仪器社区

led光源用什么原材料

thelong316 2016-01-26
各位,大家好,有一个问题困扰着我,我一直弄不明白LED光源和LED显示屏用的是什么做为核心原材料(资源)?谢谢啦!
评论
全部评论
李良璞
LED(Light Emitting Diode),发光二极管,简称LED,,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,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。 它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。由于具有容易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现丰富、使用寿命长等优点,广泛应用于城市各工程中、大屏幕显示系统。LED可以作为显示屏,在计算机控制下,显示色彩变化万千的视频和图片。 LED是一种能够将电能转化为可见光的半导体。
LED外延片工艺流程:
近十几年来,为了开发蓝色高亮度发光二极管,世界各地相关研究的人员无不全力投入。而商业化的产品如蓝光及绿光发光二级管LED及激光二级管LD的应用无不说明了III-V族元素所蕴藏的潜能。在目前商品化LED之材料及其外延技术中,红色及绿色发光二极管之外延技术大多为液相外延成长法为主,而黄色、橙色发光二极管目前仍以气相外延成长法成长磷砷化镓GaAsP材料为主。
一般来说,GaN的成长须要很高的温度来打断NH3之N-H的键解,另外一方面由动力学仿真也得知NH3和MO Gas会进行反应产生没有挥发性的副产物。
LED外延片工艺流程如下:
衬底 - 结构设计 - 缓冲层生长 - N型GaN层生长 - 多量子阱发光层生 - P型GaN层生长 - 退火 - 检测(光荧光、X射线) - 外延片
外延片- 设计、加工掩模版 - 光刻 - 离子刻蚀 - N型电极(镀膜、退火、刻蚀) - P型电极(镀膜、退火、刻蚀) - 划片 - 芯片分检、分级
具体介绍如下:
固定:将单晶硅棒固定在加工台上。
切片:将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的薄硅片。此过程中产生的硅粉采用水淋,产生废水和硅渣。
退火:双工位热氧化炉经氮气吹扫后,用红外加热至300~500℃,硅片表面和氧气发生反应,使硅片表面形成二氧化硅保护层。
倒角:将退火的硅片进行修整成圆弧形,防止硅片边缘破裂及晶格缺陷产生,增加磊晶层及光阻层的平坦度。此过程中产生的硅粉采用水淋,产生废水和硅渣。
分档检测:为保证硅片的规格和质量,对其进行检测。此处会产生废品。
研磨:用磨片剂除去切片和轮磨所造的锯痕及表面损伤层,有效改善单晶硅片的曲度、平坦度与平行度,达到一个抛光过程可以处理的规格。此过程产生废磨片剂。
清洗:通过有机溶剂的溶解作用,结合超声波清洗技术去除硅片表面的有机杂质。此工序产生有机废气和废有机溶剂。
RCA清洗:通过多道清洗去除硅片表面的颗粒物质和金属离子。
具体工艺流程如下:
SPM清洗:用H2SO4溶液和H2O2溶液按比例配成SPM溶液,SPM溶液具有很强的氧化能力,可将金属氧化后溶于清洗液,并将有机污染物氧化成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的有机污物和部分金属。此工序会产生硫酸雾和废硫酸。
DHF清洗:用一定浓度的氢氟酸去除硅片表面的自然氧化膜,而附着在自然氧化膜上的金属也被溶解到清洗液中,同时DHFYZ了氧化膜的形成。此过程产生氟化氢和废氢氟酸。
APM清洗: APM溶液由一定比例的NH4OH溶液、H2O2溶液组成,硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜(约6nm呈亲水性),该氧化膜又被NH4OH腐蚀,腐蚀后立即又发生氧化,氧化和腐蚀反复进行,因此附着在硅片表面的颗粒和金属也随腐蚀层而落入清洗液内。此处产生氨气和废氨水。 HPM清洗:由HCl溶液和H2O2溶液按一定比例组成的HPM,用于去除硅表面的钠、铁、镁和锌等金属污染物。此工序产生氯化氢和废盐酸。
DHF清洗:去除上一道工序在硅表面产生的氧化膜。 磨片检测:检测经过研磨、RCA清洗后的硅片的质量,不符合要求的则从新进行研磨和RCA清洗。
腐蚀A/B:经切片及研磨等机械加工后,晶片表面受加工应力而形成的损伤层,通常采用化学腐蚀去除。腐蚀A是酸性腐蚀,用混酸溶液去除损伤层,产生氟化氢、NOX和废混酸;腐蚀B是碱性腐蚀,用氢氧化钠溶液去除损伤层,产生废碱液。本项目一部分硅片采用腐蚀A,一部分采用腐蚀B。 分档监测:对硅片进行损伤检测,存在损伤的硅片重新进行腐蚀。
粗抛光:使用一次研磨剂去除损伤层,一般去除量在10~20um。此处产生粗抛废液。
精抛光:使用精磨剂改善硅片表面的微粗糙程度,一般去除量1 um以下,从而的到高平坦度硅片。产生精抛废液。
检测:检查硅片是否符合要求,如不符合则从新进行抛光或RCA清洗。 检测:查看硅片表面是否清洁,表面如不清洁则从新刷洗,直至清洁。
包装:将单晶硅抛光片进行包装。
芯片到制作成小芯片之前,是一张比较大的外延片,所以芯片制作工艺有切割这快,就是把外延片切割成小芯片。它应该是LED制作过程中的一个环节
LED晶片的作用:
LED晶片为LED的主要原材料,LED主要依靠晶片来发光。
LED晶片的组成:主要有砷(AS)铝(AL)镓(Ga)铟(IN)磷(P)氮(N)锶(Si)这几种元素中的若干种组成。
LED晶片的分类
1、按发光亮度分:
A、一般亮度:R、H、G、Y、E等
B、高亮度:VG、VY、SR等
C、超高亮度:UG、UY、UR、UYS、URF、UE等
D、不可见光(红外线):R、SIR、VIR、HIR
E、红外线接收管:PT
F、光电管:PD
2、按组成元素分:
A、二元晶片(磷、镓):H、G等
B、三元晶片(磷、镓、砷):SR、HR、UR等
C、四元晶片(磷、铝、镓、铟):SRF、HRF、URF、VY、HY、UY、UYS、UE、HE、UG
LED晶片特性表:
LED晶片型号发光颜色组成元素波长(nm)晶片型号发光颜色组成元素波长(nm)
SBI蓝色lnGaN/sic 430 HY超亮黄色AlGalnP 595
SBK较亮蓝色lnGaN/sic 468 SE高亮桔色GaAsP/GaP 610
DBK较亮蓝色GaunN/Gan 470 HE超亮桔色AlGalnP 620
SGL青绿色lnGaN/sic 502 UEZ亮桔色AlGalnP 620
DGL较亮青绿色LnGaN/GaN 505 URFZ亮红色AlGalnP 630
DGM较亮青绿色lnGaN 523 E桔色GaAsP/GaP635
PG纯绿GaP 555 R红色GAaAsP 655
SG标准绿GaP 560 SR较亮红色GaA/AS 660
G绿色GaP 565 HR超亮红色GaAlAs 660
VG较亮绿色GaP 565 URZ亮红色GaAlAs 660
UGZ亮绿色AIGalnP 574 H高红GaP 697
Y黄色GaAsP/GaP585 HIR红外线GaAlAs 850
VY较亮黄色GaAsP/GaP 585 SIR红外线GaAlAs 880
UYSZ亮黄色AlGalnP 587 VIR红外线GaAlAs 940
UYZ亮黄色AlGalnP 595 IR红外线GaAs 940
其它:
1、LED晶片厂商名称:A、光磊(ED) B、国联(FPD)C、鼎元(TK)D、华上(AOC)E、汉光(HL) F、AXT G、广稼。2、LED晶片在生产使用过程中需注意静电防护。
LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏,均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形;视频显示屏采用微型计算机进行控制,图文、图像并茂,以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息,还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳,立体感强,静如油画,动如电影,广泛应用于车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。
[编辑本段]LED特点
LED的内在特征决定了它是Z理想的光源去代替传统的光源,它有着广泛的用途。
体积小

LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻。
耗电量低
LED耗电非常低,一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说:它消耗的电不超过0.1W。
使用寿命长

在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时。
高亮度、低热量
比HID或白炽灯更少的热辐射。
环保
LED是由无毒的材料作成,不像荧光灯含水银会造成污染,同时LED也可以回收再利用。红光LED含有大量的As(砷),剧毒
坚固耐用
LED是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,这些特点使得LED可以说是不易损坏的。
可控性强
可以实现各种颜色的变化。
led光源的特点
1、电压: led使用低压电源,供电电压在6-24v之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。
2、效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少 80%
3、适用性:很小,每个单元 led小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境
4、稳定性: 10万小时,光衰为初始的50%
5、响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级, led灯的响应时间为纳秒级
6、对环境污染:无有害金属汞
7、颜色:改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的 led,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,Z后为绿色
8、价格:led的价格比较昂贵,较之于白炽灯,几只led的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成
[编辑本段]LED分类
1、按发光管发光颜色分
按发光管发光颜色分,可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。
2、按发光管出光面特征分
按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1;把φ5mm的记作T-1(3/4);把φ4.4mm的记作T-1(1/4)。
由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。
从发光强度角分布图来分有三类:
(1)高指向性。一般为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且不加散射剂。半值角为5°~20°或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或与光检出器联用以组成自动检测系统。
(2)标准型。通常作指示灯用,其半值角为20°~45°。
(3)散射型。这是视角较大的指示灯,半值角为45°~90°或更大,散射剂的量较大。
3、按发光二极管的结构分
按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
4、按发光强度和工作电流分
按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度100mcd);把发光强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA,而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同)。
除上述分类方法外,还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。
2 0 2016-01-26 0条评论 回复
您可能感兴趣的社区主题
加载中...
发布 评论