LED发展史
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Atemid 楼主
上世纪60年代,第一款商用化发光二极管诞生时,它只能发出红外光,每瓦效率仅约0.1流明,不及白炽灯的百分之一。而到今天,LED不仅能够发出各种颜色的光,其白光发光效率更是从早期的十几流明/瓦发展到了目前的130流明/瓦以上。
LED的发展史堪称现代科技史上最为精彩的篇章之一,它不仅改变了我们的照明方式,更在显示技术领域引发了革命性的变革。
01 早期探索,从红外光到可见光
LED技术的发展可追溯到20世纪初。1907年,Henry Joseph Round首次发现了碳化硅晶体(SiC)通电后可以发光的现象。1936年,George Destriu出版了一份关于硫化锌粉发光的报告,促使“电致发光”这一术语的出现。
1955年,美国无线电公司(Radio Corporation of America)的鲁宾•布朗石泰(Rubin Braunstein)首次发现了砷化镓(GaAs)及其他半导体合金的红外放射作用3。1962年,GE、Monsanto、IBM 的联合实验室开发出了发红光的磷砷化镓(GaAsP)半导体化合物,从此可见光发光二极管步入了商业化发展历程3。
1965年,全球第一款商用化发光二极管诞生——用锗材料做成的可发出红外光的LED,单价约为45美元。不久后,Monsanto和惠普公司推出了用GaAsP材料制作的商用化红色LED,效率大约为0.1流明/瓦。
02 技术进步,从单色光到多彩显示
1968年,LED研发取得突破性进展。利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1流明/瓦,并且能够发出红光、橙光和黄色光。到1971年,业界又推出了具有相同效率的GaP绿色芯片LED。
80年代早期的重大技术突破是开发出了AlGaAs LED,它能以每瓦10流明的发光效率发红光。这一技术进步使LED能够应用于室外运动信息发布以及汽车中央高位刹车灯设备。
1990年,业界开发出了能够提供相当于最好的红色器件性能的AlInGaP技术,这比当时标准的GaAsP器件性能要高出10倍。
03 蓝光突破,白光LED的曙光
1993年,在日本日亚化工(Nichia)工作的中村修二成功把氮渗入,发明了基于宽禁带半导体材料氮化镓(GaN)和铟氮化稼(InGaN)的具有商业应用价值的蓝光LED。
蓝光LED的出现让人们看到了白光LED的曙光以及GaN基LED广阔的市场前景和巨大商机1。1997年,Schlotter和Nakamura等人先后发明了用蓝光管芯加黄光荧光粉封装成白光LED的技术。
超亮度蓝光芯片是白光LED的核心,在这个发光芯片上抹上荧光粉,然后荧光粉通过吸收来自芯片的蓝色光源再转化为白光。利用这种技术能制造出任何可见颜色的光。
2025年08月25日 09点08分 1
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Atemid 楼主
04 效能飞跃,从照明到显示应用
进入21世纪,LED技术迎来了效率的飞速提升。2003年9月,Cree公司展示的新款蓝光LED在20mW下效率达35%,并制造出了一款达65流明/瓦的白光LED商品,是当时市场上最亮的白光LED3。
2006年,Cree公司推出新型冷白光LED“XP.G”,在驱动电流为350mA时,光通量达139流明,发光效率为132流明/瓦,亮度和光效分别比公司最亮的XR-E LED提高37%和53%。
2013年,科锐公司宣布其白光功率型LED光效达到276流明/瓦,创造了新的行业最高纪录3。LED产品已从初期的信号及指示扩展到显示屏、景观照明、背光应用和通用照明,广泛应用于户内外大屏幕显示、城市建筑景观照明等领域。
05 材料创新,硅基LED的突破
我国LED产业的技术水平也有了明显提升。特别是具有自主知识产权的南昌大学材料研究所采用硅衬底成功研制出衬底转移蓝光LED,创造性地发展了硅衬底LED技术路线,改变了日美等国垄断LED照明核心技术的局面。
晶能光电已推向市场的硅基大功率LED芯片产品的发光效率已超过120流明/瓦,是全球唯一一家实现硅基LED产品量产的公司。
2011年,三星宣布在LED技术方面实现了一项技术突破,研究人员在非晶玻璃基板上成功地制造出单晶氮化镓,这一里程碑式的技术突破将实现使用玻璃基板生产超大尺寸LED显示屏。
06 应用扩展,覆盖全部领域
LED产业发展经历了三个阶段:指示应用阶段、信号显示应用阶段和照明应用阶段1。由于LED的节能、环保、长寿命和使用灵活等特点,LED产品已从初期的信号及指示扩展到显示屏、景观照明、背光应用和通用照明5。
如今,LED产品应用已经覆盖了全部应用领域,并且不断开发出更多新用途。近两年,在农业生产人工光源、医疗用光源等领域的应用研发投入也越来越多。
随着越来越多的国家宣布逐步淘汰白炽灯计划,随着LED性能的不断提高和价格持续降低,节能环保的LED正在逐步进入通用照明领域。
LED显示屏技术正向着更高分辨率、更高亮度和更高可靠性的方向发展。 Micro LED与Mini LED技术开始崭露头角,预示着下一代显示技术的竞争已经拉开序幕。
未来的LED显示技术将更加融入我们的生活环境,就像三星研究人员预测的那样:“在10年之内,窗户玻璃还将用于照明和显示屏,为建筑物提供个性化。”
LED技术的发展历程印证了科技创新如何从实验室走向大规模应用,如何从简单的指示灯演变为改变人类照明和显示方式的革命性技术。
由于篇幅所限,关于【LED显示屏的选购避坑指南】我会在下一篇文章中详细拆解。欢迎关注我的知乎账号,保持交流。
阿特米德-(Atemid)上海照明设计有限公司-国内LED首席技术顾问 | 专注LED显示技术研发15年 | 分享显示屏光学材料、封装工艺与市场应用的深度思考 | 所有观点仅代表个人专业见解
以上就是LED二级发光管的发展简史。行业发展飞速,不知各位同行对未来的技术路线(如COB vs IMDP)有何高见?欢迎在评论区一起探讨。
2025年08月25日 09点08分 2
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Atemid 楼主
2025年08月25日 09点08分 3
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