一、LED前史
50年前人们现已了解半导体资料可发生光线的根本知识,1962年,通用电气公司的尼克•何伦亚克(NickHolonyakJr.)开宣布第一种实践使用的可见光发光二极管。LED是英文light emitTIng diode(发光二极管)的缩写,它的根本结构是一块电致发光的半导体资料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,即固体封装,所以能起到维护内部芯线的效果,所以LED的抗震性能好。
开始LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛使用,发生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的赤色交通信号灯为例,在美国本来是选用长寿命、低光效的140瓦白炽灯作为光源,它发生2000流明的白光。经赤色滤光片后,光丢失90%,只剩下200流明的红光。而在新规划的灯中,Lumileds公司选用了18个赤色LED光源,包含电路丢失在内,共耗电14瓦,即可发生相同的光效。 轿车信号灯也是LED光源使用的重要范畴。
二、LED芯片原理
LED(Light EmitTIng Diode),发光二极管,是一种固态的半导体器材,它能够直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端衔接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里边空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体衔接起来的时分,它们之间就构成一个“P-N结”。当电流通过导线效果于这个晶片的时分,电子就会被面向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的方式宣布能量,这便是LED发光的原理。而光的波长也便是光的色彩,是由构成P-N结的资料决议的。
三、LED芯片的分类
1.MB芯片界说与特色
界说:Metal Bonding(金属粘着)芯片;该芯片归于UEC的专利产品。
特色:
(1)选用高散热系数的资料—Si作为衬底,散热简单。
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)通过金属层来接合(wafer bonding)磊晶层和衬底,一起反射光子,防止衬底的吸收。
(3)导电的Si衬底替代GaAs衬底,具有杰出的热传导才能(导热系数相差3~4倍),更适应于高驱动电流范畴。
(4)底部金属反射层,有利于光度的提高及散热。
(5)尺度可加大,使用于High power范畴,eg:42mil MB。
2.GB芯片界说和特色
界说:Glue Bonding(粘着结合)芯片;该芯片归于UEC的专利产品。
特色:
(1)通明的蓝宝石衬底替代吸光的GaAs衬底,其出光功率是传统AS(Absorbable structure)芯片的2倍以上,蓝宝石衬底相似TS芯片的GaP衬底。
(2)芯片四面发光,具有超卓的Pattern图。
(3)亮度方面,其全体亮度已超越TS芯片的水平(8.6mil)。
(4)双电极结构,其耐高电流方面要稍差于TS单电极芯片。
3.TS芯片界说和特色
界说:transparent structure(通明衬底)芯片,该芯片归于HP的专利产品。
特色:
(1)芯片工艺制造杂乱,远高于AS LED。
(2)信任性杰出。
(3)通明的GaP衬底,不吸收光,亮度高。
(4)使用广泛。
4.AS芯片界说与特色
界说:Absorbable structure (吸收衬底)芯片;通过近四十年的开展尽力,台湾LED光电业界关于该类型芯片的研制、出产、出售处于老练的阶段,各大公司在此方面的研制水平根本处于同一水平,距离不大。
大陆芯片制造业起步较晚,其亮度及牢靠度与台湾业界还有必定的距离,在这里咱们所谈的AS芯片,特指UEC的AS芯片,eg: 712SOL-VR, 709SOL-VR, 712SYM-VR,709SYM-VR等。
特色:
(1)四元芯片,选用MOVPE工艺制备,亮度相关于惯例芯片要亮。
(2)信任性优秀。
(3)使用广泛。
四、LED芯片资料磊晶品种
1.LPE:Liquid Phase Epitaxy(液相磊晶法) GaP/GaP
2.VPE:Vapor Phase Epitaxy(气相磊晶法) GaAsP/GaAs
3.MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (有机金属气相磊晶法) AlGaInP、GaN
4.SH:GaAlAs/GaAs Single Heterostructure(单异型结构)GaAlAs/GaAs
5.DH:GaAlAs/GaAs Double Heterostructure(双异型结构) GaAlAs/GaAs
6.DDH:GaAlAs/GaAlAs Double Heterostructure(双异型结构) GaAlAs/GaAlAs
五、LED芯片组成及发光
LED晶片的组成:主要有砷(AS)铝(AL)镓(Ga)铟(IN)磷(P)氮(N)锶(Si)这几种元素中的若干种组成。
LED晶片的分类:
1、按发光亮度分:
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、不可见光(红外线):R、SIR、VIR、HIR
E、红外线接收管:PT
F、光电管:PD
2、按组成元素分:
A、二元晶片(磷、镓):H、G等
B、三元晶片(磷、镓、砷):SR、HR、UR等
C、四元晶片(磷、铝、镓、铟):SRF、HRF、URF、VY、HY、UY、UYS、UE、HE、UG
3.LED晶片特性表:
LED晶片类型发光色彩组成元素波长(nm)
SBI蓝色lnGaN/sic 430 HY超亮黄色AlGalnP 595
SBK较亮蓝色lnGaN/sic 468 SE高亮桔色GaAsP/GaP 610
DBK较亮蓝色GaunN/Gan 470 HE超亮桔色AlGalnP 620
SGL青绿色lnGaN/sic 502 UE最亮桔色AlGalnP 620
DGL较亮青绿色LnGaN/GaN 505 URF最亮赤色AlGalnP 630
DGM较亮青绿色lnGaN 523 E桔色GaAsP/GaP635
PG纯绿GaP 555 R赤色GAaAsP 655
SG规范绿GaP 560 SR较亮赤色GaA/AS 660
G绿色GaP 565 HR超亮赤色GaAlAs 660
VG较亮绿色GaP 565 UR最亮赤色GaAlAs 660
UG最亮绿色AIGalnP 574 H高红GaP 697
Y黄色GaAsP/GaP585 HIR红外线GaAlAs 850
VY较亮黄色GaAsP/GaP 585 SIR红外线GaAlAs 880
UYS最亮黄色AlGalnP 587 VIR红外线GaAlAs 940
UY最亮黄色AlGalnP 595 IR红外线GaAs 940