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a) Pump Flux 效下降的局部区域，同样需要重新设 新材料和封装设计
10 [5]
计触点以改善电流扩散。 Lumileds 公司继续探索实现
8
Lumileds 公司重新设计的 LED 500MNit 的开发选项，并相信 LED
6 具有改善的电流扩展，抗电迁移性 不仅应该能够处理极端功率负载，还
W 25°C
4 50°C 能和低 10％的光效下降，同时在超 必须能够有效地执行。除了使用新的
85°C 2
2 110°C 过 3A/mm 连续工作下，保持长期可 芯片和外延设计，以及转移到更短的
0 靠性和稳定性。这使其产品亮度接近 泵浦波长来逐步减少光效下降，该公
0 1 2 3 4 5 6 7 8 2
Drive current (A) 1000lm/mm 或大于 200MNit。但为 司还在研究其他选项，如新材料和封
b) WPE 了与荧光粉转换激光器竞争，还需要 装方法。
0.8
降低成本并提高效率。 过渡到半极性和非极性氮化
0.7 25°C
0.6 50°C 目前的高功率蓝光边缘发射激 镓（GaN）减少极化效应，该效应
0.5 85°C 光器效率约为 30％，这被认为是相 在 c 面取向的 GaN 中，在非常高的
110°C
0.4 对低效的光源，因为它对热管理提出 电流密度下，在量子阱中产生基本
0.3 [6]
了很高的要求，进一步增加了成本。 的电子 - 空穴波函数重叠。 结合隧
0.2
0.1 Lumileds 公司的 200MNit LED 采用 道结的全新器件架构，允许 LED 进
0 1 2 3 4 5 6 7 8 2
Drive current (A) 外延工艺，在 3A/mm 下工作，专门 行堆叠，在相同电流密度下亮度几
c) Vf 针对此电流密度进行了优化，效率大 乎加倍。 [7] 我们的目标是利用当前
5.0 2
Slope = 0.25Ω 于 40％，已经能够满足许多高亮度应 的 LED 架构，在 8A/mm 时实现大
4.5 用的要求。 于 40％的效率。通过使用新方法，

4.0 预计到 2021 年 LED 的亮度将达到
V 25°C
3.5 50°C 100 Century Lumiramic QE 500MNit。
85°C
3.0
110°C 90
2.5 参考文献
0 1 2 3 4 5 6 7 8 80 1. V. R. Bhakta and B. Ballard, “High
Drive current (A) % resolution adaptive headlight using
图3：发光二极管（LED）泵浦通量（a）、墙插效 70 Texas Instruments DLP [copyright]
率（WPE；b）和正向电压（V f ；c）与温度和电流
的关系曲线。 60 technology,” 2015 International
Measured @ 1.8 W/mm 2 Symposium on Automotive Lighting
50
速下降（见图 4）。这将重点放在芯 0 50 100 150 200 250 (ISAL) Proceedings, 483-494,
片和封装处理极端热负荷的能力上。 Temperature (°C) Darmstadt, Germany (Sep. 2015).
图4：荧光粉量子效率（QE）与温度和泵浦功率的 2. V. Fiorentini and F. Bernardini, Phys.
事实上，为了达到 500MNit 所需的 关系图。
Rev. B, 60, 12, 8849 (1999).
1750lm 目标，我们需要以 8A 驱动， 3. O. B. Shchekin et al., Physica Status
并保持温度 T j <110℃（见图 5）。 Lumens LED Flux Solidi RRL, 10, 4, 310 (2016).
2
以 8A/mm 驱 动 LED 会 产 生 一 2000 4. R. Mueller-Mach et al., Physica Status
些主要的芯片挑战，包括电迁移和电 1500 25°C Solidi RRL, 3, 7–8, 215 (2009).
Tj = 25°C 5. J. Bhardwaj et al., Physica Status
流拥挤。电迁移中的高电流密度导致 50°C
1000 75°C Solidi A, 214, 8 (2017).
LED 激活区中的原子移动，产生位错 Tj = 110°C
85°C 6. B. Leung et al., Appl. Phys. Lett., 104,
和点缺陷，进而产生热量减少光输出， 500 100°C 26, 262105 (2014).
110°C
通常需要完全重新设计金属和电介质 0 7. S. Krishnamoorthy, F. Akyol, and
0 1 2 3 4 5 6 7 8
堆叠。LED 触点处的电流拥挤表现为 S. Rajan, Appl. Phys. Lett., 105, 14,
DC drive current (A)
非常高的局部电流密度，会产生高光 图5：LED流明随通量增加的变化。 141104 (2014).

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