In dem Projekt wurden Halbleiterlichtquellen mit höchster Effizienz realisiert, die sich für dynamische Scheinwerfer im Automobil und in der Allgemeinbeleuchtung eignen. Da die LED-Lichtquellen zu Beginn des Projekts mangels ausreichendem Lichtstrom und Effizienz für Beleuchtungszwecke nur bedingt geeignet waren, sollte im Projekt ein technologischer Stand erreicht werden, der die Durchdringung des Beleuchtungsmarkts erlaubt. Bei 1 mm(hoch 2) InGaN-ThinGaN-Weiß-Dioden wurden bei 350 mA Rekordwerte von 155 lm bei 136 lm/W erreicht. Dies war durch die Verbesserung des internen Quantenwirkungsgrads bei Blau auf 79 % bei reduzierter Licht-Strom-Sättigung und durch die Erhöhung der Lichtauskopplung aus dem Chip auf Werte von 86 % möglich. Zur Homogenisierung der Leuchtdichte wurden für den ThinGaN-Chip Stromausbreitungsschichten und neue Kontakdesigns entwickelt, die zu Lebensdauern von über 50.000 Stunden bei hoher Strombelastung führten. Die hohen Helligkeiten bei Weiß wurden durch eine neue 'Chip Level Conversion (CLC)'-Technologie und durch Verfahren mit stark verbesserten Konversionswirkungsgraden bei den Leuchtstoffen ermöglicht. Die prinzipielle Machbarkeit von Leuchtstoffen mit sphärischer Partikelform und Partikeln im Nanometerbereich konnte demonstriert werden. Eine neuartige bonddrahtfreie, flache 'Compact Planar High Flux (CPHF)'-Verbindungstechnik mit hoher Stabilität wurde realisiert. Die Eignung der CPHF-Technik wurde an hand von Musteraufbauten von Chiparrays für Anwendungen im Automobil und in der Allgemeinbeleuchtung demonstriert. Für den Einsatz in adaptiven Fahrscheinwerfern wurden Multichip-LED-Lichtquellen entwickelt, bei denen alle Chips einzeln angesteuert werden können. Die Ansteuerelektronik wurde in die Lichtquelle integriert. Ein ausgezeichnetes thermisches Management ermöglichte bei 700 mA Lichtströme von 4000 lm. Zur Entwärmung des Scheinwerfers wurden Kühlkonzepte mit Heatpipes und Loop-Thermosyphons realisiert. Für die Allgemeinbeleuchtung wurden Multichip-Lichtquellen mit 1000 lm entwickelt, die einen farbdynamischen Betrieb von 3000 K bis 7000 K bei hoher Farbwiedergabe zulassen. Die im Projekt erzielten enormen Fortschritte haben die Erwartungen in die Leistungsfähigkeit zukünftiger LED-Lichtquellen sogar übertroffen.

    In this project highest efficiencies of solid state light sources have been realized, which are suitable for use in adaptive headlight systems for automotive and for general lighting. At the beginning of the project, the suitability of LED light sources for illumination purposes was rather limited. Therefore, the project goal was to achieve technology performance levels, which allow penetration of lighting markets. White emitting InGaN-ThinGaN diodes with 1 mm2 chip size reached record light fluxes of 155 lm and efflciencles of 136 lm/W at 350 mA. These results were achieved by both, improvement of internal quantum efficiency (IQE) of blue diodes to values of 79 % in context with reduced IQE-droop and by raising chip light extraction to a level of 86 %. Current spreading layers and new contact designs have been developed for ThinGaN chips, which result in device lifetimes exceeding 50.000 hours at high current densities. The high brightness level of white LEDs was enabled by a new 'Chip Level Conversion (CLC)' technology and by new synthesis routes that improve conversion efficiency of phosphors. Feasibility of phosphors with spherical particle geometry and particles on a nano scale was demonstrated. An innovative high stable 'Compact Planar High Flux (CPHF)' interconnect technology was realized. The suitability of CPHF technique was demonstrated by assembly of chip arrays, which were designed for applications in automotive and general lighting. Multichip LED light sources with the individual control of each chip have been developed for the use in adaptive automotive frontlighting systems. The electronic control for chip brightness was integrated directly into the device. Excellent thermal management led to light fluxes in total of 4000 lm at 700 mA. For heat dissipation of the headlamp system a cooling concept was realized by using heatpipe and loop thermosyphon approaches. 1000 lm multichip light sources have been developed for general lighting appliances, which were designed for colour dynamic operations at high colour rendering values in a wide CCT range between 3000 K and 7000 K. The results of the project demonstrated an enormous progress and even exceeded the expectations on performance, which is required for future solid state light sources.


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    Title :

    Plattform für hocheffiziente weisse Halbleiterlichtquellen. Abschlussbericht des Vorhabens. Verbundprojekt 'Tausend-Lumen-Weiß-LED-Plattform für Scheinwerfer im Automobil und in der Allgemeinbeleuchtung (Thousand Lumen White)'. Berichtszeitraum: 01.01.2005 bis 31.07.2008


    Additional title:

    Platform for high efficient white solid state light sources within the consortium project: Thousand Lumen White LED platform for headlights in automotive and in general lighting


    Contributors:


    Publication date :

    2008


    Size :

    80 Seiten, 86 Bilder, 5 Tabellen, 30 Quellen


    Type of media :

    Report


    Type of material :

    Print


    Language :

    German