LED技術(shù)發(fā)展歷史全回顧

【導(dǎo)讀】LED(全稱(chēng)：Light-Emitting Diode，發(fā)光二極管) 是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時(shí)至今日能發(fā)出的光已遍及可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)及紫外線(xiàn)，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛取?

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED已被廣泛的應(yīng)用于顯示器、電視機(jī)采光裝飾和照明等領(lǐng)域。在市場(chǎng)需求與技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)之下，LED經(jīng)歷了一段輝煌的歷史。與您共同回顧LED發(fā)展歷程。

 

 

1907年，Henry Joseph Round發(fā)現(xiàn)作為研磨劑的碳化硅晶體(SiC)通電后可以發(fā)光的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)之后，人們就對(duì)SiC和Ⅱ-Ⅳ族化合物半導(dǎo)體的礦物質(zhì)發(fā)光現(xiàn)象展開(kāi)研究。

1936年，George Destiau出版了一個(gè)關(guān)于硫化鋅粉未來(lái)發(fā)光的報(bào)告。隨著研究的深入，最終出現(xiàn)了“電致發(fā)光”這個(gè)術(shù)語(yǔ)。

1952年，人工合成的Ge、Si 晶體的pn結(jié)發(fā)光誕生。1954年，開(kāi)始制作、研究GaP單晶和GaAs單晶的性能。

1955年，美國(guó)無(wú)線(xiàn)電公司(Radio Corporation of America)的魯賓 布朗石泰(Rubin Braunstein)首次發(fā)現(xiàn)了砷化鎵(GaAs)及其他半導(dǎo)體合金的紅外放射作用。

1962年，GE、Monsanto、IBM 的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出了發(fā)紅光的磷砷化鎵(GaAsP)半導(dǎo)體化合物，從此可見(jiàn)發(fā)光二極管步入了商業(yè)化的發(fā)展歷程。

1965年，全球第一款商業(yè)化發(fā)光二級(jí)管誕生，它是用鍺材料做成的可發(fā)出紅外光的LED，當(dāng)時(shí)的單價(jià)約為45美元。其后不久，Monsanto和惠普公司推出了用GaAsp材料制作的商業(yè)化紅色LED。這種LED的效率大約為0.1 lm/w，比一般的60-100w白織燈的15 lm/w要低100多倍。

1968年，LED的研發(fā)取得了突破性進(jìn)展，利用氮摻雜工藝使GaAsP器件的效率達(dá)到了1 lm/w，并且能夠發(fā)出紅光、橙光和黃光。1971，業(yè)界又推出了具有相同效率的GaP綠色芯片LED。

1993年，在日本日亞化工(Nichia)工作的中村修二成功把氮滲入，發(fā)明了基于寬禁帶半導(dǎo)體材料氮化鎵(GaN)和銦氮化稼(InGaN)的具有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值的藍(lán)光LED，這類(lèi)LED在1990年代后期得到廣泛應(yīng)用。

1997年，Schlotter和Nakamura等人先后發(fā)明了用藍(lán)光管芯加黃光熒光粉封裝成白光LED的技術(shù)。

 

 

繼氮化鎵LED之后，科學(xué)界隨即又制造出能產(chǎn)生高強(qiáng)度綠光和藍(lán)光的銦氮鎵LED。超亮度藍(lán)光芯片是白光LED的核心，在這個(gè)發(fā)光芯片上抹上熒光粉，然后熒光粉通過(guò)吸收來(lái)自芯片的藍(lán)色光源再轉(zhuǎn)化為白光。利用這種技術(shù)能制造出任何可見(jiàn)顏色的光。
【導(dǎo)讀】LED(全稱(chēng)：Light-Emitting Diode，發(fā)光二極管) 是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時(shí)至今日能發(fā)出的光已遍及可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)及紫外線(xiàn)，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛取?

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED已被廣泛的應(yīng)用于顯示器、電視機(jī)采光裝飾和照明等領(lǐng)域。在市場(chǎng)需求與技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)之下，LED經(jīng)歷了一段輝煌的歷史。與您共同回顧LED發(fā)展歷程。

 

 

1907年，Henry Joseph Round發(fā)現(xiàn)作為研磨劑的碳化硅晶體(SiC)通電后可以發(fā)光的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)之后，人們就對(duì)SiC和Ⅱ-Ⅳ族化合物半導(dǎo)體的礦物質(zhì)發(fā)光現(xiàn)象展開(kāi)研究。

1936年，George Destiau出版了一個(gè)關(guān)于硫化鋅粉未來(lái)發(fā)光的報(bào)告。隨著研究的深入，最終出現(xiàn)了“電致發(fā)光”這個(gè)術(shù)語(yǔ)。

1952年，人工合成的Ge、Si 晶體的pn結(jié)發(fā)光誕生。1954年，開(kāi)始制作、研究GaP單晶和GaAs單晶的性能。

1955年，美國(guó)無(wú)線(xiàn)電公司(Radio Corporation of America)的魯賓 布朗石泰(Rubin Braunstein)首次發(fā)現(xiàn)了砷化鎵(GaAs)及其他半導(dǎo)體合金的紅外放射作用。

1962年，GE、Monsanto、IBM 的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出了發(fā)紅光的磷砷化鎵(GaAsP)半導(dǎo)體化合物，從此可見(jiàn)發(fā)光二極管步入了商業(yè)化的發(fā)展歷程。

1965年，全球第一款商業(yè)化發(fā)光二級(jí)管誕生，它是用鍺材料做成的可發(fā)出紅外光的LED，當(dāng)時(shí)的單價(jià)約為45美元。其后不久，Monsanto和惠普公司推出了用GaAsp材料制作的商業(yè)化紅色LED。這種LED的效率大約為0.1 lm/w，比一般的60-100w白織燈的15 lm/w要低100多倍。

1968年，LED的研發(fā)取得了突破性進(jìn)展，利用氮摻雜工藝使GaAsP器件的效率達(dá)到了1 lm/w，并且能夠發(fā)出紅光、橙光和黃光。1971，業(yè)界又推出了具有相同效率的GaP綠色芯片LED。

1993年，在日本日亞化工(Nichia)工作的中村修二成功把氮滲入，發(fā)明了基于寬禁帶半導(dǎo)體材料氮化鎵(GaN)和銦氮化稼(InGaN)的具有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值的藍(lán)光LED，這類(lèi)LED在1990年代后期得到廣泛應(yīng)用。

1997年，Schlotter和Nakamura等人先后發(fā)明了用藍(lán)光管芯加黃光熒光粉封裝成白光LED的技術(shù)。

 

 

繼氮化鎵LED之后，科學(xué)界隨即又制造出能產(chǎn)生高強(qiáng)度綠光和藍(lán)光的銦氮鎵LED。超亮度藍(lán)光芯片是白光LED的核心，在這個(gè)發(fā)光芯片上抹上熒光粉，然后熒光粉通過(guò)吸收來(lái)自芯片的藍(lán)色光源再轉(zhuǎn)化為白光。利用這種技術(shù)能制造出任何可見(jiàn)顏色的光。
【導(dǎo)讀】LED(全稱(chēng)：Light-Emitting Diode，發(fā)光二極管) 是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時(shí)至今日能發(fā)出的光已遍及可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)及紫外線(xiàn)，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛取?

2001年，Kafmann等人用UV LED激發(fā)三基色熒光粉得到白光LED。[!--empirenews.page--]

2002年，在市場(chǎng)上開(kāi)始有5W的LED的出現(xiàn)，而其效率大約是每瓦18至22流明。

2003年9月，Cree, Inc.公司展示了其新款的藍(lán)光LED，在20mW下效率達(dá)35%。他們亦制造了一款達(dá)65 lm/W(流明每瓦)的白光LED商品，這是當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上最亮的白光LED。2005年他們展示了一款白光LED原型，在350mW下，創(chuàng)下了每瓦70 lm 的記錄性效率。

2006年，Cree公司宣布推出一款新的冷白光LED——“XP.G”，發(fā)光效率和亮度都創(chuàng)下新的紀(jì)錄，其在驅(qū)動(dòng)電流為350mA時(shí)，光通量達(dá)139 lm，發(fā)光效率為132 lm/W，亮度和光效分別比Cree公司最亮的XR-E LED提高37%和53%，被稱(chēng)為“業(yè)界最亮且具有最高效率的照明級(jí)LED”。

2007年，美國(guó)的Cree公司在SiC襯底上生長(zhǎng)雙異質(zhì)結(jié)，SiC襯底可以把GaN基LED的金屬電極制造在襯底的底部，電流能夠通過(guò)低阻導(dǎo)電襯底的垂直流動(dòng)，也為發(fā)展其他光電子器件奠定了基礎(chǔ)。

同年，日亞化學(xué)公司發(fā)布了下一代高功率白光LED， 350mA電流輸入時(shí)光通量為145 lm，發(fā)光效率為134 lm/W。實(shí)現(xiàn)白色LED高效化的原因是實(shí)現(xiàn)了所用的藍(lán)色LED芯片的高效化。該藍(lán)色LED在350mA驅(qū)動(dòng)時(shí)的光功率為65lm/W，波長(zhǎng)為444nm，外部量子效率為66.5%。

2009年2月，日亞化工(Nichia)發(fā)表了效率高達(dá)249 lm/W的LED，此乃實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。

 

 

2010年2月、Philips Lumileds造一白色LED，在受控的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境內(nèi)，以標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件及350mA電流推動(dòng)下得出208lm/W，但由于該公司無(wú)透露當(dāng)時(shí)的偏壓電壓，所未能得知其功率。

2011年，科銳(CREE)宣布獲得231 lm/W的LED production光效，CREE的每瓦231流明每瓦的LED是在4500K色溫350毫安電流的標(biāo)準(zhǔn)下測(cè)試初來(lái)的結(jié)果。

2012年4月、美國(guó)發(fā)光二極管大廠(chǎng)科銳(Cree)推出254 lm/W光效再度刷新功率。

2013年2月，LED照明領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)先者科銳公司宣布，其白光功率型LED光效再度刷新行業(yè)最高紀(jì)錄，達(dá)到276 lm/W。

LED發(fā)展歷史已經(jīng)幾十年，隨著人們對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光材料研究的不斷深入，LED制造工藝的不斷進(jìn)步和新材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，各種顏色的超高亮度LED取得了突破性進(jìn)展。無(wú)論是發(fā)光效率還是產(chǎn)品質(zhì)量都有了質(zhì)的提高，LED的應(yīng)用市場(chǎng)也越來(lái)越廣泛。隨著全球LED市場(chǎng)需求的進(jìn)一步加大，未來(lái)LED發(fā)展面臨巨大機(jī)遇，其產(chǎn)業(yè)正向著并將繼續(xù)向著更多種類(lèi)、更高亮度、更大應(yīng)用范圍和更低成本方向發(fā)展。

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