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什麽是LED項目?

先說光源的發展。

古希臘神話中,創造了人類之神的普羅米修斯,為了使人獲得永恒的光明,激怒了至高無上的神宙斯,偷偷帶來了能驅除黑暗,給人類帶來溫暖和光明的火種,卻遭到了殘酷的懲罰。這個故事既表現了光對人類的重要性,也反映了人類在追求光的道路上所付出的種種苦難。

在19世紀愛迪生發明電燈之前,人類實現照明的方式非常簡單,就是直接依靠各種火源的直射光,比如蠟燭、油燈。這些發光器件雖然在人類漫長的歷史長河中被點亮了很長時間,但由於其發光效率和發光質量極低,只能塵封在歷史博物館裏。進入20世紀後,隨著新工業革命的爆發,以愛迪生發明的新型白熾燈為代表的照明設備正式成為人類生產生活中的主流照明設備。

白熾燈出現後,人類社會的電力照明設備大致經歷了三個重要的發展階段,這三個階段的代表光源分別是熒光燈、高強度氣體放電燈和LED光源。其中,高強度氣體放電燈由於對使用環境要求嚴格,成本高,目前在民用領域並不是主流的照明設備。所以和我們日常生活密切相關的光源設備只有三大類:白熾燈、熒光燈、LED光源。

在這三種光源中,LED照明技術是最具優勢的最新照明技術。因此,自20世紀60年代出現以來,隨著現代半導體技術的發展,它得到了廣泛的應用。特別是進入21世紀後,LED照明技術衍生出的LED顯示技術和LED輔助顯示技術呈現出越來越強勁的發展勢頭。

除了在日常電氣照明領域逐漸流行的LED光源,目前在顯示領域與LED相關的設備有兩種:壹種是直接使用LED進行成像的LED顯示屏,另壹種是利用LED優良的發光特性,使用LED作為電視背光的新型液晶電視。另壹種曝光率較高的有機發光二極管顯示技術,雖然只比LED多壹個字母,但由於技術差距較大,也算是壹種全新的顯示技術,不在本文討論範圍內。

以下是LED的發展歷史:

1907年,亨利·約瑟夫·輪首先在壹塊碳化矽中觀察到電致發光。因為它的黃光太暗,不適合實際應用;更難的是碳化矽和電致發光不能很好的適應,研究已經放棄了。20世紀20年代末,伯恩哈德·古登(Bernhard Gudden)和羅伯特·維查德(Robert Wichard)在德國使用從硫化鋅和銅中提取的黃磷發光。又壹次因為光線昏暗而停止了。

1936年,George Destiau發表了硫化鋅粉末發光的報告。隨著電流的應用和廣泛認可,“電致發光”這個術語終於出現了。20世紀50年代,英國科學家在電致發光實驗中利用半導體砷化鎵,發明了第壹個具有現代意義的LED,60年代出現。據說早期的實驗中,led需要放在液氮中,要想在室溫下高效率工作,還需要進壹步的操作和突破。第壹個商用的LED只能發出不可見的紅外光,但很快在感應和光電領域得到應用。20世紀60年代末,通過在砷化鎵襯底上使用磷化物,發明了第壹個可見紅色LED。磷化鎵的變化使LED效率更高,發出更亮的紅光,甚至產生橙光。

到了70年代中期,磷化鎵被用作光源,然後它發出灰綠色的光。LED采用雙層磷化鎵芯片(壹紅壹綠),可以發出黃光。這時,俄羅斯科學家用金剛砂制成了黃色LED。雖然沒有歐洲的led效率高。但在20世紀70年代末,它可以發出純綠色的光。

20世紀80年代早期和中期砷化鎵和磷化鋁的使用導致了第壹代高亮度LED的誕生,先是紅色,然後是黃色,最後是綠色。到了90年代初,銦鋁磷化鎵生產出了橙色、橙色、黃色、綠色的led。第壹個具有歷史意義的藍色LED也出現在20世紀90年代初,再次使用金剛砂,這是早期半導體光源的壹個障礙。按照今天的技術標準,它就像俄羅斯的黃色LED壹樣暗淡。

90年代中期,超高亮GaN LEDs出現,隨後又制造出可以產生高強度綠光和藍光的InGaN LEDs。超高亮藍光芯片是白光LED的核心。發光芯片上塗有熒光磷,然後熒光磷通過吸收芯片發出的藍光光源轉化為白光。正是這種技術產生了任何可見顏色的光。今天,妳可以看到LED市場上生產的新穎顏色,如淺綠色和粉紅色。有科學思想的讀者可能會意識到,LED的發展經歷了壹個漫長而曲折的歷史過程。事實上,最近開發的LED不僅可以發出純紫外光,還可以發出真正的“黑色”紫外光。那麽LED的發展歷史到低能走多遠就不得而知了。也許有壹天我們能開發出能發射X射線的LED。早期的led只能用在指示燈、早期的計算器顯示屏和數字手表中。但現在開始出現在超亮領域。將在接下來的壹段時間內持續。

第三章:什麽是LED?

所謂led就是發光二極管。顧名思義,發光二極管是壹種能將電能轉化為光能的電子器件,具有二極管的特性。基本結構是電致發光半導體模塊,封裝在環氧樹脂中,由引腳作為正負電極支撐。

發光二極管的結構主要由PN結芯片、電極和光學系統組成。當向電極施加正向偏壓時,電子和空穴分別註入P區和N區。當不平衡的少數載流子與多數載流子復合時,多余的能量將以輻射光子的形式轉化為光能。發光過程包括三個部分:正向偏壓下的載流子註入、復合輻射和光能傳輸。在LED兩端加直流電壓,當電流從LED的陽極流向陰極時,半導體晶體發出從紫外到紅外不同顏色的光。通過調節電流,可以調節光的強度。通過改變電流可以改變顏色,從而通過調節材料的能帶結構和帶隙可以發出多色光。

還有兩種其他類型的發光二極管:LD和UV LED。

LD(激光二極管)半導體激光二極管和LED類似,也是PN結,通過外部電源向PN結註入電子來發光。半導體激光器的結構通常由P層、N層和有源層組成,形成雙異質結。體積小,耦合效率高,響應快。LD,聚光,重量輕,壽命長,結構簡單牢固,多用於底盤照明(如右圖)。

還有壹種是UV LED,UV(紫外線)就是紫外線的意思。從LED的原理我們知道,當正向電流流過半導體P-N結時,LED能以很高的轉換效率輻射出200-1550m範圍內包括紫外、紅外和可見光譜。紫外線是肉眼看不見的,是可見紫光以外的壹段電磁輻射,波長在10 ~ 400nm之間。根據其不同的屬性,它通常被細分為幾個部分:

波長為10-200納米的真空紫外線。

波長為200-290納米的短波紫外線(UV-C)。