半导体光源又称 LED(Light Emitting Diode),即发光二极管,它是一种能够将电能直接转化为光能的半导体器件。该器件以固体半导体芯片作为发光材料,当两端被施加正向电压时,半导体中的载流子发生复合,释放出过剩能量,进而引起光子发射并产生可见光。
一、LED 照明光源的诞生与演进
自 LED 发明以来,其已在指示灯、显示屏、信号灯、景观照明等诸多领域得到广泛应用。与传统的白炽灯和荧光灯相比,LED 作为普通照明光源具有更多优势。可以断言,LED 光源将会是未来最为主要的光源。 在很长一段时间里,人们之所以未将 LED 应用于电视照明,主要原因在于最初的 LED 仅能发出红色光或黄色光,缺乏能发出蓝光的 LED。而只有红黄蓝三色光混合,或者有直接发出白光的 LED,才能产生白光。此外,LED 的单体功率通常较小,只有几瓦左右,无法达到电视照明所需的照度要求。然而,经过数十年的发展,目前这些问题已基本得到解决。可以说,如今已然步入了 LED 用于电视照明的时代。
二、LED 光源的产生和发展历经漫长曲折过程,主要分为以下阶段
早期探索阶段(20 世纪初 - 60 年代):1907 年英国物理学家 H. J. Round 发现碳化硅晶体通电发光,奠定理论基础,但光太黯淡。20 世纪 60 年代,科技工作者依据半导体 p - n 结发光原理研制成红色 LED。 商业化起步阶段(20 世纪 60 年代 - 90 年代):60 年代初首个商用红光 LED 诞生,光通量低。后经改进,70 年代中期出现绿、黄、橙光 LED,80 年代初 GaAlAs 的 LED 光源使红色光视效能提升。 关键技术突破阶段(20 世纪 90 年代 - 21 世纪初):60 年代末日本学者赤崎勇开始研究蓝色 LED,其学生天野浩和中村修二在 90 年代取得突破,被誉为 “蓝光 LED 之父” 的中村修二制造出高亮度蓝色 LED。随后诞生白光 LED。 快速发展阶段(21 世纪初 - 至今):LED 技术高速发展,光效提高、成本降低,可靠性和稳定性提升。广泛应用于通用照明、显示屏等领域,产业规模不断扩大,各国政府政策支持推动其普及应用。