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福建省研制成功千瓦级大功率LED

导读: 日前,中科院海西研究院(福建物构所)研制成功拥有完全自主知识产权的千瓦级大功率荧光LED照明光源,该技术以荧光陶瓷替代目前LED核心材料荧光胶,在国际LED 照明行业属于重大技术突破,将助推我国LED全面替代传统光源,重构光电产业生态,进而开创一个千亿元级大功率LED应用新市场。

    日前,中科院海西研究院(福建物构所)研制成功拥有完全自主知识产权的千瓦级大功率荧光LED照明光源,该技术以荧光陶瓷替代目前LED核心材料荧光胶,在国际LED 照明行业属于重大技术突破,将助推我国LED全面替代传统光源,重构光电产业生态,进而开创一个千亿元级大功率LED应用新市场。

  一是独有专利技术填补产业空白。LED照明近年在民用市场已逐渐替代传统光源。但受制于导热材料技术瓶颈,LED大功率照明仍是世界性难题。中科院福建物构所于2009年研制成功第一片荧光陶瓷,这种荧光陶瓷与荧光胶材料相比,具有显著的高导热、高光效、高可靠特性。2013年,为了推动荧光陶瓷产业化,由福建物构所以技术出资,联合社会资本成立了福建中科芯源公司。此后经过近三年产研紧密合作,于2016年相继开发出以荧光陶瓷作为封装材料、具有独特封装散热技术的600瓦和1000瓦的千瓦级K-COB技术。今年6月,该项目完成了全球专利布局并进入初步的产业化应用。业界称其为“我国LED产业技术的一次革命性突破”。

  目前全球LED主要封装材料荧光胶的导热性差、易老化等问题是LED无法实现大功率密度封装的技术瓶颈。处于国际领先的日本某公司其产品只能做到200W以下,极限值也不超过500W。在工矿、港口码头、机场、捕鱼等大功率照明应用市场,目前仍是传统照明光源一统天下。福建物构所通过荧光陶瓷的材料创新突破了大功率LED技术瓶颈,使LED不但实现了更高光效、更长寿命、更小光衰,而且在50毫米直径陶瓷片上能够实现1000W超过10万流明的超大功率密度光输出。

  另一方面,专利壁垒是长期制约我国LED产业发展的重要原因。目前芯片和荧光胶的相关专利均为国外企业所有,国内LED产商大规模出口时均遭遇专利壁垒。福建物构所的这项技术,有着自主研发的透明荧光陶瓷材料烧结设备、高度保密的配方、独特封装工艺技术,拥有从装备、配方、到封装工艺全链条技术的完全自主知识产权。目前这项技术已完成4项PCT申请,三十余项国内发明专利授权并已实现全球专利布局,将使长期困扰我国LED行业的专利壁垒得以突破。

  二是应用范围广阔,市场潜力巨大。与金卤灯、高压钠灯等传统灯具相比,荧光陶瓷LED不含汞,无污染,绿色环保,经济效益和社会效益显著。以300W荧光陶瓷LED替代1000W金卤灯为例,1000W金卤灯价格约2000元,使用寿命约为1年;荧光陶瓷LED价格约为金卤灯的2倍,平均节电率在70%左右,全寿命周期成本仅为传统照明的1/3,如以每天使用10个小时测算,1年即可收回投资,5年可节电1.2万度,年回报率达100%。

  荧光陶瓷LED的创新将开创一个千亿元LED应用新市场。福建中科芯源公司生产的600W荧光陶瓷LED,已在北京备战2018冬奥会训练馆替代传统的2000W金卤灯。未来大功率荧光陶瓷LED替换传统照明光源可广泛应用于城市广场、大型厂矿、港口码头、体育场馆、军事航空、远距离探照等领域。统计显示,2014年我国金卤灯产量达到9000万只,总功率约为1080万千瓦,如以荧光陶瓷LED全部替代,将节电756万千瓦,相当于一个三峡电站的总装机容量。为加快这一技术应用推广,福建中科芯源已联合电源、散热、合同能源管理等上游企业,组建产业技术联盟,进行协同创新。目前与大功率荧光陶瓷LED匹配的电源、散热等联盟厂商已开发出相应产品,产业联盟已开始向下游应用企业输出完整的产品技术解决方案。

  三是政策助推加快项目推广应用。福建省科技厅长期重视并支持中科院海西院的科技创新及研发工作。从2011年开始每年以科技重大专项方式安排1000万元,同时以构建重大研发平台、孵化器、引导性项目等方式扶持海西院建设。2011-2016年共支持7595万元促进海西研究院工程技术研究中心、育成中心等建设。其中,以重大专项形式资助500万元用于海西院“千瓦级LED”相关项目研究,为“千瓦级LED”的研究奠定了技术基础。

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