LED知識(shí)大全(原理，分類和LDE特性表)

LED知識(shí)大全(原理，分類和LDE特性表)

一、LED歷史

　　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。

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.)開發(fā)出第一種實(shí)際應(yīng)用的可見光發(fā)光二極管。

最初LED用作儀器儀表的指示光源,后來各種光色的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芯片的原理：

　　 LED(LightEmittingDiode),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。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)體連接起來的時(shí)候,它們之間就形成一個(gè)“P-N結(jié)”。當(dāng)電流通過導(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。

　　三、LED芯片的分類：

　　1.MB芯片定義與特點(diǎn) 定義：MetalBonding(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。 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(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Highpower領(lǐng)域,eg:42milMB。

　　2.GB芯片定義和特點(diǎn) 定義：GlueBonding(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：transparentstructure(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ASLED。 (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：Absorbablestructure(吸收襯底)芯片;經(jīng)過近四十年的發(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)： (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、發(fā)光二極管芯片材料磊晶種類

　　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(jī)金屬氣相磊晶法)AlGaInP、GaN
　　 4.SH：GaAlAs/GaAsSingleHeterostructure(單異型結(jié)構(gòu))GaAlAs/GaAs
　　5.DH：GaAlAs/GaAsDoubleHeterostructure(雙異型結(jié)構(gòu))GaAlAs/GaAs
　　6.DDH：GaAlAs/GaAlAsDoubleHeterostructure(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

　　3.LED晶片特性表：

　　 LED晶片型號(hào)　　發(fā)光顏色　　組成元素　　波長(zhǎng)(nm)
　　　SBI　　　　　　藍(lán)色　　　　lnGaN/sic　　430

　　　HY　　　　　超亮黃色　　　AlGalnP　　　595

　　　SBK　　　　　較亮藍(lán)色　　　lnGaN/sic　　468