隨著LED照明的需求日趨迫切，高功率LED的散熱問題益發受到重視，因為過高的溫度會導致LED發光效率衰減；LED運作所產生的廢熱若無法有效散出，則會直接對LED的壽命造成致命性的影響，因此，近年來高功率LED散熱問題的解決成為許多相關業者的研發標的。
對于大功率照明LED散熱技術，各家公司可說是各顯神通，例如臺灣的光?？萍急惆l展出‘COHS封裝散熱技術’，光海科技是利用本身載板設計能力的優勢，將LED直接封裝在高導熱性的銅基座上，銅的高導熱性就如同散熱器的角色，再加上以電路設計及自有工藝克服絕緣膜與銅材質間的附著性問題，便發展出所謂的COHS技術(Chips On Heat Sink)，并已擁有47項COHS相關專利。
COHS散熱技術前景可期
光?？萍急硎?，該公司的‘COHS散熱技術’有別于傳統COB封裝方式，省去了芯片與基座間不必要的熱阻材，且采用比鋁的導熱性更佳的銅做為基板，而針對60W以上的燈芯模塊，更加入了均溫板的概念，能將熱能更快速地傳導開來。整體而言，此技術的優點包括模塊熱阻低、容易控制結面溫度、可提供量測結面溫度的測試點、具低成本包裝的結構、安裝簡易、散熱效果佳等等。目前光?？萍嫉漠a品已實際應用在山東省慶云縣的LED路燈工程、北京市大興區LED路燈工程及各式室內、室外照明等。
在日前于韓國產業技術大學中舉辦的新產品測試中，光海科技120瓦(W)模塊的電極溫度約為攝氏70度，其他公司60瓦等級模塊的電極溫度卻高達攝氏150度，后者的功率未及光海產品一半，電極溫度卻高出許多，足見光海散熱技術的優勢。據了解，為求進軍韓國市場，光?？萍紝⑼顿Y1,000萬美元于南韓京畿道建設產線。
COHS散熱技術是采用銅基板，目前另一頗受注目的散熱技術則是采用陶瓷基板，由陶瓷基板的成本頗具競爭力，且具有與半導體有接近的熱膨脹系數與高耐熱能力，能有效地解決熱歪斜及高溫工藝問題，因此。現階段許多公司紛紛投入陶瓷基板技術的研發，例如同欣電子。
陶瓷基板散熱
同欣電子總經理劉煥林便表示，LED陶瓷基板將是同欣電子未來的主要成長動能。該公司的產品為DPC陶瓷基板。現階段較普遍的陶瓷散熱基板種類共有HTCC、LTCC、DBC、DPC四種，其中，DPC(Direct Plate Copper)是將陶瓷基板利用真空濺鍍鍍上銅層，再利用顯影工藝制造線路，其工藝結合材料與薄膜工藝技術，為近年最普遍使用的陶瓷散熱基板。
基本上，LED散熱基板主要分為金屬與陶瓷基板。金屬基板以鋁或銅為材料，由于技術成熟，且具成本優勢，目前為一般LED產品所采用。而陶瓷基板線路對位精確度高，為業界公認導熱與散熱性能極佳材料，是目前高功率LED散熱最適方案，雖然成本比金屬基板來得高，但照明要求的散熱性及穩定性高于筆記本電腦、電視等電子產品，因此，包括Cree、歐司朗、飛利浦及日亞化等國際大廠，都使用陶瓷基板作為LED晶粒散熱材質。
比較各種陶瓷散熱技術，其中，HTCC(高溫共燒多層陶瓷基板)屬于較早期發展之技術，但由于其較高的工藝溫度(1300到1600℃)，使其電極材料的選擇受限，且制作成本相當昂貴，目前漸漸被LTCC取代。此外，DPC陶瓷基板導熱效果又優于低溫陶瓷共燒(LTCC)與散熱鋁基板，因此DPC陶瓷基板散熱技術近年頗受看好，同欣電子表示，該公司目前陶瓷基板仍供不應求，產能方面鶯歌廠月產能30萬片(每片為4吋×4吋，每片顆數為440到890顆(視設計而定)，菲律賓廠月產能10萬片，近期將有5萬片新產能加入，整體而言，由于LED取代傳統照明為未來趨勢，因此同欣電子將長期獲益自此一應用。
被動組件業者順勢跨入
看好陶瓷基板在LED散熱的應用，大毅除被動組件與保護組件的制造外，于2010年更進一步投入LED散熱基板市場；制造高功率LED散熱基板，該公司是利用目前既有的專業保護組件黃光微影薄膜工藝以及精密電鑄技術能力，加上由該公司自行研發的雷射切割鑿孔設備，導入氧化鋁以及氮化鋁作為散熱基板材料，納入生產工藝開始進行量產，可滿足LED產品封裝的設計與散熱需求。
大毅科技董事長江財寶表示，由于LED陶瓷散熱基板的工藝與大毅現有的保護組件產品工藝相仿，并且在材料與設備上更是有許多相同之處，因此能利用原本保護組件使用的陶瓷基板工藝共通性，制造出高功率LED散熱用陶瓷基板產品。他并指出，大毅科技推出的高功率散熱基板已送各LED封裝大廠認證，且將積極針對LED散熱基板產品進行三大領域布局，一為晶粒封裝市場，鎖定億光等LED封裝大廠客戶；其次為LED 照明基板，第三為LED背光源基板。目前大毅在前兩項領域已開始小量出貨。
同樣是從保護組件跨入LED散熱基板的業者還有璦司柏電子，該公司總經理莊弘毅表示，璦司柏電子是由保護組件起家，成立于2009年6月，目前營運項目以精密陶瓷之線路設計為主、而主要工藝有薄膜散熱基板、黃光微影等技術等。莊弘毅表示，海內外大廠為節省LED組件空間并兼顧線路保護的功能，多希望將保護組件直接建立陶瓷基板中，而不需要再額外添加保護組件，如防靜電的二極管，而璦司柏目前所研發的新產品，便是在線路設計時將保護組件放入，如此就不需額外置入，可大幅節省成本，且此種技術可將體積縮小，減少20％~30％的空間。此外，璦司柏自行開發的多層導通孔結構增加了熱傳導的路徑，可降低LED晶粒與陶瓷散熱基板的熱阻，更能有效提升LED發光效率。
莊弘毅進一步表示，璦司柏電子研發團隊累積十年年的薄膜組件開發經驗，在去年已完成第三代薄膜專業代工的生產線，主推薄膜陶瓷基板作為LED晶粒的散熱基板，可改善厚膜陶瓷基板、低溫共燒多層陶瓷對位的精準度等問題。整體而言，薄膜散熱基板運用濺鍍、電/電化學沉積，以及黃光微影工藝制作而成，具備以下特點：低溫工藝(300℃以下），避免高溫材料破壞或尺寸變異的可能性；使用黃光微影工藝，讓基板上的線路更加精確；金屬線不易脫落等特點，因此薄膜陶瓷基板適用于高功率、小尺寸、高亮度的LED。
除上述大毅及璦司柏外，禾伸堂亦是從被動組件跨入LED陶瓷基板領域，該公司董事長唐錦榮表示，禾伸堂的陶瓷散熱基板主要應用于高瓦數LED照明以及太陽能等領域，唐錦榮分析，因陶瓷與LED對熱的膨脹幅度相同，陶瓷基板未來將廣泛應用在LED散熱，出貨量可望有大幅成長。
據了解，禾伸堂因為擁有陶瓷及粉末技術的研發設備與工藝，因此在2003年跨入LED散熱基板，主要使用「薄膜陶瓷基板」技術，不過由于LED散熱基板通過國際大廠認證時間長，直到近期才有明顯收獲，目前LED散熱基板月產能10萬片，可貢獻一年營收7到8億元，未來會再發展至月產30萬片。
LED照明模塊整體散熱
除了利用基板新技術強化散熱效果外，LED照明模塊的整體散熱機能亦是另一重點。在此領域，建準電機已于今年推出LED燈具節能散熱模塊。建準電機三十年來專注馬達核心技術，以自有專利技術深耕散熱風扇、散熱模塊，并提供有關散熱領域之有效整合解決方案。該公司表示，以節能減碳為產品設計重點的LED燈具節能散熱模塊，具有三大創新設計，即風扇雙向運轉的自動除塵設計、可防止熱空氣回流之專利阻隔環設計以及靜音低于20 Phon的寧靜散熱，為LED照明產業提供極佳的散熱管理方案。該公司今年推出全新「One-module」概念的LED燈具散熱模塊，是將LED散熱模塊簡化為標準品，一款散熱模塊可應用于多款LED燈具，可簡化客戶端的設計流程，并彈性應用于LED球燈、筒燈、MR16投射燈、LED路燈等各式LED燈具；目前此散熱模塊已出貨至歐洲LED知名大廠。
同樣看好LED照明市場，超眾也是積極在LED燈具散熱模塊領域布局，該公司表示，LED路燈散熱模塊在去年出貨2萬盞，今年出貨量維持水平，明年市場則頗為看好。超眾總經理吳惠然指出，現階段業界傳出LED路燈故障，多因散熱問題無法解決，事實上散熱模塊是由金屬結構所組成，其材質皆為銅鋁等五金件，并透過本身之熱傳導設計與散熱原理，將熱能排放至環境中，進而達成熱平衡，無需再藉助其它額外動力即可發揮散熱功效，所以當LED散熱模塊通過測試之后，即不容易再有問題發生。他并認為隨著LED售價日趨降低，勢必將于未來取代傳統照明燈具，LED散熱模塊也將日趨重要，超眾將持續經營此市場區隔。
導熱化學材料
如上所述，LED朝著高功率發展已是必然的趨勢，導熱、散熱相關問題的解決也就勢在必行，解決此類問題的途徑相當多元，除前面所列舉的方式外，冠品化學則是以化學品角度切入。冠品化學研發部主管葉圣偉表示，為協助LED業者解決散熱問題，近年來冠品化學以總體熱阻的概念，研發出一款新型LED絕緣導熱膠，該項產品配合散熱型LED白色背光油墨，不但能協助業者降低至少50％到70％的成本，更因為其熱阻值低于0.6c㎡ K/W，能快速有效排除熱能，讓LED光能轉換更有效發揮。
葉圣偉表示，LED產品熱阻要降低，不僅僅是要用對導熱膠，還要改善導熱膠所接合的各種介質的接口熱阻，例如磊晶與基板、基板與散熱模塊，如果在磊晶黏著時就以絕緣導熱膠在磊晶底部涂布，電路板與導熱鋁基板間也整體涂布絕緣導熱膠，再與散熱模塊黏合，就能徹底降低總體熱阻，讓LED的效率更為有效發揮。
西安麟字半導體照明有限公司雖然主要從事大功率LED照明產品研發及生產，但該公司在導熱材料上亦頗有研究。該公司的技術核心人物---光源設計總工程師魏漢麟所獨自設計生產的超高溫導熱銀膠便已獲得國家專利，由于這項技術成就，也就奠定了西安麟字半導體照明在大功率LED封裝及散熱技術的獨到之處。由魏漢麟領軍的西安麟字半導體研發團隊為由多名回國留學生人員及20多名碩士研究生組成。
該公司所推出的「麟字照明」系列產品在LED照明的封裝和散熱技術方面頗有進展，例如高亮度多芯片集成式封裝LED面光源，便具有高效光通量80LM/W、超大功率1W-200W，獨特的封裝技術可促成低光衰，絕佳的散熱技術設計則確保了長壽命。由于研發有成，西安麟字產品目前已廣泛應用于道路照明、隧道照明、工廠和礦山井下照明、室內照明、景觀照明及廣告照明等領域，更遠銷歐洲、美國、日本等地。
LED散熱技術新方向
除上述技術外，可以想見為解決散熱問題，產官學界仍將繼續探索相關技術，例如臺灣工研院便積極研發奈米碳球散熱涂裝粉體(CNC Thermal dissipate power coating materials)技術?；旧?，傳統的熱對流散熱方式，是透過增加表面積，然后用風扇去吹，來達到散熱效果。不但散熱效果差，還需要另外再耗能，用電風扇去促進空氣對流，而此項新技術藉由靜電粉體涂布在金屬材表面，然后透過將熱轉變為光能，以紅外線輻射的方式進行散熱。工研院南分院奈米粉體與薄膜科技中心鐘豐元指出，目前測試下來，平均都可以降溫達6度以上。
不可諱言，在節能減碳趨勢的帶動下，LED照明已是不可檔的趨勢，而散熱技術的進展更攸關普及的速度及范圍，可以想見，未來更新及更先進的散熱技術將繼續出現，以推動LED照明的全面到來。