高功率白光LED芯片散熱的技術研究分析？

    藉由提高晶片麵積來增加發光量
 

    期望改善白光LED的發光效率，目前有兩大方向，就是提高LED晶片的麵積，也就是說，將目前麵積為1m㎡的小型晶片，將發光麵積提高到10m㎡的以上，藉此增加發光量，或把幾個小型晶片一起封裝在同一個模組下。
 

    雖然，將LED晶片的麵積予以大型化，藉此能夠獲得高多的亮度，但因過大的麵積，在應用過程和結果上也會出現適得其反的現象。所以，針對這樣的問題，部分LED業者就根據電極構造的改良，和覆晶的構造，在晶片表麵進行改良，來達到50lm/W的發光效率。
 

    例如在白光LED覆晶封裝的部分，由於發光層很接近封裝的附近，發光層的光向外部散出時，因此電極不會被遮蔽的優點，但缺點就是所產生的熱不容易消散。
 

    而並非進行晶片表麵改善後，再加上增加晶片麵積就絕對可以一口氣提昇亮度，因為當光從晶片內部向外散射時，晶片中這些改善的部分無法進行反射，所以在取光上會受到一點限製，根據計算，最佳發揮光效率的LED晶片尺寸是在7m㎡左右。
 

    利用封裝數個小麵積LED晶片快速提高發光效率
 

    和大麵積LED晶片相比，利用小功率LED晶片封裝成同一個模組，這樣是能夠較快達到高亮度的要求，例如，Citizen就將8個小型LED封裝在一起，讓模組的發光效率達到了60lm/W,堪稱是業界的首例。
 

    但這樣的做法也引發的一些疑慮，因為是將多顆LED封裝在同一個模組上，所以在模組中必須置入一些絕緣材料，以免造成LED晶片間的短路情況發生，不過，如此一來就會增加了不少的成本。
 

    對此Citizen的解釋是，事實上對於成本的影響幅度是相當小的，因為相較於整體的成本比例，這些絕緣材料僅不到百分之一，並因可以利用現有的材料來做絕緣應用，這些絕緣材料不需要重新開發，也不需要增加新的設備來因應。
 

    雖然Citizen的解釋理論上是合理的，但是，對於較無經驗的業者來說，這就是一項挑戰，因為無論在良率、研發、生產工程上都是需要予以克服的。
 

    當然，還有其他方式可達到提高發光效率的目標，許多業者發現，在LED藍寶石基板上製作出凹凸不平坦的結構，這樣或許可以提高光輸出量，所以，有逐漸朝向在晶片表麵建立texture或PhotONics結晶的架構。
 

    例如德國的OSRAM就是以這樣的架構開發出“ThinGaN”高亮度LED,OSRAM是在InGaN層上形成金屬膜，之後再剝離藍寶石。這樣，金屬膜就會產生映射的效果而獲得更多的光線取出，而根據OSRAM的資料顯示，這樣的結構可以獲得75%的光取出效率。
 

    逐漸有業者利用覆晶的構造，來期望達到50lm/W的發光效率，由於發光層很接近封裝的附近，發光層的光向外部散出時，因此電極不會被遮蔽。
 

    當然，除了晶片的光取出方麵需要做努力外，因為期望能夠獲得更高的光效率，在封裝的部分也是必須做一些改善。