什么是LED
發光二極管
發光二極體(英语:Light-emitting diode,縮寫:LED)是一種能發光的半導體電子元件,透過三價與五價元素所組成的複合光源。此種電子元件早在1962年出現,早期只能夠發出低光度的紅光,被惠普買下專利後當作指示燈利用。及後發展出其他單色光的版本,時至今日,能夠發出的光已經遍及可見光、紅外線及紫外線,光度亦提高到相當高的程度。用途由初時的指示燈及顯示板等;隨著白光發光二極管的出現,近年逐漸發展至被普遍用作照明用途。 發光二極管只能夠往一個方向導通(通電),叫作正向偏置,當電流流過時,電子與電洞在其內重合而發出單色光,這叫電致發光效應,而光線的波長、顏色跟其所採用的半導體物料種類與故意摻入的元素雜質有關。具有效率高、壽命長、不易破損、反應速度快、可靠性高等傳統光源不及的優點。白光LED的發光效率近年有所進步;每千流明成本,也因為大量的資金投入使價格下降,但成本仍遠高於其他的傳統照明。雖然如此,近年仍然越來越多被用在照明用途上。 2014年凭借「發明高亮度藍色發光二極體,帶來了節能明亮的白色光源」,天野浩与赤崎勇、中村修二共同获得诺贝尔物理学奖。
历史
1961年,美國公司德州儀器的Robert Biard與Gary Pittman首次發現了砷化鎵及其他半導體合金的紅外放射作用。1962年,通用電氣公司的尼克·何倫亞克開發出第一種可實際應用的可見光發光二極體。 1993年,日本日亞化學工業(Nichia Corporation)工作的中村修二成功把鎂摻入,造出了基於寬能隙半導體材料氮化鎵和氮化銦鎵(InGaN)、具有商業應用價值的藍光發光二極管。
中村修二於2014年因此工作與天野浩及赤崎勇得到諾貝爾物理學獎。部分評論認為,諾貝爾獎跳過了紅色、綠色LED的發明者並不公平。但諾貝爾委員會(物理學獎)委員長Per Delsing(瑞典Chalmers University of Technology教授)在《讀賣新聞》專訪中提出反駁,他堅稱「仔細研究發明的貢獻度之後,有十足信心決定這3個人獲獎」。 有了藍光發光二極管後,白光發光二極管也隨即面世,之後LED便朝增加光度的方向發展,當時一般的LED工作功率都小於30至60mW(毫瓦)。1999年輸入功率達1W(瓦)的發光二極管商品化。這些發光二極管都以特大的半導體晶片來處理高電能輸入的問題,而半導體晶片都是被固定在金屬片上,以助散熱。 2002年,在市場上開始有5W的發光二極管的出現,而其效率大約是每W 18-22lm流明。 2003年9月,Cree, Inc.公司展示了其新款的藍光發光二極管,在20mW下效率達35%。他們亦製造了一款達65 lm/W(流明每瓦)的白光發光二極管商品,這是當時市場上最亮的白光發光二極管。2005年他們展示了一款白光發光二極管原型,在350mW下,創下了每瓦70 lm的記錄性效率。
2009年2月,日本發光二極管廠商日亞化學工業發表了效率高達249 lm/W的發光二極管,此乃實驗室數據。 2010年2月,Philips Lumileds造一白色LED在受控的實驗室環境內,以標準測試條件及以350mA電流推動下得出208lm/W,但由於該公司無透露當時的偏壓電壓,所未能得知其功率。 2012年4月,美國發光二極管大廠科銳(Cree)推出254 lm/W光效再度刷新功率。 OLED的工作效率比起一般的發光二極管低得多,最高的都只是在10%左右。但OLED的生產成本低得多,例如可以用簡單的印製方法將特大的OLED陣列安放在螢幕上,用以製造彩色顯示幕。