雖然看起來(lái)在特性的方面是相當(dāng)?shù)牟诲e(cuò),，不過(guò)實(shí)際上還是有一些缺點(diǎn)的，就像在使用壽命上,，只有3,，000小時(shí)左右，再加上價(jià)格太貴也是不容易解決事情,，或許價(jià)格太貴的問(wèn)題可以花一點(diǎn)時(shí)間就可以下降一些,，但是以現(xiàn)在30萬(wàn)日?qǐng)A的水準(zhǔn)來(lái)看的，要降到3,，000甚至300日?qǐng)A,，那就需要10年以上的時(shí)間

　　就今天而言,，白光LED仍舊存在著發(fā)光均一性不佳、封閉材料的壽命不長(zhǎng),，而無(wú)法發(fā)揮白光LED被期待的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn),。但就需求層面來(lái)看，不僅一般的照明用途,，隨著手機(jī),、LCD TV、汽車(chē),、醫(yī)療等的廣泛應(yīng)用積極的出現(xiàn),，使得最合適開(kāi)發(fā)穩(wěn)定白光LED的技術(shù)研究成果也就相當(dāng)?shù)谋魂P(guān)心。

　　藉由提高晶片面積來(lái)增加發(fā)光量

　　期望改善白光LED的發(fā)光效率,，目前有兩大方向,，就是提高LED晶片的面積，也就是說(shuō),，將目前面積為1m㎡的小型晶片,，將發(fā)光面積提高到10m㎡的以上，藉此增加發(fā)光量,，或把幾個(gè)小型晶片一起封裝在同一個(gè)模組下,。

　　雖然，將LED晶片的面積予以大型化,，藉此能夠獲得高多的亮度,，但因過(guò)大的面積，在應(yīng)用過(guò)程和結(jié)果上也會(huì)出現(xiàn)適得其反的現(xiàn)象,。所以,，針對(duì)這樣的問(wèn)題，部分LED業(yè)者就根據(jù)電極構(gòu)造的改良,，和覆晶的構(gòu)造,，在晶片表面進(jìn)行改良，來(lái)達(dá)到50lm/W的發(fā)光效率,。

　　例如在白光LED覆晶封裝的部分,，由于發(fā)光層很接近封裝的附近，發(fā)光層的光向外部散出時(shí),，因此電極不會(huì)被遮蔽的優(yōu)點(diǎn),，但缺點(diǎn)就是所產(chǎn)生的熱不容易消散。

　　而并非進(jìn)行晶片表面改善后,，再加上增加晶片面積就絕對(duì)可以一口氣提昇亮度,，因?yàn)楫?dāng)光從晶片內(nèi)部向外散射時(shí)，晶片中這些改善的部分無(wú)法進(jìn)行反射,，所以在取光上會(huì)受到一點(diǎn)限制,，根據(jù)計(jì)算,，最佳發(fā)揮光效率的LED晶片尺寸是在7m㎡左右。

　　利用封裝數(shù)個(gè)小面積LED晶片　快速提高發(fā)光效率

　　和大面積LED晶片相比,，利用小功率LED晶片封裝成同一個(gè)模組,，這樣是能夠較快達(dá)到高亮度的要求，例如,，Citizen就將8個(gè)小型LED封裝在一起,，讓模組的發(fā)光效率達(dá)到了60lm/W，堪稱(chēng)是業(yè)界的首例,。

　　但這樣的做法也引發(fā)的一些疑慮,，因?yàn)槭菍⒍囝wLED封裝在同一個(gè)模組上，所以在模組中必須置入一些絕緣材料,，以免造成LED晶片間的短路情況發(fā)生,，不過(guò)，如此一來(lái)就會(huì)增加了不少的成本,。

　　對(duì)此Citizen的解釋是,，事實(shí)上對(duì)于成本的影響幅度是相當(dāng)小的,，因?yàn)橄噍^于整體的成本比例,，這些絕緣材料僅不到百分之一，并因可以利用現(xiàn)有的材料來(lái)做絕緣應(yīng)用,，這些絕緣材料不需要重新開(kāi)發(fā),，也不需要增加新的設(shè)備來(lái)因應(yīng)。

　　雖然Citizen的解釋理論上是合理的,，但是,，對(duì)于較無(wú)經(jīng)驗(yàn)的業(yè)者來(lái)說(shuō)，這就是一項(xiàng)挑戰(zhàn),，因?yàn)闊o(wú)論在良率,、研發(fā)、生產(chǎn)工程上都是需要予以克服的,。

　　當(dāng)然,，還有其他方式可達(dá)到提高發(fā)光效率的目標(biāo)，許多業(yè)者發(fā)現(xiàn),，在LED藍(lán)寶石基板上製作出凹凸不平坦的結(jié)構(gòu),，這樣或許可以提高光輸出量，所以,，有逐漸朝向在晶片表面建立Texture或Photonics結(jié)晶的架構(gòu),。

　　例如德國(guó)的OSRAM就是以這樣的架構(gòu)開(kāi)發(fā)出「Thin GaN」高亮度LED，OSRAM是在InGaN層上形成金屬膜,，之后再剝離藍(lán)寶石,。這樣,，金屬膜就會(huì)產(chǎn)生映射的效果而獲得更多的光線取出，而根據(jù)OSRAM的資料顯示,，這樣的結(jié)構(gòu)可以獲得75％的光取出效率,。

　　逐漸有業(yè)者利用覆晶的構(gòu)造，來(lái)期望達(dá)到50lm/W的發(fā)光效率,，由于發(fā)光層很接近封裝的附近,，發(fā)光層的光向外部散出時(shí)，因此電極不會(huì)被遮蔽,。（資料來(lái)源：LEDIKO）

　　當(dāng)然,，除了晶片的光取出方面需要做努力外，因?yàn)槠谕軌颢@得更高的光效率,，在封裝的部分也是必須做一些改善,。事實(shí)上，每多增加一道的工程都會(huì)對(duì)光取出效率帶來(lái)一些影響,，不過(guò),，這并不代表著，因?yàn)榉庋b的製程就一定會(huì)增加更高的光損失,，就像日本OMROM所開(kāi)發(fā)的平面光源技術(shù),，就能夠大幅度的提昇光取出效率，這樣的結(jié)構(gòu)OMROM是將LED所射出的光線,，利用LENS光學(xué)系統(tǒng)以及反射光學(xué)系統(tǒng)來(lái)做控制的,，所以O(shè)MROM稱(chēng)之為「Double reflection 光學(xué)系統(tǒng)」。

　　利用這樣的結(jié)構(gòu),，可將傳統(tǒng)砲彈型封裝等的LED所造成的光損失,，針對(duì)封裝的廣角度反射來(lái)獲得更高的光效率，更進(jìn)一步的是,，在表面所形成的Mesh上進(jìn)行加工,，而形成雙層的反射效果，這樣的方式,，事實(shí)上是可以得到不錯(cuò)的光取出效率控制的,。因?yàn)檫@樣的特殊設(shè)計(jì)，這些利用反射效果達(dá)到高光取出效率的LED,，主要的用途是針對(duì)LCD TV背光所應(yīng)用的,。

　　封裝材料和螢光材料的重要性增加

　　但如果期望用來(lái)作為L(zhǎng)CD TV背光應(yīng)用的話，那麼需要克服的問(wèn)題就會(huì)更多了,，因?yàn)長(zhǎng)CD TV的連續(xù)使用時(shí)間都是長(zhǎng)達(dá)數(shù)個(gè)小時(shí),，甚至10幾個(gè)小時(shí)，所以，由于這樣長(zhǎng)時(shí)間的使用情況下,，拿來(lái)作為背光的白光LED就必須擁有不會(huì)因?yàn)檫B續(xù)使用而產(chǎn)生亮度衰減的情況,。

　　目前已發(fā)表的高功率的白光LED，它的發(fā)光功率是一個(gè)低功率白光LED亮度的數(shù)十倍,，所以期望利用高功率白光LED來(lái)代替螢光燈作為照明設(shè)備的話,，有一個(gè)必須克服的困難就是亮度遞減的情況。

　　例如,，白光LED長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用1W的電力情況下,，會(huì)造成連續(xù)使用后半段時(shí)間的亮度逐漸降低的現(xiàn)象，當(dāng)然,，不是只有高功率白光LED才會(huì)出現(xiàn)這樣的情況,，低功率白光LED也會(huì)存在這樣的問(wèn)題，只不過(guò)是因?yàn)?，低功率白光因?yàn)閼?yīng)用的產(chǎn)品不同,，所以，并不會(huì)因此特別突顯出這樣的困擾,。

　　使用的電流愈大,，當(dāng)然所獲得的亮度就愈高，這是一般對(duì)于LED能夠達(dá)到高亮度的觀念,，不過(guò),，因?yàn)樗褂玫碾娏髟黾樱虼怂鶐?lái)的缺點(diǎn)是,，封裝材料是否能夠承受這樣的長(zhǎng)時(shí)間的因?yàn)殡娏魉a(chǎn)生的熱,，也因?yàn)檫@樣的連續(xù)使用,，往往封裝材料的熱抵抗會(huì)降到10k/w以下,。

　　高功率LED的發(fā)熱量是低功率LED的數(shù)十倍，因此,，會(huì)出現(xiàn)隨著溫度上升,，而出現(xiàn)發(fā)光功率降低的問(wèn)題，所以在能夠抗熱性高封裝材料的開(kāi)發(fā)上,，就相對(duì)顯的非常重要,。

　　或許在20～30lm/W以下的LED，這些問(wèn)題都不存在,，但是,，一旦面臨60lm/w以上的高發(fā)光功率LED的時(shí)候，就不得不需要想辦法解決的,，因?yàn)?，熱效?yīng)所帶來(lái)的影響，絕對(duì)不會(huì)僅僅只有LED本身,，而是會(huì)對(duì)整體應(yīng)用產(chǎn)品帶來(lái)困擾,，所以,，LED如果能夠在這一方面獲得解決的話，那麼,，也可以減輕應(yīng)用產(chǎn)品本身的散熱負(fù)擔(dān),。

　　因此，在面對(duì)不斷提高電流情況的同時(shí),，如何增加抗熱能力,，也是現(xiàn)階段的急待被克服的問(wèn)題，從各方面來(lái)看,，除了材料本身的問(wèn)題外,，還包括從晶片到封裝材料間的抗熱性、導(dǎo)熱結(jié)構(gòu),、封裝材料到PCB板間的抗熱性,、導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，及PCB板的散熱結(jié)構(gòu)等,，這些都需要作整體性的考量,。

　　例如，即使能夠解決從晶片到封裝材料間的抗熱性,，但因從封裝到PCB板的散熱效果不好的話,，同樣也是造成LED晶片溫度的上升，出現(xiàn)發(fā)光效率下降的現(xiàn)象,。所以,，就像是松下就為了解決這樣的問(wèn)題，從2005年開(kāi)始,，便把包括圓形,，線形，面型的白光LED,，與PCB基板設(shè)計(jì)成一體,，來(lái)克服可能因?yàn)槌霈F(xiàn)在從封裝到PCB板間散熱中斷的問(wèn)題。

　　不過(guò),，并非所有的業(yè)者都像松下一樣,，把封裝材料到PCB板間的抗熱性都做了考量，因?yàn)楦鳂I(yè)者的策略關(guān)係,，有的業(yè)者以基板設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便為目標(biāo),，只針對(duì)PCB板的散熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良。

　　有相當(dāng)多的業(yè)者,，因?yàn)楸旧聿簧a(chǎn)LED的關(guān)係,，所以只能在PCB板做一些研發(fā)，但僅此于止還是不夠的，所以需要選擇散熱性良好的白光LED,。能讓PCB板上的用金屬材料,，能與白光LED封裝中的散熱槽緊密連接，完成讓具有散熱槽設(shè)計(jì)的高功率白光LED與PCB板連接,，達(dá)到散熱的能力,。

　　不過(guò)，這樣看起來(lái)好像只是因?yàn)槠谕_(dá)到散熱,，而把簡(jiǎn)單的一件事情予以複雜化,，到底這樣是不是符合成本和進(jìn)步的概念，以今天的應(yīng)用層面來(lái)說(shuō),，很難做一個(gè)判斷,，不過(guò)，實(shí)際上是有一些業(yè)者正朝向這方面做考量,，例如Citizen在2004年所發(fā)表的產(chǎn)品,，就是能夠從封裝上厚度為2～3mm的散熱槽向外散熱，提供應(yīng)用業(yè)者能夠因?yàn)槭褂昧司哂猩岵鄣母吖β拾坠釲ED,，能讓PCB板的散熱設(shè)計(jì)得以發(fā)揮,。

　　封裝材料的改變　提高白光LED壽命達(dá)原先的4倍

　　當(dāng)然發(fā)熱的問(wèn)題不是只會(huì)對(duì)亮度表現(xiàn)帶來(lái)影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)LED本身的壽命出現(xiàn)挑戰(zhàn),，所以在這一部份,，LED不斷的開(kāi)發(fā)出封裝材料來(lái)因應(yīng)，持續(xù)提高中的LED亮度所產(chǎn)生的影響,。

　　過(guò)去用來(lái)作為封裝材料的環(huán)氧樹(shù)脂,，耐熱性比較差，可能會(huì)出現(xiàn)的情況是,，在LED晶片本身的壽命到達(dá)前,，環(huán)氧樹(shù)脂就已經(jīng)出現(xiàn)變色的情況，因此,，為了提高散熱性,，而必須讓更多的電流獲得釋放，這一個(gè)架構(gòu)這是相當(dāng)?shù)闹匾?/p>

　　除此之外,，不僅因?yàn)闊岈F(xiàn)象會(huì)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)生影樣，甚至短波長(zhǎng)也會(huì)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂造成一些問(wèn)題,，這是因?yàn)榘坠釲ED發(fā)光光譜中,，也包含了短波長(zhǎng)的光線，而環(huán)氧樹(shù)脂卻相當(dāng)容易被白光LED中的短波長(zhǎng)光線破壞,，即使低功率的白光LED就已經(jīng)會(huì)讓造成環(huán)氧樹(shù)脂的破壞,，更何況高功率的白光LED所含的短波長(zhǎng)的光線更多，那麼惡化自然也加速，甚至有些產(chǎn)品在連續(xù)點(diǎn)亮后的使用壽命不到5,，000小時(shí),。

　　所以，與其不斷的克服因?yàn)榕f有封裝材料－環(huán)氧樹(shù)脂所帶來(lái)的變色困擾,，不如朝向開(kāi)發(fā)新一代的封裝材料,，或許是不錯(cuò)的選擇。目前在解決壽命這一方面的問(wèn)題,，許多LED封裝業(yè)者都朝向放棄環(huán)氧樹(shù)脂,，而改採(cǎi)了硅樹(shù)脂和陶瓷等作為封裝的材料，根據(jù)統(tǒng)計(jì),，因?yàn)楦淖兞朔庋b材料,，事實(shí)上可以提高LED的壽命。

　　就資料上來(lái)看,，代替環(huán)氧樹(shù)脂的封裝材料－硅樹(shù)脂,，就具有較高的耐熱性，根據(jù)試驗(yàn),，即使是在攝氏150～180度的高溫,，也不會(huì)變色的現(xiàn)象，看起來(lái)似乎是一個(gè)不錯(cuò)的封裝材料,。

　　因?yàn)楣铇?shù)脂能夠分散藍(lán)色和近紫外光,，所以與環(huán)氧樹(shù)脂相比，硅樹(shù)脂可以抑制材料因?yàn)殡娏骱投滩ㄩL(zhǎng)光線所帶來(lái)的劣化現(xiàn)象,，而緩和的光穿透率下降的速度,。

　　所以，以目前的應(yīng)用來(lái)看,，幾乎所有的高功率白光LED產(chǎn)品都已經(jīng)改採(cǎi)硅樹(shù)脂作為封裝的材料,，例如，因?yàn)槎滩ㄩL(zhǎng)的光線所帶來(lái)的影響部分,，相對(duì)于波長(zhǎng)400～450nm的光,，環(huán)氧樹(shù)脂約在個(gè)位的數(shù)。