半导体器件之LED

2024-05-16 06:52:04 | 作者：BOB体育地址

　　自20世纪60年代世界第一个半导体发光二极管诞生以来，LED照明因具有寿命长、节能、色彩丰富、安全、环保特性，被誉为人类照明史上的希望之光。

　　LED发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。

　　OLED具有大面积平板显示、全色发光等优势，与液晶电视相比，不但不受视角限制，而且播放动态影像不会“拖尾巴”，因为是柔性材料，还能随意弯曲呢。再兼有机发光二极管制造成本比较低，因此性价比较高。

　　OLED产品在厚度方面也有明显优势，索尼公司制成只有0.3毫米的OLED电视面板，厚度比银行卡还要薄；三星公司将OLED用于笔记本，使笔记本电脑变得更轻更薄。与此同时，维信诺公司在昆山建设了中国第一条自主研发的OLED大规模生产线，这是清华大学科技成果应用到产业化的成功案例。由于在-40℃到-80℃这样的低温度的环境中，照样“应付裕如”，维信诺OLED显示器被应用于“神七”航天员的舱外航天服上。

　　2、LED背光与LCD相比：LED背光与LCD液晶相比，LED背光液晶在体积、亮度、功耗、材质、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。LED背光与LCD的功耗比大约为10:1，而且更高的刷新速率使得LED背光在视频方面有更好的性能表现，能提供宽达160°的视角，可以显示各种文字、数字、彩色图像及动画信息，也可以播放电视、录像、VCD、DVD等彩信号，多幅显示屏还能够直接进行联网播出。有机LED显示屏的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍，在强光下也可以照看不误，并且适应零下40度的低温。利用LED技术，可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器，拥有广泛的应用前景。

　　4、1962年，GE、Monsanto、IBM的联合实验室开发出了发655nm红光的磷砷化镓（GaAsP）半导体化合物，从此发光二极管进入商业化发展进程。

　　5、1965年，Monsanto和惠普公司推出了用GaAsP材料制作的商用化红色LED，当时这种LED灯的效率为每瓦大约0.1流明。

　　6、1968年，LED灯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，LED节能灯还可以发出红光、橙光和黄色光。

　　1、LED背光与CCFL相比：CCFL冷阴极管是液晶显示器中带有污染的部件,也是影响色彩饱和度的核心部件之一。LED因采用单点发光导致耗电量低，再加上寿命长、短小轻雹环保等优势，使得目前LED已逐渐取代CCFL大量应用于中、小尺寸面板，背光源，未来更将逐步向LCD显示器、笔记本电脑、LCD电视等大尺寸面板背光领域迈进。此外，由于LED的色彩饱和度可达到接近100%，远优于CCFL一般70%～85%的表现水准。需要非常提出的是,由于LED驱动较CCFL快得多，CCFL的驱动需要1s～2s，而LED只需要50ns，所以利用无彩膜(Color Filter-less)技术就能轻松实现用LED做背光源。

　　LED光源是21世纪光源市场的希望，众多优点预告其未来将逐步取代传统光源，奥科委指出高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后，最伟大的发明之一，当前全球能源危机的时候，能源是一种宝贵的资源，所以节约能源是我们未来面临的问题。

　　有机电子是指采用各种导电的聚合物、塑料或者小分子材料而设计和制造各种电路的电子学分支。它们与传统的金属导体或者硅等半导体不同，因为多数都含有碳元素而被称为有机电子。它体现了化学与材料、电子等学科的结合。基于碳元素的有机材料不但可以是半导体、导体，甚至能实现超导体。

　　7、1971年，推出了具有相同效率的GaP绿色芯片LED，LED开始大范围的应用于数字与文字显示技术应用领域区。

　　8、80年代早期的技术突破是开发出了AlGaAs的LED，能以每瓦10流明的发光效率发出红光。LED灯开始应用于室外信息发布和汽车高位刹车灯(CHMSL)设备。

　　9、1990年，开发出了可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多倍。

　　LED背光源以高效侧发光的背光源最为引人注目，LED作为LCD背光源应用，具有寿命长、发光效率高、无干扰和性价比高等特点，已大范围的应用于电子手表、手机、BP机、电子计算器和刷卡机上，随着便携电子科技类产品日趋小型化，LED背光源更具优势，因此背光源制作技术将向更薄型、低功耗和均匀一致方面发展。LED是手机关键器件，一部普通手机或小灵通约需使用10只LED器件，而一部彩屏和带有照相功能的手机则需要用约20只LED器件。现阶段手机背光源用量非常大，一年要用35亿只LED芯片。目前我国手机生产量很大，而且大部分LED背光源还是进口的。

　　—21世纪开始的现在，通过在自然，人类和科学之间奇妙的相遇而开发的LED，将成为光世界的创新，对人类必不可少的绿色技术光革命。

　　LED照明光源早期的产品发光效率低，光强一般只能达到几个到几十个mcd，适用在室内场合，在家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面应用。目前直接目标是LED光源替代白炽灯和荧光灯，这种替代趋势已从局部应用领域开始发展。例如日本为节约能源，正在计划替代白炽灯的发光二极管项目(称为“照亮日本”)，如果LED替代半数的白炽灯和荧光灯，每年可节约相当于60亿升原油的能源,相当于五个1.35×106kW核电站的发电量，并可减少二氧化碳和其它温室气体的产生，改善我们正常的生活居住的环境。我国也于2004年开始全力发展节能环保的半导体照明计划。

　　背光模组由CCFL过渡到LED能带来很多好处，可以让显示器屏幕的亮度更加均匀，产品功耗更低，外形可以更轻薄时尚。但目前市场上普遍采用的是W-LED（白光LED）背光源，事实上这种背光源仅仅是将发光的元器件更换了而已，而显示效果的提升非常微弱甚至没有提升。而对液晶产品显示效果提升明显的RGB-LED（三色LED）对显示效果的提升较为显著，但同时生产成本比较高，因此被应用在高价位的液晶电视上。

　　简单来讲，LED背光是把传统的CCFL背光源换成是LED（发光二极管，一般是白光的）。分为点阵式（又称为直下式）和侧光式两种。其中点阵式由于亮度均匀，对比度高，色彩自然，分辨率比较高，寿命较长，大多数都用在各品牌的高端机型；侧光式虽然亮度有点不均匀（不仔细看，Fra Baidu bibliotek能看不出来），但是成本较低，大多数都用在各品牌的中低端机型。

　　2、1936年，GeorgeDestiau的一份关于硫化锌粉末发射光的报告。随着电流的应用和广泛的认识，最终出现了”电致发光”这个术语。

　　3、几乎没有可视角度的问题，即使在很大的视角下观看，画面仍然不失线、响应时间是LCD的千分之一，显示运动画面绝不会有拖影的现象

　　总的来说LED显示器与LED背光显示器是两种完全不同的成像技术。现在那些广场大屏幕所使用的是LED面板，由LED直接发出不一样的颜色的光的，但你也看到了那个像素点与点间距较大，目前技术还不能做小，所以只用于大的屏幕，但那个寿命长，能耗底，色彩饱和，真实，是未来的发展的新趋势。而LED背光显示器则是把原来液晶后面的CCFL(类似日光灯的冷光源)换成LED，对色彩方面没有过大的提升，但好处还是很多的，能使屏幕亮度更高、更薄、亮度更均匀、能耗更低等。所以目前市场上普遍见到的LED背光显示器实际上并不是显示技术的更新换代，只能说是一个原件的换代。同时将LED背光混淆为LED也是不正确的。LED背光比普通LCD好，LED比LED背光好。

　　10、1994年，日本科学家中村修二在InGaN(氮化铟镓)基片上研制出了第一只蓝色LED，由此开启了GaN基LED灯研究和开发热潮，蓝光的出现使得白光LED成为可能。

　　11、20世纪90年代后期，研制出通过蓝光激发YAG荧光粉产生白光的LED灯，但色泽不均匀，常规使用的寿命短，价格高。随技术的慢慢的提升，进入21世纪后白光LED的发展非常迅速，白光LED节能灯的发光效率提高得慢慢的变快，大大超过白炽灯，向荧光灯逼近，材料技术、芯片尺寸和外形工艺的逐步发展使商用化LED灯的光通量提高了几十倍。曾经微弱发光的LED现在正预示着LED灯新时代的来临。

　　和我们日常生活息息相关的光源设备，也就只有白炽灯、荧光灯和led光源这三大类。

　　在这三大类光源中，LED照明技术是出现时间最晚，优点最多的一种照明技术，因此，自从20世纪60年代出现以来，伴随着近代半导体技术的发展，得到了大量的普及应用，特别是进入21世纪之后，由LED照明技术衍生而出的LED显示技术和LED辅助显示技术，已经显露越来越强烈的发展势头。

　　LED显示屏是指直接以LED（发光二极管）作为像素发光元件的显示器，组成阵列的发光二极管直接发出红，绿，蓝三色的光线，进而形成彩色画面。但由于发光二极管本身直径较大，因此同色像素之间的距离也较大（也就是我们常说的点距），所以LED显示器通常来说只适于大屏幕显示。目前，LED显示屏已大范围的应用于大型广场、商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等，可满足多种环境的需要。

　　LED节能灯是用高亮度白色发光二极管发光源，光效高、耗电少，寿命长，易控制，免维护，安全环保，是新一代固体冷光源，比管形节能灯省电，亮度高，投光远，投光性能好，使用电压范围宽，光源通过微电脑内置控制器，可实现LED七种色彩变化，光色柔和、艳丽、丰富多彩、低损耗、低能耗，绿色环保，适用家庭，商场，银行，医院，宾馆，饭店他各种公共场所长时间照明。与白炽灯管或低压荧光灯管，LED的稳定性和长寿命是明显优势：白炽灯的连续上班时间很少超过1000小时，采用电子驱动器的荧光灯管的连续上班时间可超过8000小时，但LED无故障工作50 000小时。您没听说过谁家的电视机电源指示灯坏了吧？没见过电脑的指示灯或硬盘灯损坏吧？

　　什么是LED背光？我们大家都知道液晶材质本身是不会发光的，需要液晶面板背部的发光源提供光线支持。这种发光源在过去一直是以CCFL冷光灯管为主，CCFL冷光灯管的发光原理类似我们日常使用的日光灯管。然而CCFL冷光灯管却也面临着亮度不均匀、功耗相比来说较高以及包含汞元素等问题。相较之下，LED背光在功耗及材质环保方面做得较好，亮度均匀性也相对要高并且体积能做到更薄。所以LED背光的前景是被十分看好的。

　　有机电子又叫塑料电子、聚合物电子等，目前研究比较多的是有机发光二级管（OLED），可以用做显示器、照明、电子商标、新型电池等。

　　OLED，即有机发光二极管，又称为有机电激光显示。因为具备轻薄、省电等特性，因此从2003年开始，这种显示设备在MP3播放器上得到了广泛应用，而对于同属数码类产品的DC与手机，还并未走入实际应用的阶段。但OLED屏幕却具备了许多LCD不可比拟的优势。