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早應用半導體P-N結發(fā)光原理制成的LED光源問(wèn)世于20世紀60年代初。當時(shí)所用的材料是GaAsP,發(fā)紅光(λp=650nm),在驅動(dòng)電流為20 毫安時(shí),光通量只有千分之幾個(gè)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(chǎn)生綠光(λp=555nm),黃光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm),光效也提高到1流明/瓦。
90年代初,發(fā)紅光、黃光的GaAlInP和發(fā)綠、藍光的GaInN兩種新材料的開(kāi)發(fā)成功,使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年,前者做成的LED在紅、橙區(λp=615nm)的光效達到100流明/瓦,而后者制成的LED在綠色區域(λp=530nm)的光效可以達到50流明/瓦。
初LED用作儀器儀表的指示光源,后來(lái)各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用,產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例,在美國本來(lái)是采用命,低光效的140瓦白熾燈作為光源,它產(chǎn)生2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后,光損失90%,只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中,Lumileds公司采用了18個(gè)紅色LED光源,包括電路損失在內,共耗電14瓦,即可產(chǎn)生同樣的光效。
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(shù)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(guò)改變YAG 熒光粉的化學(xué)組成和調節熒光粉層的厚度,可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。
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