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【今天你充电了吗】超全的LED芯片知识

导读: LED行业发展日新月异,每天都有新信息、新科技出来,竞争犹如逆水行舟不进则退,今天你充电了吗?

  LED行业发展日新月异,每天都有新信息、新科技出来,竞争犹如逆水行舟不进则退,今天你充电了吗?

    LED芯片也称为led发光芯片,是led灯的核心组件,也就是指的P-N结。其主要功能是:把电能转化为光能,芯片的主要材料为单晶硅。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lightemittingdiode(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。

  分类

  用途:根据用途分为大功率led芯片、小功率led芯片两种;

  颜色:主要分为三种:红色、绿色、蓝色(制作白光的原料);

  形状:一般分为方片、圆片两种;

  大小:小功率的芯片一般分为8mil、9mil、12mil、14mil等

  芯片尺寸

  大功率LED芯片有尺寸为38*38mil,40*40mil,45*45mil等三种当然芯片尺寸是可以订制的,这只是一般常见的规格。mil是尺寸单位,一个mil是千分之一英寸。40mil差不多是1毫米。38mil,40mil,45mil都是1W大功率芯片的常用尺寸规格。理论上来说,芯片越大,能承受的电流及功率就越大。不过芯片材质及制程也是影响芯片功率大小的主要因素。例如CREE40mil的芯片能承受1W到3W的功率,其他厂牌同样大小的芯片,最多能承受到2W。

  发光亮度

  一般亮度:R(红色GaAsP655nm)、H(高红GaP697nm)、G(绿色GaP565nm)、Y(黄色GaAsP/GaP585nm)、E(桔色GaAsP/GaP635nm)等;

  高亮度:VG(较亮绿色GaP565nm)、VY(较亮黄色GaAsP/GaP585nm)、SR(较亮红色GaA/AS660nm);

  超高亮度:UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等。

  二元晶片(磷﹑镓):H﹑G等;

  三元晶片(磷﹑镓﹑砷):SR(较亮红色GaA/AS660nm)、HR(超亮红色GaAlAs660nm)、UR(最亮红色GaAlAs660nm)等;

  四元晶片(磷﹑铝﹑镓﹑铟):SRF(较亮红色AlGalnP)、HRF(超亮红色AlGalnP)、URF(最亮红色AlGalnP630nm)、VY(较亮黄色GaAsP/GaP585nm)、HY(超亮黄色AlGalnP595nm)、UY(最亮黄色AlGalnP595nm)、UYS(最亮黄色AlGalnP587nm)、UE(最亮桔色AlGalnP620nm)、HE(超亮桔色AlGalnP620nm)、UG(最亮绿色AIGalnP574nm)LED等。

  衬底

  对于制作LED芯片来说,衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底,需要根据设备和LED器件的要求进行选择。三种衬底材料:蓝宝石(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(SiC)。

  蓝宝石的优点:1.生产技术成熟、器件质量较好;2.稳定性很好,能够运用在高温生长过程中;3.机械强度高,易于处理和清洗。

  蓝宝石的不足:1.晶格失配和热应力失配,会在外延层中产生大量缺陷;2.蓝宝石是一种绝缘体,在上表面制作两个电极,造成了有效发光面积减少;3.增加了光刻、蚀刻工艺过程,制作成本高。

  硅是热的良导体,所以器件的导热性能可以明显改善,从而延长了器件的寿命。

  碳化硅衬底(CREE公司专门采用SiC材料作为衬底)的LED芯片,电极是L型电极,电流是纵向流动的。采用这种衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好,有利于做成面积较大的大功率器件。优点:碳化硅的导热系数为490W/m·K,要比蓝宝石衬底高出10倍以上。不足:碳化硅制造成本较高,实现其商业化还需要降低相应的成本。

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