发光二极管的技术研发

来源:本站原创  作者:发光二极管  日期:2021年09月13日

在1962年发明了发光二极管简称(LED)起,就逐步的开启了发光二极管的技术研发之路。开发蓝光发光二极管时,碳化矽(SiC)与氮化镓(GaN)两大门派之争。这也是许多研发团队辛勤投入开发蓝光LED元件时,必须痛苦抉择的两条截然不同的道路。全球许多大公司皆投入SiC研发,结果日本一家专门做荧光粉业务的公司——日本日亚化工公司(Nichia Chemical Industries Ltd.)的研发人员中村修二先生(Shuj Nakamura)於1994年和1995年,在氮化镓(GaN)研究方面获得重大突破,并取得震惊全球的专利。这位研发人员的重大突破,引发了包括Sony及Toshiba等大厂的最高主管都出面为自己所做的错误决策导致技术落後而道歉。这位Nakamura的技术突破,让氮化镓(GaN)阵营正式快速超越SiC。原本做荧光粉业务的Nichia由於在蓝光LED技术上的成功,使其年营业额从约1亿美元快速发展到2003年的9亿美元。而原本该公司准备发给Nakamura的专利奖励金是日币200万元,经过一场官司後,Nichia被判定应该给这位研究人员日币2亿元。继蓝光LED技术突破後,白光LED正式启动了广泛的LED应用风潮,从显示、指示及手机光源,到正在酝酿中的LCD-TV背光源,各种新机会的大门不断被创意敲开。发光二极管是继1950年代矽(Si)半导体技术後,由三五族(III-V族)化合物半导体发展的半导体器件。

LED的发光原理是利用半导体中的电子和空穴结合而发出光子,不同於灯泡需要在3000度以上的高温下操作,也不必像日光灯需使用高电压激发电子束,LED和一般的电子元件相同,只需要2-4V的电压,在常温下就可以正常动作,因此其寿命也比传统光源来得更长。

发光二极管晶片大小可以因用途而随意切割,常用的大小为0.3-1.0mm左右,跟传统的灯泡或日光灯相比,体积相对小得多。为了使用方便,LED通常都使用树脂包装,做成5mm左右的各种形状,十分坚固耐震。发光二极管所发出的颜色,主要是取决於电子与空穴结合所释放出来的能量高低,也就是由所用的半导体材料的能隙所决定。同一种材料的波长都很接近,因此每一颗LED的光色都很纯正,与传统光源都混有多种颜色相比,LED可说是一种数字化的光源。

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