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發光二極管(Light Emitting Diode,LED),是一種半導體元件。初時多用作為指示燈、顯示板等;隨着白光發光二極管的出現,也被用作照明。它是21世紀的新型光源,具有效率高,壽命長,不易破損等傳統光源無法與之比較的優點。加正向電壓時,發光二極管能發出單色、不連續的光,這是電致發光效應的一種。改變所採用的半導體材料的化學組成成分,可使發光二極管發出在近紫外線、可見光或紅外線的光。
1955年,美國無線電公司(Radio Corporation of America)的魯賓布朗石泰(Rubin Braunstein)生首次發現了砷化鎵(GaAs)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(Nick Holonyak Jr.)開發出第一種實際應用的可見光發光二極管。
圖片參考:
http://zh.wikipedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png
三顆不同顏色的LED
藍光與白光發光二極管
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用氮化鎵(GaN)形成的藍光LED1993年,當時在日本日亞化工(Nichia Corporation)工作的中村修二(Shuji Nakamura)發明了基於寬禁帶半導體材料氮化鎵(GaN)和銦氮化鎵(InGaN)的具有商業應用價值的藍光LED,這類LED在1990年代後期得到廣泛應用。理論上藍光LED結合原有的紅光LED和綠光LED可產生白光,但現下的白光LED卻很少是這樣造出來的。
現時生產的白光LED大部分是透過在藍光LED(near-UV,波長 450 nm 至 470 nm)上覆蓋一層淡黃色螢光粉塗層製成的,這種黃色磷光體通常是透過把摻了鈰的釔-鋁-鎵(Ce3+:YAG)晶體磨成粉末後混和在一種稠密的黏合劑中而製成的。當LED晶片發出藍光,部分藍光便會被這種晶體很高效地轉換成一個光譜較寬(光譜中心約為580nm)的主要為黃色的光。(實際上單晶的摻Ce的YAG被視為閃爍器多於磷光體。)由於黃光會刺激肉眼中的紅光和綠光受體,再混合LED本身的藍光,使它看起來就像白色光,而其的色澤常被稱作「月光的白色」。 這種製作白光LED的方法是由NichiaCorporation所開發並從1996年開始用在生產白光LED上。 若要調校淡黃色光的顏色,可用其他稀土金屬鋱或釓取代Ce3+:YAG 中摻入的鈰(Ce),甚至可以以取代YAG中的部份或全部鋁的模式做到。
而基於其光譜的特性,紅色和綠色的物件在這種LED照射下看起來會不及闊譜光源照射時那麼鮮明。
另外由於生產工藝的波動,這種LED的成品的色溫並不統一,從暖黃色的到冷的藍色都有,所以在生產過程中會以其出來的特性作出區分。
另一個製作的白光LED的方法則有點像日光燈,發出近紫外光的LED會被塗上兩種磷光體的混合物,一種是發紅光和藍光的銪,另一種是發綠光的,攙雜了硫化鋅(ZnS)的銅和鋁。但由於紫外線會使黏合劑中的環氧樹脂裂化變質,所以生產難度較高,而壽命亦較短。與第一種方法比較,它效率較低而產生較多熱(因為Stokes Shift前者較大),但好處是光譜的特性較佳,產生的光比較好看。而由於紫外光的LED功率較高,所以其效率雖比較第一種方法低,出來的亮度卻相若。
最新一種製造白光LED的方法沒再用上磷光體。新的做法是在硒化鋅(ZnSe)基板上生長硒化鋅的磊晶層。通電時其活躍地帶會發出藍光而基板會發黃光,混合起來便是白色光。
[編輯] 其他顏色近期開發出來的LED顏色包括粉紅色和紫色,都是在藍光LED上覆蓋上一至兩層的磷光體造成。粉紅色LED用的第一層磷光體能發黃光,而第二層則發出橙色或紅色光。而紫色LED用的磷光體發橙色光。另外一些粉紅色LED的製造方法則存在一定的問題,例如有些粉紅色LED是在藍光LED塗上螢光漆或指甲油,但它們有機會剝落;而有些則用上白光LED加上粉紅色磷光體或染料,可是在短時間內顏色會褪去。
價錢方面,紫外線、藍色、純綠色、白色、粉紅色和紫色LED是較紅色、橙色、綠色、黃色、紅外線LED貴的,所以前者在商業用途上比較遜色。
發光二極管是封裝在塑膠透鏡內的,比使用玻璃的燈泡或日光燈更堅固。而有時這些外層封裝會被上色,但這只是為了裝飾或增加對比度,實質上並不能改變發光二極管發光的顏色。
[編輯] 有機發光二極管,OLED主條目:有機發光半導體OLED 全名叫做有機發光二極管(Organic Light-Emitting Diode)與 TFT-LCD「薄膜電晶體液晶顯示器」(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)是不同類型的產品。部分國外又稱 OLED 為有機電激光顯示(Organic Electroluminesence Display, OELD)。