LED发光效率解决方案分析

　白光LED仍旧存在着发光均匀性不佳、封闭材料的寿命不长等问题，无法发挥白光LED被期待的应用优点。但就需求层面来看，不仅一般的照明用途，随着手机、LCD TV、汽车、医疗等的广泛应用，使得最合适开发稳定白光LED的技术研究成果就广泛的被关注。改善白光LED的发光效率，目前有两大方向，一是提高LED芯片的面积，藉此增加发光量。二是把几个小型芯片一起封装在同一个模块下。

　　藉由提高芯片面积来增加发光量

　　虽然，将LED芯片的面积予以大型化，藉此能够获得高得多的亮度，但因过大的面积，在应用过程和结果上也会出现适得其反的现象。所以，针对这样的问题，部分LED业者就根据电极构造的改进和覆晶的构造，在芯片表面进行改良。例如在白光LED覆晶封装的部分，由于发光层很接近封装的附近，发光层的光向外部散出时，电极不会被遮蔽，但缺点就是所产生的热不容易消散。

　　并非进行芯片表面改善后，再加上增加芯片面积就绝对可以迅速提升亮度，因为当光从芯片内部向外扩散射时，芯片中这些改善的部分无法进行反射，所以在取光上会受到一点限制，根据计算，最佳发挥光效率的LED芯片尺寸是在7mm2左右。利用封装数个小面积LED芯片快速提高发光效率和大面积LED芯片相比，利用小功率LED芯片封装成同一个模块，这样是能够较快达到高亮度的要求，例如，Citizen就将8个小型LED封装在一起。但这样的做法也引发的一些疑虑，因为是将多颗LED封装在同一个模块上，必须置入一些绝缘材料，以免造成LED芯片间的短路情况发生，如此一来就会增加了不少的成本。

　　对此Citizen的解释是："对于成本的影响幅度是相当小的，因为相较于整体的成本比例，这些绝缘材料仅不到百分之一，并可以利用现有的材料来做绝缘应用，这些绝缘材料不需要重新开发，也不需要增加新的设备来因应。"虽然Citizen的解释理论上是合理的，但是，对于无经验的业者来说，这就是一项挑战，因为无论在良率、研发、生产工程上都是需要予以克服的。还有其它方式可达到提高发光效率的目标，许多业者发现，在LED蓝宝石基板上制作出凹凸不平坦的结构，这样或许可以提高光输出量，所以，有逐渐朝向在芯片表面建立 Texture或Photonics结晶的架构。例如德国的OSRAM就是以这样的架构开发出"Thin GaN"高亮度LED。原理是在InGaN层上形成金属膜，之后再剥离蓝宝石，这样，金属膜就会产生映像的效果而获得更多的光线取出，根据OSRAM的资料显示，这样的结构可以获得75％的光取出效率。除了芯片的光取出方面需要做努力外，因为期望能够获得更高的光效率，在封装的部分也是必须做一些改善。事实上，每多增加一道的工程都会对光取出效率带来一些影响，不过，这并不代表着，因为封装的制程就一定会增加更高的光损失，就像日本OMROM所开发的平面光源技术，就能够大幅度的提升光取出效率，这样的结构是将LED所射出的光线，利用LENS光学系统以及反射光学系统来做控制的，所以OMROM称之为 "Double reflection "。利用这样的结构，可将传统炮弹型封装等的LED所造成的光损失，针对封装的广角度反射来获得更高的光效率，更进一步的是，在表面所形成的Mesh上进行加工，而形成双层的反射效果，这样的方式可以得到不错的光取出效率控制的。因为这样特殊的设计，利用反射效果达到高光取出效率的LED，主要的用途是针对LCD TV背光所应用的。

　封装材料和荧光材料的重要性增加

　　如果期望用来作为LCD TV背光应用的话，那幺需要克服的问题就会更多了。因为LCD TV的连续使用时间都是长达数个小时，甚至10几个小时，所以，由于这样长时间的使用情况下，拿来作为背光的白光LED就必须拥有不会因为连续使用而产生亮度衰减的情况。

　　目前已发表的高功率的白光LED，它的发光功率是一个低功率白光LED亮度的数十倍，所以期望利用高功率白光LED来代替荧光灯作为照明设备的话，有一个必须克服的困难就是亮度递减的情况。例如，白光LED长时间连续使用1W的情况下，会造成连续使用后半段时间的亮度逐渐降低的现象，不是只有高功率白光 LED才会出现这样的情况，低功率白光LED也会存在这样的问题，只不过是因为低功率白光应用的产品不同，所以，并不会因此特别突显出这样的困扰。使用的电流愈大，所获得的亮度就愈高，这是一般对于LED能够达到高亮度的观念，不过，因为所使用的电流增加，因此封装材料是否能够承受这样长时间的因为电流所产生的热，也因为这样的连续使用，往往封装材料的热抵抗会降到10k/w以下。

高功率LED的发热量是低功率LED的数