LEDinside回顧:LED編年史

LED(全稱:Light-Emitting Diode,發光二極管) 是一種能發光的半導體電子元件。這種電子元件早期只能發出低光度的紅光,之後發展出其他單色光的版本,時至今日能發出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線,光度也提高到相當的光度。隨著技術的不斷進步,LED已被廣泛的應用於顯示器、電視機採光裝飾和照明等領域。在市場需求與技術進步的推動之下,LED經歷了一段輝煌的歷史。在此,LEDinside小編與您共同回顧LED發展歷程。

1907年,Henry Joseph Round發現作為研磨劑的碳化硅晶體(SiC)通電後可以發光的現象。這種現象被發現之後,人們就對SiC和Ⅱ-Ⅳ族化合物半導體的礦物質發光現象展開研究。

1936年,George Destiau出版了一個關於硫化鋅粉未來發光的報告。隨著研究的深入,最終出現了「電致發光」這個術語。

1952年,人工合成的Ge、Si 晶體的pn結髮光誕生。1954年,開始製作、研究GaP單晶和GaAs單晶的性能。

1955年,美國無線電公司(Radio Corporation of America)的魯賓•布朗石泰(Rubin Braunstein)首次發現了砷化鎵(GaAs)及其他半導體合金的紅外放射作用。

1962年,GE、Monsanto、IBM 的聯合實驗室開發出了發紅光的磷砷化鎵(GaAsP)半導體化合物,從此可見發光二極管步入了商業化的發展歷程。

1965年,全球第一款商業化發光二級管誕生,它是用鍺材料做成的可發出紅外光的LED,當時的單價約為45美元。其後不久,Monsanto和惠普公司推出了用GaAsp材料製作的商業化紅色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的研發取得了突破性進展,利用氮摻雜工藝使GaAsP器件的效率達到了1 lm/w,並且能夠發出紅光、橙光和黃光。1971,業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,發明了基於寬禁帶半導體材料氮化鎵(GaN)和銦氮化稼(InGaN)的具有商業應用價值的藍光LED,這類LED在1990年代後期得到廣泛應用。

1997年,Schlotter和Nakamura等人先後發明了用藍光管芯加黃光螢光粉封裝成白光LED的技術。

繼氮化鎵LED之後,科學界隨即又製造出能產生高強度綠光和藍光的銦氮鎵LED。超亮度藍光芯片是白光LED的核心,在這個發光芯片上抹上螢光粉,然後螢光粉通過吸收來自芯片的藍色光源再轉化為白光。利用這種技術能製造出任何可見顏色的光。

2001年,Kafmann等人用UV LED激發三基色螢光粉得到白光LED。

2002年,在市場上開始有5W的LED的出現,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光LED,在20mW下效率達35%。他們亦製造了一款達65 lm/W(流明每瓦)的白光LED商品,這是當時市場上最亮的白光LED。2005年他們展示了一款白光LED原型,在350mW下,創下了每瓦70 lm 的記錄性效率。

2006年,Cree公司宣佈推出一款新的冷白光LED——「XP.G」,發光效率和亮度都創下新的紀錄,其在驅動電流為350mA時,光通量達139 lm,發光效率為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%,被稱為「業界最亮且具有最高效率的照明級LED」。

2007年,美國的Cree公司在SiC襯底上生長雙異質結,SiC襯底可以把GaN基LED的金屬電極製造在襯底的底部,電流能夠通過低阻導電襯底的垂直流動,也為發展其他光電子器件奠定了基礎。

同年,日亞化學公司發佈了下一代高功率白光LED, 350mA電流輸入時光通量為145 lm,發光效率為134 lm/W。實現白色LED高效化的原因是實現了所用的藍色LED芯片的高效化。該藍色LED在350mA驅動時的光功率為65lm/W,波長為444nm,外部量子效率為66.5%。

2009年2月,日亞化工(Nichia)發表了效率高達249 lm/W的LED,此乃實驗室數據。

2010年2月、Philips Lumileds造一白色LED,在受控的實驗室環境內,以標準測試條件及350mA電流推動下得出208lm/W,但由於該公司無透露當時的偏壓電壓,所未能得知其功率。

2011年,科銳(CREE)宣佈獲得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毫安電流的標準下測試初來的結果。

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

2013年2月,LED照明領域的市場領先者科銳公司宣佈,其白光功率型LED光效再度刷新行業最高紀錄,達到276 lm/W。

LED發展歷史已經幾十年,隨著人們對半導體發光材料研究的不斷深入,LED製造工藝的不斷進步和新材料的開發和應用,各種顏色的超高亮度LED取得了突破性進展‚無論是發光效率還是產品質量都有了質的提高,LED的應用市場也越來越廣泛。隨著全球LED市場需求的進一步加大,未來LED發展面臨巨大機遇,其產業正向著並將繼續向著更多種類、更高亮度、更大應用範圍和更低成本方向發展。

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