二零一零年四月 -- 中國訊– 諸如汽車頭燈、普通照明或袖珍投影機等高功率 LED 應用，都不斷要求更高的亮度。高驅動電流能帶來高亮度，但是 LED 的效率卻會隨著電流上升而減弱。因此在高電流時維持高效率，是高功率 LED 提升亮度的關鍵。歐司朗光電半導體公司的新一代高功率芯片內置有 n 型接觸電極，因此具備更高的效率。此外，減少俄歇復合 (Auger recombination) 便能解決高電流時效率下降的問題。

LED 效率的兩大層面包括創造光線（即在芯片活性區產生光子）和從芯片擷取光線（稱為外耦合）。量子效率指所發出光子轉換為注入電子的比例，而綜合能源效率則指光功率輸出與電力輸入之間的比例。

歐司朗全新的高效率 UX:3 芯片以其成功的 ThinGaN 技術為基礎，利用活性層下的金屬透鏡以及定義明確的散射表面，讓光的擷取過程達到最佳化。而這種布局已經產生了 75 – 80% 的外耦合效應。

外耦合效應改善 

光線擷取的一大障礙，是將電流注入芯片表面的金屬 n 型接觸電極網格，這個網格會吸收光線并減少主動發光區域。如果通過加寬網格間距或收窄金屬線路接觸電極來縮小金屬網格，便能降低這些效應。然而，同時也可能會削弱電流傳播。電流傳播早已成為高功率芯片的重大挑戰，這是薄形 n 型 GaN 層內的低端傳導性所致。

歐司朗采取創新方法，將整個網格內置在芯片內的 p 型接觸電極下方（請參見圖 1）。Vias（垂直連接結構）會穿透 p 型材料，將其連接到 n 型層。p 型接觸電極含有高反射的銀質層。n 型接觸電極和鏡面之間的絕緣層，能避免兩個電極之間發生短路。

歐司朗制造的全新芯片將成型的磊晶結構綁定到載體上，然后移除原有基底。若要制成機械性能穩定的芯片，以達到均勻的熱分布，關鍵在于機械載體的精準設計、控制以及互連。新款芯片符合汽車應用的所有規格要求，包括在溫度和濕度較高的環境下進行的溫度循環和壓力測試。

新款芯片內置的 n 型接觸電極能產生更高的量子效率。此外，改良的晶膜結構能減少串聯電阻，進而降低歐姆損失，從而提升綜合能源效率。得益于穩健的芯片設計，1 mm x 1 mm 的芯片最高可在 3 A 的電流下操作，具體取決于封裝和熱管理方式。

高電流下降低效率損失

隨著驅動電流的增加，高功率 LED 會發生效率降低的現象。這種現象的起因眾說紛紜，但是歐司朗經過努力研究發現，某種形式的俄歇復合應是主要原因。俄歇復合是指三個或更多載體與至少一個電極和一個孔之間的非輻射性復合，這些載體可能在產生光子的過程中有所損耗，因而影響創造光線的效率。雖然 LED 無法消除俄歇復合，但是能夠降低俄歇效應。俄歇復合的發生概率與載體密度的立方成正比，因此增加活性區有助于降低俄歇效應。歐司朗的全新 UX:3 芯片技術就是采用上述方法，實現了這種多量子阱芯片的電流密度最小化。

卓越成果

各種測量結果證實了新設計的成效：發光波長為 440 nm 的 1 mm x 1 mm 芯片表現出了外部量子的最高效率，且成功實現了 68% 的綜合能源效率。這些芯片在 350 mA 下能產生 640 mW 的光功率，而在 3 A 下則能產生 3.2 W 的光功率。這些芯片加上磷光涂層后，產生白光的峰值效率可達 136 lm/W，并且在 3 A 之下達到 830 lm 的最大輸出。采用新技術的綠色 LED 的發光波長為 523 nm，峰值效率則超過 200 lm/W，在 350 mA 下產生 117 lm (100 lm/W) 的亮度，而在 1 A 下亮度則高達 224 lm。以上數據都足以證明，LED 已成為基于紅、藍、綠發光體的高性能投影系統的理想選擇。

即使在高電流密度下，UX:3 LED 的發光模式也不會隨著驅動電流而改變，因此該設計尤其適用于外部光學設備，例如汽車頭燈系統以及投影和照明應用。由于這種芯片是表面發光體，因此光功率可以調整。此外，還可以將這些芯片結合在一起，構成高亮度、均勻發光的多芯片陣列。