早應用半導體P-N結發光原理制成的LED光源問世于20世紀60年代初。當時所用的材料是GaAsP,發紅光(λp=650nm),在驅動電流為20 毫安時,光通量只有千分之幾個流明,相應的發光效率約0.1流明/瓦。 70年代中期,引入元素In和N,使LED產生綠光(λp=555nm),黃光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光效也提高到1流明/瓦。
90年代初,發紅光、黃光的GaAlInP和發綠、藍光的GaInN兩種新材料的開發成功,使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年,前者做成的LED在紅、橙區(λp=615nm)的光效達到100流明/瓦,而后者制成的LED在綠色區域(λp=530nm)的光效可以達到50流明/瓦。
初LED用作儀器儀表的指示光源,后來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用,產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例,在美國本來是采用命,低光效的140瓦白熾燈作為光源,它產生2000流明的白光。經紅色濾光片后,光損失90%,只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中,Lumileds公司采用了18個紅色LED光源,包括電路損失在內,共耗電14瓦,即可產生同樣的光效。
GaN芯片發藍光(λp=465nm,Wd=30nm),高溫燒結制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激發后發出黃色光發射,峰值550nm。藍光 LED基片安裝在碗形反射腔中,覆蓋以混有YAG的樹脂薄層,約200-500nm。 LED基片發出的藍光部分被熒光粉吸收,另一部分藍光與熒光粉發出的黃光混合,可以得到得白光。現在,對于InGaN/YAG白色LED,通過改變YAG 熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度,可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。
在LED業者中,日亞化學是早運用上述技術工藝研發出不同波長的高亮度LED,以及藍紫光半導體激光(Laser Diode;LD),是業界握有藍光LED專利權的重量級業者。在日亞化學取得藍色LED生產及電極構造等眾多基本專利后,堅持不對外提供授權,僅采自行生產策略,意圖占市場,使得藍光LED價格高昂。但其他已具備生產能力的業者相當不以為然,部分日系LED業者認為,日亞化工的策略,將使日本在藍光及白光LED競爭中,逐步被歐美及其他國家的LED業者搶得先機,屆時將對整體日本LED產業造成嚴重傷害。因此許多業者便千方百計進行藍光LED的研發生產。
目前除日亞化學和住友電工外,還有豐田合成、羅沐、東芝和夏普,美商Cree,全球3大照明廠奇異、飛利浦、歐司朗以及HP、Siemens、Research、EMCORE等都投入了該產品的研發生產,對促進白光LED產品的產業化、市場化方面起到了積極的促進作用。
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