過去led業(yè)者為了獲利充分的白光LED光束,，曾經(jīng)開發(fā)大尺寸LED芯片試圖藉此方式達成預(yù)期目標(biāo),，不過實際上白光LED的施加電力持續(xù)超過1W以上時光束反而會下降，發(fā)光效率則相對降低20~30％,，換句話說白光LED的亮度如果要比傳統(tǒng)LED大數(shù)倍,，消費電力特性希望超越熒光燈的話，就必需先克服下列的四大課題,，包括,，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。
1 解決封裝的散熱問題才是根本方法
由于增加電力反而會造成封裝的熱阻抗急遽降至10K/W以下,，因此國外業(yè)者曾經(jīng)開發(fā)耐高溫白光LED試圖藉此改善上述問題,，然而實際上大功率LED的發(fā)熱量卻比小功率LED高數(shù)十倍以上，而且溫升還會使發(fā)光效率大幅下跌,，即使封裝技術(shù)允許高熱量,，不過LED芯片的接合溫度卻有可能超過容許值，最后業(yè)者終于領(lǐng)悟到解決封裝的散熱問題才是根本方法,。
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)光頻譜含有波長低于450nm短波長光線，傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂封裝材料極易被短波長光線破壞,，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)者測試結(jié)果顯示連續(xù)點燈不到一萬小時，高功率白光LED的亮度已經(jīng)降低一半以上,，根本無法滿足照明光源長壽命的基本要求,。
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,，不但不容易從大型芯片取出光線，結(jié)果反而會造成發(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題。
2 設(shè)法減少熱阻抗,、改善散熱問題
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,，必需設(shè)法減少熱阻抗、改善散熱問題,，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,。
為了要降低熱阻抗,，許多國外LED廠商將LED芯片設(shè)在銅與陶瓷材料制成的散熱鰭片（heatsink）表面，接著再用焊接方式將印刷電路板上散熱用導(dǎo)線,，連接到利用冷卻風(fēng)扇強制空冷的散熱鰭片上,，根據(jù)德國OSRAMOptoSemiconductorsGmb實驗結(jié)果證實，上述結(jié)構(gòu)的LED芯片到焊接點的熱阻抗可以降低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，LED芯片的接合溫度比焊接點高18K,，即使印刷電路板溫度上升到500C,，接合溫度頂多只有700C左右；相較之下以往熱阻抗一旦降低的話,，LED芯片的接合溫度就會受到印刷電路板溫度的影響,，如此一來必需設(shè)法降低LED芯片的溫度，換句話說降低LED芯片到焊接點的熱阻抗,，可以有效減輕LED芯片降溫作業(yè)的負(fù)擔(dān),。反過來說即使白光LED具備抑制熱阻抗的結(jié)構(gòu)，如果熱量無法從封裝傳導(dǎo)到印刷電路板的話,，LED溫度上升的結(jié)果發(fā)光效率會急遽下跌,，因此松下電工開發(fā)印刷電路板與封裝一體化技術(shù)，該公司將1mm正方的藍光LED以flipchip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)松下表示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。
3 各業(yè)者展現(xiàn)散熱設(shè)計功力
由于散熱鰭片與印刷電路板之間的密著性直接左右熱傳導(dǎo)效果,，因此印刷電路板的設(shè)計變得非常復(fù)雜,，有鑒于此美國Lumileds與日本CITIZEN等照明設(shè)備,、LED封裝廠商，相繼開發(fā)高功率LED用簡易散熱技術(shù),，CITIZEN在2004年開始樣品出貨的白光LED封裝,，不需要特殊接合技術(shù)也能夠?qū)⒑窦s2?3mm散熱鰭片的熱量直接排放到外部，根據(jù)該CITIZEN表示雖然LED芯片的接合點到散熱鰭片的30K/W熱阻抗比OSRAM的9K/W大,，而且在一般環(huán)境下室溫會使熱阻抗增加1W左右,，不過即使是傳統(tǒng)印刷電路板無冷卻風(fēng)扇強制空冷狀態(tài)下，該白光LED模塊也可以連續(xù)點燈使用,。 Lumileds于2005年開始樣品出貨的高功率LED芯片,，接合容許溫度更高達+1850C，比其它公司同級產(chǎn)品高600C,，利用傳統(tǒng)RF4印刷電路板封裝時,，周圍環(huán)境溫度400C范圍內(nèi)可以輸入相當(dāng)于1.5W電力的電流（大約是400mA）。所以Lumileds與CITIZEN使采取提高接合點容許溫度,，德國OSRAM公司則是將LED芯片設(shè)在散熱鰭片表面,，達成9K/W超低熱阻抗記錄，該記錄比OSRAM過去開發(fā)同級品的熱阻抗減少40％,，值得一提是該LED模塊封裝時,，采用與傳統(tǒng)方法相同的flipchip方式，不過LED模塊與熱鰭片接合時,，則選擇最接近LED芯片發(fā)光層作為接合面,，藉此使發(fā)光層的熱量能夠以最短距離傳導(dǎo)排放。 2003年東芝Lighting曾經(jīng)在400mm正方的鋁合金表面,，鋪設(shè)發(fā)光效率為60lm/W低熱阻抗白光LED,，無冷卻風(fēng)扇等特殊散熱組件前提下，試作光束為300lm的LED模塊,，由于東芝Lighting擁有豐富的試作經(jīng)驗,，因此該公司表示由于模擬分析技術(shù)的進步，2006年之后超過60lm/W的白光LED,，都可以輕松利用燈具,、框體提高熱傳導(dǎo)性，或是利用冷卻風(fēng)扇強制空冷方式設(shè)計照明設(shè)備的散熱,，不需要特殊散熱技術(shù)的模塊結(jié)構(gòu)也能夠使用白光LED。
4 變更封裝材抑制材質(zhì)劣化與光線穿透率降低的速度
有關(guān)LED的長壽化,，目前LED廠商采取的對策是變更封裝材料,，同時將熒光材料分散在封裝材料內(nèi)，尤其是硅質(zhì)封裝材料比傳統(tǒng)藍光,、近紫外光LED芯片上方環(huán)氧樹脂封裝材料,，可以更有效抑制材質(zhì)劣化與光線穿透率降低的速度,。由于環(huán)氧樹脂吸收波長為400~450nm的光線的百分比高達45％，硅質(zhì)封裝材料則低于1％,，輝度減半的時間環(huán)氧樹脂不到一萬小時,，硅質(zhì)封裝材料可以延長到四萬小時左右，幾乎與照明設(shè)備的設(shè)計壽命相同,，這意味著照明設(shè)備使用期間不需更換白光LED,。不過硅質(zhì)樹脂屬于高彈性柔軟材料，加工上必需使用不會刮傷硅質(zhì)樹脂表面的制作技術(shù),，此外制程上硅質(zhì)樹脂極易附著粉屑,，因此未來必需開發(fā)可以改善表面特性的技術(shù)。
雖然硅質(zhì)封裝材料可以確保LED四萬小時的使用壽命,，然而照明設(shè)備業(yè)者卻出現(xiàn)不同的看法,，主要爭論是傳統(tǒng)白熾燈與熒光燈的使用壽命，被定義成“亮度降至30％以下”,，亮度減半時間為四萬小時的LED,，若換算成亮度降至30％以下的話，大約只剩二萬小時左右,。目前有兩種延長組件使用壽命的對策,，分別是，抑制白光LED整體的溫升,，和停止使用樹脂封裝方式,。
一般認(rèn)為如果徹底執(zhí)行以上兩項延壽對策，可以達成亮度30％四萬小時的要求,。抑制白光LED溫升可以采用冷卻LED封裝印刷電路板的方法,，主要原因是封裝樹脂高溫狀態(tài)下，加上強光照射會快速劣化,，依照阿雷紐斯法則溫度降低100C壽命會延長2倍,。停止使用樹脂封裝可以徹底消滅劣化因素，因為LED產(chǎn)生的光線在封裝樹脂內(nèi)反射,，如果使用可以改變芯片側(cè)面光線行進方向的樹脂材質(zhì)反射板,，由于反射板會吸收光線，所以光線的取出量會急遽銳減,，這也是LED廠商一致采用陶瓷系與金屬系封裝材料主要原因,。