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GTT陶瓷在LED照明领域的机遇

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。
随着技术的发展,客户对LED市场有个更多的需求,不仅限于亮度和价格,更多的关注与环保和品质等问题。估计未来LED将更诉求环保,。
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。
所以到现在为止,因为四大龙头企业(CREE、PHILPS、OSRAM、日亚化工)各有推出基于陶瓷基板散热的不同的技术路线和专利垄断保护。其他LED照明企业纷纷效仿。GTT一直致力于陶瓷基板以及相关金属化行业的研究,此次面临空前机遇。如下图单芯片封装结构。

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