白光二极管（LED: Light Emitting Diode）具有节能、环保、寿命长、体积小等众多优点，被公认为能够替代现有照明光源的新一代光源。然而有限的光输出功率限制了其在普通照明、荧光显微光源、投影光源以及一些大功率场合的应用。本论文为了解决LED光输出功率低的问题提出了新型的并串网络结构芯片设计，既大幅增加了芯片的有源区面积以增加LED的光输出功率，又有效地提高了芯片的成品率。　　本论文围绕GaN基系统集成超大功率LED器件的芯片设计、理论计算、工艺摸索、性能表征以及应用探索展开。芯片设计采用了多胞并串网络结构的设计，同时做了平衡芯片热场分布的设计。使用概率分析方法对芯片成品率做了分析，得到小于等于六级短路的成品概率为94.4％。制订了适合并串网络结构设计的芯片工艺流程，并针对芯片工艺中的关键工艺如GaN材料斜坡刻蚀、深槽光刻、介质层的选择与刻蚀等进行系统地摸索。成功制备了面积约为5×5mm2的GaN基系统集成超大功率LED芯片，并使用荧光粉涂覆以及固体荧光陶瓷两种封装技术实现了白光的转换。对GaN基系统集成超大功率LED器件做了电学、光学以及热学方面的测试和分析。得到器件在100mA下单级正向电压约为3.2V，反向-120V时，漏电均在nA量级。获得了10W的蓝光输出功率，以及26551m的白光光通量输出。通过脉冲测试以及不同散热条件的测试，发现器件自热效应在大电流下引起的效率下降并不严重，但是会导致芯片热场分布不均匀;同时发现制约器件散热的主要因素为散热器与空气之间的热对流。通过计算得到当器件插墙效率提高至77.1％时，器件就能够不使用风扇主动散热，这样可以进一步节约成本、缩小照明系统的体积。本论文还尝试了将器件作为显微光源以及相机闪光灯使用，取得了良好的结果。