《電子技術(shù)應(yīng)用》
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LED芯片基礎(chǔ)知識(shí)專題介紹
摘要: LED是英文lightemittingdiode(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。
關(guān)鍵詞: LED芯片 襯底 發(fā)光二極管
Abstract:
Key words :

        一,、LED歷史

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

        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。

        二,、LED芯片的原理

        LED(Light Emitting Diode),,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(lái)。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(lái)的時(shí)候,它們之間就形成一個(gè)“P-N結(jié)”,。當(dāng)電流通過(guò)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、主要芯片廠商

        德國(guó)的歐司朗,美國(guó)的流明,、CREE、AXT,,臺(tái)灣的廣稼,、國(guó)聯(lián)(FPD)、鼎元(TK),、華汕(AOC),、漢光(HL)、艾迪森,、光磊(ED),,韓國(guó)的有首爾,日本的有日亞,、東芝,,大陸的有大連路美、福地,、三安,、杭州士蘭明芯、仿日亞等它們都是大家耳熟能詳?shù)男酒?yīng)商,,下面根據(jù)產(chǎn)地細(xì)分下,。

        臺(tái)灣LED芯片廠商:晶元光電(Epistar)簡(jiǎn)稱:ES,、(聯(lián)詮、元坤,,連勇,,國(guó)聯(lián)),廣鎵光電(Huga),,新世紀(jì)(Genesis Photonics),,華上(Arima Optoelectronics)簡(jiǎn)稱:AOC,泰谷光電(Tekcore),,奇力,,鉅新,光宏,,晶發(fā),,視創(chuàng),洲磊,,聯(lián)勝(HPO),,漢光(HL),光磊(ED),,鼎元(Tyntek)簡(jiǎn)稱:TK,,曜富洲技TC,燦圓(FormosaEpitaxy),,國(guó)通,,聯(lián)鼎,全新光電(VPEC)等,。華興(Ledtech Electronics),、東貝(UnityOptoTechnology)、光鼎(ParaLight Electronics),、億光(Everlight Electronics),、佰鴻(Bright LED Electronics)、今臺(tái)(King bright),、菱生精密(Lingsen Precision Industries),、立基(Ligitek Electronics)、光寶(Lite-On Technology),、宏齊(HARVATEK)等,。

        大陸LED芯片廠商:三安光電簡(jiǎn)稱(S)、上海藍(lán)光(Epilight)簡(jiǎn)稱(E),、士蘭明芯(SL),、大連路美簡(jiǎn)稱(LM)、迪源光電,、華燦光電,、南昌欣磊,、上海金橋大晨、河北立德,、河北匯能,、深圳奧倫德、深圳世紀(jì)晶源,、廣州普光,、揚(yáng)州華夏集成、甘肅新天電公司,、東莞福地電子材料,、清芯光電、晶能光電,、中微光電子,、乾照光電、晶達(dá)光電,、深圳方大,,山東華光、上海藍(lán)寶等,。

        一,、LED歷史

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

        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,。

        二,、LED芯片的原理

        LED(Light Emitting Diode),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(lái),。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(lái)的時(shí)候,,它們之間就形成一個(gè)“P-N結(jié)”。當(dāng)電流通過(guò)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,、主要芯片廠商

        德國(guó)的歐司朗,美國(guó)的流明、CREE,、AXT,,臺(tái)灣的廣稼、國(guó)聯(lián)(FPD),、鼎元(TK),、華汕(AOC)、漢光(HL),、艾迪森,、光磊(ED),,韓國(guó)的有首爾,日本的有日亞,、東芝,,大陸的有大連路美、福地,、三安,、杭州士蘭明芯、仿日亞等它們都是大家耳熟能詳?shù)男酒?yīng)商,,下面根據(jù)產(chǎn)地細(xì)分下,。

        臺(tái)灣LED芯片廠商:晶元光電(Epistar)簡(jiǎn)稱:ES、(聯(lián)詮,、元坤,,連勇,國(guó)聯(lián)),,廣鎵光電(Huga),,新世紀(jì)(Genesis Photonics),華上(Arima Optoelectronics)簡(jiǎn)稱:AOC,,泰谷光電(Tekcore),,奇力,鉅新,,光宏,,晶發(fā),視創(chuàng),,洲磊,,聯(lián)勝(HPO),漢光(HL),,光磊(ED),,鼎元(Tyntek)簡(jiǎn)稱:TK,曜富洲技TC,,燦圓(FormosaEpitaxy),,國(guó)通,聯(lián)鼎,,全新光電(VPEC)等。華興(Ledtech Electronics),、東貝(UnityOptoTechnology),、光鼎(ParaLight Electronics)、億光(Everlight Electronics),、佰鴻(Bright LED Electronics),、今臺(tái)(King bright),、菱生精密(Lingsen Precision Industries)、立基(Ligitek Electronics),、光寶(Lite-On Technology),、宏齊(HARVATEK)等。

        大陸LED芯片廠商:三安光電簡(jiǎn)稱(S),、上海藍(lán)光(Epilight)簡(jiǎn)稱(E),、士蘭明芯(SL)、大連路美簡(jiǎn)稱(LM),、迪源光電,、華燦光電、南昌欣磊,、上海金橋大晨,、河北立德、河北匯能,、深圳奧倫德,、深圳世紀(jì)晶源、廣州普光,、揚(yáng)州華夏集成,、甘肅新天電公司、東莞福地電子材料,、清芯光電,、晶能光電、中微光電子,、乾照光電,、晶達(dá)光電、深圳方大,,山東華光,、上海藍(lán)寶等。

        國(guó)外LED芯片廠商:CREE,,惠普(HP),,日亞化學(xué)(Nichia),豐田合成,,大洋日酸,,東芝、昭和電工(SDK),,Lumileds,,旭明(Smileds),Genelite,歐司朗(Osram),,GeLcore,,首爾半導(dǎo)體等,普瑞,,韓國(guó)安螢(Epivalley)等

        四,、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。

        Thermal Conductivity

        GaAs:46W/m-KGaP:77W/m-K

        Si:125~150W/m-K

        Cupper:300~400W/m-k

        SiC:490W/m-K

        (2)通過(guò)金屬層來(lái)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(guò)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(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):

        (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,。

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