【今天你充電了嗎】超全的LED芯片知識(shí)
LED行業(yè)發(fā)展日新月異,每天都有新信息、新科技出來(lái),競(jìng)爭(zhēng)猶如逆水行舟不進(jìn)則退,今天你充電了嗎?
LED芯片也稱為led發(fā)光芯片,是led燈的核心組件,也就是指的P-N結(jié)。其主要功能是:把電能轉(zhuǎn)化為光能,芯片的主要材料為單晶硅。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成,一部分是P型半導(dǎo)體,在它里面空穴占主導(dǎo)地位,另一端是N型半導(dǎo)體,在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候,它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié)。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候,電子就會(huì)被推向P區(qū),在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合,然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量,這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色,是由形成P-N結(jié)的材料決定的。
led歷史
50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識(shí),1962年,通用電氣公司的尼克·何倫亞克(NickHolonyakJr.)開發(fā)出第一種實(shí)際應(yīng)用的可見光發(fā)光二極管。 LED是英文lightemitTIngdiode(發(fā)光二極管)的縮寫,它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料,置于一個(gè)有引線的架子上,然后四周用環(huán)氧樹脂密封,即固體封裝,所以能起到保護(hù)內(nèi)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(lái)各種光色的LED在交通信號(hào)燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用,產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。以12英寸的紅色交通信號(hào)燈為例,在美國(guó)本來(lái)是采用長(zhǎng)壽命、低光效的140瓦白熾燈作為光源,它產(chǎn)生2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后,光損失90%,只剩下200流明的紅光。而在新設(shè)計(jì)的燈中,Lumileds公司采用了18個(gè)紅色LED光源,包括電路損失在內(nèi),共耗電14瓦,即可產(chǎn)生同樣的光效。汽車信號(hào)燈也是LED光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。
分類
用途:根據(jù)用途分為大功率led芯片、小功率led芯片兩種;
顏色:主要分為三種:紅色、綠色、藍(lán)色(制作白光的原料);
形狀:一般分為方片、圓片兩種;
大小:小功率的芯片一般分為8mil、9mil、12mil、14mil等
芯片尺寸
大功率LED芯片有尺寸為38*38mil,40*40mil,45*45mil等三種當(dāng)然芯片尺寸是可以訂制的,這只是一般常見的規(guī)格。mil是尺寸單位,一個(gè)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規(guī)格。理論上來(lái)說(shuō),芯片越大,能承受的電流及功率就越大。不過(guò)芯片材質(zhì)及制程也是影響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,其他廠牌同樣大小的芯片,最多能承受到2W。
發(fā)光亮度
一般亮度:R(紅色GaAsP655nm)、H(高紅GaP697nm)、G(綠色GaP565nm)、Y(黃色GaAsP/GaP585nm)、E(桔色GaAsP/GaP635nm)等;
高亮度:VG(較亮綠色GaP565nm)、VY(較亮黃色GaAsP/GaP585nm)、SR(較亮紅色GaA/AS660nm);
超高亮度:UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等。
二元晶片(磷﹑鎵):H﹑G等;
三元晶片(磷﹑鎵﹑砷):SR(較亮紅色GaA/AS660nm)、HR(超亮紅色GaAlAs660nm)、UR(最亮紅色GaAlAs660nm)等;
四元晶片(磷﹑鋁﹑鎵﹑銦):SRF(較亮紅色AlGalnP)、HRF(超亮紅色AlGalnP)、URF(最亮紅色AlGalnP630nm)、 VY(較亮黃色GaAsP/GaP585nm)、HY(超亮黃色AlGalnP595nm)、UY(最亮黃色AlGalnP595nm)、UYS(最亮黃色AlGalnP587nm)、UE(最亮桔色AlGalnP620nm)、HE(超亮桔色AlGalnP620nm)、UG(最亮綠色 AIGalnP574nm)LED等。
襯底
對(duì)于制作LED芯片來(lái)說(shuō),襯底材料的選用是首要考慮的問(wèn)題。應(yīng)該采用哪種合適的襯底,需要根據(jù)設(shè)備和LED器件的要求進(jìn)行選擇。三種襯底材料:藍(lán)寶石(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(SiC)。
藍(lán)寶石的優(yōu)點(diǎn):1.生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量較好;2.穩(wěn)定性很好,能夠運(yùn)用在高溫生長(zhǎng)過(guò)程中;3.機(jī)械強(qiáng)度高,易于處理和清洗。
藍(lán)寶石的不足:1.晶格失配和熱應(yīng)力失配,會(huì)在外延層中產(chǎn)生大量缺陷;2.藍(lán)寶石是一種絕緣體,在上表面制作兩個(gè)電極,造成了有效發(fā)光面積減少;3.增加了光刻、蝕刻工藝過(guò)程,制作成本高。
硅是熱的良導(dǎo)體,所以器件的導(dǎo)熱性能可以明顯改善,從而延長(zhǎng)了器件的壽命。
碳化硅襯底(CREE公司專門采用SiC材料作為襯底)的LED芯片,電極是L型電極,電流是縱向流動(dòng)的。采用這種襯底制作的器件的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能都非常好,有利于做成面積較大的大功率器件。優(yōu)點(diǎn):碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)為490W/m·K,要比藍(lán)寶石襯底高出10倍以上。不足:碳化硅制造成本較高,實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化還需要降低相應(yīng)的成本。