基于SC3技术平台的科锐XLamp光学设计技术

铁马老言
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  科锐XLamp XB-D LED和XT-E LED基于科锐最新的SC3技术平台。SC3技术的核心是新一代碳化硅DA(Direct Attach)芯片,具有更高的光通和光效及更好的可靠性。虽然XLamp XB-D LED和XT-E LED提供较高的性能,特殊的DA芯片结构也给光学设计带来了挑战。本文描述了这些挑战,同时提供了有效克服这些挑战的方法。

  一、DA芯片

  如图2所示,与蓝宝石衬底相比,碳化硅衬底产生更少的位错。每个位错在芯片表面形成一个微小的黑点,更少的位错意味着更少的黑点,更亮、更高的流明输出,即更高的效率(lm/w)。与蓝宝石衬底比较,这些优点结合DA芯片具有5-10%的光效提升。另外一个优点是更少的外延缺陷,制造的LED更可靠。因此DA芯片结构可提供更高的光输出、坚固性、可靠性和可制造性。

  图1 DA芯片侧面图

  图2 晶格失配对比

  二、XLamp XB-D LED和XT-E LED光学模型

  科锐XLamp XB-D和XT-E白光LED基于DA芯片,其光学模型有一些特别的光学特性,呈朗伯光型分布。从DA芯片示意图3看到,为了使光输出最大化,在芯片顶面的斜边切割,给LED的二次光学设计带来了挑战。由于DA芯片的特殊切割,荧光粉会沉积在SiC上面的斜边切割面上。

  对于使用EZ芯片的XP系列产品,蓝光和黄光几乎从相同的面出射。对于使用DA芯片的产品,类似小尺寸的远程荧光粉结构,蓝光从InGaN外延层出射,黄光从DA芯片顶面的斜边切割面出射,当设计小角度的二次光学时,在光强和颜色分布上可能会有一些不均匀的现象。图4和图5表示光是如何从XLamp XP LED(EZ芯片)和XB-D LED、XT-E LED(DA芯片) 产生的。

  图3 DA芯片示意图

  图4 EZ芯片出射光示意图

  图5 DA芯片出射光示意图

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