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50年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識,個商用二極管產生于1960年。LED是英文LightEmittingDiode(發(fā)光二極管)的縮寫,它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料,置于一個有引線的架子上,然后四周用環(huán)氧樹脂密封,起到保護內部芯線的作用,所以LED的抗震性能好。
早應用半導體P-N結發(fā)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(fā)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(fā)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。
GaN芯片發(fā)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(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)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(fā)出的藍光部分被熒光粉吸收,另一部分藍光與熒光粉發(fā)出的黃光混合,可以得到得白光?,F在,對于InGaN/YAG白色LED,通過改變YAG 熒光粉的化學組成和調節(jié)熒光粉層的厚度,可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。
表一列出了目前白色LED的種類及其發(fā)光原理。從表中也可以看出某些種類的白色LED光源離不開四種熒光粉:即三基色稀土紅、綠、藍粉和石榴石結構的黃色粉,在未來較被看好的是三波長光,即以無機紫外光晶片加R.G.B三顏色熒光粉,用于封裝LED白光,預計三波長白光LED有商品化的機機會。但此處三基色熒光粉的粒度要求比較小,穩(wěn)定性要求也高,具體應用方面還在探索之中。
近幾年,白光LED的研發(fā)成果:2008年9月Philips Lumileds與Osram Opto Semiconductors各發(fā)表了140.1 lm/W與136 lm/W且各產生138 lm與155 lm(lumen,流明),他們均使用1mm大小的芯片并驅動于350mA下;美國LED大廠Cree公司宣布,其白光發(fā)光二極管實現每瓦161lm/W.可見,白光LED在高發(fā)光效率,高照明方面有著誘人的前景.
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