一、LED 歷史
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(Nic kHolonyakJr.)開發出第一種實際應用的可見光發光二極管。LED 是英文 light emi tting 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。
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(Light Emitting Diode),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、主要芯片廠商
德國的歐司朗 ,美國的流明、CREE 、AXT,臺灣的廣稼、國聯(FPD )、鼎元(TK)、華汕(AOC)、漢光(HL)、艾迪森、光磊(ED),韓國的有首爾,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的芯片供應商,下面根據產地細分下。
臺灣LED芯片 廠商：晶元光電 (Epistar)簡稱：ES、(聯詮、元坤,連勇,國聯),廣鎵光電 (Huga),新世紀(Genesis Photonics),華上(Arima Optoelectronics)簡稱：AOC,泰谷光電 (Tekcore),奇力,鉅新,光宏,晶發,視創,洲磊,聯勝(HPO),漢光(HL),光磊(ED),鼎元(Tyntek)簡稱：TK,曜富洲技TC,燦圓(Formosa Epitaxy),國通,聯鼎,全新光電(VPEC)等。 華興(Ledtech Electronics)、東貝(Unity Opto Technology)、光鼎(Para Light Electronics)、億光 (Everlight Electronics)、佰鴻(Bright LED Electronics)、今臺(Kingbright)、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：三安光電簡稱(S)、上海藍光 (Epilight)簡稱(E)、士蘭明芯(SL)、大連路美簡稱(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、深圳世紀晶源、廣州普光、揚州華夏集成、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、晶達光電、深圳方大,山東華光、上海藍寶等。
國外LED芯片廠商：CREE,惠普(HP),日亞化學(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,首爾半導體 等,普瑞,韓國安螢(Epivalley)等
四、LED 芯片的分類
1.MB 芯片定義與特點
定義：Metal Bonding(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。
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)通過金屬層來接合(wafer bonding)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 High power 領域,eg:42mil MB。
2.GB 芯片定義和特點
定義：Glue Bonding(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：transparent structure(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 AS LED。
(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：Absorbable structure (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。
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