项目简介

固态照明（SSL）被誉为是继白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯之后的第四代电光源，其主要发光原理是通过电-光能量转换使得氮化镓半导体芯片发出蓝光，蓝光再次激发荧光粉发出黄光、绿光和红光等，最终合成白光。相对于白炽灯5%和荧光灯20%的能量转换效率，LED的能量转换效率超过50%，因此LED的耗电量仅为白炽灯的1/10，荧光灯的2/5。特别是蓝光芯片结合黄光荧光粉合成白光照明是下一代照明的一个重要方向。

近年来，LED主要采用蓝光芯片激发/复合黄光荧光粉合成高质量的白光，然而目前所采用的硅胶和环氧树脂混合陶瓷荧光粉存在较大的散热和稳定性问题，这极大的限制了LED在大功率方面的应用（如公路、汽车大灯、海洋渔业、舞台灯光等），也增加产品散热结构，增大了产品的体积。

针对LED大功率应用存在的这些问题，中科院宁波工研院宁波技术材料所特种纤维与核能材料工程实验室研究人员经过四年的努力，近期通过与韩国岭南大学材料与工程系Jaehyung Lee合作，解决了两相复合陶瓷界面相容性问题和低光散射损耗的高透明陶瓷制备技术，成功将陶瓷荧光粉镶嵌入热膨胀系数匹配的铝基透明陶瓷基体中。该透明陶瓷片的热导率达到14W/m﹒（硅胶和环氧树脂在0.4 W/m﹒），将传统封装中的被动发光模块的热导率提高了两个数量级。研究团队通过调整荧光粉的颜色和含量，获得了不同发光要求的光转换透明陶瓷片型号。

宁波材料所研究人员与相关封装企业合作将该透明陶瓷片封装到商业蓝光芯片上获得了全陶瓷型LED的灯珠。通过相关性能的测试，该灯珠色温达到了4500K，光效达到107 lm/W，达到了市场主流的LED光效水平。荧光透明陶瓷封转技术将极大简化传统LED封装中的混胶和调色工艺，并有望使不同颜色荧光陶瓷完全标准化，减少人工误差。

该项工作获得了国家自然科学基金（ADS用微波段透明陶瓷的介电损耗机理研究及其微缺陷的多尺度分析，51172248），浙江省杰出青年基金（微波合成半导体照明用氮化物荧光粉的化学反应动力学、微结构演变及发光特性研究，R12E020005）和宁波市国际合作项目（LED用氮化物基荧光陶瓷片的关键技术开发，2014A610006）的支持。目前围绕光转换透明陶瓷技术团队已具有一项授权发明专利，一项实用新型专利和三项在审发明专利。

技术优势

在双组分复合熔融纺丝机上验证了PLA共聚酯的熔融可纺性，成功制备出力学性能介于低熔点PET与PLA纤维之间的PLA共聚纤维，其生物降解性符合ASTM D5338 2级标准要求；

目前已形成100吨/年PLA共聚酯及其纤维中试生产能力，与纯PLA纤维相比，PLA共聚纤维的吸湿性和耐热性显著提高，成本下降了约2000元/吨。

表1 各种封装材料的性能对比（如图）

应用市场

本项目将陶瓷荧光粉镶嵌入热膨胀系数匹配的铝基透明陶瓷基体中，并与相关封装企业合作将该透明陶瓷片封装到商业蓝光芯片上获得了全陶瓷型LED的灯珠，解决传统封装散热差的问题。通过采用流延无压烧结的方法，降低了荧光陶瓷片的制备成本，实际成本仅为几毛钱/片，具有极高的利润空间。

本项目采用荧光陶瓷片复合蓝光芯片合成高质量白光具有发光效率高，光效达107 ml/W，色温达到了4500K，并且具有良好力学性能、导热率高、耐高温、可加工性、环境友好性、耐强酸强碱等的优点，特别适合应用于大功率LED的领域，如：投影仪大功率灯、舞台灯光、广场灯光和汽车车灯等领域。