散热问题持续困扰高功率白光LED的应用

封装材料的改变提高白光LED寿命达原先的4倍

当然发热的问题不是只会对亮度表现带来影响，同时也会对LED本身的寿命出现挑战，所以在这一部份，LED不断的开发出封装材料来因应，持续提高中的LED亮度所产生的影响。过去用来作为封装材料的环氧树脂，耐热性比较差，可能会出现的情况是，在LED晶片本身的寿命到达前，环氧树脂就已经出现变色的情况，因此，为了提高散热性，而必须让更多的电流获得释放，这一个架构这是相当的重要。

除此之外，不仅因为热现象会对环氧树脂产生影样，甚至短波长也会对环氧树脂造成一些问题，这是因为白光LED发光光谱中，也包含了短波长的光线，而环氧树脂却相当容易被白光LED中的短波长光线破坏，即使低功率的白光LED就已经会让造成环氧树脂的破坏，更何况高功率的白光LED所含的短波长的光线更多，那么恶化自然也加速，甚至有些产品在连续点亮后的使用寿命不到5,000小时。

所以，与其不断的克服因为旧有封装材料－环氧树脂所带来的变色困扰，不如朝向开发新一代的封装材料，或许是不错的选择。目前在解决寿命这一方面的问题，许多LED封装业者都朝向放弃环氧树脂，而改採了硅树脂和陶瓷等作为封装的材料，根据统计，因为改变了封装材料，事实上可以提高LED的寿命。就资料上来看，代替环氧树脂的封装材料－硅树脂，就具有较高的耐热性，根据试验，即使是在摄氏150∼180度的高温，也不会变色的现象，看起来似乎是一个不错的封装材料。

因为硅树脂能够分散蓝色和近紫外光，所以与环氧树脂相比，硅树脂可以抑制材料因为电流和短波长光线所带来的劣化现象，而缓和的光穿透率下降的速度。所以，以目前的应用来看，几乎所有的高功率白光LED產品都已经改採硅树脂作为封装的材料，例如，因为短波长的光线所带来的影响部分，相对於波长400-450nm的光，环氧树脂约在个位的数百分比左右，但硅树脂对400∼450nm的光线吸收却不到百分之一，这样的落差，使得在抗短波长方面，硅树脂有著较出色的表现。

OSRAM「Thin GaN」是在InGaN层上形成金属膜，之后再剥离蓝宝石。这样，金属膜就会產生映射的效果而可以获得75％的光取出效率。（资料来源：OSRAM）

所以，就寿命表现度而言，硅树脂可以达到延长白光LED使用寿命的目标，甚至可以达到4万小时以上的使用寿命，但是，是不是真的适合用来做照明的应用就还有待研究，因为硅树脂是具有弹性的柔软材料，所以在封装的过程中，需要特别注意应用的方式，而来设计出最适当的应用技术。

对于未来应用的方面，提高白光LED的光输出效率将会是决胜的关键点。白光LED的生產技术，从过去的蓝色LED和黄色的YAG萤光体的组合，开发出模拟白光的目标，到利用三色混合或者使用GaN材料，开发出白光LED，对於应用来说，已经可以看的出将会朝向更广泛的方向扩展。

另外，白光LED的发光效率，这些年已经有了不错的的发展，日本LED照明推进协会目标是，期望能够预计在2009年达到100lm/w的发光效率，而事实上，有相当多的业者都在朝向这方面开发，所以预计在数年内，100lm/w发光效率就能够实际上商业化应用。

许多LED封装业者都朝向放弃环氧树脂，而改採了硅树脂和陶瓷等作为封装的材料，藉以提高LED的使用寿命。

多元化应用市场潜力下　日亚化学积极开发白光半导体雷射

由于期望LED达到色纯度较高的白光，及高亮度的要求下，各业者不断的从每一领域加以改善，而达到此一目标，但在成果的进步速度上，看起来仍旧相当的缓慢。因此部分业者开始考虑採用其他的技术，来实现目前业界对於类似白光LED的光亮度要求。在高亮度的蓝、白光LED领域的日亚化学，便是将一部份的研发方向，朝向开发白光雷射做努力。

日亚化学是利用与白光LED相同的GaN系材料，来製作半导体雷射，开发出了白光光源，以目前的表现来说，辉度已经能够达到10cd/mm左右，今天的白光LED如果期望达到这个辉度值是相当困难的，即使增加电流期望让亮度增加，但这样将会使得接合点的温度上升，所带来的结果不仅会使整个发光效率降低外，还会浪费相当多不必要的电量。

日亚化学所开发的白光半导体雷射，在晶片端不再使萤光体材料，而是将发光部分和白光產生的部分分开处理，日亚化学的雷射半导体所是利用200mw的蓝紫色半导体雷射，发出405nm的波长光线，把蓝色或蓝紫色半导体雷射与光纤的面进行连接，让白光从涂了萤光体材料的光纤另一面发射出来，而在这模组中所產生出来的白光直径仅有1.25mm，这各面积只有相同光量白光LED的1/20，并因所需的耗功不到0.1W，所以，在散热部分也不需要太过於烦恼。

虽然看起来在特性的方面是相当的不错，不过实际上还是有一些缺点的，就像在使用寿命上，只有3,000小时左右，再加上价格太贵也是不容易解决事情，或许价格太贵的问题可以花一点时间就可以下降一些，但是以现在30万日圆的水準来看的，要降到3,000甚至300日圆，那就需要10年以上的时间。