藉由提高晶片面積來增加發光量

期望改善白光LED的發光效率，目前有兩大方向，就是提高LED晶片的面積，也就是說，將目前面積為1m㎡的小型晶片，將發光面積提高到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晶片的面積予以大型化，藉此能夠獲得高多的亮度，但因過大的面積，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，在晶片表面進行改良，來達到50lm/W的發光效率。

例如在白光LED覆晶封裝的部分，由于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。

而并非進行晶片表面改善后，再加上增加晶片面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制，根據計算，最佳發揮光效率的LED晶片尺寸是在7m㎡左右。

利用封裝數個小面積LED晶片快速提高發光效率

和大面積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，事實上對于成本的影響幅度是相當小的，因為相較于整體的成本比例，這些絕緣材料僅不到百分之一，并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，對于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藍寶石基板上制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面建立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，之后再剝離藍寶石。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，由于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面需要做努力外，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。事實上，每多增加一道的工程都會對光取出效率帶來一些影響，不過，這并不代表著，因為封裝的制程就一定會增加更高的光損失，就像日本OMROM所開發的平面光源技術，就能夠大幅度的提昇光取出效率，這樣的結構OMROM是將LED所射出的光線，利用LENS光學系統以及反射光學系統來做控制的，所以OMROM稱之為“Doublereflection光學系統”。

利用這樣的結構，可將傳統炮彈型封裝等的LED所造成的光損失，針對封裝的廣角度反射來獲得更高的光效率，更進一步的是，在表面所形成的Mesh上進行加工，而形成雙層的反射效果，這樣的方式，事實上是可以得到不錯的光取出效率控制的。因為這樣的特殊設計，這些利用反射效果達到高光取出效率的LED,主要的用途是針對LCDTV背光所應用的。

封裝材料和螢光材料的重要性增加

但如果期望用來作為LCDTV背光應用的話，那麼需要克服的問題就會更多了，因為LCDTV的連續使用時間都是長達數個小時，甚至10幾個小時，所以，由于這樣長時間的使用情況下，拿來作為背光的白光LED就必須擁有不會因為連續使用而產生亮度衰減的情況。

目前已發表的高功率的白光LED,它的發光功率是一個低功率白光LED亮度的數十倍，所以期望利用高功率白光LED來代替螢光燈作為照明設備的話，有一個必須克服的困難就是亮度遞減的情況。

例如，白光LED長時間連續使用1W的電力情況下，會造成連續使用后半段時間的亮度逐漸降低的現象，當然，不是只有高功率白光LED才會出現這樣的情況，低功率白光LED也會存在這樣的問題，只不過是因為，低功率白光因為應用的產品不同，所以，并不會因此特別突顯出這樣的困擾。

使用的電流愈大，當然所獲得的亮度就愈高，這是一般對于LED能夠達到高亮度的觀念，不過，因為所使用的電流增加，因此所帶來的缺點是，封裝材料是否能夠承受這樣的長時間的因為電流所產生的熱，也因為這樣的連續使用，往往封裝材料的熱抵抗會降到10k/w以下。

高功率LED的發熱量是低功率LED的數十倍，因此，會出現隨著溫度上升，而出現發光功率降低的問題，所以在能夠抗熱性高封裝材料的開發上，就相對顯的非常重要。

或許在20~30lm/W以下的LED,這些問題都不存在，但是，一旦面臨60lm/w以上的高發光功率LED的時候，就不得不需要想辦法解決的，因為，熱效應所帶來的影響，絕對不會僅僅只有LED本身，而是會