固態(tài)照明

固態(tài)照明技術(shù)的發(fā)展歷史

上個(gè)世紀(jì)，固態(tài)照明市場(chǎng)被白熾燈、熒光燈和氙氣燈等光源所占據(jù)。 在1879年，Swan和愛(ài)迪生分別獨(dú)立研發(fā)出了第一盞電燈，根據(jù)黑體發(fā)光原理。愛(ài)迪生發(fā)明的第一個(gè)白熾燈采用了從他老婆的縫紉箱里面拿出來(lái)的已經(jīng)碳化的縫紉線，他的第一個(gè)商用的產(chǎn)品采用了碳化的竹纖維，功率約為60W，用了100多個(gè)小時(shí)，效率大概為1.4流明/瓦。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，目前的白熾燈效率已經(jīng)能夠達(dá)到15流明/瓦（120伏/60瓦），平均壽命達(dá)到1000小時(shí)。

在1901年，美國(guó)的發(fā)明家PeterCooper Hewitt獲得了首個(gè)低壓汞放電燈的專(zhuān)利，這是現(xiàn)代熒光燈的原型。通用公司的GeorgeInman改變了它的原始設(shè)計(jì)，制造出了第一個(gè)實(shí)用的熒光燈，并于1939年在紐約和洛杉磯舉行的世界博覽會(huì)上展示，從那以后，熒光燈的效率逐步增長(zhǎng)到了65-100 lm/W，根據(jù)燈的種類(lèi)和功率而變化。

早在1801年，英國(guó)的化學(xué)家HumphryDavy爵士通過(guò)給白金加上電壓使之產(chǎn)生輝光。1810年他在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)演示了第一個(gè)放電燈，該燈的結(jié)構(gòu)是在兩個(gè)分離的碳棒上分別接上電池的兩極，中間出現(xiàn)弧光。之后高壓放電燈持續(xù)發(fā)展，1932年的第一個(gè)高壓汞蒸氣燈并沒(méi)有推向市場(chǎng)。1961年GilbertReiling獲得了第一個(gè)金屬鹵化燈專(zhuān)利，這種燈擁有比熒光燈更高的效率和顏色特性。更適合商業(yè)、街道和工業(yè)照明。1964年金屬鹵化燈在世博會(huì)上發(fā)布，之后一年高壓鈉燈面世。從那以后，高壓鈉燈的效率逐步達(dá)到了45-150 lm/W，根據(jù)燈的功率和種類(lèi)而變化。

在上世紀(jì)50年代，英國(guó)科學(xué)家在做半導(dǎo)體砷化鎵實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了該物質(zhì)的電致發(fā)光和低水平的紅外輻射，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了現(xiàn)代發(fā)光二極管的誕生。在1962年，第一個(gè)可見(jiàn)光LED由通用電氣的高級(jí)半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過(guò)持續(xù)改進(jìn)，第一個(gè)商用紅光LED在六十年代封裝，采用了砷化鎵磷化物。在七十年代的中期，生產(chǎn)綠光LED，采用了磷化鎵。第一個(gè)藍(lán)光LED在九十年代出現(xiàn)，采用了氮化鎵。融合紅綠藍(lán)LED或涂有熒光粉的藍(lán)光LED制造出了白光LED，這是一項(xiàng)充滿希望的高效常規(guī)照明技術(shù)。在努力研發(fā)白光LED的同時(shí)，研究人員還在努力改善LED的效率。目前商用的LED已經(jīng)達(dá)到了101流明/瓦。

在七十年代后期，自綠光LED發(fā)明之后，柯達(dá)公司的ChingTang博士發(fā)現(xiàn)，向碳復(fù)合材料發(fā)送一個(gè)電子脈沖能夠出現(xiàn)發(fā)光的現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)繼續(xù)研究，ChingTang開(kāi)發(fā)出了第一個(gè)有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）。他的相關(guān)報(bào)告在1987年發(fā)表。從此以后OLED研發(fā)人員開(kāi)發(fā)出了白光OLED，實(shí)驗(yàn)室效率高達(dá)102流明/瓦。雖然目前商用的OLED主要在顯示方面，但很多公司正在研發(fā)白光OLED，所以未來(lái)一定會(huì)出現(xiàn)商用的白光OLED照明產(chǎn)品。

傳統(tǒng)的三種照明光源：白熾燈、熒光燈和氙氣燈已經(jīng)經(jīng)過(guò)了60-120年的發(fā)展，研發(fā)人員已經(jīng)想盡各種辦法來(lái)改善這些光源的效率，目前的改善余地已經(jīng)不大。固態(tài)照明技術(shù)則不同，如LED和OLED，有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br /> 

已經(jīng)取得的固態(tài)照明成果

目前在固態(tài)照明領(lǐng)域已經(jīng)取得了相當(dāng)大進(jìn)展，自從能源部2000年大力研發(fā)固態(tài)照明技術(shù)以來(lái)，支持了很多研發(fā)項(xiàng)目，取得了多項(xiàng)成就。以下是所取得的重要成果：

·2008年9月，CRRE公司研發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)冷白光發(fā)光二極管，效率是107 lm/W @ 350mA.

·2008年9月，佛羅里達(dá)大學(xué)演示了藍(lán)光磷光OLED，流明效率高達(dá)40流明每瓦，外部峰值量子效率為25%。采用了無(wú)外部光提取技術(shù)。

·2008年6月，飛利浦和CREE公司共同開(kāi)發(fā)了暖白光多芯片LED鍍鋁反光燈，效率為69 lm/W，能夠發(fā)出681流明的光通量。

·2008年6月，Universal Display演示了壽命為8萬(wàn)小時(shí)的OLED。該OLED的效率為50 lm/W @1,000 cd/m2. 。

·2008年6月，Universal Display公司演示了白光磷光OLED，流明效率達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的102 lm/W @1000 cd/m2.

·2007年9月，CREE開(kāi)發(fā)出LED陣列，效率為95 lm/W @ 350 mA 。

·2007年9月，通用電氣全球研究中心開(kāi)發(fā)出了方案處理型(solution-processed) 白光OLED器件，總功率轉(zhuǎn)換效率峰值超過(guò)了14%。未來(lái)的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出45 lm/W的照明級(jí)OLED，使得近期可以在某些應(yīng)用中取代白熾燈。

·2007年9月，Universal Display制造出了6平方英寸的OLED面板，產(chǎn)生了100流明的亮度，效率為31 lm/W，亮度為3,000 nits。比目前的熒光燈要亮。

·2007年6月，柯達(dá)開(kāi)發(fā)出了全新的白光OLED器件，提取效率達(dá)46%，比以往的器件有了很大的改善。