LED-Chips Erste Gallium-Nitrid-LED-Chips auf Silizium im Pilotstatus

Leistungsfähige Prototypen blauer und weißer LED auf Basis lichtemittierender GaN-Schichten auf Silizium-Scheiben haben die Forscher von Osram Opto Semiconductor entwickelt. Effizienz und Helligkeit erreichen marktfähige Werte.

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Forschern von Osram Opto Semiconductors ist es gelungen, leistungsfähige Prototypen blauer und weißer LED herzustellen, bei der die lichtemittierenden Gallium-Nitrid-Schichten (GaN) auf Silizium-Scheiben mit einem Durchmesser von 150 mm gewachsen wurden.

Das Silizium ersetzt dabei ohne Qualitätsverlust bisher übliche Saphir-Substrate. Die neuen LED-Chips befinden sich bereits im Pilotstatus und werden unter realen Bedingungen getestet.

Erste LED auf Silizium von Osram Opto Semiconductors könnten damit schon in den nächsten zwei Jahren auf den Markt kommen.

Effizienz und Helligkeit erreichen marktfähige Werte

Nach den Worten von Dr. Peter Stauss, Projektleiter bei Osram, ist es nach jahrelanger Forschungsarbeit gelungen, die Qualität der Gallium-Nitrid-Schichten auf den Silizium-Substraten so zu optimieren, dass Effizienz und Helligkeit marktfähige Werte erreicht haben.

Belastungstests haben gezeigt, dass die LED-Qualität und Robustheit den Anforderungen von Osram entsprechen.

Welche Vorteile Silizium bietet

Silizium ist aufgrund seiner Verbreitung in der Halbleiterindustrie, der Verfügbarkeit großer Scheibendurchmesser und seiner sehr guten thermischen Eigenschaften eine attraktive und kostengünstige Option für die Lichtmärkte der Zukunft.

Die blauen UX:3-Chips im Standard-Gehäuse Golden Dragon Plus erreichen eine Helligkeit von 634 mW bei einer Spannung von 3,15 V. Das entspricht einer Leistungseffizienz von 58% – das sind herausragende Werte für 1-mm²-Chips bei 350 mA.

In Kombination mit einem konventionellen Phosphorkonverter im Standard-Gehäuse – also als weiße LED – entsprechen diese Prototypen 140 lm bei 350 mA mit einer Effizienz von 127 lm/W bei 4500 K.

LED-Komponenten müssen günstiger werden

Für den flächendeckenden Einsatz von LED-Komponenten müssen diese nach den Worten Strauss noch günstiger wreden. Dabei dürfen allerdings Qualität und Leistung nicht vernachlässigt werden.

Osram Opto Semiconductors entwickelt dazu in der gesamten Technologiekette neue Verfahren, von der Chiptechnologie, den Produktionsprozessen bis zur Gehäusetechnologie. Schon auf einer Scheibe mit 150 mm ist es rein rechnerisch möglich, mehr als 17.000 LED-Chips bei einer Chipgröße von 1 mm² herzustellen.

Noch größere Siliziumwafer können die Produktion weiter steigern, erste Strukturen auf Substraten mit 200 mm haben die Forscher bereits demonstriert.

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