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GTT陶瓷在LED照明领域的机遇 一．LED的发展 自20世纪60年代世界第一个半导体发光二极管诞生以来，LED照明因具有寿命长、节能、色彩丰富、安全、环保特性，被誉为人类照明的第三次革命。 通用照明占照明领域的90％的市场份额。半导体照明作为继白炽灯、荧光灯、节能灯后，具有革命性意义的第四代新型高效固体光源，具有寿命长、节能、绿色环保等显著优点。但目前LED的应用领域主要在特种照明，目前美国、日、韩、欧洲、中国及台湾在LED科技攻关方面都已启动专项国家规划，如果用于通用照明的技术一旦成熟，将面临一个对500亿美元照明市场份额的重新瓜分，因此照明升级工程产业机会巨大。 LED一般上来说是由外延片-芯片-光源-灯具的四个环节组成，在LED产业中下游应用上关键点是怎么解决热阻和结温等关键问题的前提条件下，保持芯片稳定的有效光输出。 ??? 一直以来，LED光源的一般照明应用中存在着光源的高导热材质问题、应用的热平衡问题： ??? 核心技术1：高导热材质 ??? 目前上游龙企业，比如CREE已经可以做到的芯片光效可以达到130-150lm/W。但是LED结温高低直接影响到LED出光效率、器件寿命、可靠性、发射波长等。保持LED结温在允许的范围内，是大功率LED芯片制备、器件封装和器件应用等每个环节都必须重点研究的关键因素，尤其是LED器件封装和器件应用设计必须着重解决的核心问题。 现在主流的应用技术材质是用铝基板来封装，但是铝基板封装的芯片散热和光转换效率都存在技术核心瓶颈，不能有效地控制结温和稳定地维持高功率的光输出，并且应用会因为芯片光效越高，所需的铝基板面积就越大，会加大成本和应用体积，极为不便。所以如何走出此误区另辟新路是新的技术核心特点。?以往的传统高散热封装是把LED芯片放置在金属基板上周围再包覆树脂，可是这种封装方式的金属热膨胀系数与LED芯片差异相当大，当温度变化非常大或是封装作业不当时极易产生热歪斜，进而引发芯片瑕疵或是发光效率降低。采用陶瓷封装基板可以有效地解决热歪斜问题。这主要是因为LED封装用陶瓷材料分成氧化铝与氮化铝，氧化铝的热传导率是环氧树脂的55倍，氮化铝则是环氧树脂的400倍，因此目前高功率LED封装用基板大多使用热传导率为200W/mK的铝，或是热传导率为400W/mK的铜质金属封装基板。　　我们都知道LED的封装除了保护内部LED芯片之外，还具有将LED芯片与外部作电气连接、散热等功能。LED封装要求LED芯片产生的光线可以高效率透身到外部，因此封装必须具备高强度、高绝缘性、高热传导性与高反射性，让人兴奋的是陶瓷封装几乎具备上述所有特性，再说陶瓷耐热性与耐光线劣化性也比树脂优秀。到现在为止，因为四大龙头企业（CREE、PHILPS、OSRAM、日亚化工）各有不同的技术路线和专利垄断保护 如全部采用陶瓷基座单芯片封装LED光源，2010年全球LED芯片产量是8000KK/月。按目前CREE尺寸使用5*10mm规格陶瓷,需要的基板数量是40万平方米/月。折合产值5亿元/年。 由于单只LED光源亮度有限，一般只有100lm/w (CREE有新推出160lm/w),在实际使用中，往往把多只光源焊接在一块散热基板上面，常规的是使用复合铝基板，热导率只能达到2w/m.k.使用GTT成熟的陶瓷基板金属化工艺，可以将IC直接焊接在氧化铝陶瓷基板上面（或者将带有陶瓷基座的LED光源焊接在陶瓷基板表面），大大减少热传递层次，减少热阻，提高期间可靠性。如下图，多芯片封装结构。 如全部采用陶瓷基板替代铝基板集成方案，按全球年需求照明灯泡量10亿只，所需陶瓷基板按Φ40mm规格陶瓷,需要的基板数量是10万平方米/年。折合产值1亿元/年。 ??? 核心技术2：热平衡技术 ??? LED器件采用专利热平衡散热结构关键技术，在保持低成本和被动散热方式的前提下，利用高导热介质，通过崭新的器件/灯具整体结构，成功降低热阻，有效降低PN结结温，使PN结工作在允许工作温度内，保持最大量光子输出。其特点如下： ??? (1)超低热阻材料，快速散热整体结构技术； ??? (2)高导热、抗UV封装技术； ??? (3)应用低环境应力结构技术； ??? (4)整体热阻＜20K/W，结温＜80度； ??? (5)LED光源照明模组工作温度控制在65℃以下。? 如用陶瓷散热冀替代传统铝散热冀，按全球年需求照明灯泡量10亿只，所需陶瓷散热翼按10元/只计算（含金属化）。折合年产值100亿元/年。 由于LED以及其封装技术的不成熟等原因，所以目前整个行业内尚未有一个关于LED光源的标准。