如何执行LED照明系统的创新性设计

尺寸最佳化的调整；再加上磊晶製程参数变异调整等来达到晶片最高的光电转换效率，在每一製程中钻研材料和製程所能提供增加转换效率的方法。

　　至于哪种结构是最佳的创新设计？就发光效率而言，或许垂直元件较优；但就室内照明中的一般办公室工作照明、阅读照明及未来家用灯泡置换照明市场的製造成本而言，台湾目前平面式晶片则在性价比上远优于国外大厂。另外，在晶片端的应用结构设计创新，除了由製程改善去创新整体晶片效益外；交流电（AC）LED的诞生，使LED照明应用不仅有直流晶片串并联的选择，而能有交流市电直接驱动，因此可减少变压器的成本、产品内部空间、驱动电路规格迥异、变压器效率损耗及品质寿命等问题，大大简化模组及产品设计端的问题。然而目前在市场消费端面临的创新所衍生的其他问题也随之而来，其一为产生因创新导致消费者出现陌生的疑虑，而在消费行为上迟疑胆怯，此消费群未必是终端消费大众，而是LED照明产品供应链中的中下游购买者，其会对产品因陌生而迟疑、对交流电性的不了解或对产品风险的不确定性，而不敢创新产品的开发；其二是创新令消费大众观望，但却令消费族群中的嚐鲜族雀跃。然而前两者问题可在LED中下游供应链中透过创新设计及严谨的测试手段釐清疑虑，进而创造产品市场区隔和竞争优势。

　　创新封装设计需求日益殷切

　　封装设计以早期的灯源型态到塑料无接脚晶片承载封装（PLCC）侧面（Side View）或上面（Top View）型态，均以单晶或多晶片封装型式存在，驱动电流在120毫安培以下居多，早期以3C消费性电子产品如手机萤幕背光、数位相框背光、笔记型电脑萤幕背光等，但进入到一般照明后，仍有众多厂商以小瓦数PLCC封装元件作为光源，再结合多颗光源实现灯具产品的光源模组（图3），在LED光源封装并未应用到创新的设计。

　　图3　多颗LED光源组合的照明模组

　　创新投射/泛光型封装须面面俱到

　　对于泛光型灯泡或聚光型光源，如E27型的球泡灯、PAR灯、AR111、MR灯、镶入崁入式筒灯、轨道头射等光源产品而言，会在LED封装光源上趋向于单点高流明输出（投射型）（图4）/多点组合输出（泛光型）（图5）、高演色性（CRI》80）、低热阻係数（《3k/W）、光色温的均匀度、增温下的色温偏移、长寿命/高可靠度等，如何从封装（图6）角度创新达到市场需求，可分别说明如下：

　　图4　单点高流明输出

　　图5　多点组合输出

　　图6　晶圆级（Wafer Level）硅晶片封装

　　在实行创新前，要先清楚产品最终的目标，达到满足预期市场上对LED封装光源规格趋势。

　　首先，须选定最适当的晶片，了解晶片结构、晶片光电特性与晶片性价比，再来设计最佳的封装结构。目前高功率45密耳（mil）以上晶片封装，在350毫安培电流驱动下，可以达到每瓦150至160流明，今日台湾晶片在各国其他大厂的竞争下，更可做出绝对优于国外厂家的每美元160流明的规格。

　　其次，固晶上必须选用最佳晶片贴着（Die Attachement）材料及製程技术，用高导热硅胶、银胶（》15W/mk）甚至以助銲剂（Soldering Flux）銲锡（Cu-Sn-Au），将晶片銲接在金属基板，更或者以共金（Eutectic Bonding）製程将晶片熔接于硅晶片上。这些固晶製程的选用，都在于降低晶片节点温度，提高在相同电流下的电光转换效率和增加光效能，降低材料老化造成日后光衰的比例，以及提升固晶接着的可靠度。 此外，封装单体载板（Substrate）的选用设计，过去以低功率的支架（Leadframe）为主，渐渐走入高功率的金属支架（Metal Slug），在进入低温共烧（LTCC）陶瓷（Ceramic）、高温共烧（HTCC）陶瓷、晶片直接固定在各式金属基板（Chip on Metal Board），再到晶片固定在8吋硅晶片上，随着功率不断增加、光型的要求、单位面积内的热密度（Thermal Density）提高，对于封装晶片载板设计的选用，必须去创新开发更能加速热传导、更能萃取光输出、更能减低材料变异而产生老化衰减的材料。在结构设计上要因选用晶片的不同而有所改变，如此才能达到封装整体效能的最佳化，并不是购买一般支架或公板陶瓷放入最大转换功率（Power Flux）的晶片，即可封装出最佳光效能元件。

另外，在现今LED照明应用，虽有各种颜色的装饰应用，但最主要还是以白光为主，然而产生白光的方式不外乎红绿蓝光混光、紫外线激发红绿蓝萤光粉，或最为普遍的蓝光加黄色为主的萤光粉。但谈到创新，在此特别针对叁个方向略述，其一为高演色性（CRI），CRI大于80甚至于大于90，必须在萤光粉材料做创新开发。对于封装研发而言，必须进行各波