Forschung -

LED-Ersatz für herkömmliche UV-Lichtquellen

Die Verbundpartner des Forschungsprojekts UV-Power haben es sich zum Ziel gemacht, hochleistungsfähige UV-LEDs für vielfältige Anwendungen zu entwickeln. Diese sollen künftig in den Bereichen Produktion, Entkeimung, Umwelt, Life Sciences und der Medizin herkömmliche UV-Lichtquellen ersetzen, die häufig giftiges Quecksilber enthalten.

Unter der Koordination von Osram Opto Semiconductor arbeitet ein Konsortium aus fünf Forschungseinrichtungen und Unternehmen an hochleistungsfähigen UV-LEDs für den Massenmarkt. Bis 2020 sollen die Musterleuchtdioden und eine Technologie zur Fertigung der LEDs für den UVB- und UVC-Bereich auf Basis des Materialsystems Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) vorliegen.

Die Entwicklung der Hochleistungs-LEDs findet entlang der gesamten Technologiekette der Leuchtdiodenfertigung statt. „Von der Herstellung strukturierter Saphirsubstrate, über Epitaxie und Chipprozessierung bis hin zum Packaging und der Analytik sind die Aufgabenschwerpunkte nach den jeweiligen Stärken zwischen den Projektpartnern verteilt worden“, erklärt Dr. Hans-Jürgen Lugauer, Leiter UV-Entwicklung bei Osram Opto Semiconductors.

Um eine schnelle und ressourceneffiziente Entwicklung zu ermöglichen, teilen die Partner ihre Arbeit in verschiedene Wellenlängenbereiche auf. Osram Opto Semiconductors übernimmt die Wellenlängen von 270 bis 290 nm. Das Ferdinand-Braun-Institut deckt in der Epitaxie die angrenzenden Wellenlängen im UVB-Bereich zwischen 290 und 310 nm ab und prozessiert die epitaxierten Wafer zu UV-Chips. Die Technische Universität Berlin fokussiert sich in ihrer Arbeit auf den Wellenlängenbereich von 250 bis 270 nm und bringt Expertise im Bereich der Materialanalytik für AIGaN-Materialien und AIGaN-LED in das Projekt ein. Zusätzlich verfügt die TU Berlin über umfangreiches Spezialequipment für UV-Analytik. LayTec entwickelt für spezielle UV-Prozesse maßgeschneiderte Messtechniken zur Steuerung der Epitaxie- und Plasmaätzanlagen.

Das FBH-Spin-off UVphotonics NT ist die Schnittstelle zu den Anwendern: Sie ist zuständig für die Optimierung des Chipdesigns, für hohe Ströme und effiziente Kühlung. Zusätzlich kümmert sich das Unternehmen um die statistische Erfassung und Auswertung von Prozessdaten aus der gesamten Fertigungskette und stellt diese den Projektpartnern für eine Optimierung des Fertigungsprozesses zur Verfügung. Die Themen Alterungsuntersuchung und Aufbautechnologie werden von FBH, TUB und UVphotonics in weiteren Projekten im Rahmen des Konsortiums bearbeitet.

Die optischen Leistungen der neuen LEDs sollen bei 300 ± 10 nm über 120 mW, bei 280 ± 10 nm um die 140 mW und bei 260 ± 10 nm bei 80 mW liegen. Zusätzlich arbeitet die Forschungsgruppe daran, das Alterungsverhalten der Leuchtdioden deutlich zu verbessern, damit sie länger und wirtschaftlicher betrieben werden können.

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