泉企研发LED陶瓷散热器

　　LED，半导体发光器件，当前最受关注的绿色光源；陶瓷，土捏火烧而成，中国最古老的日用品、工艺品。

　　现代与传统，高新技术与古老工艺，当LED遇上了陶瓷，这两种看似八杆子打不着的东西一旦结合，又会发生怎样神奇的“反应”？

　　日前，记者在德化福杰陶瓷有限公司见证了这一“奇迹”的出现——LED陶瓷散热器，这种由功能陶瓷制作的LED散热器，不仅具有优良的散热导热功能，还具有优越的透光效果、亮丽的外观，已成为当前取代铝基板和传统的合金散热器架的最佳材料。

　　LED的散热之“痛”

　　在LED的发展历程中，一直有一个无法回避的“幽灵”相伴左右——散热。在LED发光的过程中，只有约20%的电能用于发光，其他80%则转化为热能，大量的热能需要及时地散发出去，否则将会使LED的寿命减少，甚至永久性失效。所以，在LED快速发展的同时，人们也在不断进行着LED散热新技术的研究。

　　福建省LED产业技术创新联盟的秘书长潘一鸣介绍，目前LED散热大多采用铝制散热器，这种散热器以铝为原料，质量轻，散热效果好。但由于铝材自身的特点，不易加工制造，造型上不容易多样化。“而且铝基板是非绝缘体，欧美一些国家对灯具的绝缘要求很高，单纯的铝基板如果未经绝缘处理，是没法卖到欧美的。”据了解，铝基板的散热效率也十分有限，低功率的灯泡用用倒也无妨，但如果功率较高，铝基板就应付不过来了。记者曾看过一款50W的LED球泡灯，体积跟个小炸弹似的，单是上面的铝质散热片就占了相当大的分量。这样的灯泡不仅外形难看，单就安全性来说，这种灯泡挂在屋顶上，实在挺不保险的。

　　LED的散热之“王”

　　金属材质的散热片在几次应用淘汰后，其散热效率已令业界失望，LED业者开始往新型材料领域探索。陶瓷以其耐高温、耐腐蚀、导热系数高、高温绝缘等特点，进入了LED业界的视线。

　　在福杰陶瓷，记者看到了这款最新型的陶瓷散热器。这种以氧化铝和特种陶瓷配方进行融合烧制而成的陶瓷散热器，外表看上去晶莹洁白，阳光照下去都能透光的陶瓷器件看上去有点脆弱。但即使把它摔在地上，陶瓷散热器仍分毫未损。“我们与福州大学材料学院进行合作，瓷粉中被加入了特殊的配方，不仅导热系数达到25w/mok，是普通铝基板导热系数的2倍以上，而且硬度也极高，只要不是有意用利器用力撞击，普通的摔磕是不会对散热器造成伤害的。”依照阿雷纽斯法则，LED的温度每降低10℃，其寿命会延长2倍。陶瓷散热器如此高的导热系数确实让LED业者心动。

　　另一方面，陶瓷的一大优势就是基可塑性高，业者可随意将陶瓷散热器做成各种形状，古典、现代、欧式、中式的，都可以，还能添加各种颜色、彩绘，相较于铝基板死板板的银白色，陶瓷散热器的可塑性、多变性简直是“完胜”。

　　攻克成本难关

　　此前国内就已有厂商和科研院所生产使用陶瓷散热器件，其中广东LED业界在此领域跑得最快，已有陶瓷LED灯具入市。但其价格较之普通LED灯贵上许多，再加上运输成本等因素，泉州的LED企业想要从广东引进LED散热器件，从成本上就划不来。因此，在泉州LED产业技术创新联盟与各高校、科研院所的产学研交流中，不少企业曾提出能否实现LED陶瓷散热器本土化开发生产。可未曾想，那边LED业者“众里寻他千百度”，这边在瓷都德化一家不起眼的小企业，却已悄然推出了自主研发生产的LED散热器，且成本十分低廉。

　　传统陶瓷工艺品大多采用手工制作，据福杰陶瓷的总经理林福文介绍，如果陶瓷散热器也采用原始手工制作，一个工人一天顶多只能做100个。但对于需要规模化生产的LED产业来说，这样的产能完全跟不上要求。产品无法规模化，意味着成本也无法提高，陶瓷散热器进入市场也无从谈起。

　　为解决这一难题，福杰陶瓷利用冷压铸原理，自主研发了一款陶瓷散热器的制作设备，一个工人20秒钟就能制作4个陶瓷散热器。再辅以先进的窑炉生产线，以1700℃的高温烧制，目前福杰1天的产能就能达到1万套左右，初具市场竞争力。更引人注目的是，生产工艺的改进带来的是成本的大幅下降，目前陶瓷散热器的成本较之铝基板高了大概15%，但如果算上其导热系数的优势，其单位成本已低于铝基板。而且在使用寿命上，同等情况下陶瓷散热器是金属散热器的几倍或几十倍，即使LED灯泡坏了，陶瓷散热器都坏不了，完全可回收再利用。

　　“印刷”而成的电路

　　还有更神奇的，这款陶瓷散热器上的各种电路，居然是“印刷”上去的，再进入窑炉里烧造定型——用火烧后，电路还能用吗？带着这个疑问，记者参观了福杰陶瓷的生产线。在一台设备前，工人将已烧制成型的陶瓷散热器均匀推入一台不起眼的设备中，不一会儿出来的陶瓷散热器上已“印刷”上了几条细细的银白色线路。“我们采用的是台湾最先进的丝网印刷技术，上面的‘油墨’是经过特殊处理的金属液体。”林福文拿起一个已经刷上金属导电线路的陶瓷散热器向记者介绍，“印刷”出来的电路，还要到窑炉里用400℃的“低温”烧制定型。这个温度即能保证电路与陶瓷散热器完美融合，又不会超过金属的融点，导致金属电路变型。烧制之后，电路好像与陶瓷散热器浑然一体，用手抠都抠不掉。“跟在陶瓷上画画再烧制，效果是一样的。”

　　林福文介绍，以往使用的铝基板，为了要导电和导热，上面的铜箔电路要有足够的厚度和宽度，其厚度在35~280mm之间。其宽度最好尽可能布满整个基板，以便把热传下去。而下面一层绝缘体则要求其绝缘性能很好，而且导热性能也要很好。然而这两个性能是矛盾的，通常都是导体的导热性能好，而绝缘体的导热性能差。又要导热好又要绝缘好是很难做到的。业者大多采用的是一种掺有陶瓷填充物的改性环氧树脂或环氧玻璃布粘结片。再通过热压把铜箔绝缘体和铝板粘结起来。有一些LED灯具，虽然散热器是经过精心设计，但是很快就坏，问题就出在采用了热阻很大的铝基板或是剥离强度很差的铝基板。用一段时间，电路薄膜就翘了起来，也就完全无法导热，很快就烧坏了LED。

　　而陶瓷散热器就完全没这方面的麻烦，他们可以根据客户需求，印刷各类电路，用户只需把灯珠直接焊粘在陶瓷表面的电路上，灯珠就可以通电了，直接可以通500MA电流，3×1w规格流明可以做到5×1w的流明（节省两个灯珠成本）。不但安全性能高，同时节省了铝型材模块、环氧树脂等多种材料与工序。

　　据了解，目前福杰陶瓷已与LED产业技术创新联盟旗下企业春光照明科技有限公司签订了陶瓷散热器联合生产开发协议，双方共同投资3500万元进行陶瓷散热器生产线的扩大升级，以及后续LED陶瓷灯的生产开发。目前还有多家LED灯具生产企业对陶瓷散热器表现出了浓厚的兴趣，有望与福杰展开深入合作。