干貨 | LED芯片原理知識(shí)大全一覽

LED簡(jiǎn)史

50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(kāi)發(fā)出第一種實(shí)際應(yīng)用的可見(jiàn)光發(fā)光二極管。

LED是英文light emitting diode(發(fā)光二極管)的縮寫(xiě)，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(shù)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。

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LED芯片原理

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LED芯片的分類

MB芯片定義與特點(diǎn)

• 采用高散熱系數(shù)的材料 —— Si作為襯底，散熱容易。

• 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。

• 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。

• 底部金屬反射層，有利于光度的提升及散熱。

• 尺寸可加大，應(yīng)用于High power領(lǐng)域，eg：42mil MB。

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)：

• 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。

• 芯片四面發(fā)光，具有出色的Pattern圖。

• 亮度方面，其整體亮度已超過(guò)TS芯片的水平(8.6mil)。

• 雙電極結(jié)構(gòu)，其耐高電流方面要稍差于TS單電極芯片。

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)：

• 芯片工藝制作復(fù)雜，遠(yuǎn)高于AS LED。

• 信賴性卓越。

• 透明的GaP襯底，不吸收光，亮度高。

• 應(yīng)用廣泛。

AS芯片定義和特點(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，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)：

• 四元芯片，采用MOVPE工藝制備，亮度相對(duì)于常規(guī)芯片要亮。

• 信賴性優(yōu)良。

• 應(yīng)用廣泛。

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LED芯片材料磊晶種類

• LPE：Liquid Phase Epitaxy(液相磊晶法) GaP/GaP

• VPE：Vapor Phase Epitaxy(氣相磊晶法) GaAsP/GaAs

• MOVPE：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (有機(jī)金屬氣相磊晶法) AlGaInP、GaN

• SH：GaAlAs/GaAs Single Heterostructure(單異型結(jié)構(gòu))GaAlAs/GaAs

• DH：GaAlAs/GaAs Double Heterostructure(雙異型結(jié)構(gòu)) GaAlAs/GaAs

• DDH：GaAlAs/GaAlAs Double Heterostructure(雙異型結(jié)構(gòu)) GaAlAs/GaAlAs

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LED芯片組成及發(fā)光

按發(fā)光亮度分

• 一般亮度：R、H、G、Y、E等

• 高亮度：VG、VY、SR等

• 超高亮度：UG、UY、UR、UYS、URF、UE等

• 不可見(jiàn)光(紅外線)：R、SIR、VIR、HIR

• 紅外線接收管：PT

• 光電管：PD

按組成元素分

• 二元晶片(磷、鎵)：H、G等

• 三元晶片(磷、鎵、砷)：SR、HR、UR等

• 四元晶片(磷、鋁、鎵、銦)：SRF、HRF、URF、VY、HY、UY、UYS、UE、HE、UG

來(lái)源：電子產(chǎn)品世界