高亮度LED以其耗電量小、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、無(wú)頻閃、體積小、無(wú)污染、易集成化等特點(diǎn)，正在成為傳統(tǒng)照明產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代的新一代光源。在節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境日益受到關(guān)注的今天，半導(dǎo)體照明更是成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，因而受到世界各國(guó)政府、科技界與產(chǎn)業(yè)界的高度重視。迄今，美、日、歐、中國(guó)大陸及中國(guó)臺(tái)灣等均已推出各自的半導(dǎo)體照明計(jì)劃，大功率LED照明產(chǎn)業(yè)已成為最受矚目的產(chǎn)業(yè)之一。

值得注意的是，迄今上游外延芯片技術(shù)已基本成熟和定型，價(jià)廉物美的LED芯片已能夠滿足照明的需求，現(xiàn)在定價(jià)權(quán)正向中游封裝和下游應(yīng)用終端市場(chǎng)轉(zhuǎn)移和發(fā)展。這意味著誰(shuí)能將芯片應(yīng)用好、制造出長(zhǎng)壽命、高功效的大功率LED照明產(chǎn)品，誰(shuí)就有可能成為L(zhǎng)ED產(chǎn)業(yè)的最終贏家。大功率LED照明封裝和應(yīng)用方面的問(wèn)題隨之凸顯出來(lái)，其中最為關(guān)鍵的就是如何解決大功率LED照明的散熱難題，這不僅是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用等方面的技術(shù)問(wèn)題，而且還涉及熱管理模式和流體力學(xué)等科學(xué)問(wèn)題。與現(xiàn)有“芯片一鋁基板一散熱三層結(jié)構(gòu)”大功率LED系列照明技術(shù)完全不同，我們研制的“芯片一散熱一體化(二層結(jié)構(gòu))集成式大功率LED照明系列燈具”，在技術(shù)路線方面可能具有革命性和顛覆性的意義，將成為大功率LED照明產(chǎn)業(yè)一個(gè)新的發(fā)展方向。

1.大功率LED照明產(chǎn)品現(xiàn)狀

目前，LED的發(fā)光效率能使約30％ 的電能轉(zhuǎn)換成光，其余70％ 的電能幾乎都轉(zhuǎn)換成熱能，使LED的溫度升高。小功率LED由于其發(fā)熱量非常小，基本上不用采取散熱措施就能被很好地應(yīng)用，例如儀表燈、信號(hào)燈、小尺寸液晶屏幕背光源等。但對(duì)于大功率LED，當(dāng)應(yīng)用于商業(yè)建筑、道路、隧道、工礦等照明領(lǐng)域時(shí)，其散熱就是個(gè)大問(wèn)題了。如果LED芯片的熱量不能散出去，會(huì)加速芯片的老化、光衰、色偏移、縮短LED的壽命。因此，大功率LED照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式和熱管理設(shè)計(jì)十分重要。

現(xiàn)在市場(chǎng)上所有大功率LED照明燈具均采用“芯片一鋁基板一散熱器三層結(jié)構(gòu)模式”，即先將芯片封裝在鋁基板上形成LED光源模塊，然后將光源模塊安置在散熱器上制造成大功率LED照明燈具。

應(yīng)該指出的是，目前大功率LED的熱管理系統(tǒng)仍沿用LED早期用于指示燈和顯示燈的方式，屬于小功率LED的熱管理模式。采用“芯片一鋁基板一散熱器三層結(jié)構(gòu)模式”制備大功率LED照明，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面存在明顯不合理的地方，如結(jié)構(gòu)之間接觸熱阻多、結(jié)溫高、散熱效率低，所以芯片釋放出來(lái)的熱不能有效地導(dǎo)出和散出，導(dǎo)致LED照明燈具光效低、光衰大、壽命短，不能滿足照明需求。

如何提高封裝散熱能力是現(xiàn)階段大功率LED亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。LED照明產(chǎn)品的發(fā)展方向和重點(diǎn)是：高功率、低熱阻、高出光、低光衰、體積小、重量輕，因而使得對(duì)LED的散熱效率要求越來(lái)越高。

但是由于受結(jié)構(gòu)、成本和功耗等諸多因素的限制，大功率LED照明難以采用主動(dòng)散熱機(jī)制，而只能采用被動(dòng)式散熱機(jī)制，但被動(dòng)式散熱具有較大的局限性；而且LED的能量轉(zhuǎn)換效率較低，目前仍然約有70％轉(zhuǎn)換為熱，即使光效再提高1倍也還有40％ 的能量轉(zhuǎn)化為熱。也就是說(shuō)，很難提高到不用考慮散熱的程度，所以從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，大功率LED照明的散熱問(wèn)題將是一個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題。

現(xiàn)在大功率LED應(yīng)用于照明的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，研制高效的自然散熱的熱管理系統(tǒng)，已成為大功率LED照明實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的先決條件和關(guān)鍵因素。因此，需要新的技術(shù)路線及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)徹底解決大功率LED照明散熱問(wèn)題。