Новые технологии позволяют сделать светодиодные продукты более качественными и эффективными

Исследователи из OSRAM Opto Semiconductors добились значительных успехов в создании новых технологий для светодиодных компонентов. Компания изготовила и протестировала первые светодиодные кристаллы, в которых светоизлучающий слой из нитрида галлия выращен на пластинах из монокристаллического кремния, а также представила линейку светодиодных продуктов с люминофором на керамической подложке.

Первые светодиодные кристаллы на основе нитрида галлия на подложке из монокристаллического кремния

В компании OSRAM Opto Semiconductors получены опытные образцы светодиодов синего и белого цвета свечения, в которых светоизлучающий слой из нитрида галлия выращен на кремниевых пластинах диаметром 150 мм. Кремний заменил сапфир, который обычно использовался в качестве подложки, без ухудшения характеристик светодиода.

Оптимизация качества слоев из нитрида галлия, выращенных на кремниевых подложках, позволила достичь того уровня, когда эффективность и яркость таких светодиодов может быть конкурентоспособной на рынке. Испытания, проведенные на опытных образцах, продемонстрировали высокое качество и надежность таких светодиодов.

Широкое распространение и доступность пластин кремния большого диаметра, а также его отличные тепловые свойства, делают кремний весьма привлекательным выбором для светодиодных компонентов. Качество и характеристики полученных светодиодных кремниевых кристаллов соответствуют кристаллам на базе сапфира: синие кристаллы, изготовленные по технологии UX:3, в стандартном светодиодном корпусе Golden Dragon Plus достигли максимальной яркости 634 мВт при напряжении 3,15 В, что эквивалентно эффективности в 58%. В сочетании с обычным люминофором в стандартном корпусе эти прототипы обеспечивают световой поток в 140 лм при токе 350 мА с эффективностью 127 лм/Вт при цветовой температуре 4500 K.

Использование кремниевых пластин большого диаметра для производства светодиодов позволит сделать светодиодные продукты значительно дешевле, сохранив, при этом, прежний уровень качества. Дальнейшее увеличение диаметра кремниевых пластин позволит еще больше снизить затраты на производство светодиодов: исследователи уже продемонстрировали первые структуры на 200-мм подложках.

Технология керамических люминофоров увеличивает яркость и эффективность светодиодов

Технология использования люминофоров на керамической подложке уже продемонстрировала свои преимущества при создании светодиодов белого цвета свечения. Однако такая возможность существует также и при создании света разных цветов. В сочетании с новой технологией создания светодиодных кристаллов UX:3 новые керамические люминофоры обеспечивают улучшенную температурную стабильность, более высокий уровень яркости светодиодов и более однородный световой пучок.

На выставке CES компания OSRAM Opto Semiconductors представила компактные светодиоды OSRAM OSTAR для проекционных систем, а также светодиоды OSRAM OSTAR Headlamp Pro и OSLON Black Flat для автомобильных фар головного света, в которых используется технология керамического люминофора.

Компактный однокристальный светодиод OSRAM OSTAR с керамическим люминофором обеспечивает световой выход в 410 лм при длине волны 553 нм. При использовании в проекторе, это позволяет увеличить эффективность и яркость примерно на 30% без каких-либо изменений в системе.

Благодаря керамическому люминофору светодиодные компоненты для фар головного света в автомобилях способны обеспечить высокую светоотдачу, однородное распределение света и чрезвычайно высокий коэффициент контрастности, что положительно влияет на безопасность движения. При номинальной рассеиваемой мощности 2,3 Вт и рабочем токе 700 мА светодиод OSLON Black Flat генерирует световой поток в 190 лм. Он может работать при токах до 1,2 А. Светодиод OSRAM OSTAR Headlamp Pro, который содержит от двух до пяти кристаллов, способен создавать световой поток до 280 лм на кристалл. Оба продукта производятся по технологии UX:3 и доступны в белом цвете свечения.

Рис. Процесс производства кристаллов UX:3 на кремниевой пластине

Перевод на картинке

1.Выращивание эпитаксиального слоя на кремниевой подложке

2.Создание зеркального слоя и контактной 3D-структуры

3.Перенос на кремниевый носитель и удаление подложки

4.Окончательная стадия обработки кристалла