从理论到应用,LED灯已经历了几代科学家的努力,明天的新光源还在写新的故事。
爱迪生发明白炽灯的故事几乎家喻户晓,他熟悉缺乏新鲜感。爱迪生的白炽灯已经占据了世界各地的超过100年诞生后,在当代,它是电光源的LED灯是新来的。我们经常看到的是一个字,意义的发光二极管灯,它的诞生,有一个扭曲的传说。谁能想象新的光源,已引起人们的注意,已经放弃了几次
1907年,英国物理学家H.J.Round在研究碳化硅晶体时,意外地发现,当电流通过碳化硅时,碳化硅发出微弱的黄光。
爱迪生发明了钨丝灯,因为电流通过钨丝产生极高的热量,温度可以达到2000摄氏度以上;钨丝在高温白炽状态下,像红色的铁发出光。白炽灯有两个非常致命的缺点:第一,它的能源效率不高。光只是钨丝加热的副产品,大部分电能被热量消耗;第二,高温会继续蒸发钨丝上的钨原子,白炽灯的寿命会变大。很矮。
碳化硅发光的原理是完全不同的:由于特殊的物理结构,电子可以直接激发光,跳过高温的台阶。敏锐的兰德立即想到了使用碳化硅作为新光源的意义,但是它很轻。只有盲人才能忍受这种光线下的阅读。经过几年的努力,兰德终于放弃了这项研究。
十年后,20世纪20年代末,两位德国科学家把研究成果从科学界的垃圾中扔掉。它们不使用碳化硅,而是使用从铜中提取的硫化锌和黄磷。与碳化硅一样,黄磷具有特殊的物理结构,在电子的激发下发射可见光。这些物质统称为发光di。不幸的是,这两位科学家对这种情况过于乐观,花费了大量的时间和精力,他们最终没有克服过暗的光线。数以千计的马很容易找到,但伯乐却很罕见。LED的美丽光线是这样埋葬的。
20世纪50年代,随着时代的发展和科学技术的进步,各大科技公司都致力于LED灯的研究。世界首个实用的红色LED。十年后,第一只黄色LED问世,LED灯的亮度提高了10倍。
你可能已经注意到了,LED灯只能根据材料发出单色光。砷化镓二极管发出红光,碳化硅二极管发出黄光,然后人们发现磷化镓二极管发出绿光,但最需要的是白光。光、红光、黄光和绿光是不够的。人们需要蓝光。
寻找Blu ray LED的道路崎岖漫长。在20世纪60年代末,日本学者Yoshio Akazaki开始研究基于氮化镓的Blu ray LEDs。这项研究已经认真开展了近30年。他和学生Hiroshi Amano为Blu ray LEDs的研究做出了很大的贡献。在1994年的研究的基础上,他在中村化工有限公司二用熏干修理,公司高亮度蓝光LED灯已经产生。他们也获得了诺贝尔物理学奖,在2014年研究成功。
蓝色LED的出现,立即给人类带来了白色LED灯,当然,其最大的优点是发光效率高:一盏白炽灯转换成光能转换率只有10%左右,而LED灯可以达到60%,利用率高于节能灯;其使用寿命为100000小时,可使用10年以上,白炽灯的寿命仅为1000小时左右;第三,LED灯需要非常低的电压,几伏就足够了,安全可靠。
目前,由于价格昂贵,家用LED灯并不流行,但是LED灯已经广泛地渗透到我们的生活中。一直秉承前人智慧的成就,预计到2020年,LED灯将成为最便宜的光源,如果能在全世界普及,照明的能耗将减少一半。
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