儘管白光LED不斷改進光輸出量,但目前技術—亦即在一般的基板或是碳化矽(silicon carbide)基板(Cree)或藍寶石基板(其他公司)仍有一些基本限制。透過在基板上生成氮化鎵(GaN),形成白色LED的主動或發光區域,這個方式有什麼問題?

這種方法的問題是,晶格不匹配缺陷引起兩種不同材料的結果。這些缺陷會降低LED裝置可產生的光量。

一間在加州費里蒙(CA, Fremont)發跡的公司Soraa,開發了新的技術—在他們天然的GaN基板上生成GaN晶體,使活性GaN區域(active-GaN-region)的晶體生長時有更少的缺陷,並且可以容納更高的功率密度,該公司聲稱,這樣的方式可讓LED從相同的晶體區域,發出比現有多5~10倍的光。

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圖1 穿透式電子顯微鏡顯示常規的GaN材料的多個位錯(左),無錯位的GaN-on-GaN晶體(右)。



Soraa有一個無可挑剔的「血統(pedigree)」:它的創始人之一是發現GaN中P型摻雜(p-type doping),且發展藍色、綠色和白色LED因而聞名的中村修二(Shuji Nakamura)。

有趣的是,該公司第一個產品不是LED,而是一個完整的LED MR16燈。Soraa認為,當各界一直專注於白熾燈A型燈的消亡時,MR16實際上具有更廣泛的市場和應用。舉例來說,歐洲目前使用超過10億盞MR16燈,這是小型35~50W鹵素燈、大約2英吋長,成本各約12美元。

Cree肯定看到了這個市場的重要性:去年該公司發表了一個新的、較小尺寸的LED陣列,專門針對使用在MR16中。挑戰是在陣列中有足夠的LED以重新打造微型鹵素燈的強烈光源,同時仍保持暖色光特性。Cree的MT-G陣列將12顆LED填滿在9.1平方毫米的封裝中,然而,雖然這些陣列方式是一種改進,仍無法複製鹵素燈的點源(point-source)效果,陰影不夠犀利,且光交焦點因大的源區域(source area)而被限制。

圖2是Soraa使用GaN-on-GaN架構的12伏特(V)、AC產品系列:根據Soraa的說法,該產品系列的效能接近普通的50W鹵素燈,包括清楚的陰影和相似的演色性(CRI)。該款燈具包括完整的驅動程式,可和變壓器和調光器的幾種組合一起作業,標準版提供2,700K或3,000K與80CRI;高CRI版本可達95CRI。為了實現高顯色的深紅色(R9>90),此版本產品使用了紫色泵(violet-pumped)三原色(rip-hosphor)以更緊密匹配黑體,這樣比使用傳統的藍色泵(blue-pumped)二原色(two-phosphor)技術更容易實現。

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圖2 Soraa的GaN-on-GaN LED MR16燈。



Soraa在今年2月發佈新產品消息,並展示MR16系列四種不同的燈具產品。(我仍然不解,為何Soraa沒有提供元件形式的LED…?)