半導(dǎo)體照明作為我國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，對節(jié)能環(huán)保意義重大，中國是全球半導(dǎo)體照明產(chǎn)品生產(chǎn)、使用和出口大國。然而，在特種LED光源領(lǐng)域，由于技術(shù)門檻較高，市場一直被國外公司所壟斷。

著眼LED應(yīng)用高端市場

由于市場潛力巨大，LED相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用正從通用照明迅速擴(kuò)展到幾乎所有領(lǐng)域。有別于通用照明，一些特殊領(lǐng)域的照明應(yīng)用也得到越來越多的關(guān)注，市場前景也越來越被看好，而這些應(yīng)用，需依賴特種LED光源。

熊大曦表示，特種LED光源是一類追求在小發(fā)光面積內(nèi)發(fā)出更多光能的LED光源，要求單模組有高的電功率和功率密度，強(qiáng)度與激光類似。特種LED光源技術(shù)于2000年前后開始起步，發(fā)展很慢，國內(nèi)公司幾乎沒有生產(chǎn)，而國外，只有歐司朗和美國朗明納斯兩家高技術(shù)起點(diǎn)公司能夠提供。

究其原因，當(dāng)時國內(nèi)缺乏大尺寸的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，同時，特殊封裝技術(shù)、散熱技術(shù)、光學(xué)設(shè)計和集成技術(shù)不過關(guān)。

從2009年開始，為了突破國外廠商對該領(lǐng)域的壟斷，熊大曦帶領(lǐng)團(tuán)隊在中科院、江蘇省、蘇州市和高新區(qū)的大力支持下，著眼于特種LED光源的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，在超大功率LED光源研發(fā)設(shè)計和制造技術(shù)方面著力研發(fā)、另辟蹊徑，取得了重大突破。

研究團(tuán)隊建立了技術(shù)上的優(yōu)勢，并且聯(lián)合蘇州科醫(yī)世凱半導(dǎo)體技術(shù)有限責(zé)任公司，開展產(chǎn)業(yè)化工作，提供超亮高光密度LED芯片光源的解決方案。

熊大曦說：“我們研發(fā)的特種LED技術(shù)，著眼于LED應(yīng)用的高端和特殊市場，采用不同的技術(shù)路線，產(chǎn)生了一系列獨(dú)創(chuàng)技術(shù)和核心專利，打破了國外產(chǎn)品的壟斷，助力我國在新興細(xì)分領(lǐng)域領(lǐng)先國外，提升制造業(yè)的核心競爭力?！?/p>

獨(dú)辟蹊徑的LED芯片光源技術(shù)

在研發(fā)人員的努力下，科研團(tuán)隊突破了種種障礙，最終形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)路線。

熊大曦說：“針對特種LED光源需要較大的、基于垂直結(jié)構(gòu)芯片發(fā)光面的問題，我們開發(fā)出了‘準(zhǔn)單芯片’封裝技術(shù)，采用特殊工藝，使用小尺寸垂直結(jié)構(gòu)芯片超緊密封裝成大功率模組。”

這項技術(shù)，不僅可以在同樣的發(fā)光面上產(chǎn)生高的光輸出，而且能靈活使用小芯片，擴(kuò)大發(fā)光面積，從而提高總的光輸出。

“美國朗明納斯單模組的最大電功率不到150W，我們的單模組電功率可以達(dá)到600W以上。國外公司基于單顆大芯片技術(shù)的光源，發(fā)光面一般為長方形，而我們的芯片，發(fā)光面可以靈活配置，能與特定光學(xué)系統(tǒng)匹配成任何形狀?！毙艽箨乇硎?。目前，基于超高光密度集成封裝模組技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)成為市場主流。

在之前的特種LED光源產(chǎn)品里，國外廠商只能提供白光，或者紅、藍(lán)、綠中的一種的單色光。面對生物醫(yī)學(xué)等特殊領(lǐng)域?qū)庾V的需求，團(tuán)隊又開發(fā)出了帶多光譜高光密度模組。

在微小的2.5毫米×2.5毫米的發(fā)光面上，可以集成16種波長的窄帶光，而且每種光的波長可以任意選定。這項技術(shù)用電控代替機(jī)械控制，大大簡化了各類光學(xué)儀器的結(jié)構(gòu)，為高端熒光顯微鏡和眼科全光譜眼底檢測儀等多種生物醫(yī)療儀器帶來了革命性的變化。

與此同時，團(tuán)隊還研究了高導(dǎo)熱的垂直結(jié)構(gòu)芯片的基底材料、高導(dǎo)熱固晶材料的選擇、固晶層的厚度控制、烘烤溫度和時間控制以及封裝基板的設(shè)計，基于這些技術(shù)組合，600W模組的熱阻可以低至0.10K/W，在全球處于領(lǐng)先水平。

細(xì)分市場得到應(yīng)用

自2009年開展研發(fā)工作以來，經(jīng)過多年的完善和積累，團(tuán)隊推出的產(chǎn)品從2010年開始在市場上逐步得到推廣，目前在一些細(xì)分市場中已經(jīng)得到大量應(yīng)用，其中一些已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。

熊大曦說：“特種LED光源在現(xiàn)代分子生物學(xué)研究和醫(yī)學(xué)照明、診斷、治療和康復(fù)理療中開始發(fā)揮重大作用。其中，基于窄帶多光譜的光源已經(jīng)應(yīng)用于多波段熒光顯微鏡，2017年小批量生產(chǎn)了11套;基于高光密度的特種光源的超分辨結(jié)構(gòu)光顯微鏡已經(jīng)研制成功，成像品質(zhì)、成像速度上達(dá)到國際領(lǐng)先水平，成本遠(yuǎn)低于競爭對手，市場前景十分廣泛?！?/p>