Superhelle LEDs

Das Start-up Soraa arbeitet an "GaN-on-GaN"-Leuchtdioden, die deutlich mehr Lichtleistung versprechen.

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Von
  • Martin LaMonica
  • Narayanan Suresh

Das Start-up Soraa arbeitet an "GaN-on-GaN"-Leuchtdioden, die deutlich mehr Lichtleistung versprechen.

Eine junge Leuchtmittelfirma aus Kalifornien hat nach eigenen Angaben einen neuen Leistungsrekord bei LED-Lampen erzielt. Wie das Start-up Soraa mitteilte, kann die zweite Generation seiner Leuchtdioden mit Stromstärken von bis zu 100 Ampere pro Quadratzentimeter umgehen – was praktisch gesehen bedeutet, dass die Birnen mehr Licht bei höherem Wirkungsgrad als konventionelle LEDs erzeugen. Maximal soll eine zehnmal höhere Lichtleistung pro Flächeneinheit erzielt werden können. Und das Beste: Die höheren Stromstärken führten weder zu Leistungs- noch Verlässlichkeitsproblemen, sagt Soraa-Technikchef Mike Krames.

Die bessere Lichtleistung ergibt sich aus einem neuartigen Produktionsprozess, mit dem Soraa seine LEDs erzeugt: Dabei wird Galliumnitrid auf einem Substrat aus Galliumnitrid eingesetzt ("GaN-on-GaN"-Verfahren). Die meisten traditionellen LEDs werden dagegen aus GaN auf einem Saphirsubstrat erzeugt, doch die Verwendung eines einzigen Halbleitermaterials reduziert das Missverhältnis in der Kristallstruktur zwischen den beiden Schichten. Das bedeutet, dass es zu weniger Defekten kommt und die LEDs mehr Licht aus der elektrischen Energie holen können, wie Krames erklärt.

Das Endergebnis, zu dem eine Studie in den "Applied Physics Letters" veröffentlicht wurde, ist signifikant, weil GaN-on-GaN-LEDs eine Möglichkeit sind, die Leistungsfähigkeit herkömmlicher LED-Beleuchtungen deutlich zu verbessern. Andere Firmen, darunter Bridgelux und Osram Opto Semiconductors, arbeiten an LEDs mit Galliumnitrid auf Siliziumwafern, die geringere Herstellungskosten versprechen.

Es gibt erste Anzeichen dafür, dass sich die Geschwindigkeit des Fortschritts bei den bestehenden Fertigungsmethoden verlangsamt. Cree, wo LEDs auf Basis eines Siliziumcarbidsubstrats entstehen, kündigte Ende letzten Jahres an, 200 Lumen pro Watt erreicht zu haben. Das Unternehmen sieht aber bereits erste physikalische Beschränkungen, die das Erreichen der nächsten großen Meilensteine in Zukunft verhindern könnten, wie Marketingmanager Paul Scheidt sagt.

Soraa-Technikchef Krames ist da weniger pessimistisch. Die Technologie der Firma befinde sich gerade in ihrer Frühphase. Da seien noch viele Verbesserungen möglich. "Und das dürfte sich noch für viele Jahre fortsetzten."

Die Firma verkauft bereits MR16-Spots mit den hauseigenen LEDs der ersten Generation. Eine Birne, die 50-Watt-Halogenlampen ersetzt, konsumiert derzeit 12,2 Watt und erreicht einen Farbwiedergabeindex von 95, was bedeutet, dass die Lichtqualität sehr hoch ist.

Ganz billig werden die GaN-on-GaN-LEDs nicht, sagt Krames. Er glaubt aber fest daran, dass die Verbesserung bei der Lichtleistung dies ausgleichen kann. Das gelte besonders für Firmengebäude. "Der Return on Investment ist schon nach einem Jahr erwirtschaftet." Soraa will seine Technik der zweiten Generation demnächst in neue MR16-Produkte und andere Lampentypen einbauen. (bsc)