陶瓷材料的熱導率與添加劑含量也有著密切的關系。河北工業(yè)大學的梁廣川等人對稀土氧化物Y2O3含量與密度和導熱率的關系也做了實驗研究。他們采用 的一種氮化鋁（AlN）陶瓷粉體為：平均粒度3m，氧雜質含量0.97wt%，添加劑為純度99.95%的Y2O3。
　　經過常壓氮氣環(huán)境燒結、拋光（光潔度0.25m）處理，粉體的Y2O3含量和導熱系數(shù)關系如圖1所示。由圖1可知，添加適量的稀土氧化物Y2O3可 以使氮化鋁陶瓷的導熱系數(shù)達到160W/mK左右，已經超過了壓鑄鋁材ADC12的導熱系數(shù)（ADC12的導熱系數(shù)為96.2W/mK），完全可以用作散 熱器的制作材料。

　　氮化鋁陶瓷膨脹系數(shù)較低、導熱系數(shù)高，常作為芯片封裝的熱沉。LED散熱的一大瓶頸為電路基板，普通鋁基板的導熱系數(shù)僅1.0~2.5W/mK，不 到陶瓷基板（如圖2）的20%，采用陶瓷基板可以大幅度地降低LED的PN結溫度（下文將簡稱為結溫）。

 

　　陶瓷電路基板可以通過流延法或共晶燒結制成，但價格較高，大規(guī)模應用為時尚早；陶瓷用作芯片封裝的熱沉部件，因幾何結構簡單，一些LED封裝廠商已 開始使用。上述二者主要是利用材料的導熱性能將熱量傳導到散熱器上，幾乎不用考慮如何將熱量散發(fā)到空氣中，設計時關心的是它的導熱系數(shù)。
　　LED燈具的散熱器用于將熱量散發(fā)到周圍的空間中，散熱器常采用氧化鋁（Al2O3）陶瓷材料（樣燈如圖3所示）。氧化鋁陶瓷價格便宜，技術成熟， 采用壓鑄燒結技術，設計自由度大，價格較低，現(xiàn)階段得到一定規(guī)模的應用，下文將對此進行詳細分析。
2 、陶瓷材料的熱輻射機理
　　我們知道，熱交換的基本途徑為：傳導、對流和輻射。為了有效散熱，人們常通過減少熱流途徑的熱阻和加強對流系數(shù)來實現(xiàn)，往往忽略了熱輻射。LED燈 具一般采用自然對流散熱，散熱器將LED產生的熱量快速傳遞到散熱器表面，由于對流系數(shù)較低，熱量不能及時地散發(fā)到周圍的空氣中，導致表面溫度升 高，LED的工作環(huán)境惡化。提高輻射率可以有效地將散熱器表面的熱量通過熱輻射的形式帶走，一般鋁制散熱器通過陽極氧化來提高表面輻射率，陶瓷材料本身可 以具有高輻射率特性，不必進行復雜的后續(xù)處理。
　　陶瓷材料的輻射機理是由隨機性振動的非諧振效應的二聲子和多聲子產生。高輻射陶瓷材料如碳化硅、金屬氧化物、硼化物等均存在極強的紅外激活極性振 動，這些極性振動由于具有極強的非諧效應，其雙頻和頻區(qū)的吸收系數(shù)，一般具有100~100cm-1數(shù)量級，相當于中等強度吸收區(qū)在這個區(qū)域剩余反射帶的 較低反射率，因此，有利于形成一個較平坦的強輻射帶。
　　一般來說，具有高熱輻射效率的輻射帶，大致是從強共振波長延伸到短波整個二聲子組合和頻區(qū)域，包括部分多聲子組合區(qū)域，這是多數(shù)高輻射陶瓷材料輻射 帶的共同特點，可以說，強輻射帶主要源于該波段的二聲子組合輻射。除少數(shù)例外，一般輻射陶瓷的輻射帶集中在大于5m的二聲子、三聲子區(qū)。因此，對于紅外輻 射陶瓷而言，1~5m波段的輻射主要來自于自由載流子的帶內躍遷或電子從雜質能級到導帶的直接躍遷，大于5m波段的輻射主要歸于二聲子組合輻射。
　　劉維良、駱素銘對常溫陶瓷紅外輻射做了研究，測試的陶瓷樣品紅外輻射率約0.82~0.94，對不同表面質量的遠紅外陶瓷釉面也進行了測試，輻射率 約0.6~0.88，并從陶瓷斷口SEM照片中得出遠紅外陶瓷粉在釉中添加量為10wt%時的輻射性能、釉面質量、顏色和成本較佳，其輻射率達到了 0.83，其他性能均達到國家日用瓷標準要求。崔萬秋、吳春蕓對低溫遠紅外陶瓷塊狀樣品進行了測試，紅外輻射率為0.78~0.94。李紅濤、劉建學研究 發(fā)現(xiàn)，常溫遠紅外陶瓷輻射率一般可達0.85，國外Enecoat釉涂料最高輻射率可達0.93~0.94。眾多研究均表明，陶瓷材料或釉面本身具有很高 的紅外輻射率，是其替代傳統(tǒng)鋁制散熱器的一大重要參數(shù)。
3 、氧化鋁陶瓷材料的LED照明燈具研究
3.1 陶瓷LED燈具實驗測試
　　氧化鋁陶瓷的導熱系數(shù)與氧化鋁的成分（純度）有很大的關系（如表2所示）。常用的Nom.95%氧化鋁陶瓷（簡稱為95陶瓷）導熱系數(shù)約 22.4W/mK，耐壓10kV/mm，由此制成LED燈具的樣品如圖4所示。