從實際應用的角度來看，安裝使用簡單、體積相對較小的大功率LED器件在大部分的照明應用中必將取代傳統的小功率LED器件。由小功率LED組成的照明燈具為了滿足照明的需要，必須集中許多個LED的光能才能達到設計要求，但帶來的缺點是線路異常復雜、散熱不暢，為了平衡各個LED之間的電流、電壓關系，必須設計復雜的供電電路。相比之下，大功率單體LED的功率遠大于若干個小功率LED的功率總和，供電線路相對簡單，散熱結構完善，物理特性穩定。所以說，大功率LED器件的封裝方法和封裝材料并不能簡單地套用傳統的小功率LED器件的封裝方法與封裝材料。大的耗散功率、大的發熱量以及高的出光效率，給LED封裝工藝、封裝設備和封裝材料提出了新的更高的要求。

　　1、大功率LED芯片

　　要想得到大功率LED器件，就必須制備合適的大功率LED芯片。國際上通常的制造大功率LED芯片的方法有如下幾種：

　　① 加大尺寸法。通過增大單體LED的有效發光面積和尺寸，促使流經TCL層的電流均勻分布，以達到預期的光通量。但是，簡單地增大發光面積無法解決散熱問題和出光問題，并不能達到預期的光通量和實際應用效果。

　　② 硅底板倒裝法。首先制備出適合共晶焊接的大尺寸LED芯片，同時制備出相應尺寸的硅底板，并在硅底板上制作出供共晶焊接用的金導電層及引出導電層(超聲金絲球焊點)，再利用共晶焊接設備將大尺寸LED芯片與硅底板焊接在一起。這樣的結構較為合理，既考慮了出光問題又考慮到了散熱問題，這是目前主流的大功率LED的生產方式。

　　美國Lumileds公司于2001年研制出了AlGaInN功率型倒裝芯片(FCLED)結構，其制造流程是：首先在外延片頂部的P型GaN上淀積厚度大于500A的NiAu層，用于歐姆接觸和背反射;再采用掩模選擇刻蝕掉P型層和多量子阱有源層，露出N型層;經淀積、刻蝕形成N型歐姆接觸層，芯片尺寸為1mm1mm，P型歐姆接觸為正方形，N型歐姆接觸以梳狀插入其中，這樣可縮短電流擴展距離，把擴展電阻降至最小;然后將金屬化凸點的AlGaInN芯片倒裝焊接在具有防靜電保護二極管(ESD)的硅載體上。

　　③ 陶瓷底板倒裝法。先利用LED晶片通用設備制備出具有適合共晶焊接電極結構的大出光面積的LED芯片和相應的陶瓷底板，并在陶瓷底板上制作出共晶焊接導電層及引出導電層，然后利用共晶焊接設備將大尺寸LED芯片與陶瓷底板焊接在一起。這樣的結構既考慮了出光問題也考慮到了散熱問題，并且采用的陶瓷底板為高導熱陶瓷板，散熱效果非常理想，價格又相對較低，所以為目前較為適宜的底板材料，并可為將來的集成電路一體化封裝預留空間。

　　④ 藍寶石襯底過渡法。按照傳統的InGaN芯片制造方法在藍寶石襯底上生長出PN結后，將藍寶石襯底切除，再連接上傳統的四元材料，制造出上下電極結構的大尺寸藍光LED芯片。

　　⑤ AlGaInN碳化硅(SiC)背面出光法。美國Cree公司是全球唯一采用SiC襯底制造AlGaInN超高亮度LED的廠家，幾年來其生產的AlGaInN/SiCa芯片結構不斷改進，亮度不斷提高。由于P型和N型電極分別位于芯片的底部和頂部，采用單引線鍵合，兼容性較好，使用方便，因而成為AlGaInN LED發展的另一主流產品。

　　2、功率型封裝

　　功率LED最早始于HP公司于20世紀90年代初推出食人魚封裝結構的LED，該公司于1994年推出的改進型的Snap LED有兩種工作電流，分別為70mA和150mA，輸入功率可達0.3W。功率LED的輸入功率比原支架式封裝的LED的輸入功率提高了幾倍，熱阻降為原來的幾分之一。瓦級功率LED是未來照明器件的核心部分，所以世界各大公司都投入了很大力量對瓦級功率LED的封裝技術進行研究開發。

　　LED芯片及封裝向大功率方向發展，在大電流下產生比φ5mm LED大10~20倍的光通量，必須采用有效的散熱與不劣化的封裝材料解決光衰問題，因此，管殼及封裝是其關鍵技術，目前能承受數瓦功率的LED封裝已出現。5W系列白色、綠色、藍綠色、藍色的功率型LED從2003年年初開始推向市場，白光LED的光輸出達187lm，光效為44.3lm/W。目前正開發出可承受10W功率的LED，采用大面積管芯，尺寸為2.5mm2.5mm，可在5A電流下工作，光輸出達200lm。

　　Luxeon系列功率LED是將AlGaInN功率型倒裝管芯倒裝焊接在具有焊料凸點的硅載體上，然后把完成倒裝焊接的硅載體裝入熱襯與管殼中，鍵合引線進行封裝。這種封裝的取光效率、散熱性能以及加大工作電流密度的設計都是最佳的。

　　在應用中，可將已封裝產品組裝在一個帶有鋁夾層的金屬芯PCB板上，形成功率密度型LED，PCB板作為器件電極連接的布線使用，鋁芯夾層則可作為熱襯使用，以獲得較高的光通量和光電轉換效率。此外，封裝好的SMD-LED體積很小，可靈活地組合起來，構成模塊型、導光板型、聚光型、反射型等多姿多彩的照明光源。

　　超高亮度LED作為信號燈和其他輔助照明光源應用時，一般是將多個Φ5mm封裝的各種單色和白光LED組裝在一個燈盤或標準燈座上，使用壽命可達到10萬小時。2000年已有研究指出，Φ5mm白光LED工作6000h后，其光強已降至原來的一半。事實上，采用Φ5mm白光LED陣列的發光裝置，其壽命可能只有5000h。不同顏色的LED的光衰減速度不同，其中紅色最慢，藍、綠色居中，白色最快。由于Φ5mm封裝的LED原來僅用于指示燈，其封裝熱阻高達300℃/W，不能充分地散熱，致使LED芯片的溫度升高，造成器件光衰減加快。此外，環氧樹脂變黃也將使光輸出降低。大功率LED在大電流下產生比Φ5mm白光LED大10~20倍的光通量，因此必須通過有效的散熱設計和采用不劣化的封裝材料來解決光衰問題，管殼及封裝已成為研制大功率LED的關鍵技術之一。全新的LED功率型封裝設計理念主要歸為兩類，一類為單芯片功率型封裝，另一類為多芯片功率型封裝。

　　(1)功率型LED的單芯片封裝

　　1998年美國Lumileds公司研制出了Luxeon系列大功率LED單芯片封裝結構，這種功率型單芯片LED封裝結構與常規的Φ5mm LED封裝結構全然不同，它是將正面出光的LED芯片直接焊接在熱襯上，或將背面出光的LED芯片先倒裝在具有焊料凸點的硅載體上，然后再將其焊接在熱襯上，使大面積芯片在大電流下工作的熱特性得到改善。這種封裝對于取光效率、散熱性能和電流密度的設計都是最佳的，其主要特點有：

　　① 熱阻低。傳統環氧封裝具有很高的高熱阻，而這種新型封裝結構的熱阻一般僅為14℃/W，可減小至常規LED的1/20。

　　② 可靠性高。內部填充穩定的柔性膠凝體，在40~120℃時，不會因溫度驟變產生的內應力使金絲和框架引線斷開。用這種硅橡膠作為光耦合的密封材料，不會出現普通光學環氧樹脂那樣的變黃現象，金屬引線框架也不會因氧化而臟污。

　　③ 反射杯和透鏡的最佳設計使輻射可控，光學效率最高。在應用中可將它們組裝在一個帶有鋁夾層的電路板(鋁芯PCB板)上，電路板作為器件電極連接的布線用，鋁芯夾層則可作為功率型LED的熱襯。這樣不僅可獲得較高的光通量，而且還具有較高的光電轉換效率。

　　單芯片瓦級功率LED最早是由Lumileds公司于1998年推出的Luxeon LED，該封裝結構的特點是采用熱電分離的形式，將倒裝片用硅載體直接焊接在熱襯上，并采用反射杯、光學透鏡和柔性透明膠等新結構和新材料，現可提供單芯片1W、3W和5W的大功率LED產品。OSRAM公司于2003年推出單芯片的Golden Dragon系列LED，其結構特點是熱襯與金屬線路板直接接觸，具有很好的散熱性能，而輸入功率可達1W。

　　(2)功率型LED的多芯片組合封裝

　　六角形鋁襯底的直徑為3.175cm(1.25英寸)，發光區位于其中央部位，直徑約為0.9525cm(0.375英寸)，可容納40個LED芯片。用鋁板作為熱襯，并使芯片的鍵合引線通過在襯底上做成的兩個接觸點與正極和負極連接。根據所需輸出光功率的大小來確定襯底上排列管芯的數目，組合封裝的超高亮度芯片包括AlGaInN和AlGaInP，它們的發射光可為單色、彩色(RGB)、白色(由RGB三基色合成或由藍色和黃色二元合成)。最后采用高折射率的材料按照光學設計形狀進行封裝，不僅取光效率高，而且還能夠使芯片和鍵合的引線得到保護。由40個AlGaInP(AS)芯片組合封裝的LED的流明效率為20lm/W。采用RGB三基色合成白光的組合封裝模塊，當混色比為0：43(R)0：48(G)：0.009(B)時，光通量的典型值為100lm，CCT標準色溫為4420K，色坐標x為0.3612，y為0.3529。由此可見，這種采用常規芯片進行高密度組合封裝的功率型LED可以達到較高的亮度水平，具有熱阻低、可在大電流下工作和光輸出功率高等特點。