前言：毫無疑問的，這個世界需要高亮度發光二極體（High Brightness
Light-Emitting Diode；HB LED），不僅是高亮度的白光LED（HB
WLED），也包括高亮度的各色LED，且從現在起的未來更是積極努力與需要超高亮度的LED（Ultra High
Brightness LED，簡稱：UHD LED）。
用LED背光取代手持裝置原有的EL背光、CCFL背光，不僅電路設計更簡潔容易，且有較高的外力抗受性。用LED背光取代液晶電視原有的CCFL背光，不僅更環保而且顯示更逼真亮麗。用LED照明取代白光燈、鹵素燈等照明，不僅更光亮省電，使用也更長效，且點亮反應更快，用於煞車燈時能減少後車追撞率。
所以，LED從過去只能用在電子裝置的狀態指示燈，進步到成為液晶顯示的背光，再擴展到電子照明及公眾顯示，如車用燈、交通號誌燈、看板訊息跑馬燈、大型影視牆，甚至是投影機內的照明等，其應用仍在持續延伸。
更重要的是，LED的亮度效率就如同摩爾定律（Moore''s
Law）一樣，每24個月提升一倍，過去認為白光LED只能用來取代過於耗電的白熾燈、鹵素燈，即發光效率在10∼30lm/W內的層次，然而在白光LED突破60lm/W甚至達100lm/W後，就連螢光燈、高壓氣體放電燈等也開始感受到威脅。
雖然LED持續增強亮度及發光效率，但除了最核心的螢光質、混光等專利技術外，對封裝來說也將是愈來愈大的挑戰，且是雙重難題的挑戰，一方面封裝必須讓LED有最大的取光率、最高的光通量，使光折損降至最低，同時還要注重光的發散角度、光均性、與導光板的搭配性。
另一方面，封裝必須讓LED有最佳的散熱性，特別是HB（高亮度）幾乎意味著HP（High
Power，高功率、高用電），進出LED的電流值持續在增大，倘若不能良善散熱，則不僅會使LED的亮度減弱，還會縮短LED的使用壽命。
所以，持續追求高亮度的LED，其使用的封裝技術若沒有對應的強化提升，那麼高亮度表現也會因此打折，因此本文將針對HB
LED的封裝技術進行更多討論，包括光通方面的討論，也包括熱導方面的討論。
附註：大陸方面稱為「發光二極管」。
附註：一般而言，HB LED多指8lm/W（每瓦8流明）以上的發光效率。
附註：一般而言，HP
LED多指用電1W（瓦）以上，功耗瓦數以順向導通電壓乘以順向導通電流（Vf×If，f＝forward）求得。
■裸晶層：「量子井、多量子井」提升「光轉效率」
雖然本文主要在談論LED封裝對光通量的強化，但在此也不得不先說明更深層核心的裸晶部分，畢竟裸晶結構的改善也能使光通量大幅提升。
首先是強化光轉效率，這也是最根源之道，現有LED的每瓦用電中，僅有15％∼20％被轉化成光能，其餘都被轉化成熱能並消散掉（廢熱），而提升此一轉換效率的重點就在p-n接面（p-n
junction）上，p-n接面是LED主要的發光發熱位置，透過p-n接面的結構設計改變可提升轉化效率。
關於此，目前多是在p-n接面上開鑿量子井（Quantum Well；QW），以此來提升用電轉換成光能的比例，更進一步的也將朝更多的開鑿數來努力，即是多量子井（Multiple
Quantum Well；MQW）技術。
■裸晶層：「換料改構、光透光折」拉高「出光效率」
如果光轉效率難再要求，進一步的就必須從出光效率的層面下手，此層面的作法相當多，依據不同的化合材料也有不同，目前HB
LED較常使用的兩種化合材料是AlGaInP及GaN/InGaN，前者用來產生高亮度的橘紅、橙、黃、綠光，後者GaN用來產生綠、翠綠、藍光，以及用InGaN產生近紫外線、藍綠、藍光。
至於作法有哪些？這包括改變實體幾何結構（橫向轉成垂直）、換用基板（substrate，也稱：襯底）的材料、加入新的材料層、改變材料層的接合方式、不同的材料表面處理等。不過，無論如何變化，大體都不脫兩個要則：一、降低遮蔽、增加光透率。二、強化光折射、反射的利用率。
舉例來說，過去AlGaInP的LED，其基板所用的材料為GaAs，然黑色表面的GaAs使p-n接面散發出的光有一半被遮擋吸收，造成光能的浪費，因此改用透明的GaP材料來做基板。又如日本日亞化學工業（Nichia）在GaN的LED中，將p型電極（p
type）部分做成網紋狀（Mesh Pattern），以此來增加p極的透明度，減少光阻礙同時提升光透量。
至於增加折反射上，在AlGaInP的結構中增加一層DBR（Distributed Bragg
Reflector）反射層，將另一邊的光源折向同一邊。GaN方面則將基板材料換成藍寶石（Sapphire，Al2O3，三氧化二鋁）來增加反射，同時將基板表面設計成凹凸紋狀，藉此增加光反射後的散射角度，進而使取光率提升。或如德國歐司朗（OSRAM）使用SiC材料的基板，並將基板設計成斜面，也有助於增加反射，或加入銀質、鋁質的金屬鏡射層。
附註：AlGaInP（磷化鋁鎵銦）也稱為「四元發光材料」，即是以Al、Ga、In、P四種元素化合而成。
附註：在一般的圖形結構解說時，p-n接面也稱為「發光層，emitting layer或active layer、active
region」。
附註：除了減少光遮、增加反射外，有時換用不同技術的用意是在於規避其他業者已申請的專利。
■封裝層：抗老化黃光、透光率保衛戰
從裸晶層面努力增加光亮後，接著就正式從封裝層面接手，務使光通維持最高、光衰減至最少。
要有高的流明保持率（Transmittance，透光率、穿透率，以百分比單位表示），第一步是封裝材質，過去LED最常用的是環氧樹脂（epoxy），不過環氧樹脂老化後會逐漸變黃（因「苯環」成份），進而影響光亮顏色，尤其波長愈低時老化愈快，特別是部分WLED使用近紫外線（Near
ultraviolet）發光，與其他可見光相比其波長又更低，老化更快。
新的提案是用矽樹脂（silicone）換替環氧樹脂，例如美國Lumileds公司的Luxeon系列LED即是改採矽封膠。
使用矽膠的不只是Lumileds Luxeon，其他業者也都有矽膠方案，如通用電氣．東芝（GE
Toshiba）公司的InvisiSi1，東麗．道康寧（Dow Coring Toray）的SR
7010等也都是LED的矽膠封裝方案。
矽膠除了對低波長有較佳的抗受性、較不易老化外，矽膠阻隔近紫外線使其不外洩也是對人體健康的一種保護，此外矽膠的光透率、折射率、耐熱性都很理想，GE
Toshiba的InvisiSi1具有高達1.5∼1.53的折射率，波長範疇在350nm∼800nm間的光透率達95％，且波長低至300nm時仍有75％∼80％的光透，或者與折射率進行取捨，將折射率降至1.41，如此即便是300nm波長也能維持95％的光透性。同樣的，Dow
Coring Toray的SR
7010在405nm波長以上時光透率達99％，且硬化處理後折射率亦有1.51，另外耐熱上也都能達180℃∼200℃的水準，關於熱的問題我們在此暫不討論。
此外，也有業者提出所謂的無樹脂封裝，即是用玻璃來作為外套保護，或如日本京瓷（Kyocera）提出的陶瓷封裝，都是為了抗老化而提出，其中陶瓷也有較佳的耐熱效果。
附註：另一個加速環氧樹脂老化變黃的因素來自溫度，高溫會加速老化。
■封裝層：透鏡的透射 反射杯的反射、折射
前述的封裝主要在於保護LED裸晶，並在保護之餘盡可能讓光熱忠實向外傳遞，接下來還是在封裝層面，不過不再是內覆的Resin部分，而是外蓋的Lens部分。
在用膠封裝完後，依據LED的不同用途會有各種不同的接續作法，例如做成一個一個的獨立封裝元件，過去最典型的單顆LED指示燈即是如此，另一種則是將多個LED併成一個整體性元件，如七段顯示器、點陣型顯示器等。此外焊接腳位方面也有兩種區分，即穿孔技術（Through-Hole
Technology；THT）及表面黏著技術（Surface-Mount Technology；SMT）。
在此暫且不談論群集性的七段顯示器、點陣型顯示器，而就逐一獨立、分離、離散性的封裝來說，也要因應不同的應用而有不同的封裝外觀，若是與過往LED相同是做為穿孔性焊接的狀態指示燈則只要採行燈泡（Lamp）型態的封裝（今日也多俗稱成「炮彈型」），即便確定是此型也還有透鏡型態（Lens
Type）的區別，如典型Lamp、卵橢圓Oval、超卵橢圓Super Oval、平直Flat等。而若是表面黏著型，也有頂視Top
View、邊視Side View、圓頂Dome等。
為何要有各種不同的透鏡外型？其實也有各自的應用需求，就一般而言，Lamp用來做指示燈號、Oval用於戶外標示或號誌、Top
View用來做直落式的背光、Flat與Side View配合導光板（Guide
Plate：LGP）做側邊入光式的背光、Dome做為小型照明燈泡、小型閃光燈等。
外型不同、應用不同，發光的可視角度（View
Angle）也就不同，此部分也就再次考驗封裝設計，運用不同的設計方式，可以獲得不同的發光角度、光強度、光通量，此方面常見的作法有四：中軸透鏡Axial
lens、平直透鏡Flat lens、反射杯Reflective cup、島塊反射杯Reflective cup by
island。
一般的Lamp用的即是中軸透鏡法，Dome及Oval/Super Oval等也類似，但Oval/Super
Oval的光亮比Lamp更集中在軸向的小角度內。而Flat則是用平直透鏡法，好處是光視角比中軸透鏡法更大，但缺點是光通量降低、光強度減弱。至於Top
View、Side
View等則多用反射杯或島塊反射杯，此作法是在封裝內加入反射鏡，對部分發散角度的光束進行反射、折射等收斂動作，使角度與光強度能取得平衡。
就技術難易來說，只用上透鏡的Axial lens、Flat
lens確實較為簡易，只要考慮透射與光束發散性，相對的有Reflective
cup就不同了，原有的透射、發散一樣要考慮，還要追加考慮反射、折射以及光束收斂，確實更加複雜。
還有，我們還沒討論材質，透鏡部分除了可持續用原有的覆膠材質外也可以改用其他材質，因為透鏡已較為講究光透而較不講究裸晶防護，如此還可採行塑膠（Plastic）、壓克力（Acrylic）、玻璃（Glass）、聚碳酸酯（Polycarbonate）等，且如之前所述，光透性與波長有關，不同波長光透度不同，再加上有不同的材質可選擇，甚至要為透鏡上色，好增加光色的對比度，或視應用場合的裝飾效果（玩具、耶誕樹），還有前面的透鏡、反射杯等幾何設計等，以上種種構成了LED光通上的第四道課題。
附註：今日有的LED也在Lamp型封裝內使用反射杯技術。
■結尾
最後，HB LED被人強調為「綠色照明」，言下之意「環保」是其很大的訴求點，所以不僅要無鉛（Pb
Free）封裝，還要合乎今日歐洲RoHS（Restriction of Hazardous Substances
Directive，限用危害物質指令）的法令規範，無論封裝與LED整體都不能含有汞、鎘、六價鉻（hexavalent
chromium）、多溴聯苯（PolyBrominated Biphenyls；PBB）、多溴聯苯醚（PolyBrominated
Diphenyl Ether；PBDE）等環境有害物，此外WEEE（Waste Electrical and
Electronic Equipment directive，廢棄電子電機設備指令）等其他相關法規也必須遵守。
當然！前面我們也已經約略提到封裝物必須能封阻與抗受低波長、紫外光，還要有一定的硬度來抗受機械外力，以及耐熱性，此外絕緣、抗靜電、抗濕也都必須注意。
更重要的是，無論您要不要高亮度，都必須盡可能將光亮導出，因為，若不能忠實導出光能，光能在封裝層內被吸收，就會轉化成熱能，為封裝上的散熱問題又添一項顧慮因素，事實上LED的熱若不能順利排解與降低，成為熱負荷，反過來一樣要傷害LED本體，包括亮度也會受到影響，因此，達到最佳、最理想的光通，是封裝設計必然要重視的一課！
大功率透镜填充LED硅胶8008A/8008B
