高亮度LED以其耗電量小、壽命長、響應速度快、無頻閃、體積小、無污染、易集成化等特點，正在成為傳統(tǒng)照明產(chǎn)業(yè)升級換代的新一代光源。在節(jié)能減排、保護環(huán)境日益受到關注的今天，半導體照明更是成為新的經(jīng)濟增長點，因而受到世界各國政府、科技界與產(chǎn)業(yè)界的高度重視。迄今，美、日、歐、中國大陸及中國臺灣等均已推出各自的半導體照明計劃，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，價廉物美的LED芯片已能夠滿足照明的需求，現(xiàn)在定價權(quán)正向中游封裝和下游應用終端市場轉(zhuǎn)移和發(fā)展。這意味著誰能將芯片應用好、制造出長壽命、高功效的大功率LED照明產(chǎn)品，誰就有可能成為LED產(chǎn)業(yè)的最終贏家。大功率LED照明封裝和應用方面的問題隨之凸顯出來，其中最為關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)設計和工程應用等方面的技術(shù)問題，而且還涉及熱管理模式和流體力學等科學問題。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用，例如儀表燈、信號燈、小尺寸液晶屏幕背光源等。但對于大功率LED，當應用于商業(yè)建筑、道路、隧道、工礦等照明領域時，其散熱就是個大問題了。如果LED芯片的熱量不能散出去，會加速芯片的老化、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)模式和熱管理設計十分重要。

現(xiàn)在市場上所有大功率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，所以芯片釋放出來的熱不能有效地導出和散出，導致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亟待解決的關鍵技術(shù)之一。LED照明產(chǎn)品的發(fā)展方向和重點是：高功率、低熱阻、高出光、低光衰、體積小、重量輕，因而使得對LED的散熱效率要求越來越高。

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照明難以采用主動散熱機制，而只能采用被動式散熱機制，但被動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，很難提高到不用考慮散熱的程度，所以從長遠看，大功率LED照明的散熱問題將是一個長期存在的問題。

現(xiàn)在大功率LED應用于照明的時機已經(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照明實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的先決條件和關鍵因素。因此，需要新的技術(shù)路線及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來徹底解決大功率LED照明散熱問題。