LED晶片

LED是取自LightEmittingDiode三个字的缩写，中文译为“发光二极管”，顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件具有二极管的特性。目前不同的发光二极管可以发出从红外到蓝间不同波长的光线，目前发出紫色乃至紫外光的发光二极管也已经诞生。除此之外还有在蓝光LED上涂上荧光粉，将蓝光转化成白光的白光LED。LED(LightEmittingDiode),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。制造LED的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，借此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或颜色。历史上第一个LED所使用的材料是砷(As)化镓(Ga),其正向PN结压降(VF，可以理解为点亮或工作电压)为1.424V，发出的光线为红外光谱。另一种常用的LED材料为磷(P)化镓(Ga)，其正向PN结压降为2.261V，发出的光线为绿光。基于这两种材料，早期LED工业运用GaAs1-xPx材枓结构，理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的LED，下标X代表磷元素取代砷元素的百分比。一般通过PN结压降可以确定LED的波长颜色。其中典型的有GaAs0.6P0.4的红光LED，GaAs0.35P0.65的橙光LED，GaAs0.14P0.86的黃光LED等。由于制造采用了鎵、砷、磷三种元素，所以俗称这些LED为三元素发光管。而GaN（氮化镓）的蓝光LED、GaP的绿光LED和GaAs红外光LED，被称为二元素发光管。而目前最新的工艺是用混合铝(Al)、钙(Ca)、铟(In)和氮(N)四种元素的AlGaInN的四元素材料制造的四元素LED，可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。LED芯片的分类：1.MB芯片定义与特点定义：MetalBonding(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。ThermalConductivityGaAs:46W/m-KGaP:77W/m-KSi:125～150W/m-KCupper:300~400W/m-kSiC:490W/m-K(2)通过金属层来接合(waferbonding)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Highpower领域,eg:42milMB。2.GB芯片定义和特点定义：GlueBonding(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(Absorbablestructure)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：transparentstructure(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ASLED。(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：Absorbablestructure(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。发光强度：发光强度的衡量单位有照度单位（勒克司Lux）、光通量单位（流明Lumen）、发光强度单位（烛光Candlepower）1CD（烛光）指完全辐射的物体，在白金凝固点温度下，每六十分之一平方厘米面积的发光强度。（以前指直径为2.2厘米，质量为75.5克的鲸油烛，每小时燃烧7.78克，火焰高度为4.5厘米，沿水平方向的发光强度）1L（流明）指1CD烛光照射在距离为1厘米，面积为1平方厘米的平面上的光通量。1Lux（勒克司）指1L的光通量均匀地分布在1平方米面积上的照度。一般主动发光体采用发光强度单位烛光CD，如白炽灯、LED等；反射或穿透型的物体采用光通量单位流明L，如LCD投影机等；而照度单位勒克司Lux，一般用于摄影等领域。三种衡量单位在数值上是等效的，但需要从不同的角度去理解。比如：如果说一部LCD投影机的亮度（光通量）为1600流明，其投影到全反射屏幕的尺寸为60英寸（1平方米），则其照度为1600勒克司，假设其出光口距光源1厘米，出光口面积为1平方厘米，则出光口的发光强度为1600CD。而真正的LCD投影机由于光传播的损耗、反射或透光膜的损耗和光线分布不均匀，亮度将大打折扣，一般有50％的效率就很好了。实际使用中，光强计算常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。对于LED显示屏这种主动发光体一般采用CD／平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外LED显示屏须达到4000CD／平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内LED，最大亮度在700～2000CD／平方米左右。单个LED的发光强度以CD为单位，同时配有视角参数，发光强度与LED的色彩没有关系。单管的发光强度从几个mCD到五千mCD不等。LED生产厂商所给出的发光强度指LED在20mA电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。封装LED时顶部透镜的形状和LED芯片距顶部透镜的位置决定了LED视角和光强分布。一般来说相同的LED视角越大，最大发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。当多个LED较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。在计算显示屏发光强度时，需根据LED视角和LED的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以30％～90％不等，作为单管平均发光强度。一般LED的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100,000小时以上，实际还应注意LED的亮度衰减周期，如大部分用于汽车尾灯的UR红管点亮十几至几十小时后，亮度就只有原来的一半了。亮度衰减周期与LED生产的材料工艺有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的四元素LED。发光二极管芯片材料磊晶种类1.LPE：LiquidPhaseEpitaxy(液相磊晶法)GaP/GaP2.VPE：VaporPhaseEpitaxy(气相磊晶法)GaAsP/GaAs3.MOVPE：MetalOrganicVaporPhaseEpitaxy(有机金属气相磊晶法)AlGaInP、GaN4.SH：GaAlAs/GaAsSingleHeterostructure(单异型结构)GaAlAs/GaAs5.DH：GaAlAs/GaAsDoubleHeterostructure(双异型结构)GaAlAs/GaAs6.DDH：GaAlAs/GaAlAsDoubleHeterostructure(双异型结构)GaAlAs/GaAlAs配色、白平衡：白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度为69%，红色的亮度为21％，蓝色的亮度为10％时，混色后人眼感觉到的是纯白色。但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光，称为配色。当为全彩色LED显示屏进行配色前，为了达到最佳亮度和最低的成本，应尽量选择三原色发光强度成大致为3:6:1比例的LED器件组成像素。白平衡要求三种原色在相同的调灰值下合成的仍旧为纯正的白色。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、HIRE、红外线接收管：PTF、光电管：PD2、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、UG3.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/sic430HY超亮黄色AlGalnP595SBK较亮蓝色lnGaN/sic468SE高亮桔色GaAsP/GaP610DBK较亮蓝色GaunN/Gan470HE超亮桔色AlGalnP620SGL青绿色lnGaN/sic502UE最亮桔色AlGalnP620DGL较亮青绿色LnGaN/GaN505URF最亮红色AlGalnP630DGM较亮青绿色lnGaN523E桔色GaAsP/GaP635PG纯绿GaP555R红色GAaAsP655SG标准绿GaP560SR较亮红色GaA/AS660G绿色GaP565HR超亮红色GaAlAs660VG较亮绿色GaP565UR最亮红色GaAlAs660UG最亮绿色AIGalnP574H高红GaP697Y黄色GaAsP/GaP585HIR红外线GaAlAs850VY较亮黄色GaAsP/GaP585SIR红外线GaAlAs880UYS最亮黄色AlGalnP587VIR红外线GaAlAs940UY最亮黄色AlGalnP595IR红外线GaAs940原色、基色：原色指能合成各种颜色的基本颜色。色光中的原色为红、绿、蓝，下图为光谱表，表中的三个顶点为理想的原色波长。如果原色有偏差，则可合成颜色的区域会减小，光谱表中的三角形会缩小，从视觉角度来看，色彩不仅会有偏差，丰富程度减少。LED发出的红、绿、蓝光线根据其不同波长特性和大致分为紫红、纯红、橙红、橙、橙黄、黄、黄绿、纯绿、翠绿、蓝绿、纯蓝、蓝紫等，橙红、黄绿、蓝紫色较纯红、纯绿、纯蓝价格上便宜很多。三个原色中绿色最为重要，因为绿色占据了白色中69％的亮度，且处于色彩横向排列表的中心。因此在权衡颜色的纯度和价格两者之间的关系时，绿色是着重考虑的对象。，MBLED芯片知识芯片定义和特点定义：MBLED芯片知识芯片：金属粘接（金属LED芯片知识附着力）芯片;芯片UECLED芯片知识专利产品。特点：1：高LED芯片知识材料热系数-硅为基板，热容易。2：“金属粘接层（晶圆键合）外延层和衬底，反映光子，避免衬底LED芯片知识吸收。3：导电LED芯片知识Si衬底上，而不是砷化镓基板，导热性能好（3至4倍LED芯片知识导热性差），更适应高驱动当前字段4：底部金属反射层，有助于提高亮度和热5：大小可以增加，用于高功率领域，如：42milMB两个，国标芯片LED芯片知识定义和LED芯片知识特点定义：国标芯片：胶水粘合（粘合剂具有约束力）芯片