對目前的紅光LED來說，擁有更好的釋放效率已經(jīng)不是不可能的事了，這是由於擁有特殊設(shè)計的穿透和反射層的原因，該產(chǎn)品已於晶元光電的兩條產(chǎn)品線上開發(fā)完成。該公司的Tzer-Perng Chen 和 Min-Hsun Hsieh如是說。

　　目前許多以 AlGaInP 為基材的 LED 大部分被用來提供作為交通號志和汽機(jī)車煞車燈的紅色光源。然而，此類型的元件如果每單位流明成本更低廉的話，將可以更成功的應(yīng)用于商品化的產(chǎn)品。例如投影機(jī)、液晶電視的背光源以及色溫調(diào)變裝置等。

　　降低每單位流明成本的方法可以使用新技術(shù)提高 LDE 的效率，例如改善成長的條件或元件制程的方式，將此元件的內(nèi)部量子效率提高至理論極限，如此便能提高 LED 元件的發(fā)光釋放效率。

　　目前已經(jīng)有許多的技術(shù)朝向此目標(biāo)進(jìn)行開發(fā)研究，但是沒有一個是合適的。加入分散式 Bragg 反射器 （distributed Bragg reflector， DBR） 於 LED 中用來降低光源在 GaAs 基板上的吸收，但是反射光源在傾斜入射角度的效率相對低，這是因?yàn)槊黠@的光學(xué)損失所造成的。改善的方式可以取代該基板替換成可穿透的基材，例如藍(lán)寶石或 GaP，但是依舊還是有缺點(diǎn)，這是因?yàn)檫@些方式并無法釋放出有效的熱傳功率系數(shù)，仍須使用最大的驅(qū)動電流和流明輸出值。不過，表面的型態(tài)依舊能增加光的輸出，但是若利用傳統(tǒng)的化學(xué)蝕刻技術(shù)則不容易控制邊界和蝕刻范圍。

　　熱傳導(dǎo)問題最近使用一種新的方式，藉由取向附生層的轉(zhuǎn)換來通電與熱傳導(dǎo)基板。然而，即便使用此種先進(jìn)的方式，光學(xué)效力在許多商品化的 620 nm 波長的 LED 僅僅只有 50 lm/W。這意味著高亮度的 LED 的產(chǎn)生來自於多種不同的技術(shù)結(jié)合而成，如此便無法滿足客戶對效率的期望。

　　無論如何，在臺灣的晶元光電股份有限公司，我們擁有尚未公開發(fā)表的新系列 AlGaInP LED，該產(chǎn)品能產(chǎn)生遠(yuǎn)大於目前技術(shù)的效率。針對這些產(chǎn)品，我們將其命名為P和A系列（雖然他們最初是分別被命名為鳳凰和寶瓶 LED）。主要的特色在於光的激發(fā)效率最少為 50% ，這一切都要?dú)w功於額外的多層膜結(jié)構(gòu)的波形表面型態(tài)以及不同等級的反射系數(shù)。更重要的是，我們使用原有的設(shè)備便可從事制造，并且量能滿載。

　　我們稱此專利的的多層膜結(jié)構(gòu)為「朗伯穿透和反射膜層」，因?yàn)樗麄兪且姥?Johann Heinrich Lambert 的余弦散射定律。這些結(jié)構(gòu)的反射或發(fā)散在垂直於表面的方向擁有極大的強(qiáng)度，在最傾斜的角度則強(qiáng)度最弱。

　　我們的 P-系列和 A-系列的 LED 特色，為 Lambertian 的發(fā)射和反射分別在元件的上方和下層。發(fā)射器釋放出來的光絕大部分都往正前方前進(jìn)，僅僅有非常少部分的的光線會返回到元件里面，這些有可能被量子所吸收。同時，反射器會經(jīng)由特定角度，將絕大部分的光源導(dǎo)向基板返回元件，以避免晶片內(nèi)部的多重反射發(fā)生。

　　我們制作我們的 P-系列晶片乃藉由 GaP 表面的 Lambertian 反射器所創(chuàng)造出來的，此乃 AlGaInP 在 GaAs 取向附生層的最上層。在 GaAs 被移除之前，此晶圓先與矽結(jié)合。接著我們蝕刻掉 n-type 電鍍層而形成 Lambertian 反射器，并明確界定黃金 p-type 與矽基板的背面互相接觸。晶圓的問題如下，在元件被結(jié)合之前，晶圓會先切成獨(dú)立的晶片。

　　A-系列的 LED 擁有些許不同的設(shè)計，為了將晶圓與藍(lán)寶石相結(jié)合，使用穿透率高的黏著薄膜用來作為結(jié)合劑，除此之外，制造程序與 P-系列類似。

　　我們的 A-系列晶片會在 615~620nm 被激發(fā)，且僅需 2V 的正向電壓。在20mA 的電流下，620 nm 會釋放出 107 lm/W，而 615 nm 在相同的電流條件下，同樣能產(chǎn)生出 130 lm/W。這個產(chǎn)品的最大正向電流等級為 40 mA，本元件的確有足夠的能力作為背光源、建筑光源、娛樂和裝飾用的光源。

　　P-系列晶片與他們的A-系列尺寸相同，但卻是操作於高電流范圍，這一切都要感謝矽基板優(yōu)異的熱傳導(dǎo)系數(shù)，當(dāng)電流為 250 mA 時，他們可以產(chǎn)生 25 lm（圖四），但我們建議驅(qū)動電流應(yīng)維持在 70 mA，這種 LED 同樣能適用於我們的A-系列晶片，但是我們?nèi)匀粚⑺ㄎ混督煌ㄌ栔尽V告招牌和路標(biāo)等應(yīng)用。