2024-04-30
单色LED种类及其发展历史
单色LED种类及其发展历史
第一个利用半导体PN结发光原理制成的LED光源于20世纪60年代初问世。当时使用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），当驱动电流为20mA时，光通量只有千分之几流明，相应的发光效率约为0.1流明/瓦。 20世纪70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm）、黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效率也提高到1流明/瓦。到了20世纪80年代初，GaAlAs LED光源出现，使得红色LED光效达到10流明/瓦。 20世纪90年代初期，红、黄光的GaAlInP和绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发，大大提高了LED的发光效率。 2000年，用前者制成的LED在红、橙光区（λp=615nm）光效达到100流明/瓦，而用后者制成的LED在绿光区（λp=530nm）光效可达50流明/瓦/瓦。
单色光LED的应用
最初LED作为仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED广泛应用于交通信号灯和大面积显示屏，产生了良好的经济效益和社会效益。例如，12英寸的红色交通灯最初是美国的长寿命、低效率的140瓦白炽光源，可产生2000流明的白光。经过红色滤光片后，光损失为90%，仅留下200流明的红光。在新的设计中，Lumileds采用了18个红色LED光源，算上电路损耗，总共14瓦的功率，可以产生同样的光效果。
汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。 1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以让跟随车辆的驾驶员尽早了解行驶状况，减少汽车追尾的发生-结束事故。
此外，LED灯在户外红、绿、蓝全彩显示屏、纽扣微型手电筒等领域也得到了应用。
汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。 1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以让跟随车辆的驾驶员尽早了解行驶状况，减少汽车追尾的发生-结束事故。
此外，LED灯在户外红、绿、蓝全彩显示屏、纽扣微型手电筒等领域也得到了应用。
白光LED的开发
对于普通照明，人们需要更多的白光源。 1998年，白光LED研制成功。该LED由GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起制成。 GaN芯片发出蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结而成的含有Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发，发出黄光发射，峰值为550nm。蓝色LED基板安装在碗形反射腔中，并覆盖一层薄薄的与YAG混合的树脂，约200-500nm。 LED基板发出的蓝光一部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以获得白光。现在，对于InGaN/YAG白光LED，通过改变YAG荧光粉的化学成分和调整荧光粉层的厚度，可以获得色温为3500-10000K的白光。
