Forschungserfolg: Erste GaN-LED-Chips auf Silizium

10. Dezember 2013, 14:36 Uhr
Forschungserfolg: Erste GaN-LED-Chips auf Silizium
Forschungserfolg: Erste GaN-LED-Chips auf Silizium

Forschern von OSRAM Opto Semiconductors ist es gelungen, leistungsfähige Prototypen blauer und somit auch weißer LEDs herzustellen, bei der die lichtemittierenden GaN-Schichten auf 6“-Silizium-Wafern (150 mm Durchmesser) aufgebracht wurden. Das Silizium ersetzt dabei ohne Qualitätsverlust bisher übliche und deutlich teurere Saphir-Substrate. Die neuen LED-Chips befinden sich bereits im Pilotstatus und werden unter realen Bedingungen getestet. Erste LEDs auf Silizium könnten laut OSRAM schon in den nächsten zwei Jahren auf den Markt kommen.


Die Marktdurchdringung von LED-Leuchten ist von Designproblemen in Bezug auf die Wärmeabfuhr bei größeren Leistungen abgesehen vor allen Dingen eine Preisfrage, denn noch sind handelsübliche LED-Leuchtmittel bei deutlich höheren Kosten nicht so viel effizienter als Energiesparlampen. Das könnte sich nun ändern: OSRAM ist es gelungen, die Qualität von GaN-Schichten auf Silizium-Substraten so zu optimieren, dass Effizienz und Helligkeit schon marktfähige Werte erreicht haben. Durchgeführte Belastungstests demonstrieren eine hohe LED-Qualität und Robustheit. Die zu erwartenden Kostensenkungen in der Produktion durch Verwendung von Silizium-Wafern könnte die Konkurrenzfähigkeit und Attraktivität von LED-basierten Leuchten daher in naher Zukunft deutlich steigern.


Silizium ist aufgrund seiner Verbreitung in der Halbleiterindustrie, der Verfügbarkeit großer Wafer-Durchmesser und der sehr guten thermischen Eigenschaften eine kostengünstige Option für die LED-Herstellung der Zukunft. Qualität und Leistungsdaten der gefertigten LED-Silizium-Chips stehen der von Saphir-basierenden Chips nicht nach: Die blauen UX:3 Chips im Standard-Gehäuse Golden Dragon Plus erreichen eine Rekordhelligkeit von 634 mW bei einer Spannung von 3,15 Volt. Dies entspricht einem Wirkungsgrad von 58 Prozent – ein beeindruckender Wert für 1 mm²-Chips bei 350 mA. In Kombination mit dem typischen Phosphorkonverter im Standard-Gehäuse als weiße LED entspricht dies 140 lm bei 350 mA bzw. einer Effizienz von 127 lm/W bei einer Farbtemperatur von 4500 K.


Bild: OSRAM, Herstellungsschritte

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