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【干货】 从头到脚剖析LED

导读: LED取自Light Emitting Diode三个字的缩写,中文译为“发光二极管”,具有二极管的特性。LED的心脏是一个半导体的晶片。晶片主要由P型半导体和N型半导体组成,不同材料的P型和N形半导体经正向电流作用下会发出不同色彩的光。

  在1962年诞生的初始,LED只是激光技术的副产品,但是经过岁月的打磨,它已经成为了照明业的王者。

  回顾历史

【干货】 从头到脚解剖LED

  1907年,英国马可尼(Marconi)实验室的科学家Henry Round第一次推论半导体PN结在一定的条件下可以发出光。这个发现奠定了LED被发明的物理基础。

  1927年,俄罗斯科学家奥列弗拉基洛谢夫(Oleg Vladimirovich Losev)独立制作了世界上第一颗LED,其研究成果曾先后在俄国、德国和英国的科学杂志上发表,可惜当时并没有人理睬他。

  1955年,美国无线电公司(RadioCorporation of America)33岁的物理学家鲁宾·布朗石泰(Rubin Braunstein)首次发现了砷化镓(GaAs)及其他半导体合金的红外放射作用并在物理上实现了二极管的发光,可惜发出的光不是可见光而是红外线,但这个贡献也很大了。

  1961年,德州仪器公司(TI)的科学家鲍勃·布莱德(Bob Biard)和加里·皮特曼(Gary Pittman)发现砷化镓在施加电子流时会释放红外光辐射。他们率先生产出了用于商业用途的红外LED并获得了砷化镓红外二极管的发明专利。不久,红外LED就被广泛应用于传感及光电设备当中。

  1962年,美国通用电气公司(GE)一名34岁的普通研究人员尼克·何伦亚克(Nick Holonyak Jr.)发明了可以发出红色可见光的LED,被称为“发光二极管之父”,后来也获得了N多奖项。当时的LED还只能手工制造,而且每只的售价需要10美元。1963年,他离开通用电气公司,出任其母校美国伊利诺大学电机工程系教授,培养自己的接班人。

  1972年,何伦亚克的学生乔治·克劳福德(M. George Craford)踏着前辈们的脚步发明了第一颗橙黄光LED,其亮度是先前红光LED的10倍,这标志着LED向着提高发光效率方向迈出的第一步。

  20世纪70年代末期,LED已经出现了红、橙、黄、绿、翠绿等颜色,但依然没有蓝色和白色光的LED。因为只有发明出蓝光LED才可能实现全彩色LED显示,市场价值巨大,也是当时世界性的攻关难题。科学家们转而将重点放在了提高LED的发光效率上面。

  20世纪70年代中期,LED可产生绿、黄、橙色光时,发光效为1流明/瓦,到了20世纪80年代中期对砷化镓和磷化铝的使用使得第一代高亮度红、黄、绿色光LED诞生,发光效率已达到10流明/瓦。

  1993年,中村修二在日本日亚化学工业株式 会社(Nichia Corporation)就职期间,利用半导体材料氮化镓(GaN)和铟氮化稼(InGaN)发明了蓝光LED,在蓝光LED出现之前,由于无法通过RGB系统合成白光,LED的光效、亮度也不高,LED无法应用于照明领域。因此在1995年中村修二采用铟氮化稼又发明了绿光LED,在1998年利用红、绿、蓝三种LED制成白光LED,从此绿光与白光LED研制成功,标志着LED正式进入照明领域,是LED照明发展最关键的里程碑。中村修二被称为“蓝光、绿光、白光LED之父”

  1996年,日亚化学公司在日本最早申报的白光LED的发明专利就是在蓝光LED芯片上涂覆YAG黄色荧光粉,通过芯片发出的蓝光与荧光粉被激活后发出的黄光互补而形成白光。蓝色和白色光LED的出现拓宽了LED的应用领域,使全彩色LED显示、LED照明等应用成为可能。

  21世纪初,LED已经可以发出任何可见光谱颜色的光(还包括有红外线和紫外线)。其发光效率已经达到100流明/瓦以上。

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