過(guò)去LED 業(yè)者為了獲得充分的白光LED 光束，曾經(jīng)開(kāi)發(fā)大尺寸LED芯片 試圖藉此方式達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。不過(guò)，實(shí)際上白光LED的施加電力持續(xù)超過(guò)1W以上時(shí)光束反而會(huì)下降，發(fā)光效率相對(duì)降低20~30%。換句話(huà)說(shuō)，白光LED的亮度如果要比傳統(tǒng)LED大數(shù)倍，消耗電力特性超越熒光燈的話(huà)，就必需克服下列四大課題：抑制溫升、確保使用壽命、改善發(fā)光效率，以及發(fā)光特性均等化。

　　溫升問(wèn)題的解決方法是降低封裝的熱阻抗；維持LED的使用壽命的方法是改善芯片外形、采用小型芯片；改善LED的發(fā)光效率的方法是改善芯片結(jié)構(gòu)、采用小型芯片；至于發(fā)光特性均勻化的方法是改善LED的封裝方法，這些方法已經(jīng)陸續(xù)被開(kāi)發(fā)中。

　　解決封裝的散熱問(wèn)題才是根本方法

　　由于增加電力反而會(huì)造成封裝的熱阻抗急劇降至10K/W以下，因此國(guó)外業(yè)者曾經(jīng)開(kāi)發(fā)耐高溫白光LED，試圖藉此改善上述問(wèn)題。然而，實(shí)際上大功率LED 的發(fā)熱量比小功率 LED高數(shù)十倍以上，而且溫升還會(huì)使發(fā)光效率大幅下跌。即使封裝技術(shù)允許高熱量，不過(guò)LED芯片的接合溫度卻有可能超過(guò)容許值，最后業(yè)者終于領(lǐng)悟到解決封裝的散熱問(wèn)題才是根本方法。

　　有關(guān)LED的使用壽命，例如改用硅質(zhì)封裝材料與陶瓷封裝材料，能使LED的使用壽命提高一位數(shù)，尤其是白光LED的發(fā)光頻譜含有波長(zhǎng)低于450nm短波長(zhǎng)光線，傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂封裝材料極易被短波長(zhǎng)光線破壞，高功率白光LED的大光量更加速封裝材料的劣化，根據(jù)業(yè)者測(cè)試 結(jié)果顯示，連續(xù)點(diǎn)燈不到一萬(wàn)小時(shí)，高功率白光LED的亮度已經(jīng)降低一半以上，根本無(wú)法滿(mǎn)足照明光源長(zhǎng)壽命的基本要求。

　　有關(guān)LED的發(fā)光效率，改善芯片結(jié)構(gòu)與封裝結(jié)構(gòu)，都可以達(dá)到與低功率白光LED相同水平。主要原因是電流密度提高2倍以上時(shí)，不但不容易從大型芯片取出光線，結(jié)果反而會(huì)造成發(fā)光效率不如低功率白光LED的窘境。如果改善芯片的電極構(gòu)造，理論上就可以解決上述取光問(wèn)題。

　　設(shè)法減少熱阻抗、改善散熱問(wèn)題

　　有關(guān)發(fā)光特性均勻性，一般認(rèn)為只要改善白光LED的熒光體材料濃度均勻性與熒光體的制作技術(shù)，應(yīng)該可以克服上述困擾。如上所述提高施加電力的同時(shí)，必需設(shè)法減少熱阻抗、改善散熱問(wèn)題。具體內(nèi)容分別是：降低芯片到封裝的熱阻抗、抑制封裝至印刷電路基板的熱阻抗、提高芯片的散熱順暢性。

　　為了降低熱阻抗，許多國(guó)外LED廠商將LED芯片設(shè)置在銅與陶瓷材料制成的散熱器(heat sink)表面，接著再用焊接方式將印刷電路板的散熱用導(dǎo)線連接到利用冷卻風(fēng)扇強(qiáng)制空冷的散熱器上。根據(jù)德國(guó)OSRAM Opto Semi conductors Gmb實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，上述結(jié)構(gòu)的LED芯片到焊接點(diǎn)的熱阻抗可以降低9K/W，大約是傳統(tǒng)LED的1/6左右，封裝后的LED施加2W的電力時(shí)，LED芯片的接合溫度比焊接點(diǎn)高18K，即使印刷電路板溫度上升到50℃，接合溫度頂多只有70℃左右；相比之下以往熱阻抗一旦降低的話(huà)，LED芯片的接合溫度就會(huì)受到印刷電路板溫度的影響。因此，必需設(shè)法降低LED芯片的溫度，換句話(huà)說(shuō)，降低LED芯片到焊接點(diǎn)的熱阻抗，可以有效減輕LED芯片降溫作用的負(fù)擔(dān)。反過(guò)來(lái)說(shuō)即使白光LED具備抑制熱阻抗的結(jié)構(gòu)，如果熱量無(wú)法從封裝傳導(dǎo)到印刷電路板的話(huà)，LED溫度上升的結(jié)果仍然會(huì)使發(fā)光效率急劇下跌。因此，松下電工開(kāi)發(fā)印刷電路板與封裝一體化技術(shù)，該公司將1mm正方的藍(lán)光LED以flip chip方式封裝在陶瓷基板上，接著再將陶瓷基板粘貼在銅質(zhì)印刷電路板表面，根據(jù)松下報(bào)導(dǎo)包含印刷電路板在內(nèi)模塊整體的熱阻抗大約是15K/W左右。