LED晶片原理分類基礎知識大全

一、LED歷史:50年前人們已經瞭解半導體材料可產生光線的基本知識,1962年,通用電氣 公司的尼 克何倫亞克(NickHolonyakJr.)開發出第一種實際應用的可見光發光二極體。LED是英文light emitting diode(發光二極體)的縮寫,它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料, 置於一個有引線的架子上,然後四周用環氧樹脂密封,即固體封裝,所以能起到保護內部芯 線的作用,所以LED的抗震性能好。 最初LED用作儀器儀錶的指示光源,後來各種光色的LED在交通信 號燈和大面積顯 示屏中得到了廣泛應用,產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈 為例,在美國本來是採用長壽命、低光效的140瓦白熾燈 作為光源,它產生2000流明的白 光。經紅色濾光片後,光損失90%,只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中,Lumileds 公司採用了18個紅色LED光源,包括電路損失在內,共耗電14瓦,即可產生同樣的光效。 汽車 信號燈也是LED光源應用的重要領域。

二、LED晶片的原理: LED(LightEmittingDiode),發光二極體,是一種固態的半導體器件,它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片,晶片的一端附在一個支架 上,一端是負極,另一端連接電源的正極,使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成, 一部分是P型半導體,在它裡面空穴占主導地位,另一端是N型半導體,在這邊主要是電 子。但這兩種半導體連接起來的時候,它們之間就形成一個“P-N結”。當電流通過導線作用 於這個晶片的時候,電子 就會被推向P區,在P區裡電子跟空穴複合,然後就會以光子的 形式發出能量,這就是LED發光的原理。而光的波長也就是光的顏色,是由形成P-N結的 材料決定的。

三、LED晶片的分類:

1.MB晶片定義與特點 定義:MetalBonding(金屬粘著)晶片;該晶片屬於UEC的專利產品。 特點:

(1)採用高散熱係數的材料---Si作為襯底,散熱容易。 ThermalConductivity GaAs:46W/m-K GaP:77W/m-K Si:125~150W/m-K Cupper:300~400W/m-k SiC:490W/m-K

(2)通過金屬層來接合(waferbonding)磊晶層和襯底,同時反射光子,避免襯底的吸收。

(3)導電的Si襯底取代GaAs襯底,具備良好的熱傳導能力(導熱係數相差3~4倍),更適 應于高驅動電流領域。

(4)底部金屬反射層,有利於光度的提升及散熱。

(5)尺寸可加大,應用於Highpower領域,eg:42milMB。

2.GB晶片定義和特點 定義:GlueBonding(粘著結合)晶片;該晶片屬於UEC的專利產品。 特點:

(1)透明的藍寶石襯底取代吸光的GaAs襯底,其出光功率是傳統AS(Absorbable structure) 晶片的2倍以上,藍寶石襯底類似TS晶片的GaP襯底。

(2)晶片四面發光,具有出色的Pattern圖。

(3)亮度方面,其整體亮度已超過TS晶片的水準(8.6mil)。

(4)雙電極結構,其耐高電流方面要稍差于TS單電極晶片。

3.TS晶片定義和特點 定義:transparentstructure(透明襯底)晶片,該晶片屬於HP的專利產品。 特點:

(1)晶片工藝製作複雜,遠高於ASLED。

(2)信賴性卓越。

(3)透明的GaP襯底,不吸收光,亮度高。

(4)應用廣泛。

4.AS晶片定義與特點 定義:Absorbablestructure(吸收襯底)晶片;經過近四十年的發展努力,臺灣LED光 電業界對於該類型晶片的研發、生產、銷售 處於成熟的階段,各大公司在此方面的研發水平 基本處於同一水準,差距不大。 大陸晶片製造業起步較晚,其亮度及可靠度與臺灣業界還有一定的差距,在這裡我們所 談的AS晶片,特指UEC的AS晶片,eg:712SOL-VR,709SOL-VR, 712SYM-VR,709SYM-VR等。特點:
 
(1)四元晶片,採用MOVPE工藝製備,亮度相對於常規晶片要亮。

(2)信賴性優良。

(3)應用廣泛。

四、發光二極體晶片材料磊晶種類

1.LPE:LiquidPhaseEpitaxy(液相磊晶法)GaP/GaP

2.VPE:VaporPhaseEpitaxy(氣相磊晶法)GaAsP/GaAs

3.MOVPE:MetalOrganicVaporPhaseEpitaxy(有機金屬氣相磊晶法)AlGaInP、GaN

4.SH:GaAlAs/GaAsSingleHeterostructure(單異型結構)GaAlAs/GaAs

5.DH:GaAlAs/GaAsDoubleHeterostructure(雙異型結構)GaAlAs/GaAs

6.DDH:GaAlAs/GaAlAsDoubleHeterostructure(雙異型結構)GaAlAs/GaAlAs

五、LED晶片組成及發光 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

3.LED晶片特性表:LED晶片型號發光顏色組成元素波長(nm) SBI藍色lnGaN/sic430HY超亮黃色AlGalnP595 SBK較亮藍色lnGaN/sic468SE高亮桔色GaAsP/GaP610 DBK較亮藍色GaunN/Gan470HE超亮桔色AlGalnP620 SGL青綠色lnGaN/sic502UE最亮桔色AlGalnP620 DGL較亮青綠色LnGaN/GaN505URF最亮紅色AlGalnP630 DGM較亮青綠色lnGaN523E桔色GaAsP/GaP635 PG純綠GaP555R紅色GAaAsP655 SG標準綠GaP560SR較亮紅色GaA/AS660 G綠色GaP565HR超亮紅色GaAlAs660 VG較亮綠色GaP565UR最亮紅色GaAlAs660 UG最亮綠色AIGalnP574H高紅GaP697 Y黃色GaAsP/GaP585HIR紅外線GaAlAs850 VY較亮黃色GaAsP/GaP585SIR紅外線GaAlAs880 UYS最亮黃色AlGalnP587VIR紅外線GaAlAs940 UY最亮黃色AlGalnP595IR紅外線GaAs940
 

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