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蓝光LED的发明难度在哪里?

skb0057 回答数1 浏览数680
赤崎勇甚至因此获得诺贝尔物理学奖
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| 来自北京
gOcjBQOZ | 未知
蓝光在LED中是制造难度最低的,用GaN芯片即可。现在照明用的白光LED,全都是以蓝光芯片为底子,涂了荧光粉后封装而成的。那个人得诺贝尔奖是因为LED这个东西是他首创的,而不是因为做成蓝光很困难,你这个逻辑有点问题。
LED中制造难度最高的是UVB和UVC,也就是240-340nm的波段。因为这个波段光子能量高,GaN的禁带宽度不够大,所以需要掺入铝等元素,这种材料在大电流下不稳定,大部分电能都转化为热能。按目前水平,这些LED的发光效率(光功率/电功率)低得匪夷所思,大概只有1-2%。而比较优质的蓝光LED的发光效率已经达到了60%左右,可谓是天壤之别。还有UVA,波长和制造难度都介于蓝光和UVB之间。市面上主要是365nm的,十年前水平也很差,但现在突飞猛进,发光效率可达40%。UVA灯一般用在固化,晒版,油墨印刷等场合,以前都是用高压水银灯。这种灯笨重无比,一台镇流器都是几十斤,灯管发热可达600℃,能产生固化作用的有效波段能量不到耗电量的10%。因为温度太高,灯管寿命最多只有三个月,如果整天开着就只有一个月。灯管里面一大粒水银,换新灯管后,旧灯管的水银难以处理。总之和LED比,极端不环保,缺点爆表。所以这也倒逼了研究者撸起袖子加油干,努力提高UVA LED的发光效率。UVC主要是杀菌灯,目前一般也是水银灯,同等成本下,UVC LED的发光功率还不到水银灯的1/20,这个差距难以在可预计的时间内赶上。因为这里是低压水银灯,含水银极少(比一颗芝麻还少),不足以污染环境,而且低压灯发热小,寿命可以长达几年。还有,这种低压灯就是日光灯原理,一个很小的电子镇流器即可,不像高压水银灯那样,必须用几十斤的铁心镇流器。综合来说,目前没有太强的动力倒逼UVC LED的研发。
至于红外波段,因为需要的禁带宽度小,一般用GaInN,或者掺入As等元素。这个市面上只有特定波段(850nm和940nm),主要是安防夜视仪用的。比起用可见光,红外线的优势是人眼不可见,小偷晚上进小区什么设备都没看到,夜视仪却把他偷东西的镜头悄咪咪记录下来了。但红外线最主要的应用是发热,比如烤箱,小太阳取暖器,碘钨灯。这些应用对波长没有严格要求,但要求很大的功率(几百到几千瓦)。不要求波段的红外线光源很简单,就是一个电阻丝,碳纤维或者钨丝,成本特别低,可能就几块钱。可是单颗大功率红外LED的输出功率一般不到10W,成本还高,用一大堆红外LED来发热那简直是赔钱的傻事。
LED这东西还挺有意思的,先写到这里吧。
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