LED技術(shù)詳細(xì)解析

　　LED 發(fā)展史

　　1907 年 Henry Joseph Round 第一次在一塊碳化硅里觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象。由于其發(fā)出的黃光太暗，不適合實際應(yīng)用；更難處在于碳化硅與電致發(fā)光不能很好的適應(yīng)，研究被摒棄了。二十年代晚期 Bernhard Gudden 和 Robert Wichard 在德國使用從鋅硫化物與銅中提煉的的黃磷發(fā)光。再一次因發(fā)光暗淡而停止。

　　1936 年，George Destiau 出版了一個關(guān)于硫化鋅粉末發(fā)射光的報告。隨著電流的應(yīng)用和廣泛的認(rèn)識，最終出現(xiàn)了“電致發(fā)光”這個術(shù)語。 二十世紀(jì) 50 年代，英國科學(xué)家在電致發(fā)光的實驗中使用半導(dǎo)體砷化鎵發(fā)明了第一個具有現(xiàn)代意義的 LED，并于 60 年代面世。據(jù)說在早期的試驗中，LED 需要放置在液化氮里，更需要進(jìn)一步的操作與突破以便能高效率的在室溫下工作。第一個商用 LED 僅僅只能發(fā)出不可視的紅外光，但迅速應(yīng)用于感應(yīng)與光電領(lǐng)域。 60 年代末，在砷化鎵基體上使用磷化物發(fā)明了第一個可見的紅光 LED。磷化鎵的改變使得 LED 更高效、發(fā)出的紅光更亮，甚至產(chǎn)生出橙色的光。

　　到 70 年代中期，磷化鎵被使用作為發(fā)光光源，隨后就發(fā)出灰白綠光。LED 采用雙層磷化鎵蕊片（一個紅色另一個是綠色）能夠發(fā)出黃色光。就在此時，俄國科學(xué)家利用金剛砂制造出發(fā)出黃光的 LED。盡管它不如歐洲的 LED 高效。但在 70 年代末，它能發(fā)出純綠色的光。

　　80 年代早期到中期對砷化鎵磷化鋁的使用使得第一代高亮度的 LED 的誕生，先是紅色，接著就是黃色，最后為綠色。到 20 世紀(jì) 90 年代早期，采用銦鋁磷化鎵生產(chǎn)出了桔紅、橙、黃和綠光的 LED。 第一個有歷史意義的藍(lán)光 LED 也出現(xiàn)在 90 年代早期，再一次利用金鋼砂

　　—早期的半導(dǎo)體光源的障礙物。依當(dāng)今的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)去衡量，它與俄國以前的黃光 LED 一樣光源暗淡。

　　90 年代中期，出現(xiàn)了超亮度的氮化鎵 LED，隨即又制造出能產(chǎn)生高強(qiáng)度的綠光和藍(lán)光銦氮鎵 Led。 超亮度藍(lán)光蕊片是白光 LED 的核心，在這個發(fā)光蕊片上抹上熒光磷，然后熒光磷通過吸收來自蕊片上的藍(lán)色光源再轉(zhuǎn)化為白光。就是利用這種技術(shù)制造出任何可見顏色的光。今天在 LED 市場上就能看到生產(chǎn)出來的新奇顏色，如淺綠色和粉紅色。 有科學(xué)思想的讀者到現(xiàn)在可能會意識到 LED 的發(fā)展經(jīng)歷了一個漫長而曲折的歷史過程。事實上，最近開發(fā)的 LED 不僅能發(fā)射出純紫外光而且能發(fā)射出真實的“黑色”紫外光。那么 LED 發(fā)展史到低能走多遠(yuǎn)，不得而知。也許某天就能開發(fā)出能發(fā) X 射線的 LED。早期的 LED 只能應(yīng)用于指示燈、早期的計算器顯示屏和數(shù)碼手表。而現(xiàn)在開始出現(xiàn)在超亮度的領(lǐng)域。將會在接下的一段時間繼續(xù)下去。

　　LED 的分類

　　常見 LED 的分類

　　1. 按發(fā)光管發(fā)光顏色分成紅色、橙色、綠色（又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠）、藍(lán)光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管不適合做指示燈用。

　　2. 按發(fā)光管出光面特征分為圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為 φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm 及 φ20mm 等。國外通常把 φ3mm 的發(fā)光二極管記作 T-1；把 φ5mm 的記作 T-1（3/4）；把 φ4.4mm 的記作 T-1（1/4）［6-8］。

　　由半值角大小可以估計圓形發(fā)光強(qiáng)度角分布情況。從發(fā)光強(qiáng)度角分布圖來分有三類：

　　1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng)。

　　2）標(biāo)準(zhǔn)型。通常作指示燈用，其半值角為 20°～45°。

　　3）散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為 45°～90°或更大，散射劑的量較大。

　　3. 按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。

　　4. 按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分有普通亮度的 LED（發(fā)光強(qiáng)度小于 10mcd）；超高亮度的 LED（發(fā)光強(qiáng)度大于 100mcd）；把發(fā)光強(qiáng)度在 10～100mcd 間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般 LED 的工作電流在十幾 mA 至幾十 mA，而低電流 LED 的工作電流在 2mA 以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。

　　白光 LED 介紹

　　白光LED的合成途徑大體上有 2 條路可以走，第一條是RGB，也就是紅光LED+綠光LED+藍(lán)光LED，LED走RGB合成白光的這種辦法主要的問題是綠光的轉(zhuǎn)換效率底，現(xiàn)在紅綠藍(lán)LED轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到 30%，10%和 25%，白光流明效率可以達(dá)到 60lm/w。

　　通過進(jìn)一步提高藍(lán)綠光 LED 的流明效率，則白光流明效率可達(dá)到 200lm/w。由于合成白光所要求的色溫和顯色指數(shù)不同，對合成白光的各色 LED 流明效率有不同的。隨著白光 LED 的深