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高壓LED結(jié)構(gòu)及技術(shù)介紹

作者: 時(shí)間:2012-04-27 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

最近幾年由于及效率的進(jìn)步,的應(yīng)用越來(lái)越廣;隨著應(yīng)用的升級(jí),市場(chǎng)對(duì)于的需求,也朝更大功率及更高亮度,也就是通稱(chēng)的高功率LED方向發(fā)展。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/168117.htm

  對(duì)于高功率LED的設(shè)計(jì),目前各大廠多以大尺寸單顆低壓DC LED為主,做法有二,一為傳統(tǒng)水平,另一則為垂直導(dǎo)電。就第一種做法而言,其u程和一般小尺寸晶粒幾乎相同,換句話說(shuō),兩者的剖面是一樣的,但有別于小尺寸晶粒,高功率LED常常需要操作在大電流之下,一點(diǎn)點(diǎn)不平衡的P、N電極設(shè)計(jì),都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的電流叢聚效應(yīng)(Current crowding),其結(jié)果除了使得LED晶片達(dá)不到設(shè)計(jì)所需的亮度外,也會(huì)損害晶片的可靠度(Reliability)。

  當(dāng)然,對(duì)上游晶片u造者/晶片廠而言,此作法u程相容性(Compatibility)高,無(wú)需再添購(gòu)新式或特殊機(jī)臺(tái),另一方面,對(duì)于下游系統(tǒng)廠而言,L邊的搭配,如電源方面的設(shè)計(jì)等等,差異并不大。但如前所述,在大尺寸LED上要將電流均勻擴(kuò)散并不是件容易的事,尺寸愈大愈困難;同時(shí),由于幾何效應(yīng)的關(guān)S,大尺寸LED的光萃取效率往往較小尺寸的低。

  

低壓二極體、交流二極體及高壓二極體驅(qū)動(dòng)方式的差異

  圖:低壓二極體、交流二極體及二極體驅(qū)動(dòng)方式的差異(點(diǎn)擊圖片放大)。

  第2種做法較第1種復(fù)雜許多,由于目前商品化的藍(lán)光LED幾乎都是成長(zhǎng)于藍(lán)寶石基板之上,要改為垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu),必須先和導(dǎo)電性基板做接合之后,再將不導(dǎo)電的藍(lán)寶石基板予以移除,之后再完成后續(xù)u程;就電流分布而言,由于在垂直結(jié)構(gòu)中,較不需要考慮橫向傳導(dǎo),因此電流均勻度較傳統(tǒng)水式峁刮佳;除此之外,就基本的物理塬理而言,導(dǎo)電性良好的物質(zhì)也具有高導(dǎo)熱的特質(zhì),藉由置換基板,我們同時(shí)也改善了散熱,降低了接面溫度,如此一來(lái)便間接提高了發(fā)光效率。但此種做法最大的缺點(diǎn)在于,由于u程復(fù)雜度提高,導(dǎo)致良率較傳統(tǒng)水平結(jié)構(gòu)低,u作成本高出不少。發(fā)光二極體(HV LED)基本結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵

  晶元光電于全球率先提出了發(fā)光二極體(HV LED)作為高功率LED的解決方案;其基本架構(gòu)和AC LED相同,乃是將晶片面積分割成多個(gè)cell之后串聯(lián)而成。其特色在于,晶片能夠依照不同輸入之電壓的需求而決定其cell數(shù)量與大小等,等同于做到客u化的服務(wù)。由于可以針對(duì)每顆cell加以?xún)?yōu)化,因此能夠得到較佳的電流分布,進(jìn)而提高發(fā)光效率。

  高壓發(fā)光二極體和一般低壓二極體在上最主要的差異有叁,第一為溝槽(Trench)。溝槽的目的在于將復(fù)數(shù)顆的晶胞獨(dú)立開(kāi)來(lái),因此其溝槽下方需要達(dá)到絕緣的基板,其深度依不同的外延結(jié)構(gòu)而異,一般約在4~8um,溝槽寬度方面則無(wú)一定的限制,但是溝槽太寬代表著有效發(fā)光區(qū)域的減少,將影響HV LED的發(fā)光效率表現(xiàn),因此需要開(kāi)發(fā)高深寬比的u程技術(shù),縮小u程線寬以增加發(fā)光效率。

  第二為絕緣層(Isolation),若絕緣層不具備良好的絕緣特性,將使整個(gè)設(shè)計(jì)失敗,其困難點(diǎn)在于必須在高深寬比的溝槽上披覆包覆性良好、膜質(zhì)緊密及絕緣性佳的膜層,這也是單晶AC LEDu程上的關(guān)鍵。

  第三個(gè)是晶片間的互連導(dǎo)線(Interconnect)。一般而言,要做到良好的連結(jié),導(dǎo)線在跨接時(shí)需要一個(gè)相對(duì)平坦的表面,一個(gè)深邃的階梯狀結(jié)構(gòu)將使得導(dǎo)線結(jié)構(gòu)薄弱,在高電壓、高電流驅(qū)動(dòng)下易產(chǎn)生毀損,造成晶片的失效,因此平坦化u程的開(kāi)發(fā)就變得重要。理想的狀態(tài)是在做絕緣層時(shí),能一憬深邃的溝槽予以平坦化,使互連導(dǎo)線得以平順連接。

  此外,高壓發(fā)光二極體在應(yīng)用上和一般低壓二極體最主要的不同點(diǎn)為,它不僅僅能夠應(yīng)用于定直流(Constant DC)中,只要外接橋式整流器,它也能夠應(yīng)用于交流環(huán)境,非常具有彈性。在高壓發(fā)光二極體中,外部整流器紋AC LED裼猛質(zhì)氮化鎵的做法而改裼霉枵流器,不僅使得耗能少,更可防止逆向偏壓過(guò)大對(duì)晶片所造成的影響;最后,因?yàn)楦邏喊l(fā)光二極體較AC LED少了內(nèi)部橋整的發(fā)光區(qū),使發(fā)光效率相對(duì)較高,耐用度也較佳。


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