LED封裝推向高功率，首要面對熱的挑戰(zhàn)。熱效應始終為各種材料特性退化的一大加速因子，如何掌控結點溫度，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)生白光的主流機制，仍以可見藍光(450～470奈米)透過熒光材(Phosphor)激發(fā)黃色光譜混合，而產(chǎn)生人類視覺上的白光。

　　市面上可見之藍光晶粒技術已達一定水平，晶粒本身對熱沖擊的忍受程度相當大(溫度每提升10℃、發(fā)光效率衰退小于1%)，然而熱對于所有類型熒光材的效應則相對敏感，熒光材之光轉換效率隨溫度上升而降低(圖3)，同時影響熒光材料壽命，特別當熒光材料溫度超過70℃以上時會急速衰退，此意味著LED結點溫度(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計算，LED衰退至原來亮度70%之時間)，作為壽命判斷依據(jù)，而此要求一般皆在20，000小時以上。因此，當討論LED最高功率以及效能時，須考慮其于正常操作狀態(tài)下，達熱穩(wěn)定時之結果去推算始具意義。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封裝須面對的一大挑戰(zhàn)。

?

　　圖3　熒光材光轉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估標準

　　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，驅動電流從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，可從晶粒成本、電性考慮、以及可靠度壽命等角度予以評估：

　　? 成本考慮

　　以大尺寸80密爾晶粒為例，其面積相當于四個40密爾晶粒，然對于晶粒價格而言，80密爾的晶粒成本，因良率因素，必定高于四個40密爾的成本。

　　? 電性連接方式

　　從電性的角度來看，80密爾晶粒相當于將四個40密爾晶粒以并聯(lián)形式連接(圖4a)，而若使用四個40密爾晶粒，則可以選擇透過打線(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，也就是各晶粒單元的內(nèi)阻值不一，四顆晶粒并聯(lián)驅動，必有電流分布不均問題，電流分配較大的晶粒，光轉換效率大同時也加速晶粒老化，電流分配不足的晶粒，則無法釋放出足夠的光能，結果使整體的發(fā)光效率不如預期。

?

　　圖4　于相同的晶粒面積條件下，不同晶粒大小相對應之電性連接示意

　　? 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老化的結果是阻值降低，導致該區(qū)域電流密度(Current Density)愈來愈大，也形成所謂的熱點(Hot Spot)，惡性循環(huán)的結果會加速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。

　　總的來說，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，在光學處理上，大尺寸晶粒相較于多個小尺寸晶粒，更趨近于點光源，較容易處理。大、小晶粒尺寸間的取舍端視應用領域而定，在實際操作上，仍須考慮封裝的制程可行性以及LED驅動電路組件的搭配性。

　　整合共通平臺有助于降低開發(fā)成本

　　回顧2001年，Lumiled Luxeon首推出1瓦高功率LED盛極一時，以當時的封裝，可謂經(jīng)典設計，眾多周邊廠商紛紛推出搭配Luxeon的周邊零件，包括二次光學、散熱基板、熱模塊、驅動電路等，采取Luxeon封裝可毋須顧慮光學模塊，并有各式驅動電路可供用，大大縮短產(chǎn)品開發(fā)時程。反觀現(xiàn)階段高功率LED封裝，各廠自有其獨特規(guī)格，彼此間完全沒有可共通的零配件可交互使用，即使是當年紅極一時的Lumiled(現(xiàn)已并入飛利浦)，亦打破過去一貫的設計傳統(tǒng)，使得原先配合之周邊零組件廠無所適從。在沒有整合共通平臺的發(fā)展下，可以預期的結果是各廠自行開發(fā)其高功率LED封裝規(guī)格，使得下游系統(tǒng)應用廠使用更加困難，除非鎖定某單一LED供應源，否則若欲同時有二至三種供貨來源，則須投入倍數(shù)的開發(fā)成本于同一產(chǎn)品上。通用平臺的無法實現(xiàn)，可以預期最后的局勢為弱肉強食，而非共享甜美果實的結局。