??自电力照明被引介之后,在一世纪的期间,仅有两种型态的光源技术──白炽灯和电力放电──曾经共存过.标准的住宅照明灯泡是属于白炽光源的家族,而用于办公室直线式的荧光灯,及在街道上看到之钠灯，则是电力放电式家族的例子.而此刻,第三种型式的光源科技──发光二极管(Light Emittiｎg Diｏde;LED),正在崭露头角并具有很好的前途.作为第一个固态照明的科技,ＬＥD有提供显著的能源节约和长寿命的潜力.这些因素已将一般照明社群吸引到这一个新的科技了.
LED做为有效率的光源?对大多数的人们,LED这个名词仅与经常在电子设备上所看到的小型指示灯相关，例如：收音机和遥控器.虽然LＥD是在１960年代后期开发出来的，而研究人员和开发者，却花费了近三十年制造用此一科技的白光.然而在此期间,有颜色的LＥD之强度显著地增加许多,允许它们被用在很多样的应用上.在 1９90年代的后半期间,LED开始在交通号帜上取代了白炽灯．在此一应用方面,与其对应的白炽灯比较，LED已显示可节省超过80%以上所用的能源．如此大的能源节约可被实现，是因为传统的彩色的号帜，在白炽灯上须用光学的滤器．这些滤器吸收,并浪费了显著的由光源所产生的一部分的辐射能源.另一方面来 说,LＥD以一个狭窄波段来发光,因而可以有效率地产生彩色的光．?当LＥD在交通号帜上取代白炽灯时,它们不只是以能源效率来展露;事实上，一些制造商宣称他们的ＬEＤ可维持十万小时．??当白光LED技术逐步进化时，产业界专家预期LED将可能使照明工业产生突破性的变革,包括:在照明的领域．听到这个后,一些早期的采用者很快地就创造了一种光源,使用5mｍ 白光LEＤ数组包装在一个灯壳内．这些「LED灯泡」模仿标准的白炽灯泡,而且他们的制造者宣称,他们是较白炽灯更有能源效率的,而且像他们的彩色对手一样可持续十万小时.这导致许多人相信,白光LＥD是准备好去取代白炽灯了. ?白光ＬED的寿命?然而,现实却无法实践初期的宣示．在2000年代初期,研究人员的发表显示,这些5ｍｍ 白光LED的光线输出下降地非常迅速.在仅约6000小时内,光线的输出下滑到其初始值的一半以下（Naｒendran et al. 2000 ａnｄ 2001a）.仅管有这项信息,以及许许多多的文章已显示,5mm的白光LＥD非常快地衰减,很多制造商仍继续宣称他们将可持续十万小时.另一篇最近的刊物显示，甚至于不同的彩色５mm LED,随着时间变化而不会以同样的方式衰减(Nａrendraｎ et ａｌ. ２001b）.这些LEＤ是在一温度控制的房间中测试的,而他们是被装设在如<图一>所示的印刷电路板上．不同色彩之LED的光线输出之劣化,是显示在<图二>.红色LＥＤ的光线输出,是以较白光LＥD慢甚多的速率衰减,而绿光和蓝光 LED则以中等的速率衰减.LED是封装在一个与外界隔离的灯具中,在其中周遭的温度是较在温度控制的研究为高一些,而将遭受到更高的衰减速率．所以,所宣称的ＬＥＤ灯具,以包装的数组5 mmLＥＤ,白色或彩色的,其有十万小时寿命是骗人的．这些LED的确是可维持十万小时,但是他们的输出可能不够用于灯具的原定之应用了.五千小时之可用的寿命,对于5mm LED灯具来说可能是更为贴切的．
?图二:20mA下,
５ｍm封装LＥD衰减情况 ?较新的LED封装
标准的5 mm ＬED封装原是被设计用在指示灯的应用,但是在操作时,他们的设计不允许自LED芯片,有足够之热传导以维持冷却.当芯片的温度升高时,这个装置会更快速地劣化.另一个问题是5ｍｍ 的白光LＥD,会使树脂黄化而减低了光线的输出,并且增加光线输出的劣化速率．然而乐观是有理由的;较新的高功率LEＤ封装已被设计用在照明的应用了.这些高功率LED，每一装置产生十到二十倍更多的光通量，而与5 ｍm的封装相比更为有效.??此外，一份近期之刊物已显示，新高功率白光LＥD封装之流明的劣化,与5 mｍ封装相较已降低相当地多了（Narendran ｅt ａｌ. 200１b).一些制造商经由适当地吸收热量,并将LED封装在不会随时间劣化的材料,似乎已解决了劣化的问题.即使是传统的光源,例如:白炽灯、卤素 灯、荧光灯和金属卤化物灯，均展现出在他们的操作寿命期间之光线输出衰减.＜图三>显示不同的白色光源,其光线输出随时间变化的比较.高功率的LED有非常低的光线输出劣化,根据＜图三＞的初步数据,在装置的架构的进步,光线的吸收和散热已使得高功率LED能有所进展,它提供了改善的发光功效,并提高了照 度的维持度．?
图三:白光光源在不同环境下的比较??这些进步已使徥白光ＬED科技更有用于一般照明
的应用的可能性了.假若LED工业能够维持这些进步的趋势,在未来的五至十年间,固态照明将可有明显的市场突破．? 未来在照明的LED
以LＥD菜单现之改善,固态照明正吸引了更多由照明界来的注意力.一般照明的市场是很巨大的,但是突破那个市场将需要更高价的LＥD产品.制造商将必须继续致力于更长寿命的白光ＬED,并有着更高的功效、更高的照明通量和改善的颜色性质.照明研究中心（Ligｈting Researｃｈ Cｅnｔer）现正在确认一些参数,其可以被改善以提供为人们可接受之有质量的照明.??使用LED的照明,对于建筑学上可能会有重要的冲击．试着想象一位建筑师,他可以自由地设计建筑,将全部的照明系统建于墙壁、天花板、甚致在地板里面.当照明用的LED可达到很长寿命时,换一个灯泡的杂务将被归类为一个博物馆中的展示项目了(注：很久才换一次).??新的照明产品变成建筑的一部分，对于这个产业将会需要一全新的方向,而这种改变可能不是容易的.现在由天花板上吊挂的灯具,或在墙壁上的均将会消失,虽然设计师可找到更有审美观取悦的方式来运用LED的科技,而不仅只是将LED隐藏在墙壁里面.制造商以及设计师和建筑师,将需要改变以跟上快速进化的 LED. (关于作者:Nadarａjaｈ Narendran 和 Kｅith Tｏｏmey 是在纽约Tｒoy市的Rensselaer Ｐoｌytecｈnic Instituｔｅ之照明研究中心工作.)?
?LED显示器件发展简史和应用趋势概述
新型LEＤ显示器件有功耗低、亮度高、寿命长、尺寸小等优点,本文从LED显示器件的发展简史开始,探讨了表面贴装LＥD、汽车应用中的LED和照明用ＬED的发展趋势,对于从事显示器件开发的中国工程师有一定参考价值.?
全球第一款商用化发光二极管(LＥD)是在19６5年用锗材料作成的,其单价为45美元.随后不久Moｎｓaｎto和惠普公司也推出了用GａAsP材料制作的商用化LＥＤ.这些早期的红色LEＤ每瓦大约能提供0.1流明(luｍenｓ）的输出光通量,比一般的60至1０0瓦白炽灯的15流明要低上100倍.?
1９６8年,LED的研发取得了突破性进展，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,业界又推出了具有相同效率的GａP绿色裸片ＬＥD.?
1972年开始有少量LED显示屏用于钟表和计算器．全球首款采用LED的手表最初还是在昂贵的珠宝商店出售的,其售价竟然高达2,1０0美元．几乎与此同时,惠普与德州仪器也推出了带7段红色ＬＥD显示屏的计算器.?
到20世纪70年代,由于LED器件在家庭与办公设备中的大量应用,LED的价格直线下跌.事实上,ＬＥＤ是那个时代主打的数字与文字显示技术.然而在许多商用设备中，ＬED显示屏也逐渐受到了来自其它显示技术的激烈竞争,如液晶、等离子体和真空荧光管显示器.?这种竞争性激励LEＤ制造商进一步拓展他们的产品类型,并积极寻求ＬEＤ具有明显竞争优势的应用领域.此后ＬEＤ开始应用于文字点阵显示器、背景图案用的灯栅和条线图数组.数字显示屏的尺寸和复杂度在不断增长,从２位数字到3位甚至4位,从７段数字到能够显示复杂的文字与图案组合的１4或16段数组.到1980年制造商开始提供智慧化的点阵ＬＥD显示屏. ?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流明的发光效率发出红光．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安装停止灯(CHMSL)设备.１９９0年,业界又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.?
今天,最亮的材料应是透明基底AｌIｎGaＰ.在19９１年至200１年期间,材料技术、裸片尺寸和外形方面的进一步发展使商用化LED的光通量提高了将近20倍.??对高强度蓝光ＬED的不断研发产生了好几代亮度越来越高的器件．在1９９0年左右推出的基于碳化硅（SiC)
自-怎样通过LED封装设计改善流明寿命
