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LED芯片的发光原理与分类

2016年08月05日 17:15 次阅读

  一、LED历史

  50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,1962年,通用电气公司的尼克•何伦亚克(NickHolonyakJr.)开发出第一种实际应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,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,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,所以能起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。

  最初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应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命、低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。

  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件,它可以直接把电转化为光。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,另一端连接电源的正极,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,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的材料决定的。

  LED芯片原理

  LED芯片原理

  LED芯片原理

  LED芯片原理

  三、LED芯片的分类

  1.MB芯片定义与特点

  定义:Metal Bonding(金属粘着)芯片;该芯片属于UEC的专利产品。

  特点:

  (1)采用高散热系数的材料---Si作为衬底,散热容易。

  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,同时反射光子,避免衬底的吸收。

  (3)导电的Si衬底取代GaAs衬底,具备良好的热传导能力(导热系数相差3~4倍),更适应于高驱动电流领域。

  (4)底部金属反射层,有利于光度的提升及散热。

  (5)尺寸可加大,应用于High power领域,eg:42mil MB。

  2.GB芯片定义和特点

  定义:Glue Bonding(粘着结合)芯片;该芯片属于UEC的专利产品。

  特点:

  (1)透明的蓝宝石衬底取代吸光的GaAs衬底,其出光功率是传统AS(Absorbable structure)芯片的2倍以上,蓝宝石衬底类似TS芯片的GaP衬底。

  (2)芯片四面发光,具有出色的Pattern图。

  (3)亮度方面,其整体亮度已超过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芯片定义和特点

  定义:transparent structure(透明衬底)芯片,该芯片属于HP的专利产品。

  特点:

  (1)芯片工艺制作复杂,远高于AS LED。

  (2)信赖性卓越。

  (3)透明的GaP衬底,不吸收光,亮度高。

  (4)应用广泛。

  4.AS芯片定义与特点

  定义:Absorbable structure (吸收衬底)芯片;经过近四十年的发展努力,台湾LED光电业界对于该类型芯片的研发、生产、销售处于成熟的阶段,各大公司在此方面的研发水平基本处于同一水平,差距不大。

  大陆芯片制造业起步较晚,其亮度及可靠度与台湾业界还有一定的差距,在这里我们所谈的AS芯片,特指UEC的AS芯片,eg: 712SOL-VR, 709SOL-VR, 712SYM-VR,709SYM-VR等。

  特点:

  (1)四元芯片,采用MOVPE工艺制备,亮度相对于常规芯片要亮。

  (2)信赖性优良。

  (3)应用广泛。

  四、LED芯片材料磊晶种类

  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晶片型号发光颜色组成元素波长(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最亮红色AlGalnP 630

  DGM较亮青绿色lnGaN 523 E桔色GaAsP/GaP635

  PG纯绿GaP 555 R红色GAaAsP 655

  SG标准绿GaP 560 SR较亮红色GaA/AS 660

  G绿色GaP 565 HR超亮红色GaAlAs 660

  VG较亮绿色GaP 565 UR最亮红色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

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靠硅衬底LED打个翻身仗还要走多久?

正是由于“中国芯”硅衬底LED的诸多优势,目前三星等国际大公司以及LED行业几大巨头如飞利浦、欧司朗...

发表于 2016-03-08 10:52 997次阅读
靠硅衬底LED打个翻身仗还要走多久?

倒装LED灯丝灯的光学性能详解

本文研究倒装LED灯丝在不同直流电流驱动下的光通量、色温等输出光性能随输入电流和温度变化的规律,比较...

发表于 2016-03-03 17:58 956次阅读
倒装LED灯丝灯的光学性能详解

WELLMAX成为三星LED芯片中国第一家品牌授...

2016 年3月1日,全球LED芯片领导品牌三星电子(Samsung Electronics)与LE...

发表于 2016-03-02 17:46 729次阅读
WELLMAX成为三星LED芯片中国第一家品牌授...

LED驱动电源的安全设计是重中之重

LED芯片运作时散热需求外,驱动高亮度LED需要的高电流驱动电路设计,因为灯具产品动辄连续使用照明超...

发表于 2016-02-26 14:28 1199次阅读
LED驱动电源的安全设计是重中之重

LED芯片高功率化方式及散热方式简析

对于LED发光芯片来说,运用相同的技术情况下,单个LED功率越大,光效越低,但可使灯具使用数量减少,...

发表于 2016-02-26 13:57 533次阅读
LED芯片高功率化方式及散热方式简析

收购Lumileds被否不会迫使中资海外并购步伐...

虽然早些年华为试图收购3COM失败,去年清华紫光提出收购镁光也被否决,中资在海外收购科技公司被美国行...

发表于 2016-02-25 09:47 513次阅读
收购Lumileds被否不会迫使中资海外并购步伐...

LED面板灯关键技术详解

如果把一个照明灯具比喻成一个少女,那么配光是她的内涵、结构则是她的容貌、电子就是她的心脏。

发表于 2016-02-24 14:38 2469次阅读
LED面板灯关键技术详解

LED芯片漏电原因深度解析

漏电出现的时机也各有不同。有些是在LED封装完成后的测试时就有;有些是在仓库放置一段时间后出现;有些...

发表于 2016-02-22 15:47 2717次阅读
LED芯片漏电原因深度解析

LED芯片使用过程中出现的那些“BUG”

封装过程中也可能造成正向压降低,主要原因有银胶固化不充分,支架或芯片电极沾污等造成接触电阻大或接触电...

发表于 2016-02-22 15:14 356次阅读
LED芯片使用过程中出现的那些“BUG”

LED芯片的14个重要参数

本文通过介绍LED芯片的14个重要参数,来帮助大家具体了解LED芯片。

发表于 2016-02-22 09:59 2231次阅读
LED芯片的14个重要参数

八大问答带你读透LED芯片

本文从8个问题的回答来带读者了解LED芯片。

发表于 2016-02-18 16:48 428次阅读
八大问答带你读透LED芯片

揭秘LED灯具光衰原因

灯具的光衰,就是指灯具在经过一段时间的点亮后,其光强会比原来的光强要低,而低了的部分就是灯具的光衰。...

发表于 2016-02-16 16:42 1523次阅读
揭秘LED灯具光衰原因

看过来!最全面的LED生产工艺

由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小(约0.1mm),不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结...

发表于 2016-01-29 17:39 2101次阅读
看过来!最全面的LED生产工艺

解决LED灯泡发热的最佳方法

LED灯泡发热怎么办?LED是会产生热量的,很多人就会以为LED是冷光源,这仅仅是指LED的发光原理...

发表于 2016-01-05 16:32 1098次阅读
解决LED灯泡发热的最佳方法

LED行业剧烈洗牌 今年4000家企业退出市场

2014年LED企业数量多达2万家,仅仅经过一年时间,就减少20%,有4000家企业退出市场。

发表于 2015-12-14 08:33 648次阅读
LED行业剧烈洗牌 今年4000家企业退出市场

浅谈LED芯片的技术和应用

灯具的寿命一直是大家所关注的主要问题之一。建构良好的灯具散热系统,单靠选择热阻低的LED组件并不够,...

发表于 2015-10-04 14:30 288次阅读
浅谈LED芯片的技术和应用

揭开微米级LED芯片精密检测的秘密

本文主要阐述使用红外热像对微米级别的LED芯片内器件进行温度检测分析的方法,通过现场案例表明使用红外...

发表于 2014-12-10 10:21 1786次阅读
揭开微米级LED芯片精密检测的秘密

LED产业开启集中化步伐,两年内生死立判

2013年还比较胶着与不明朗的LED芯片市场,今年却开始逐渐清晰,一些小的、没有上市的芯片企业纷纷开...

发表于 2014-10-30 10:40 1024次阅读
LED产业开启集中化步伐,两年内生死立判

小间距LED将迎来真正的应用爆发期

在2014上半年显示屏市场上,小间距高清大屏无疑是市场的主流。行业内几大规模型骨干企业都在实时抢占这...

发表于 2014-08-13 08:41 740次阅读
小间距LED将迎来真正的应用爆发期

LED行业延续高增长 双轮驱动高景气贯穿全年

据悉,财政部、发改委等部门正在研究财政补贴推广LED照明产品的政策。此前已有多个省市推出地方性的LE...

发表于 2014-06-12 10:44 229次阅读
LED行业延续高增长 双轮驱动高景气贯穿全年

倒装LED芯片应势而出

随着上游芯片产能不断扩产,封装行业已经步入微利时代,许多企业为了抢夺客户大打价格牌,激烈的价格竞争和...

发表于 2014-05-17 10:12 1158次阅读
倒装LED芯片应势而出

LED芯片产能暴增 倒装LED芯片成主流趋势

近年来中国、美国、欧盟等全球多个国家及地区陆续实行“禁白”政策,LED节能灯泡的市场得到进一步推广,...

发表于 2014-05-15 09:38 708次阅读
LED芯片产能暴增 倒装LED芯片成主流趋势

国内外LED芯片现状解读:技术差异大

芯片,是LED的核心部件。目前国内外有很多LED芯片厂家,在技术对比方面,国外芯片技术新,国内芯片重...

发表于 2014-05-14 09:44 814次阅读
国内外LED芯片现状解读:技术差异大

LED芯片现状:距离有多远 芯就有多远

LED芯片技术的发展关键在于衬底材料和晶圆生长技术。除了传统的蓝宝石、硅(Si)、碳化硅(SiC)衬...

发表于 2014-05-13 17:40 476次阅读
LED芯片现状:距离有多远 芯就有多远

解读LED芯片厂商最新动态

随着LED照明产业的不断发展,LED芯片行业迅猛突破。2014年,受下游照明市场旺盛的需求拉动,LE...

发表于 2014-05-13 09:40 390次阅读
解读LED芯片厂商最新动态

LED和手机双轮驱动 蓝宝石进入景气周期

业内认为,LED照明应用暴发叠加蓝宝石手机盖板渗透率提升,蓝宝石长晶及相关设备需求将大幅提升甚至出现...

发表于 2014-05-13 09:12 402次阅读
LED和手机双轮驱动 蓝宝石进入景气周期

LED积分球测试系统中配置的电源对测试的影响

当前市场上的节能灯种类繁多,而技术比较先进且更环保的当属LED节能灯。有数据显示,LED节能灯比白炽...

发表于 2014-05-07 13:38 1586次阅读
LED积分球测试系统中配置的电源对测试的影响

解读不同应用领域LED技术的发展趋势

背光源、显示屏、照明是目前LED的三个最大也是最有前景的应用市场。市场不同,需求也不同。在不同的应用...

发表于 2014-05-04 09:16 571次阅读
解读不同应用领域LED技术的发展趋势

610亿片LED芯片背后的MOCVD是泡沫or盛...

在未来610亿片LED芯片市场中不论谁主沉浮,对于MOCVD设备商这并不重要,重要的是LED芯片市场...

发表于 2014-04-18 09:16 740次阅读
610亿片LED芯片背后的MOCVD是泡沫or盛...

那些你不知道的LED封装猫腻

8年的封装老工程师告诉你LED封装猫腻。

发表于 2014-04-17 09:14 930次阅读
那些你不知道的LED封装猫腻

照明需求急剧升温 2014LED芯片需求有望突破...

根据NPD DisplaySearch最新LED照明和显示器供需季度报告显示,2013年全球LED照...

发表于 2014-04-02 09:45 411次阅读
照明需求急剧升温 2014LED芯片需求有望突破...

背光市场渐复苏 LED旺季提前来临

回顾前年的LED背光市场,状况可谓是一片惨淡,整体的盈利都是处于大幅度衰退的状态。然而,经过去年的缓...

发表于 2014-03-11 17:17 310次阅读
背光市场渐复苏 LED旺季提前来临

2014年LED产业面面观,技术战成为今年看点

2013年以来,LED企业订单饱满,产品产量增加,销售额同步增长,企业满负荷或超负荷运转,产能利用率...

发表于 2014-02-11 10:00 429次阅读
2014年LED产业面面观,技术战成为今年看点

国产LED乱象:如何应对芯片的后价格战时代

2013年,由于照明市场的快速发展,带动LED产业上、中、下游产能发挥,一定程度上减缓了自2011年...

发表于 2013-12-10 10:08 733次阅读
国产LED乱象:如何应对芯片的后价格战时代

2017年我国LED产业规模将超5000亿

2013-2017年中国LED行业销售收入年增长率将保持在10%以上,2017年行业销售收入预计将达...

发表于 2013-11-18 09:09 580次阅读
2017年我国LED产业规模将超5000亿

OFweek LED seminar 2013行...

OFweek半导体照明网讯 OFweek第十届LED前瞻技术与市场研讨会(简称“OFweek LED...

发表于 2013-10-22 18:14 273次阅读
OFweek LED seminar 2013行...