片（即金属电极片）借着锡膏SOLDER经回焊或借着点焊方式接合成一组装体ASSEMBLY，通常是成一轴型AXIALLEADED、插件型RADIALLEADED、端子型TERMINAL、或表面黏着型SURFACEMOUNT组件，同样提供低触发温度的应用。0039本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域具有通常知识的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的范围，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为以下的申请专利范围所涵盖。说明书CN104103390A1/1页9图1图2说明书附图CN104103390A。