一、LED簡(jiǎn)史
70年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識(shí)，1962年，通用電氣公司的尼克•何倫亞克(NickHolonyakJr.)開發(fā)出第一種實(shí)際應(yīng)用的可見光發(fā)光二極管。LED是英文light emitting diode(發(fā)光二極管)的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，即固體封裝，所以能起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。
最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來(lái)各種光色的LED在交通信號(hào)燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。以12英寸的紅色交通信號(hào)燈為例，在美國(guó)本來(lái)是采用長(zhǎng)壽命、低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設(shè)計(jì)的燈中，Lumileds公司采用了18個(gè)紅色LED光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電14瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。汽車信號(hào)燈也是LED光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。
二、LED芯片原理
LED(Light Emitting Diode)，發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來(lái)。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)“P-N結(jié)”。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。
LED芯片發(fā)光原理
led芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
三、LED芯片的分類
1、MB芯片定義與特點(diǎn)
定義：Metal Bonding(金屬粘著)芯片;該芯片屬于UEC的專利產(chǎn)品。
特點(diǎn)：
(1)采用高散熱系數(shù)的材料---Si作為襯底，散熱容易。
Thermal Conductivity;GaAs：46W/m-K;GaP：77W/m-K;Si：125～150W/m-K;Cupper:300~400W/m-k;SiC：490W/m-K
(2)通過(guò)金屬層來(lái)接合(wafer bonding)磊晶層和襯底，同時(shí)反射光子，避免襯底的吸收。
(3)導(dǎo)電的Si襯底取代GaAs襯底，具備良好的熱傳導(dǎo)能力(導(dǎo)熱系數(shù)相差3~4倍)，更適應(yīng)于高驅(qū)動(dòng)電流領(lǐng)域。
(4)底部金屬反射層，有利于光度的提升及散熱。
(5)尺寸可加大，應(yīng)用于High power領(lǐng)域，eg:42mil MB。
2、GB芯片定義和特點(diǎn)
定義：Glue Bonding(粘著結(jié)合)芯片;該芯片屬于UEC的專利產(chǎn)品。
特點(diǎn)：
(1)透明的藍(lán)寶石襯底取代吸光的GaAs襯底，其出光功率是傳統(tǒng)AS(Absorbable structure)芯片的2倍以上，藍(lán)寶石襯底類似TS芯片的GaP襯底。
(2)芯片四面發(fā)光，具有出色的Pattern圖。
(3)亮度方面，其整體亮度已超過(guò)TS芯片的水平(8.6mil)。
(4)雙電極結(jié)構(gòu)，其耐高電流方面要稍差于TS單電極芯片。
3、TS芯片定義和特點(diǎn)
定義：transparent structure(透明襯底)芯片，該芯片屬于HP的專利產(chǎn)品。
特點(diǎn)：
(1)芯片工藝制作復(fù)雜，遠(yuǎn)高于AS LED。
(2)信賴性卓越。
(3)透明的GaP襯底，不吸收光，亮度高。
(4)應(yīng)用廣泛。
4、AS芯片定義與特點(diǎn)
定義：Absorbable structure (吸收襯底)芯片;經(jīng)過(guò)近四十年的發(fā)展努力，中國(guó)臺(tái)灣LED光電業(yè)界對(duì)于該類型芯片的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售處于成熟的階段，各大公司在此方面的研發(fā)水平基本處于同一水平，差距不大。
大陸芯片制造業(yè)起步較晚，其亮度及可靠度與中國(guó)臺(tái)灣業(yè)界還有一定的差距，在這里我們所談的AS芯片，特指UEC的AS芯片，eg：712SOL-VR， 709SOL-VR， 712SYM-VR，709SYM-VR等。
特點(diǎn)：
(1)四元芯片，采用MOVPE工藝制備，亮度相對(duì)于常規(guī)芯片要亮。
(2)信賴性優(yōu)良。
(3)應(yīng)用廣泛。
四、LED芯片材料磊晶種類
1.LPE：Liquid Phase Epitaxy(液相磊晶法) GaP/GaP
2.VPE：Vapor Phase Epitaxy(氣相磊晶法) GaAsP/GaAs
3.MOVPE：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (有機(jī)金屬氣相磊晶法) AlGaInP、GaN
4.SH：GaAlAs/GaAs Single Heterostructure(單異型結(jié)構(gòu))GaAlAs/GaAs
5.DH：GaAlAs/GaAs Double Heterostructure(雙異型結(jié)構(gòu)) GaAlAs/GaAs
6.DDH：GaAlAs/GaAlAs Double Heterostructure(雙異型結(jié)構(gòu)) GaAlAs/GaAlAs
五、LED芯片組成及發(fā)光
LED晶片的組成：主要有砷(AS)鋁(AL)鎵(Ga)銦(IN)磷(P)氮(N)鍶(Si)這幾種元素中的若干種組成。
LED晶片的分類：
1、按發(fā)光亮度分：
A、一般亮度：R、H、G、Y、E等
B、高亮度：VG、VY、SR等
C、超高亮度：UG、UY、UR、UYS、URF、UE等
D、不可見光(紅外線)：R、SIR、VIR、HIR
E、紅外線接收管：PT
F、光電管：PD
2、按組成元素分：
A、二元晶片(磷、鎵)：H、G等
B、三元晶片(磷、鎵、砷)：SR、HR、UR等
C、四元晶片(磷、鋁、鎵、銦)：SRF、HRF、URF、VY、HY、UY、UYS、UE、HE、UG
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