以光源為主體可將LED照明燈具展開4項技術的整合，分別為光學、電控、散熱與機構，光學技術的目的是為照明燈具設計符合需求的燈具光型，透過光學分析及仿真并且利用光學組件將光源的光型轉換為燈具需求的光型；電控則可大致分為電源驅動及控制系統，電源驅動目的是為將外部電源轉換為LED所需求的電壓或電流，控制系統就是讓燈具結合傳輸及數字化操作，賦予燈具生命；由于LED光源在發光的同時也產生大量的廢熱，散熱結構設計使LED燈具與光源保持適當的溫升，以避免減低效能及壽命；由于LED燈源體積小，使用變化大，因此機構設計可以讓LED燈具有別于傳統熒光燈或HID燈具，展現更多樣化的連接方式，因此LED照明燈具不論是取代式燈泡或者是新一代的LED照明模塊，皆為上述技術的整合。

 

根據J.P. Morgan 2010的研究亦顯示，2015LED燈泡在全球照明市場的滲透率可達40%，約近40億顆的銷售量；并預計在2018年前達到75%的滲透率。「現在市場上已有不少供貨商開始生產制造各種不同類型的LED燈泡，以便供消費者進行選擇?！鼓壳坝捎谝粋€光通量等同40W、470lm白熾燈泡的LED燈泡市場價格約20美元，60W、800lm白熾燈泡的LED燈泡其市場價格更是高達每個40美元，由于價格因素使得一般民眾對LED燈泡的接受度仍不高。

 

依據SSL制造成本的分析數據顯示，只是Thermal and Metal Bending、Driver/Power Supply、LED Back-End Process這3項與散熱及驅動裝置相關的零組件，就占去一個LED燈泡高達80%的成本；而其余的Luminaire Optics、Luminaire Assembly、Phospor…等項目，其總和則不到成本的20%。至于實際與LED相關的零組件，更是占不到5%的比例。

 

 

以往LED照明業者老是強力要求LED產品供貨商降低供貨售價，根本就是搞錯方向，對于LED燈泡價格的改善是于事無補。如何思索新的設計模型，以便在兼顧效能與成本的需求下，發掘出最合理的LED燈泡新BOM表，才是值得業者投入的方向。 

 

而這當中又以LED產生熱量的處理方式最為重要。若未能有效解決散熱問題，就會提高接面甚至是整體芯片之溫度，芯片的高溫會導致LED造成下列的影響:

 

1. 降低發光效率：不同的溫度下，發光效率對溫度的關系圖如下圖，發光的效率會隨著溫度的提升而減少。

 

 

2. LED芯片的損壞：一般設計發光二極管的工作溫度不超過120℃，若在超過芯片可承受之高溫下運作，則會造成芯片的失效及損壞。 

 

3. LED之壽命衰退：承接著第2點，在高溫之下點亮的LED其使用壽命也隨之減少。 

 

4. 中心波長偏移：隨著芯片溫度的提升，中心波長會有所偏移，而此偏移現象會造成LED的色彩變化。 

 

5. 封裝材材料化：用于LED的封裝材料多為高分子材料，若持續在高溫下作用，會使封裝的材料脆化及劣化。

 

 

隨著發光二極管的制程技術以及效率的不斷提升，為了配合市場的發展需求，朝著更大功率及更高亮度來發展，也就是說高功率的LED已經成為趨勢。HV LED不僅能將家用交流電源透過外接全波整流器來驅動，也可以利用直流電來驅動，應用的范圍相當的彈性。而高壓發光二極管的芯片的發光效率比一般在正負半周轉換的AC LED要高。

 

 

也因為HV LED高電壓的特性，使得在相同電功率輸入時，相對于傳統的DC LED芯片結構而言，可降低流過HV LED每塊微晶粒之電流，也因為HV LED小電流、多微晶粒的設計，因此可提高電流分布的均勻性。HV LED單元間的互聯是利用基板上的布線完成的，封裝制程簡單，封裝成本相對低廉，因此高壓低電流的設計產生更佳的發光效率。

 

相比低壓LED，高壓LED有兩大明顯競爭優勢：

 

第一，在同樣輸出功率下，高壓LED所需的驅動電流大大低于低壓LED。

 

第二，高壓LED可以大幅降低AC-DC轉換效率損失。

 

 

 

隨著LED朝著高功率方向的發展，導熱、散熱相關問題的解決也勢在必行，而解決此類問題的途徑也相當多元化。針對大功率LED照明的散熱技術，采用陶瓷基板。由于具有與半導體有接近的熱膨脹系數與較高的耐熱能力，能有效地解決熱歪斜及高溫工藝問題。陶瓷基板特性如下：

 

1.可用于PKG數組封裝。

 

2.可用于高電壓、高溫度的制程并與LED有良好的熱膨脹匹配系數。

 

3.厚度薄、尺寸小散熱性佳。

 

4.工作溫度非常高，可適用高功率LED使用。

 

5.壽命長、可抗腐蝕、耐高溫、物理特性穩定。

 

在COB封裝中，由于散熱路徑較短，LED芯片由工作中產生的熱能可以有效傳遞至散熱片，因為具有這樣的特性，COB封裝可以比傳統離散式組件封裝維持更低的LED芯片接面溫度。LED接面溫度在LED壽命與效能表現扮演相當關鍵的角色，較低的接面溫度由于劣化程度較低，因此壽命較長，此外，LED在溫度較低時，每單位功率輸入的光輸出也較高。簡單來說，COB封裝可讓終端使用者以更少的溫度管理需求或更低的系統成本，得到比傳統離散式組件封裝更好的效能產品。

 

 

長久以來，LED的散熱問題是影響其發光效率的關鍵，因此成為照明業者努力改善的重點課題。其中，封裝技術對于LED的散熱效能扮演著相當重要的角色，尤其是因應照明應用的需要，高功率LED的封裝技術的發展動向亦引發關注，現在COB型LED陶瓷基板具有比支架低的熱阻系數，是最適合高瓦數LED的封裝結構。

 

隨著LED芯片發光效率的提升，未來照明勢必以成本及可靠度為第一考慮因素。因此Stately綜元光源采用的HV 芯片+Ceramic基板+COB封裝是目前室內照明系統光、機、電、熱提最佳的解決方案。