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欧司朗:新结构使LED芯片电流分布更均匀

  在OFweek半导体照明网举办的LED前瞻技术研讨会期间,欧司朗技术研发副总裁 Volker Haerle接受了采访。在采访中Volker Haerle就LED 在高电流密度下,光效会降低这一业界公认的难题讲解了欧司朗的解决方法。

  新结构使LED芯片电流分布更均匀  提高光效和改善散热
 
  对于LED存在向电流密度越高,发光效率反而越低现象, Volker Haerle说这是无法避免的。虽然这一现象无法消除,但却可以减轻。Volker Haerle表示,新型led结构“UX:3”结构不仅能够大幅提高蓝色LED等GaN类LED的外部量子效率,而且还可大幅抑制LED在通过大电流时发光效率下降的公认难题。

  以前,蓝色LED芯片采用的“ThinGaN”技术是在芯片表面设置n型接触电极。具体来说,就是在芯片四端中的一端设置用于从外部进行电气连接的焊盘,并使连接该焊盘的电极线(格栅)围绕在芯片表面上,由此使电流流过整个芯片。而实际上电流并非均一流过芯片表面,在芯片表面上,越是接近焊盘及格栅之处,流过的电流就越大,因此出现了电流密度高的局部区域。这是因为,距离焊盘越远,格栅布线电阻的影响就越大。随着输入芯片的电流加大,这一倾向会不断增强,从而使发光效率的下降趋于明显。

  新型 “UX:3”结构在LED芯片内部设置了向芯片表面内扩展的n型接触层。从该n型接触层起,通过数十个通孔(芯片尺寸为1mm见方时),向芯片表面上的n型GaN类半导层进行电气连接。这样一来,便可在芯片表面内使电压均一施加到n型GaN类半导体层。由于消除了电流密度局布较高的部分,因此可大幅减少光效的降低。

欧司朗技术研发副总裁 Volker Haerle

欧司朗技术研发副总裁 Volker Haerle


  此外Volker Haerle还提到,这一结构设置的通孔工序还可以使 LED芯片热量更均匀,而不是集中在某一处,更有利于散热。散热主要还是封装技术,提高LED散热能力。欧司朗采用陶瓷散热基板,可以帮助LED散热得更快。然而LED的散热问题仍将会要很长时间来改进。

红光LED光效提升 应用范围将更广阔

  欧司朗成功将红色薄膜 LED 的效率提升 30%,又一次刷新了实验室纪录。Volker Haerle介绍说,这一进步得益于优化的芯片平台,芯片结构的技术进步是关键。这个平台有潜力进一步提升芯片的效率。预计大概在一年之内,开始用新的薄膜芯片装配LED产品

  高效率意味着在相同电流之下光输出更大,而且在相关应用中功耗更低;因为所需的芯片更少,制造相同亮度所需的空间也变少,因而可激发更多新的设计方案。除此以外,需要消除的余热减少了将近50%,对于散热的需求也相应减少。亮度增加的同时,光源的体积也可变得越来越小。

  LED效能提升以后,大大拓展了这种创新光源的应用层面。举例而言,更高的效率表示可以用品质更好的光来打造暖白色LED方案,也可以透过色彩混合取得更好的白光,比一般的蓝光LED通过荧光转换白光的效果更好。

  Volker Haerle还提到,红光LED光效的提高,也有助于提高白光LED的光质量。一般来说提高显色指数,就会牺牲光效,对于用蓝色LED芯片加荧光粉出来的白光,目前来说是没有很好的改善方法。而用混光的方法可以有效的提高显色指数而不牺牲光效,这时红光的光效的提高就能发挥作用。

  对于欧司朗市场策略问题,Volker Haerle说欧司朗长期以来的市场策略是给客户一个完整的解决方案,而不是单单卖LED。,比如LED车头灯,欧司朗会跟客户一起,解决热的方面,光学方面的问题,。除了在汽车方面,提供全面的技术支持。在LED的其他应用领域,欧司朗也是同样做法。

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