[00352743]基于微结构调控的高品质大功率LED关键技术及产业化

能源与环境问题是21世纪人类面临的重大问题，绿色节能成为全世界的主题。半导体照明（LED)以其高效节能的特性，成为各国优先发展的战略性新兴产业，但核心技术一直被国外垄断。随着多年技术和产业发展，国内已形成LED全产业链条，整体产值连续十年年均增长超过20%,但是大功率LED的散热和发光效率仍然是行业内共识的关键技术瓶颈。大功率LED散热和发光是个系统工程，涉及材料、固体物理、光机电和热力学等多学科领域，亟待自主开展系统性发明创造。在国家863计划和浙江省重大科技专项等项目支持下，项目组原创了多维高导热散热、高效荧光粉和高品质LED光学系统等微结构调控技术，在大功率LED散热和发光领域实现重大突破。 1、针对大功率LED散热问题，发明了多维高导热散热微结构调控技术。首次提出了实现烧结助剂偏聚于氮化铝陶瓷三叉晶界点的新型结构及其制备方法，获得了新型高导热氮化铝陶瓷基板材料：提出了一种LED热阻测量方法及装置，量化分析了微结构热阻，实现了热阻的准确检测与评价；发明了通透进气三维对流高效散热结构，实现了大功率LED三维高导热散热的一体化，使大功率LED具有超低光衰（小于1%）。 2、针对大功率LED荧光粉热稳定性问题，发明了高性能荧光粉微结构调控技术。建立了荧光粉异构不等价基团取代模型，创新设计了荧光粉基质晶体配位场，实现了对激活离子能带结构的调控，大幅度提高荧光粉热激活能和高温发光效率（150℃不低于95%）；构建了荧光粉晶粒生长模型，揭示了烧结过程涉及的反应热力学和动力学与荧光粉微观形貌的内在联系，解决了荧光粉形貌不规则和分散性差等技术难题。封装成LED器件光效提高12%。 3、针对大功率LED照明均匀性问题，发明了髙品质LED光学系统微结构调控技术。揭示了出光过程损耗对出光效率的影响机制，提出了“蛾眼”结构导光、一维光子晶体增光和微透镜阵列配光的协同光场调控技术，解决了LED近朗伯型光分布能量分割重构远场高效均匀配光技术难题，在提高LED出光效率的基础上，使LED照明均匀性高达84.2%；自主研制了LED光谱辐射计标准仪器，实现了LED高精度快速检测和评价。 项目获授权美国发明专利2件、中国发明专利43件和软件著作权5件；发表SCI论文75篇，形成国际标准5项和国家标准12项。产品已在合作企业实现产业化，近三年新增销售74.4亿元，新增利税13.2亿元，出口创汇6.7亿美元；在某型号军舰、三峡大坝、东海油井、故宫博物院等重大工程照明获得应用；产品出口30余个国家和地区，打破了高端产品被国外垄断的局面，推动了国家照明产业的升级和发展；经国家电光源质量监督检验中心等单位检测，性能优于国内外同类产品。专家组鉴定认为；项目产品拥有系列自主知识产权，总体技术处国际先进水平，其中多维高导热散热和荧光粉微结构调控技术处国际领先水平。项目成果曾获浙江省科学技术一等奖和浙江省技术发明一等奖。