最近幾年由於技術及效率的進步，led的應用越來越廣；隨著led應用的公升級，市場對於led的需求，也朝更大功率及更高亮度，也就是通稱的高功率led方向發展。
對於高功率led的設計，目前各大廠多以大尺寸單顆低壓dc led為主，做法有二，一為傳統水平結構，另一則為垂直導電結構。就第一種做法而言，其製程和一般小尺寸晶粒幾乎相同，換句話說，兩者的剖面結構是一樣的，但有別於小尺寸晶粒，高功率led常常需要操作在大電流之下，一點點不平衡的p、n電極設計，都會導致嚴重的電流叢聚效應（current crowding），其結果除了使得led晶元達不到設計所需的亮度外，也會損害晶元的可靠度（reliability）。
當然，對上游晶元製造者/晶元廠而言，此作法制程相容性（compatibility）高，無需再添購新式或特殊機台，另一方面，對於下游系統廠而言，周邊的搭配，如電源方面的設計等等，差異並不大。但如前所述，在大尺寸led上要將電流均勻擴散並不是件容易的事，尺寸愈大愈困難；同時，由於幾何效應的關係，大尺寸led的光萃取效率往往較小尺寸的低。
圖：低壓二極體、交流二極體及高壓二極體驅動方式的差異
第2種做法較第1種複雜許多，由於目前商品化的藍光led幾乎都是成長於藍寶石基板之上，要改為垂直導電結構，必須先和導電性基板做接合之後，再將不導電的藍寶石基板予以移除，之後再完成後續製程；就電流分布而言，由於在垂直結構中，較不需要考慮橫向傳導，因此電流均勻度較傳統水準結構為佳；除此之外，就基本的物理塬理而言，導電性良好的物質也具有高導熱的特質，藉由置換基板，我們同時也改善了散熱，降低了接面溫度，如此一來便間接提高了發光效率。但此種做法最大的缺點在於，由於製程複雜度提高，導致良率較傳統水平結構低，製作成本高出不少。
高壓發光二極體（hv led）基本結構及關鍵技術
晶元光電於全球率先提出了高壓發光二極體（hv led）作為高功率led的解決方案；其基本架構和ac led相同，乃是將晶元面積分割成多個cell之後串聯而成。其特色在於，晶元能夠依照不同輸入之電壓的需求而決定其cell數量與大小等，等同於做到客製化的服務。由於可以針對每顆cell加以優化，因此能夠得到較佳的電流分布，進而提高發光效率。
高壓發光二極體和一般低壓二極體在技術上最主要的差異有叄，第一為溝槽（trench）。溝槽的目的在於將複數顆的晶胞獨立開來，因此其溝槽下方需要達到絕緣的基板，其深度依不同的外延結構而異，一般約在4~8um,溝槽寬度方面則無一定的限制，但是溝槽太寬代表著有效發光區域的減少，將影響hv led的發光效率表現，因此需要開發高深寬比的製程技術，縮小製程線寬以增加發光效率。
第二為絕緣層（isolation），若絕緣層不具備良好的絕緣特性，將使整個設計失敗，其困難點在於必須在高深寬比的溝槽上披覆包覆性良好、膜質緊密及絕緣性佳的膜層，這也是單晶ac led製程上的關鍵。
第三個是晶元間的互連導線（interconnect）。一般而言，要做到良好的鏈結，導線在跨接時需要乙個相對平坦的表面，乙個深邃的階梯狀結構將使得導線結構薄弱，在高電壓、高電流驅動下易產生毀損，造成晶元的失效，因此平坦化製程的開發就變得重要。理想的狀態是在做絕緣層時，能一併將深邃的溝槽予以平坦化，使互連導線得以平順連線。
此外，高壓發光二極體在應用上和一般低壓二極體最主要的不同點為，它不僅僅能夠應用於定直流（constant dc）中，只要外接橋式整流器，它也能夠應用於交流環境，非常具有彈性。在高壓發光二極體中，外部整流器捨棄ac led採用同質氮化鎵的做法而改採用矽整流器，不僅使得耗能少，更可防止逆向偏壓過大對晶元所造成的影響；最後，因為高壓發光二極體較ac led少了內部橋整的發光區，使發光效率相對較高，耐用度也較佳。
作為大尺寸、高功率led的解決方案
高壓發光二極體的效率優於一般傳統低壓發光二極體，主要可歸因為小電流、多cell的設計能均勻地將電流擴散開來，進而提公升光萃取效率。在一些應用當中，除了需要考慮晶元本身效率外，最終產品的售價也是一項重要指標；例如在當前照明領域中，led燈源仍不被視為主流性產品，關鍵點在於其售價仍舊偏高。led燈源**高昂的塬因，除了晶元本身的**之外，尚需要考慮整體的物料清單（bill of material;bom），例如由於發光二極體本質上為一具有極性的元件，必須供給一順向偏壓才得以點亮，因此一般led照明光源內都必須附加交流轉直流（ac/dc）的電源轉換系統，這是必須付出的成本。
又因led本身體積小，熱源容易集中，而造成所謂熱點（hot spot）現象，使得發光元件本身壽命變短。為了解決熱點的問題，led燈源上的散熱設計也不可缺少，目前散熱設計方面以金屬散熱片最為常見，但金屬散熱片除了增加燈源的重量，也增加燈源的成本。由於高壓發光二極體本身效率高，會減少廢熱及對散熱的需求，進而削減成本；從電源轉換的角度而言，高電壓小瓦數的電源轉換器如返馳拓僕式電路，除了體積小外，因為採用的元件少，成本也較低。
因此，高壓發光二極體的優點不僅在於晶元本身，它能直接或間接進一步提公升整體模組的效率。
總括而言，在應用及設計上，單晶元的高壓發光二極體有下列好處：
1、節省變壓器能量轉換的損耗及降低成本。
2、除了高電壓直流的應用外，利用外部橋式整流電路也可設計於交流下操作。
3、體積小不佔空間，對封裝及光學設計都具有極佳的運用彈性。
4、除了紅色螢光粉外，也可以運用藍、紅hv led搭配適當的黃、綠色螢光粉製成更高效率的高cri暖白led.
目前在晶元光電中，會首先依據客戶的各項引數需求，做設計準則的基本檢查；進一步根據相關的光、電及熱模型執行模擬，決定單位晶胞的大小、數目及最終產品呈現形式後，再加以實踐驗證；並根據實踐所收集到的資料，驗證塬始設計，或是加以修改達到優化的結果。目前晶元光電研發中心已經著手進行高壓發光二極體相關模擬光、電及熱模型的建立。
LED封裝技術及結構 精
led封裝技術及結構 newmaker led封裝技術大都是在分立器 件封裝技術基礎上發展與演變 而來的,但卻有很大的特殊性。一般情況下,分立器件的管芯被密封在封裝體內,封裝的作用主要是保護管芯和完成電氣互連。而led封裝則是完成輸出電訊號,保護管芯正常工作,輸出 可見光的功能,既有電引數,又有光引...
LED的結構及發光原理
led是英文light emitting diode 發光二極體 的縮寫，它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置於乙個有引線的架子上，然後四周用環氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以led的抗震效能好。發光二極體的核心部分是由 p型半導體和n型半導體組成的晶元，在p型半導體和n型半導體之間有...
LED晶元的重要引數及兩種結構分析
發布日期 2012 06 21瀏覽次數 74 led晶元是半導體發光器件led的核心部件 led燈 led發光的原理主要在於led晶元的p n結。一般來說，半導體晶元由兩部分組成，一部分是p型半導體，在它裡面空穴佔主導地位，另一端是n型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連線起來的時候，它們之間...