LED封裝推向高功率，首要面對(duì)熱的挑戰(zhàn)。熱效應(yīng)始終為各種材料特性退化的一大加速因子，如何掌控結(jié)點(diǎn)溫度，成為決定LED封裝功率值的主要因素，現(xiàn)階段固態(tài)照明產(chǎn)生白光的主流機(jī)制，仍以可見(jiàn)藍(lán)光(450～470奈米)透過(guò)熒光材(Phosphor)激發(fā)黃色光譜混合，而產(chǎn)生人類(lèi)視覺(jué)上的白光。

　　市面上可見(jiàn)之藍(lán)光晶粒技術(shù)已達(dá)一定水平，晶粒本身對(duì)熱沖擊的忍受程度相當(dāng)大(溫度每提升10℃、發(fā)光效率衰退小于1%)，然而熱對(duì)于所有類(lèi)型熒光材的效應(yīng)則相對(duì)敏感，熒光材之光轉(zhuǎn)換效率隨溫度上升而降低(圖3)，同時(shí)影響熒光材料壽命，特別當(dāng)熒光材料溫度超過(guò)70℃以上時(shí)會(huì)急速衰退，此意味著LED結(jié)點(diǎn)溫度(Junction Temperature， Tj)須有效控制在70℃以下，始能有效確保LED可用壽命(一般壽命以L70計(jì)算，LED衰退至原來(lái)亮度70%之時(shí)間)，作為壽命判斷依據(jù)，而此要求一般皆在20，000小時(shí)以上。因此，當(dāng)討論LED最高功率以及效能時(shí)，須考慮其于正常操作狀態(tài)下，達(dá)熱穩(wěn)定時(shí)之結(jié)果去推算始具意義。LED封裝體自身之熱阻，決定該封裝所能承受的最大功率，如何有效降低Rjc值，是為高功率LED封裝須面對(duì)的一大挑戰(zhàn)。

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　　圖3　熒光材光轉(zhuǎn)換效率隨溫度之變化

　　成本、電性、可靠度為封裝體晶粒配置三大評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

　　LED晶粒的工作電流密度有其上限(以40×40密爾(mil)芯片面積為例，依芯片等級(jí)，驅(qū)動(dòng)電流從350～1，000毫安皆有，然而提高LED功率最直接的作法，是提高LED封裝內(nèi)的總晶粒面積，作法不外乎增加晶粒大小，或是提高晶粒數(shù)目(采用多晶封裝方式)，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，可從晶粒成本、電性考慮、以及可靠度壽命等角度予以評(píng)估：

　　? 成本考慮

　　以大尺寸80密爾晶粒為例，其面積相當(dāng)于四個(gè)40密爾晶粒，然對(duì)于晶粒價(jià)格而言，80密爾的晶粒成本，因良率因素，必定高于四個(gè)40密爾的成本。

　　? 電性連接方式

　　從電性的角度來(lái)看，80密爾晶粒相當(dāng)于將四個(gè)40密爾晶粒以并聯(lián)形式連接(圖4a)，而若使用四個(gè)40密爾晶粒，則可以選擇透過(guò)打線(Wire Bonding)方法以串聯(lián)形式連接(圖4b)，串聯(lián)與并聯(lián)方式的差異，可反應(yīng)在性能表現(xiàn)，了解每顆LED晶粒的順相電壓(Forward Voltage， Vf)皆有差異，換句話說(shuō)，也就是各晶粒單元的內(nèi)阻值不一，四顆晶粒并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，必有電流分布不均問(wèn)題，電流分配較大的晶粒，光轉(zhuǎn)換效率大同時(shí)也加速晶粒老化，電流分配不足的晶粒，則無(wú)法釋放出足夠的光能，結(jié)果使整體的發(fā)光效率不如預(yù)期。

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　　圖4　于相同的晶粒面積條件下，不同晶粒大小相對(duì)應(yīng)之電性連接示意

　　? 可靠度壽命

　　大晶粒因有電流分布不均現(xiàn)象，電流密度大的區(qū)域加速老化，LED老化的結(jié)果是阻值降低，導(dǎo)致該區(qū)域電流密度(Current Density)愈來(lái)愈大，也形成所謂的熱點(diǎn)(Hot Spot)，惡性循環(huán)的結(jié)果會(huì)加速LED衰退。因此，LED在相同電流密度操作下，大晶粒的可靠度壽命較小晶粒短。

　　總的來(lái)說(shuō)，采用串聯(lián)形式是比較有利的作法，然大尺寸晶粒卻有其他方面的優(yōu)勢(shì)，在光學(xué)處理上，大尺寸晶粒相較于多個(gè)小尺寸晶粒，更趨近于點(diǎn)光源，較容易處理。大、小晶粒尺寸間的取舍端視應(yīng)用領(lǐng)域而定，在實(shí)際操作上，仍須考慮封裝的制程可行性以及LED驅(qū)動(dòng)電路組件的搭配性。

　　整合共通平臺(tái)有助于降低開(kāi)發(fā)成本

　　回顧2001年，Lumiled Luxeon首推出1瓦高功率LED盛極一時(shí)，以當(dāng)時(shí)的封裝，可謂經(jīng)典設(shè)計(jì)，眾多周邊廠商紛紛推出搭配Luxeon的周邊零件，包括二次光學(xué)、散熱基板、熱模塊、驅(qū)動(dòng)電路等，采取Luxeon封裝可毋須顧慮光學(xué)模塊，并有各式驅(qū)動(dòng)電路可供用，大大縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)程。反觀現(xiàn)階段高功率LED封裝，各廠自有其獨(dú)特規(guī)格，彼此間完全沒(méi)有可共通的零配件可交互使用，即使是當(dāng)年紅極一時(shí)的Lumiled(現(xiàn)已并入飛利浦)，亦打破過(guò)去一貫的設(shè)計(jì)傳統(tǒng)，使得原先配合之周邊零組件廠無(wú)所適從。在沒(méi)有整合共通平臺(tái)的發(fā)展下，可以預(yù)期的結(jié)果是各廠自行開(kāi)發(fā)其高功率LED封裝規(guī)格，使得下游系統(tǒng)應(yīng)用廠使用更加困難，除非鎖定某單一LED供應(yīng)源，否則若欲同時(shí)有二至三種供貨來(lái)源，則須投入倍數(shù)的開(kāi)發(fā)成本于同一產(chǎn)品上。通用平臺(tái)的無(wú)法實(shí)現(xiàn)，可以預(yù)期最后的局勢(shì)為弱肉強(qiáng)食，而非共享甜美果實(shí)的結(jié)局。