LED芯片基础知识专题介绍

    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（Nick HolonyakJr.）开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。LED是英文light emitting diode（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。

    二、LED芯片的原理

    LED（Light Emitting Diode），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。

    三、主要芯片厂商

    德国的欧司朗,美国的流明、CREE、AXT，台湾的广稼、国联（FPD）、鼎元（TK）、华汕（AOC）、汉光（HL）、艾迪森、光磊（ED），韩国的有首尔，日本的有日亚、东芝，大陆的有大连路美、福地、三安、杭州士兰明芯、仿日亚等它们都是大家耳熟能详的芯片供应商，下面根据产地细分下。

    台湾LED芯片厂商：晶元光电（Epistar）简称：ES、（联诠、元坤，连勇，国联），广镓光电（Huga），新世纪（Genesis Photonics），华上（Arima OptoELectronics）简称：AOC，泰谷光电（Tekcore），奇力，钜新，光宏，晶发，视创，洲磊，联胜（HPO），汉光（HL），光磊（ED），鼎元（Tyntek）简称：TK，曜富洲技TC，灿圆（FormosaEpitaxy），国通，联鼎，全新光电（VPEC）等。华兴（Ledtech Electronics）、东贝（UnityOptoTechnology）、光鼎（ParaLight Electronics）、亿光（Everlight Electronics）、佰鸿（Bright LED Electronics）、今台（King bright）、菱生精密（Lingsen Precision Industries）、立基（Ligitek Electronics）、光宝（Lite-On Technology）、宏齐(HARVATEK)等。

    大陆LED芯片厂商：三安光电简称（S）、上海蓝光（Epilight）简称（E）、士兰明芯（SL）、大连路美简称（LM）、迪源光电、华灿光电、南昌欣磊、上海金桥大晨、河北立德、河北汇能、深圳奥伦德、深圳世纪晶源、广州普光、扬州华夏集成、甘肃新天电公司、东莞福地电子材料、清芯光电、晶能光电、中微光电子、乾照光电、晶达光电、深圳方大，山东华光、上海蓝宝等。

    国外LED芯片厂商：CREE，惠普（HP），日亚化学（Nichia），丰田合成，大洋日酸，东芝、昭和电工（SDK），Lumileds，旭明（Smileds），Genelite，欧司朗（Osram），GeLcore，首尔半导体等，普瑞，韩国安萤（Epivalley）等

    四、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。

    Thermal Conductivity

    GaAs：46W/m-KGaP：77W/m-K

    Si：125～150W/m-K

    Cupper：300~400W/m-k

    SiC：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(Absorbable structure)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。