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LED的发展史。

- Aug 22, 2016 -

先让我们从光源的发展开始吧。

在古希腊神话故事中,创造了人类之神普罗米修斯为了使人们能够获得永恒的光明,不惜触怒最高之神宙斯,把能驱走黑暗,带来温暖和光明的火种偷偷带给人类,自己却受到了残酷的惩罚。这个故事不仅说明了光明对人类的重要,也反映了人类在追逐光明的道路上所付出的种种苦难。

在19世纪爱迪生发明电灯之前,人类实现照明的方式非常简单,那就是直接借助各种火源的直射光,例如蜡烛、油灯等等。这些发光设备虽然在人类的历史长河

中点燃了漫漫岁月,却因为极低的发光效率和发光质量,只能尘封在历史的博物馆中,进入20世纪后,随着人类新工业革命的爆发,以爱迪生发明的新式白炽灯为代表的照明设备,正式成为人类生产生活中的主流发光设备。

在白炽灯出现之后,人类社会的电力照明设备大致经过了三个重要的发展阶段,这三个阶段中的代表性光源分别为荧光灯、高强度气体放电灯和LED光源。其中高强度气体放电灯由于对使用环境要求严格,成本较高,目前还不是民用领域的主流照明设备,所以,和我们日常生活息息相关的光源设备,也就只有白炽灯、荧光灯和LED光源这三大类。

在这三大类光源中,LED照明技术是出现时间最晚,优点最多的一种照明技术,因此,自从20世纪60年代出现以来,伴随着近代半导体技术的发展,得到了大量的普及应用,特别是进入21世纪之后,由LED照明技术衍生而出的LED显示技术和LED辅助显示技术,已经显露越来越强烈的发展势头。

除了在日常电力照明领域正在普及的LED光源,目前在显示领域和LED有关的设备主要有两种:一是直接使用LED成像的LED显示屏,另一种就是利用LED的优良发光特性,把LED作为电视背光源使用的新型液晶电视。另一种曝光率较高的OLED显示技术,虽然只比LED多了一个字母,但是由于技术层面较大的差距,可以看成一类全新的显示技术,因此并不在本文的探讨范围之内。

以下就是LED的发展史:

1907年Henry Joseph Round 第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。由于其发出的黄光太暗,不适合实际应用;更难处在于碳化硅与电致发光不能很好的适应,研究被摒弃了。二十年代晚期Bernhard Gudden和Robert Wichard 在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的的黄磷发光。再一次因发光暗淡而停止。

1936年,George Destiau出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告。随着电流的应用和广泛的认识,最终出现了“电致发光”这个术语。 二十世纪50年代,英国科学家在电致发光的实验中使用半导体砷化镓发明了第一个具有现代意义的LED,并于60年代面世。据说在早期的试验中,LED需要放置在液化氮里,更需要进一步的操作与突破以便能高效率的在室温下工作。第一个商用LED仅仅只能发出不可视的红外光,但迅速应用于感应与光电领域。 60年代末,在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED。磷化镓的改变使得LED更高效、发出的红光更亮,甚至产生出橙色的光。

到70年代中期,磷化镓被使用作为发光光源,随后就发出灰白绿光。LED采用双层磷化镓蕊片(一个红色另一个是绿色)能够发出黄色光。就在此时,俄国科学家利用金刚砂制造出发出黄光的LED。尽管它不如欧洲的LED高效。但在70年代末,它能发出纯绿色的光。

80年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的LED的诞生,先是红色,接着就是黄色,最后为绿色。到20世纪90年代早期,采用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、黄和绿光的LED。 第一个有历史意义的蓝光LED也出现在90年代早期,再一次利用金钢砂—早期的半导体光源的障碍物。依当今的技术标准去衡量,它与俄国以前的黄光LED一样光源暗淡。

90年代中期,出现了超亮度的氮化镓LED,随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓Led。 超亮度蓝光蕊片是白光LED的核心,在这个发光蕊片上抹上荧光磷,然后荧光磷通过吸收来自蕊片上的蓝色光源再转化为白光。就是利用这种技术制造出任何可见颜色的光。今天在LED市场上就能看到生产出来的新奇颜

色,如浅绿色和粉红色。 有科学思想的读者到现在可能会意识到LED的发展经历了一个漫长而曲折的历史过程。事实上,最近开发的LED不仅能发射出纯紫外光而且能发射出真实的“黑色”紫外光。那么LED发展史到低能走多远,不得而知。也许某天就能开发出能发X射线的LED。早期的LED只能应用于指示灯、早期的计算器显示屏和数码手表。而现在开始出现在超亮度的领域。将会在接下的一段时间继续下去。


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