固態(tài)照明技術的發(fā)展歷史
上個世紀,固態(tài)照明市場被白熾燈、熒光燈和氙氣燈等光源所占據(jù)。 在1879年,Swan和愛迪生分別獨立研發(fā)出了第一盞電燈,根據(jù)黑體發(fā)光原理。愛迪生發(fā)明的第一個白熾燈采用了從他老婆的縫紉箱里面拿出來的已經(jīng)碳化的縫紉線,他的第一個商用的產(chǎn)品采用了碳化的竹纖維,功率約為60W,用了100多個小時,效率大概為1.4流明/瓦。經(jīng)過長期的發(fā)展,目前的白熾燈效率已經(jīng)能夠達到15流明/瓦(120伏/60瓦),平均壽命達到1000小時。
在1901年,美國的發(fā)明家PeterCooper Hewitt獲得了首個低壓汞放電燈的專利,這是現(xiàn)代熒光燈的原型。通用公司的GeorgeInman改變了它的原始設計,制造出了第一個實用的熒光燈,并于1939年在紐約和洛杉磯舉行的世界博覽會上展示,從那以后,熒光燈的效率逐步增長到了65-100 lm/W,根據(jù)燈的種類和功率而變化。
早在1801年,英國的化學家HumphryDavy爵士通過給白金加上電壓使之產(chǎn)生輝光。1810年他在英國皇家學會演示了第一個放電燈,該燈的結構是在兩個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年的第一個高壓汞蒸氣燈并沒有推向市場。1961年GilbertReiling獲得了第一個金屬鹵化燈專利,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到了45-150 lm/W,根據(jù)燈的功率和種類而變化。
在上世紀50年代,英國科學家在做半導體砷化鎵實驗時,發(fā)現(xiàn)了該物質(zhì)的電致發(fā)光和低水平的紅外輻射,這項發(fā)現(xiàn)導致了現(xiàn)代發(fā)光二極管的誕生。在1962年,第一個可見光LED由通用電氣的高級半導體實驗室開發(fā)出來,這項技術經(jīng)過持續(xù)改進,第一個商用紅光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。第一個藍光LED在九十年代出現(xiàn),采用了氮化鎵。融合紅綠藍LED或涂有熒光粉的藍光LED制造出了白光LED,這是一項充滿希望的高效常規(guī)照明技術。在努力研發(fā)白光LED的同時,研究人員還在努力改善LED的效率。目前商用的LED已經(jīng)達到了101流明/瓦。
在七十年代后期,自綠光LED發(fā)明之后,柯達公司的ChingTang博士發(fā)現(xiàn),向碳復合材料發(fā)送一個電子脈沖能夠出現(xiàn)發(fā)光的現(xiàn)象。經(jīng)過繼續(xù)研究,ChingTang開發(fā)出了第一個有機發(fā)光二極管(OLED)。他的相關報告在1987年發(fā)表。從此以后OLED研發(fā)人員開發(fā)出了白光OLED,實驗室效率高達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,所以未來一定會出現(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)過了60-120年的發(fā)展,研發(fā)人員已經(jīng)想盡各種辦法來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)照明領域已經(jīng)取得了相當大進展,自從能源部2000年大力研發(fā)固態(tài)照明技術以來,支持了很多研發(fā)項目,取得了多項成就。以下是所取得的重要成果:
·2008年9月,CRRE公司研發(fā)出標準冷白光發(fā)光二極管,效率是107 lm/W @ 350mA.
·2008年9月,佛羅里達大學演示了藍光磷光OLED,流明效率高達40流明每瓦,外部峰值量子效率為25%。采用了無外部光提取技術。
·2008年6月,飛利浦和CREE公司共同開發(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8萬小時的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,流明效率達到了創(chuàng)紀錄的102 lm/W @1000 cd/m2.
·2007年9月,CREE開發(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)換效率峰值超過了14%。未來的目標是開發(fā)出45 lm/W的照明級OLED,使得近期可以在某些應用中取代白熾燈。
·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,柯達開發(fā)出了全新的白光OLED器件,提取效率達46%,比以往的器件有了很大的改善。
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