LED原理及分類介紹

   一、LED歷史

　　LED是英文light emitting diode(發光二極管)的縮寫,它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料, 置于一個有引線的架子上,然后四周用環氧樹脂密封,即固體封裝,所以能起到保護內部芯 線的作用,所以LED的抗震性能好。

50年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識,1962年,通用電氣 公司的尼 克何倫亞克(NickHolonyakJr.)開發出第一種實際應用的可見光發光二極管。

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 號燈和大面積顯 示屏中得到了廣泛應用,產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈 為例,在美國本來是采用長壽命、低光效的140瓦白熾燈 作為光源,它產生2000流明的白 光。經紅色濾光片后,光損失90%,只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中,Lumileds 公司采用了18個紅色LED光源,包括電路損失在內,共耗電14瓦,即可產生同樣的光效。 汽車 信號燈也是LED光源應用的重要領域。

　　二、LED芯片的原理：

　　 LED(LightEmittingDiode),發光二極管,是一種固態的半導體器件,它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片,晶片的一端附在一個支架 上,一端是負極,另一端連接電源的正極,使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成, 一部分是P型半導體,在它里面空穴占主導地位,另一端是N型半導體,在這邊主要是電 子。但這兩種半導體連接起來的時候,它們之間就形成一個“P-N結”。當電流通過導線作用 于這個晶片的時候,電子 就會被推向P區,在P區里電子跟空穴復合,然后就會以光子的 形式發出能量,這就是LED發光的原理。而光的波長也就是光的顏色,是由形成P-N結的 材料決定的。

　　三、LED芯片的分類：

　　1.MB芯片定義與特點 定義：MetalBonding(金屬粘著)芯片;該芯片屬于UEC的專利產品。 特點： (1)采用高散熱系數的材料---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,同時反射光子,避免襯底的吸收。 (3)導電的Si襯底取代GaAs襯底,具備良好的熱傳導能力(導熱系數相差3~4倍),更適 應于高驅動電流領域。 (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,應用于Highpower領域,eg:42milMB。

　　2.GB芯片定義和特點 定義：GlueBonding(粘著結合)芯片;該芯片屬于UEC的專利產品。 特點： (1)透明的藍寶石襯底取代吸光的GaAs襯底,其出光功率是傳統AS(Absorbable structure) 芯片的2倍以上,藍寶石襯底類似TS芯片的GaP襯底。 (2)芯片四面發光,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)雙電極結構,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 定義：transparentstructure(透明襯底)芯片,該芯片屬于HP的專利產品。 特點: (1)芯片工藝制作復雜,遠高于ASLED。 (2)信賴性卓越。 (3)透明的GaP襯底,不吸收光,亮度高。 (4)應用廣泛。

　　4.AS芯片定義與特點 定義：Absorbablestructure(吸收襯底)芯片;經過近四十年的發展努力,臺灣LED光 電業界對于該類型芯片的研發、生產、銷售 處于成熟的階段,各大公司在此方面的研發水平 基本處于同一水平,差距不大。 大陸芯片制造業起步較晚,其亮度及可靠度與臺灣業界還有一定的差距,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： (1)四元芯片,采用MOVPE工藝制備,亮度相對于常規芯片要亮。 (2)信賴性優良。 (3)應用廣泛。



　　四、發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(有機金屬氣相磊晶法)AlGaInP、GaN

　　 4.SH：GaAlAs/GaAsSingleHeterostructure(單異型結構)GaAlAs/GaAs

　　5.DH：GaAlAs/GaAsDoubleHeterostructure(雙異型結構)GaAlAs/GaAs

　　6.DDH：GaAlAs/GaAlAsDoubleHeterostructure(雙異型結構)GaAlAs/GaAlAs