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发光二极管谁发明的_最早出现在哪个国家

2018年01月25日 14:29 网络整理 作者: 用户评论(0

LED发光二极管最早出现在1962年,距今已有半个多世纪的发展史。

发光二极管(英语:Light-EmitTIng Diode,简称LED) 是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现,早期只能发出低光度的红光,之后发展出其他单色光的版本,时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线,光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等;随着技术的不断进步,发光二极管已被广泛地应用于显示器、电视机采光装饰和照明。

香槟大学城有位赫赫有名的发明家NickHolonyak.1962年发明第一粒红光二极体(LED,lightemitTIngdiodes),这是继爱迪生发明电灯之后,最重要的灯光科技大跃进。

早在1907年开始,人们就发现某些半导体材料制成的二极管在正向导通时有发光的物理现象,但生产出有一定发光效率的红光LED已是1969年了。1994-1995年人们开发成功了蓝光LED,并在1998年实现了真正商品化。2000-2002年间,研发人员不断追求成本效益,使LED成功打入手机背光源市场。到今天,LED已生产了30多年,各种类型的LED、利用LED作二次开发的产品及与LED配套的产品(如白光LED驱动器)发展迅速,新产品不断上市,并已发展成为一种新型产业。

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发光二极管发展史

①1962年,GE、Monsanto、IBM的联合实验室开发出了发红光的磷砷化镓(GaAsP)半导体化合物,从此可见光发光二极管步入商业化发展进程。

②1965年,全球第一款商用化发光二极管诞生,它是用锗材料做成的可发出红外光的LED,当时的单价约为45美元。其后不久,Monsanto和惠普公司推出了用GaAsP材料制作的商用化红色LED。这种LED的效率为每瓦大约0.1流明,比一般的60至100瓦白炽灯的每瓦15流明要低上100多倍。

③1968年,LED的研发取得了突破性进展,利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1流明/瓦,并且能够发出红光、橙光和黄色光。

④1971,业界又推出了具有相同效率的GaP绿色芯片LED。

⑤到20世纪70年代,由于LED器件在家庭与办公设备中的大量应用,LED的价格直线下跌。事实上,LED在那个时代主打市场是数字与文字显示技术应用领域。

⑥80年代早期的重大技术突破是开发出了AlGaAsLED,它能以每瓦10流明的发光效率发出红光。这一技术进步使LED能够应用于室外信息发布以及汽车高位刹车灯(CHMSL)设备。

⑦1990年,业界又开发出了能够提供相当于最好的红色器件性能的AlInGaP技术,这比当时标准的GaAsP器件性能要高出10倍。

⑧今天,效率最高的LED是用透明衬底AlInGaP材料做的。在1991年至2001年期间,材料技术、芯片尺寸和外形方面的进一步发展使商用化LED的光通量提高了将近30倍。

⑨1994年,日本科学家中村修二在GaN基片上研制出了第一只蓝色发光二极管,由此引发了对GaN基LED研究和开发的热潮。1996年由日本Nichia公司(日亚)成功开发出白色LED。

⑩20世纪90年代后期,研制出通过蓝光激发YAG荧光粉产生白光的LED,但色泽不均匀,使用寿命短,价格高。随着技术的不断进步,近年来白光LED的发展相当迅速,白光LED的发光效率已经达到38lm/W,实验室研究成果可以达到70lm/W,大大超过白炽灯,向荧光灯逼近。

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LED技术研发之路

LED技术研发之路,最为人津津乐道的故事,就是开发蓝光LED时,碳化矽(SiC)与氮化镓(GaN)两大门派之争。这也是许多研发团队辛勤投入开发蓝光LED元件时,必须痛苦抉择的两条截然不同的道路。

之前,全球许多大公司皆投入SiC研发,结果日本一家专门做荧光粉业务的公司——日本日亚化工公司(Nichia Chemical Industries Ltd.)的研发人员中村修二先生(Shuj Nakamura)於1994年和1995年,在氮化镓(GaN)研究方面获得重大突破,并取得震惊全球的专利。这位研发人员的重大突破,引发了包括Sony及Toshiba等大厂的最高主管都出面为自己所做的错误决策导致技术落後而道歉。这位Nakamura的技术突破,让氮化镓(GaN)阵营正式快速超越SiC。原本做荧光粉业务的Nichia由於在蓝光LED技术上的成功,使其年营业额从约1亿美元快速发展到2003年的9亿美元。而原本该公司准备发给Nakamura的专利奖励金是日币200万元,经过一场官司後,Nichia被判定应该给这位研究人员日币2亿元。继蓝光LED技术突破後,白光LED正式启动了广泛的LED应用风潮,从显示、指示及手机光源,到正在酝酿中的LCD-TV背光源,各种新机会的大门不断被创意敲开。

LED是继1950年代矽(Si)半导体技术後,由三五族(III-V族)化合物半导体发展的半导体器件。LED的发光原理是利用半导体中的电子和空穴结合而发出光子,不同於灯泡需要在3000度以上的高温下操作,也不必像日光灯需使用高电压激发电子束,LED和一般的电子元件相同,只需要2-4V的电压,在常温下就可以正常动作,因此其寿命也比传统光源来得更长。

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LED所发出的颜色,主要是取决於电子与空穴结合所释放出来的能量高低,也就是由所用的半导体材料的能隙所决定。同一种材料的波长都很接近,因此每一颗LED的光色都很纯正,与传统光源都混有多种颜色相比,LED可说是一种数字化的光源。

LED晶片大小可以因用途而随意切割,常用的大小为0.3-1.0mm左右,跟传统的灯泡或日光灯相比,体积相对小得多。为了使用方便,LED通常都使用树脂包装,做成5mm左右的各种形状,十分坚固耐震。

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( 发表人:李倩 )

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