WICOP-LEDs Steht die nächste LED-Generation bereit?

Marc Juarez (links) und Andreas Weisl (Mitte) im Gespräch mit Elektronik-Redakteur Markus Haller über neue Möglichkeiten der LED-Gehäuseherstellung.
Marc Juarez (links) und Andreas Weisl (Mitte) im Gespräch mit Elektronik-Redakteur Markus Haller über neue Möglichkeiten der LED-Gehäuseherstellung.

Der Top-5-LED-Hersteller Seoul Semiconductor hat mit der WICOP-Technologie einen neuen LED-Typ entwickelt. Schon bald soll er High-Power-LEDs aller Art ersetzen.

Elektronik: Seoul Semiconductor möchte die nächste Generation von High-Power-LEDs einführen. Geschehen soll das über ihre Wicop-Technik. Was qualifiziert die Technik dazu, gleich eine neue LED-Generation einzuläuten?

Marc Juarez: Mehrere Aspekte, aber in erster Linie der Herstellungsprozess. Er ist deutlich ausgeklügelter als der einer marktüblichen High-Power-LED heute. Es handelt sich nicht einfach um eine inkrementelle Verbesserung, sondern man darf schon von einem echten Quantensprung sprechen.

Was haben Sie verändert?

Marc Juarez: Wir konnten viele Prozessschritte so modifizieren, dass sie beim Epitaxieren des Halbleiters gleich mit erledigt werden. Das sonst übliche Drahtbonden entfällt zum Beispiel, sodass für diesen Schritt auch kein extra Produktionsequipment benötigt wird. Für die Herstellung arbeiten wir direkt auf Wafer-Level und erzielen eine sehr hohe Produktionsausbeute. Gehäuse und die sonst üblichen Keramikträger sind nicht notwendig, was entsprechend Material- und Prozesskosten einspart. Das Verfahren unterscheidet sich auch deutlich vom Chip-Scale- Packaging, denn hier wird während des Epitaxierens ein Trägersubstrat genutzt, das es nach dem Prozess wieder zu entfernen gilt. Dabei geht Material verloren, was die Produktionseffizienz drückt.

Andreas Weisl: Im Vergleich zu den CSPs ist Wicop die deutlich fortschrittlichere Technik. Tatsächlich sehen wir auch, dass auf dem Markt manche CSP-Technik fälschlicherweise als Wicop ausgegeben oder unsere Technik kopiert wird. Dagegen wehren wir uns und leiten auch patentrechtliche Schritte ein.

Wo liegt der Vorteil für den Entwickler? Warum sollte er von den etablierten CSP-LEDs auf Wicops wechseln?

Andreas Weisl: Für ihn ist der größte Unterschied sicherlich der, dass bei einer Wicop-LED der Keramikträger für den LED-Chip entfällt. Damit kann der Chip direkt auf die Leiterplatte gelötet werden. Der thermische Widerstand zwischen Sperrschicht und Leiterplatte ist daher konstruktionsbedingt kleiner. Der Wegfall der Bonddrähte erhöht außerdem maßgeblich die Zuverlässigkeit der LEDs, denn eine der häufigsten Ursachen für Spontanausfälle sind gebrochene Bonddrähte. In der Automobilbeleuchtung ist das zum Beispiel ein relevanter Faktor.

Marc Juarez: Ist die Wärmeabfuhr gewährleistet, kann der Entwickler die LEDs bei Bedarf auch sehr eng anein­anderreihen, etwa dann, wenn er ein ex­trem lichtstarkes und trotzdem kompaktes Beleuchtungssystem konstruieren muss. In dieser Hinsicht war für mich das beeindruckendste Kundenprojekt ein 3000-Watt-Wallwasher zur Bühnenbeleuchtung, der mit Wicop-LEDs betrieben wurde. Für derartige Vorhaben kommt es weniger auf Lumen pro Watt, sondern auf eine kleine Lichtaustrittsfläche und eine sehr gute Wärmeabfuhr an. Ein weiteres Argument ist die hohe Effizienz der Technik. Mit unserer 2,2 x 2,2 mm² großen LED Z8Y22 halten wir momentan den Weltrekord bei den High-Power-LEDs mit etwa 200 Lumen pro Watt bei 350 mA.

Wie haben Sie die Effizienzsteigerug erreicht? Wurde das Halbleitermaterial verändert?

Marc Juarez: Nein, beim Halbleiter handelt es sich im Wesentlichen um dieselbe Technik, die wir auch in anderen LEDs einsetzen. Der verringerte Wärmewiderstand verhindert das Aufheizen der Sperrschicht und den damit einhergehenden Helligkeitsverlust.

In welchen Bereichen denken Sie, lassen sich die klassischen High- Power-LEDs durch ihre Technik verdrängen?

Andreas Weisl: Kurz gesagt, in allen. Wir haben eben über die Vorteile in speziellen Anwendungsbereichen gesprochen, die gibt es aber auch in der Allgemeinbeleuchtung. Hersteller können mit der Technik ihre Systemkosten deutlich senken und gleichzeitig die Systemeffizienz steigern. Unser Applikationsteam arbeitet aktuell mit Kunden aus der Allgemeinbeleuchtung an Systemen, die in der Herstellung bis zu 20 Prozent günstiger sind und dabei 20 Prozent mehr Lumen pro Watt liefern. Um den High-Power-LEDs Konkurrenz zu machen, haben wir die größeren und lichtstarken Wicop-Chips mit 15, 19 und 22 mm Seitenlänge entwickelt, die bis zu 200 Lumen pro Watt liefern können.

Marc Juarez: Im Bereich Straßenbeleuchtung haben wir zuletzt viele Projektaufträge zum Eindesignen erhalten. Die Kunden dafür kommen aus Deutschland, Italien, Großbritannien und den USA. Wir merken, dass die Beleuchtungsindustrie hier langsam Fahrt aufnimmt.