二零一零年四月 -- 中国讯– 诸如汽车头灯、普通照明或袖珍投影机等高功率 LED 应用，都不断要求更高的亮度。高驱动电流能带来高亮度，但是 LED 的效率却会随着电流上升而减弱。因此在高电流时维持高效率，是高功率 LED 提升亮度的关键。欧司朗光电半导体公司的新一代高功率芯片内置有 n 型接触电极，因此具备更高的效率。此外，减少俄歇复合 (Auger recombination) 便能解决高电流时效率下降的问题。

LED 效率的两大层面包括创造光线（即在芯片活性区产生光子）和从芯片撷取光线（称为外耦合）。量子效率指所发出光子转换为注入电子的比例，而综合能源效率则指光功率输出与电力输入之间的比例。

欧司朗全新的高效率 UX:3 芯片以其成功的 ThinGaN 技术为基础，利用活性层下的金属透镜以及定义明确的散射表面，让光的撷取过程达到最佳化。而这种布局已经产生了 75 – 80% 的外耦合效应。

外耦合效应改善 

光线撷取的一大障碍，是将电流注入芯片表面的金属 n 型接触电极网格，这个网格会吸收光线并减少主动发光区域。如果通过加宽网格间距或收窄金属线路接触电极来缩小金属网格，便能降低这些效应。然而，同时也可能会削弱电流传播。电流传播早已成为高功率芯片的重大挑战，这是薄形 n 型 GaN 层内的低端传导性所致。

欧司朗采取创新方法，将整个网格内置在芯片内的 p 型接触电极下方（请参见图 1）。Vias（垂直连接结构）会穿透 p 型材料，将其连接到 n 型层。p 型接触电极含有高反射的银质层。n 型接触电极和镜面之间的绝缘层，能避免两个电极之间发生短路。

欧司朗制造的全新芯片将成型的磊晶结构绑定到载体上，然后移除原有基底。若要制成机械性能稳定的芯片，以达到均匀的热分布，关键在于机械载体的精准设计、控制以及互连。新款芯片符合汽车应用的所有规格要求，包括在温度和湿度较高的环境下进行的温度循环和压力测试。

新款芯片内置的 n 型接触电极能产生更高的量子效率。此外，改良的晶膜结构能减少串联电阻，进而降低欧姆损失，从而提升综合能源效率。得益于稳健的芯片设计，1 mm x 1 mm 的芯片最高可在 3 A 的电流下操作，具体取决于封装和热管理方式。

高电流下降低效率损失

随着驱动电流的增加，高功率 LED 会发生效率降低的现象。这种现象的起因众说纷纭，但是欧司朗经过努力研究发现，某种形式的俄歇复合应是主要原因。俄歇复合是指三个或更多载体与至少一个电极和一个孔之间的非辐射性复合，这些载体可能在产生光子的过程中有所损耗，因而影响创造光线的效率。虽然 LED 无法消除俄歇复合，但是能够降低俄歇效应。俄歇复合的发生概率与载体密度的立方成正比，因此增加活性区有助于降低俄歇效应。欧司朗的全新 UX:3 芯片技术就是采用上述方法，实现了这种多量子阱芯片的电流密度最小化。

卓越成果

各种测量结果证实了新设计的成效：发光波长为 440 nm 的 1 mm x 1 mm 芯片表现出了外部量子的最高效率，且成功实现了 68% 的综合能源效率。这些芯片在 350 mA 下能产生 640 mW 的光功率，而在 3 A 下则能产生 3.2 W 的光功率。这些芯片加上磷光涂层后，产生白光的峰值效率可达 136 lm/W，并且在 3 A 之下达到 830 lm 的最大输出。采用新技术的绿色 LED 的发光波长为 523 nm，峰值效率则超过 200 lm/W，在 350 mA 下产生 117 lm (100 lm/W) 的亮度，而在 1 A 下亮度则高达 224 lm。以上数据都足以证明，LED 已成为基于红、蓝、绿发光体的高性能投影系统的理想选择。

即使在高电流密度下，UX:3 LED 的发光模式也不会随着驱动电流而改变，因此该设计尤其适用于外部光学设备，例如汽车头灯系统以及投影和照明应用。由于这种芯片是表面发光体，因此光功率可以调整。此外，还可以将这些芯片结合在一起，构成高亮度、均匀发光的多芯片阵列。