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　一、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,1962 年,通用電氣公司的尼 克•何倫亞克(Nic kHolonyakJr.)開發(fā)出第一種實際應(yīng)用的可見光發(fā)光二極管。LED 是英文 light emi tting diode(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(yīng)用,產(chǎn)生了很好的經(jīng)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(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)計的燈中,Lumileds 公司采用了 18 個紅色 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。 汽車信號燈也是 LED 光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。

　　二、LED 芯片的原理

　　LED(Light Emitting Diode),發(fā)光二極管,是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件,它可以直接 把電轉(zhuǎn)化為光。LED 的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片,晶片的一端附在一個支架上,一端是負(fù) 極,另一端連接電源 的正極,使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。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)體連接起來的時候,它們之間就形成一個“P-N 結(jié)”。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用 于這個晶片的時候,電子就會被推向 P 區(qū),在 P 區(qū)里電子跟空穴復(fù)合,然后就會以光子 的 形式發(fā)出能量,這就是 LED 發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色,是由形成 P-N 結(jié)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(lián)(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?shù)男酒?yīng)商,下面根據(jù)產(chǎn)地細(xì)分下。

　　臺灣LED芯片 廠商：晶元光電 (Epistar)簡稱：ES、(聯(lián)詮、元坤,連勇,國聯(lián)),廣鎵光電 (Huga),新世紀(jì)(Genesis Photonics),華上(Arima Optoelectronics)簡稱：AOC,泰谷光電 (Tekcore),奇力,鉅新,光宏,晶發(fā),視創(chuàng),洲磊,聯(lián)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(lián)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(lán)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(jì)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(dá)光電、深圳方大,山東華光、上海藍(lán)寶等。

　　國外LED芯片廠商：CREE,惠普(HP),日亞化學(xué)(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(dǎo)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(chǎn)品。 特點：

　　(1)采用高散熱系數(shù)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(dǎo)電的 Si 襯底取代 GaAs 襯底,具備良好的熱傳導(dǎo)能力(導(dǎo)熱系數(shù)相差 3~4 倍),更適 應(yīng)于高驅(qū)動 電流領(lǐng)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(yīng)用于 High power 領(lǐng)域,eg:42mil MB。

　　2.GB 芯片定義和特點

　　定義：Glue Bonding(粘著結(jié)合)芯片;該芯片屬于 UEC 的專利產(chǎn)品。 特點：

　　(1)透明的藍(lán)寶石襯底取代吸光的 GaAs 襯底,其出光功率 是傳統(tǒng) AS(Absorbable structure)芯片的 2 倍以上,藍(lán)寶石襯底類似 TS 芯片的 GaP 襯底。

　　(2)芯片四面發(fā)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(jié)構(gòu),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(chǎn)品。 特點:

　　(1)芯片工藝制作復(fù)雜,遠(yuǎn)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(yīng)用廣泛。

　　4.AS 芯片定義與特點

　　定義：Absorbable structure (吸收襯底)芯片;經(jīng)過近四十年的發(fā)展努力,臺灣 LED 光 電業(yè)界對于該類型芯片的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售處于成熟的階段,各大公司在此方面的研發(fā)水平 基本處于同一水平,差距不大。

　　大陸芯片制造業(yè)起步較晚,其亮度及可靠度與臺灣業(yè)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(guī)芯片要亮。

　　(2)信賴性優(yōu)良。

　　(3)應(yīng)用廣泛。