LED的发展历史和光源特征

  使用LED光源进行照明，首先取代耗电的白炽灯，然后逐渐进入整个照明市场，这将节省大量的电能。最近，白色LED已达到1瓦以上，光输出25流明，也增加了其实用性。

50年前，人们已经了解了半导体材料产生光的基本知识，第一个商业二极管产生于1960年。LED是英文Lightemitingdiode（发光二极管）的缩写，其基本结构是电致发光半导体材料，放置在引线架上，然后用环氧树脂密封，保护内部芯线，因此LED具有良好的抗震性能。

发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子以光的形式释放多余的能量，从而直接将电能转化为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，因此不发光。这种采用注入式电致发光原理制成的二极管称为发光二极管，通常称为LED。当它处于正工作状态（即两端加正电压）时，当电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体发出不同颜色的紫外线到红外线，光的强度与电流有关。

光源特点：

1.电压：LED采用低压电源，供电电压在6-24V之间，因产品而异，是比高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。

2.效率：与光效相同的白炽灯消耗能量减少80%。

3.适用性:很小，每个单元的LED小片都是3-5mm的正方形，所以可以做成各种形状的装置，适合

4.稳定性：10万小时，光衰为初始50%。

5.响应时间：白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级。

6.环境污染：无有害金属汞。

7.颜色：改变电流可以改变颜色，发光二极管通过化学装饰方法方便调整材料的结构和间隙，实现红、黄、绿、蓝、橙的多色发光。例如，当小电流为红色LED时，随着电流的增加，它可以依次变成橙色、黄色，最后变成绿色。

8.价格:LED的价格比较贵。与白炽灯相比，一个LED的价格可以和几个白炽灯相当，而每组信号灯通常需要300～由500个二极管组成。

发展历史：

最早采用半导体P-N结发光原理制成的LED光源于20世纪60年代初出现。当时使用的材料是Gaasp，发红(λp=650nm)，当驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几的流明，相应的发光效率约为0.1流明/瓦。

20世纪70年代中期，元素In和N的引入，使LED产生绿光(λp=555nm)，黄光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm)，光效也提高到1流明/瓦。

介绍了显示LED的发展历史和光源特点

介绍了显示LED的发展历史和光源特点

20世纪80年代初，Gaalas的LED光源出现，使红色LED的光效达到10流明/瓦。

20世纪90年代初，红光和黄光的GaalinP和绿色和蓝光的Gainn成功开发，大大提高了LED的光效。2000年，前者在红橙区制作的LED(λp=615nm)的光效达到100流明/瓦，后者在绿色区域制成的LED在绿色区域(λp=530nm)的光效可达到50流明/瓦。

应用：

起初，LED被用作仪器仪表的指示光源。后来，各种光色LED广泛应用于交通信号灯和大面积显示屏，产生了良好的经济效益和社会效益。以12英寸红色交通信号灯为例。在美国，使用寿命长、光效低的140瓦白炽灯作为光源，产生2000流明白光。红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明红光。在新设计的灯光中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损耗，共耗电14瓦，可产生相同的光效。

汽车信号灯也是LED光源应用的一个重要领域。1987年，中国开始在汽车上安装高位刹车灯。由于LED响应速度快（纳秒级），跟随车辆的司机可以尽快了解驾驶情况，减少汽车追尾事故的发生。

此外，LED灯还应用于室外红、绿、蓝全彩显示屏、钥匙扣微电筒等领域。

对于一般照明来说，人们需要更多的白色光源。1998年，白光LED成功开发。这种LED是Gan芯片和铱石榴石(YAG)包装在一起。

Gan芯片发蓝光(λp=465nm，Wd=30nm)，高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉在蓝光的刺激下发出黄光，峰值为550nm。蓝光LED基板安装在碗形反射腔中，覆盖着与YAG混合的树脂薄层，约200-500nm。LED基板发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合得到白光。现在，对于Ingan/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学成分，调整荧光粉层的厚度，可以获得色温3.5万-1万K的各种白光。

表一列出了当前白色LED的类型及其发光原理。从表中也可以看出，一些白色LED光源离不开四种荧光粉：红色、绿色、蓝色粉末和石榴石结构的黄色粉末。未来，三波长光更为乐观，即无机紫外线晶片和R.G.B三色荧光粉，用于包装LED白光，预计今年三波长白光LED将有机会商业化。但这里的三色荧光粉粒度要求相对较小，稳定性要求较高，具体应用仍在探索中。

目前，第一种商业化产品是蓝光单晶片和YAG黄色荧光粉。其最佳发光效率约为25流明/瓦。YAG大多是从日本日亚公司进口的，价格为2000元/公斤；二是日本住友电工还开发了以Znse为材料的白光LED，但发光效率较差。