近两年,LED市场和技术的不断发展变化,COB成为各LED封装企业的必争之地,国际大厂更企图以高品质高光效的COB产品拉开与国内企业的差距,抢占大份额市场。据相关数据显示,COB在我国封装产品的总体份额已超过7%,被广泛用于路灯、直下式背光、射灯和其他高亮度应用设备的高功率LED,其需求量将从2014年的185亿颗增至2017年的270亿颗,年复合成长率将达13%。
随着COB技术工艺的逐渐成熟,在激烈的市场倒逼下,国内部分厂商COB封装器件在性能上已能与外企媲美。近期,福建中科芯源发布了具有世界领先水平的千瓦级LED封装技术,属世界领先技术。众多业界人士甚至不相信此项技术已完全由中国团队攻克,引发行业广泛关注。
“以往的荧光粉加硅胶材料的LED光源,功率超过100W就会遇到技术瓶颈,LED应用市场也因此局限在普通照明领域,而我们通过材料的创新,可以做到1000W的功率,将带动LED照明进入工业、港口码头、机场等大功率应用市场。”中科芯源常务副总经理兼技术总监叶尚辉表示。
福建中科芯源有限公司是由中科院海西研究院(中科院物质结构所)及福建省企业与企业家联合会牵线搭桥成立的。作为中科院海西研究院(中科院物质结构研究所)唯一的LED技术转移基地和产业化平台,中科芯源依托中科院实现技术创新,挑战1000瓦级COB技术(即“K-COB技术”)极限。
材料创新突破 当荧光陶瓷遇上LED
材料创新,便是通过透明荧光陶瓷材料来改造LED光源,从材料的源头进行突破,再加上特殊的工艺和结构,进而研发出了1000W的超大功率LED光源。这是我国LED产业技术的一次革命性突破,从陶瓷材料烧结设备、高度保密的配方,到独特封装工艺技术,中科芯源已经实现了全链条技术,并拥有完全自主知识产权,在国际进行专利布局。
中科芯源的大功率LED光源能够实现产业化,首要条件还是基础研究做得到位,在材料领域实现突破。凭借激光陶瓷的技术基础,进行工艺改进,获得性能优异且稳定的LED发光效率与发光性能,并实现透明荧光陶瓷规模化生产。荧光陶瓷拥有更为优异的导热性能和发光特性。
500W灯具老化实验室
在大功率的条件下,透明荧光陶瓷材料还具有更高的稳定性和可靠性。其具有导热率高、耐高温、耐腐蚀、抗热冲击性好等特点。“在光学领域,要求是功率越大、面积越小;从散热来讲,要求面积越大,散热越好,这两件事情其实是矛盾的,要把他们同时做好很困难。而我们的光源就可以很好地解决这一问题,原因就在于我们材料的特殊性,结合独特的封装结构,就可以做到即便面积很小,也可以很好散热。”叶尚辉解释说。
据介绍,使用大功率LED照明产品平均节电率在70%左右,碳排放量也会明显减少,未来将有很大的潜在市场,具有很高的经济效益和社会效益。
最新数据更新显示,2014年金卤灯产量约为9000万只,总功率约为1080万千瓦,如通过透明荧光陶瓷封装LED灯全部实现替代,将节电756万千瓦,而三峡电站的总装机容量不过2240万千万。
K-COB引领千瓦级照明新市场
可以说,正是材料和结构的双突破,才造就了LED光源行业的这一次大突破。从100W到1000W,几十年前、甚至几年前,都是很多人不可想象的技术突破,而今天,物构所和中科芯源做到了。
透明荧光陶瓷材料最显著的特点就是可实现大功率密度封装,如何实现,还必须开发独特的封装导热结构。传统荧光胶LED封装技术只能实现200WLED光源,而中科芯源目前已成为全球首个生产1000W光源模组的企业,使LED进入大功率照明市场,进而实现对传统照明的全替代成为可能。
中科芯源常务副总经理兼技术总监叶尚辉
目前,中科芯源生产的600W光源模组已应用于北京2018年北京冬奥会训练场馆照明,替代2000W金卤灯。在中科芯源的展示厅里,叶尚辉向记者展示了这种大功率的陶瓷芯片,1000W的芯片只比1块钱硬币大一点,而以往的150WLED光源就和常规家里的吸顶灯一样大了。
“这是中国LED产业技术的一次革命性突破。”叶尚辉提到,从陶瓷材料烧结设备、高度保密的配方,到独特封装工艺技术,中科芯源已经实现了全链条技术,并拥有完全自主知识产权,并于今年6月完成了全球专利布局。
据介绍,K-COB技术具有四大开创性优势:核心技术由中科院技术转化、核心材料采用透明荧光陶瓷、拥有白光专利和低热阻封装结构专利、核心部件实现光热一体化光源模组等。当下,我国LED产业缺乏有效专利保护,出口市场面临专利壁垒等,严重影响产业竞争力。如使用透明荧光陶瓷材料封装LED光源技术改造传统LED 产业,将改变产业建立在沙滩上的现状。
“在成功研发出1000W及以上光源模组后,技术上我们将实现LED对传统照明的全替代。而接下来,中科芯源将通过加强与传统灯具厂商、LED下游灯具厂商的合作,贯通产业链上下游,用新技术改造提升企业,做大做强我们国内的LED产业。”叶尚辉最后提到。