当我们夜晚走在大街小巷中,多彩绚丽的霓虹灯和广告牌令人眼花缭乱;当我们回到家中,客厅里的吸顶灯将家里照的亮如白昼,我们躺在沙发上用遥控器换出我们喜欢的电视节目。如今在我们生活的各个角落, LED都扮演着重要的角色。今天,我们就一起来回顾一下,LED的前世今生。
各种颜色的LED
LED(Light Emitting Diode),中文名一般叫做发光二极管。顾名思义,他是一种二极管,同时也能发光。因此他具有二极管的基本特性——单向导电性,除了这一点,在正向导通时,他也能够发光。相比于白炽灯的热辐射发光(大部分能量以热的形式散失掉),LED利用半导体的电子和空穴复合发光,由电能直接转换为光能,因此能量转换效率高,是高效的“冷”光源。相比于荧光灯,LED不需要高压激发气体放电,仅仅需要几伏特的电压即可发光,设备简单易于小型化、便携化。正是因为这两个优点,LED的应用越来越广泛,正在逐步的取代荧光灯成为新一代的光源技术。
绚丽的LED彩灯
故事还要从1907年说起,英国马可尼实验室的科学家Henry Round发现:在给碳化硅晶体通上电流后,能够观察到微弱的黄光。然而这个光实在是太微弱了,而且发光不稳定,这项研究就终止了。
Henry Round
20年之后,俄国科学家奥列弗拉基洛谢夫(Oleg Vladimirovich Losev)再一次观察到了“电致发光”现象,并制作了世界上第一个半导体发光器(并不是现在的LED),成果曾在多个国家的科学杂志上发表,然而因为发光微弱,当时并没有引起注意。而后来,在苏联卫国战争中,洛谢夫死于德军封锁引起的饥荒,令人唏嘘不已。
Oleg Vladimirovich Losev
转眼到了1955年,美国无线电公司的物理学家Rubin Braunstein首次发现砷化镓(GaAs)半导体在电流作用下能发射红外线。很快,1961年前后,德州仪器的Bob Biard和Gray Pittman 将这一发现产业化,生产出了红外LED并申请了发明专利。从此红外LED被广泛用于遥控和传感设备。直到现在,我们家里的电视遥控器仍然在使用红外LED。
遥控器顶端的LED
然而不能发出可见光终究是不完美的,这个突破最终由通用电气公司(GE)的Nick Holonyak完成。在1962年,Holonyak使用砷化镓的磷化物(GaAsP)制成了红色发光二极管(LED),这是世界上第一颗可见光LED,被称为现代LED之祖。
发明完LED,他离开了通用电气,去母校伊利诺斯大学教书去了。10年后,他的学生George Craford发明了黄光LED。很快,绿色LED也出现了。红橙黄绿都有了,就差一个蓝色,而只有有了蓝色光谱,才能制成白色LED。然而这个蓝色的LED,足足迟到了十多年。
直到1993年,日本日亚化学公司的中村修二等人才开发出了氮化镓(GaN)LED,这种LED能发出明亮的蓝光。随后他用氮化铟镓(InGaN)制成了高亮的紫外、蓝色和绿色LED,用磷化铝镓铟(AlGaInP)制成了高亮红色和黄色LED,并且,他还利用蓝色LED和荧光粉涂层,制成了白光LED。因为这些成就,中村修二获得了2014年的诺贝尔物理学奖。
中村修二
如今,LED广泛的应用于我们生活的方方面面,并且朝着小型化、微型化的方向发展。目前,利用微电子技术将无数个微小LED集成在一张面板上制成的OLED屏幕,正在蓬勃发展中,大有取代目前的液晶显示屏(LCD)的趋势,只是现在价格还比较贵。
透明OLED
OLED
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