[科普中国]-固体光源

固体光源中的LED光源2000年之后的科技进步上新突破简直达到日新月异的程度，它的性价比发展趋势：LED的原材料主要是化学元素表上的Ⅲ-Ⅴ族或Ⅱ-Ⅳ族化合物的半导体，例如： GaAs,GaP,AlxGa1-xAs和ZnSe等材料，当它被加上正向电压时，电子和空穴的复合过程中产生的过剩的能量就会以光能辐射出来。

红外光源红外光源以产生红外辐射为主要目的的非照明用电光源。红外辐射是波长大于红色光波长的一定范围的电磁辐射，波长为0.78～1000μm，分为近红外（代号IR-A，波长0.78～1.4μm）、中红外(IR-B,1.4～3μm)、远红外(IR-C,3～1000μm) 3个波段。相应的红外光源分别称之为近红外、中红外和远红外光源。红外光源常用于加热、理疗、夜视、通讯、导航、植物栽培和禽畜饲养等。

据麦姆斯咨询报道，慕尼黑大学的激光物理学家已开发出一种强大的超宽带红外光源。该光源将为医药、生命科学和材料分析等领域开辟全新的发展机遇。 在红外光的帮助下，研究人员得以探究塑造并决定我们生命的微小粒子。红外光激发分子振动的现象，在这类研究中起着关键作用。科学家正是通过这一现象，利用红外光分析样品的分子组成。为了让这种分析更加精确，来自德国慕尼黑大学（LMU Munich）的阿托秒物理学实验室（Laboratory of Attosecond Physics，LAP）和马克斯·普朗克量子光学研究所（Max Planck Institute for Quantum Optics，MPQ）的激光物理学家们开发出了一种波长范围非常广的红外线光源1。

光源领域20世纪90年代初，日本研究者中村修二成功研制出掺Mg的同质结GaN蓝光LED，使得白光LED 有了实用性强和行之有效的技术方案，半导体照明光源与固态照明领域也随之成为国内外光电子研究领域更引人注意的热点。随着材料生长和制作技术的迅猛发展， LED的发光效率实验室研制的LED达到了150 lm/W的发光效率，业界1年多前商品化量产规格的LED光效能达到50 lm/w,2000年之后提升至了70 lm/W，甚至有更高的报道。它的光效已能对传统光源形成有力的挑战。LED器件也从早期的指示型LED（恒流20mA）发展到功率型LED（恒流350mA）。LED会给现代社会生活质量的提高带来不可估量的影响， 其前途无量的结论已被公众认可2。

发展潜力LED在照明领域的发展潜力很大,但它作为照明主体的研究艰难和产品质量远没成熟也是不争的事实, LED要想取代白炽灯等传统光源进入普通照明市场,以下几方面工作是应该引起我们重视,首先是LED上、中游行业要学习和了解传统光源的特点和要求，让半导体工业和照明工业真正融合在一起，从而对照明用LED 的各项性能的改进和提高作出主要贡献，其中尤以光效和寿命的提高为关键。

其次，应采用更先进的工艺方法、封装结构和封装材料以解决散热问题，但必须同时解决这些新工艺、新材料带来的其它问题，特别是性价比的问题;再则电子学科技人员应研制出更高效和可靠的驱动电路，并让所用的驱动电路装置要有统一标准和可互换性，给用户带来使用和维修的简便，这样才能达到推广应用的目的；

另外尽快完成和成熟LED照明所需的二次光学非成像设计的机算机软件和使用的相关材料，使LED照明产品设计的成本降低并得到简化，要如PC计算机的Windows软件操作那么便利，从而使LED达到室内外照明工程的有关的要求更容易得到满足；最后LED产品标准和测量标准的进一步确立和完善，尤其是光生物学安全的要求和眼睛的保护，这样 LED才能在更广阔照明领域中的应用奠定坚实的基础2。

悄然崛起LED正方兴未艾的同时，固体光源另一有机发光两极管（OLED）又悄然崛起，，OLED是继CRT、PDP和LCD之后的第三代显示器，但它也是一种很有优势的新型固态光源，这种光源易于实现超薄结构和任意开关，与LED一样具有高效、环保和安全等优势。OLED厚度可以小于1毫米，仅为LCD屏幕的1/3，并且重量也更轻；固态结构，没有液体物质，因此抗震性能更好，不怕摔；几乎没有可视角度的问题，即使在很大的视角下观看，画面仍然不失真；响应时间是LCD的千分之一，显示运动画面绝对不会有拖影的现象；低温特性好，在零下40度时仍能正常显示，而LCD则无法做到；制造工艺简单，成本更低；发光效率更高，能耗比LCD要低；能够在不同材质的基板上制造，可以做成能弯曲的柔软显示器,见图所示。

由于OLED众多的优越的特性，使其正逐渐受到更多的关注，其贸易额也呈现逐年递增的局面，见图所示。2013年全球OLED电视机市场预计将达14亿美元。据市场研究公司iSuppli最新发表的研究报告称，2013年全球OLED （有机发光二极管）电视机出货量将从2007年的3000台增长到280万台，复合年增长率为212.3%。从全球销售收入看，2013年全球OLED电视机的销售收入将从2007年的200万美元增长到14亿

美元，复合年增长率为206.8%，其发展形势之迅猛是传统光源所不及的。2008年，美国固态照明共有51个项目计划，总经费为7470万美元，其中OLED照明共有25个项目，总经费为3690万美元，占所有项目的49.4%。可以说OLED照明虽然在市场上尚未与LED分庭抗礼，但是在研发上，正成为固态照明非常重要的一部分与LED平分天下，它的研究和发展应受到我们充分的关注和重视3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学