LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以 直接把电转化为光。LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支 架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。 半导体晶片由两部分组成，一部分是 P 型半导体，在它里面空穴占主导地位， 另一端是 N 型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候， 它们之间就形成一个“P-N 结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就 会被推向 P 区，在 P 区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量， 这就是 LED 发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成 P-N 结的材料 决定的。
LED 历史
编辑本段 50 年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产 生于 1960 年。LED 是英文 light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基 本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环 氧树脂密封，即固体封装，所以能起到保护内部芯线的作用，所以 LED 的抗震 性能好。
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，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出 来，从而把电能直接转换为光能。PN 结施加反向电压时，少数载流子难以注入， 故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从 LED 阳极流向阴极 时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
最初 LED 用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的 LED 在交通信号灯和大面 积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以 12 英寸的 红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命、低光效的 140 瓦白炽灯作为 光源，它产生 2000 流明的白光。经红色滤光片后，光损失 90%，只剩下 200 流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds 公司采用了 18 个红色 LED 光源， 包括电路损失在内，共耗电 14 瓦，即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是 LED 光源应用的重要领域。
对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998 年白光的 LED 开发成功。这 种 LED 是将 GaN 芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN 芯片发蓝 光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含 Ce3+的 YAG 荧光粉受此蓝 光激发后发出黄色光射，峰值 550nm。蓝光 LED 基片安装在碗形反射腔中，覆 盖以混有 YAG 的树脂薄层，约 200-500nm。 LED 基片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，可以得到得白光。现在，对于 InGaN/YAG 白色 LED，通过改变 YAG 荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温 3500-10000K 的各色白光。这种通过蓝光 LED 得到白光的方 法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。 白光 LED [编辑本段] 上个世纪 60 年代，科技工作者利用半导体 PN 结发光的原理，研制成了 LED 发 光二极管。当时研制的 LED，所用的材料是 GaASP，其发光颜色为红色。经过 近３０年的发展，现在大家十分熟悉的 LED，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等 多种色光。然而照明需用的白色光 LED 仅在近年才发展起来，这里向读者介绍 有关照明用白光 LED。
1、可见光的光谱和 LED 白光的关系。 众所周之，可见光光谱的波长范围为 380nm～760nm，是人眼可感受到的七色 光——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，但这七种颜色的光都各自是一种单色光。 例如 LED 发的红光的峰值波长为 565nm。在可见光的光谱中是没有白色光的， 因为白光不是单色光，而是由多种单色光合成的复合光，正如太阳光是由七种单 色光合成的白色光，而彩色电视机中的白色光也是由三基色红、绿、蓝合成。由 此可见，要使 LED 发出白光，它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要 制造这种性能的 LED，在目前的工艺条件下是不可能的。根据人们对可见光的 研究，人眼睛所能见的白光，至少需两种光的混合，即二波长发光（蓝色光＋黄 色光）或三波长发光（蓝色光＋绿色光＋红色光）的模式。上述两种模式的白光， 都需要蓝色光，所以摄取蓝色光已成为制造白光的关键技术，即当前各大 LED 制造公司追逐的“蓝光技术”。目前国际上掌握“蓝光技术”的厂商仅有少数几家， 比如日本的日亚化学、日本的丰田合成、美国的 CREE、德国的欧司朗等，所以 白光 LED 的推广应用，尤其是高亮度白光 LED 在我国的推广还有一个过程。
2、 白光 LED 的工艺结构和白色光源。 对于一般照明，在工艺结构上，白光 LED 通常采用两种方法形成。第一种是利 用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光；第二种是多种单色光混合方法。这两种方 法都已能成功产生白光器件。第一种方法产生白光的系统如图 1 所示，图中 LEDGaM 芯片发蓝光（λp=465NM），它和 YAG（钇铝石榴石）荧光粉封装在 一起，当荧光粉受蓝光激发后发出黄色光，结果，蓝光和黄光混合形成白光（构 成 LED 的结构如图 2 所示）。第二种方法采用不同色光的芯片封装在一起，通 过各色光混合而产生白光。
3、白光 LED 照明新光源的应用前景。 为了说明白光 LED 的特点，先看看目前所用的照明灯光源的状况。白炽灯和卤 钨灯，其光效为 12～24 流明/瓦；荧光灯和 HID 灯的光效为 50～120 流明/瓦。 对白光 LED：在 1998 年，白光 LED 的光效只有 5 流明/瓦，到了 1999 年已达 到 15 流明/瓦，这一指标与一般家用白炽灯相近，而在 2000 年时，白光 LED 的 光效已达 25 流明/瓦，这一指标与卤钨灯相近。有公司预测，到 2005 年，LED 的光效可达 50 流明/瓦，如凯帝光电科技（http://www.kvidi.com）生产的１Ｗ白 灯就已经达到 60 流明/瓦，到 2015 年时，LED 的光效可望达到 150～200 流明
/瓦。那时的白光 LED 的工作电流就可达安培级。由此可见开发白光 LED 作家 用照明光源，将成可能的现实。
普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜，但光效低（灯的热效应白白耗电）， 寿命短，维护工作量大，但若用白光 LED 作照明，不仅光效高，而且寿命长（连 续工作时间 100000 小时以上），几乎无需维护。目前，德国 Hella 公司利用白 光 LED 开发了飞机阅读灯；澳大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光 LED 作 路灯照明；我国的城市交通管理灯也正用白光 LED 取代早期的交通秩序指示灯。 可以预见不久的将来，白光 LED 定会进入家庭取代现有的照明灯。
LED 光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对 环境无污染、多色发光等的优点，虽然价格较现有照明器材昂贵，仍被认为是它 将不可避免地替代现有照明器件。
LED 特点
[编辑本段] LED 的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛 的用途。
体积小
LED 基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常 的轻。
耗电量低
LED 耗电非常低，一般来说 LED 的工作电压是 2-3.6V。工作电流是 0.02-0.03A。 这就是说：它消耗的电不超过 0.1W。
使用寿命长
在恰当的电流和电压下，LED 的使用寿命可达 10 万小时。
高亮度、低热量
环保
LED 是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时 LED 也可以回 收再利用。
坚固耐用
LED 是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也 没有松动的部分，这些特点使得 LED 可以说是不易损坏的。
LED 分类
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1、 按发光管发光颜色分
按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯 绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发 光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型 发光二极管和达于做指示灯用。
2． 按发光管出光面特征分
按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用 微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm 及 φ20mm 等。国外通常把φ3mm 的发光二极管记作 T-1；把φ5mm 的记作 T-1 （3/4）；把φ4.4mm 的记作 T-1（1/4）。
由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。
从发光强度角分布图来分有三类：
（1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。 半值角为 5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检 出器联用以组成自动检测系统。
（2）标准型。通常作指示灯用，其半值角为 20°～45°。
（3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为 45°～90°或更大，散射剂的量 较大。
3． 按发光二极管的结构分
按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封 装及玻璃封装等结构。
4． 按发光强度和工作电流分
按发光强度和工作电流分有普通亮度的 LED（发光强度 100mcd）；把发光 强度在 10～100mcd 间的叫高亮度发光二极管。一般 LED 的工作电流在十几 mA 至几十 mA，而低电流 LED 的工作电流在 2mA 以下（亮度与普通发光管相 同）。 除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。
晶片，什么是 led 晶片?
一、LED 晶片的作用：
LED 晶片为 LED 的主要原材料，LED 主要依靠晶片来发光。
二、LED 晶片的组成 主要有砷(AS)铝(AL)镓(Ga)铟(IN)磷(P)氮(N)锶(Ｓi)这几种元素中的若干种组 成。
三、LED 晶片的分类
1、按发光亮度分： A、一般亮度：R﹑H﹑G﹑Y﹑E 等 B、高亮度：VG﹑VY﹑SR 等 C、超高亮度：UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE 等 D、不可见光(红外线)：R﹑SIR﹑VIR﹑HIR E、红外线接收管：PT F、光电管：PD 2、按组成元素分： A、二元晶片(磷﹑镓)：H﹑G 等 B、三元晶片（磷﹑镓﹑砷）：SR﹑HR﹑UR 等 C、四元晶片(磷﹑铝﹑镓﹑铟)：SRF﹑HRF﹑URF﹑VY﹑HY﹑UY﹑UYS﹑ UE﹑HE、UG
四、LED 晶片特性表（详见下表介绍）
LED 晶片型号发光颜色组成元素波长（nm）晶片型号发光颜色组成元素波长 （nm） SBI 蓝色 lnGaN/sic 430HY 超亮黄色 AlGalnP 595 SBK 较亮蓝色 lnGaN/sic 468SE 高亮桔色 GaAsP/GaP 610 DBK 较亮蓝色 GaunN/Gan 470 HE 超亮桔色 AlGalnP 620 SGL 青绿色 lnGaN/sic 502UE 最亮桔色 AlGalnP 620 DGL 较亮青绿色 LnGaN/GaN 505URF 最亮红色 AlGalnP 630 DGM 较亮青绿色 lnGaN 523E 桔色 GaAsP/GaP635 PG 纯绿 GaP 555R 红色 GAaAsP 655
SG 标准绿 GaP 560SR 较亮红色 GaA/AS 660 G 绿色 GaP 565 HR 超亮红色 GaAlAs 660 VG 较亮绿色 GaP 565UR 最亮红色 GaAlAs660 UG 最亮绿色 AIGalnP 574H 高红 GaP 697 Y 黄色 GaAsP/GaP585 HIR 红外线 GaAlAs 850 VY 较亮黄色 GaAsP/GaP 585 SIR 红外线 GaAlAs880 UYS 最亮黄色 AlGalnP 587VIR 红外线 GaAlAs 940 UY 最亮黄色 AlGalnP 595IR 红外线 GaAs 940
五、注意事项及其它
1、LED 晶片厂商名称：A、光磊（ED） B、国联（FPD）C、鼎元（TK）D、 华上（AOC）E、汉光（HL） F、AXT G、广稼 2、LED 晶片在生产使用过程中需注意静电防护。 六、补充 LED 显示屏（LED panel）：LED 就是 light emitting diode ，发光二极管 的英文缩写，简称 LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用 来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。 LED 显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由 LED 矩阵块组成。图文显 示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进 行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息， 还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD 节目以及现场实况。LED 显示屏 显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、 机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理 和其它公共场所。 它的优点：亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动 简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。
七、MOCVD 市场调研情况
目前－－ MOCVD 设备制造商主要有两家： 1.德国AIXTRON公司(英国THOMASSWAN公司已被AIXTRON公司收购) 累 计销售 1000 台 2007年4月24日,AIXTRON与台湾璨圆光电(FormosaEpitaxy)宣布AIXTRON 的第一千台 CCS MOCVD(30x2 英寸)在璨圆的工厂内落户,壮大了璨圆已有的 AIXTRON 设备阵容(包括几台 AIX 2400/2600G3 HT) 最新型号：AIX2800G4-R AlGaInP MOCVD 2.美国 VEECO 公司（并购美国 EMCORE 公司）。 其中 AIXTRON 公司（含 THOMASSWAN公司）大约占 60-70%的国际市场份 额，而 VEECO 公司占 30-40%。 其他厂家主要包括日本的 NIPPON Sanso 和 Nissin Electric 等，其市场基本限 于日本国内。如，日本日亚公司和丰田合成等公司生产的 GaN-MOCVD 设备不
在市场上销售，仅供自用；而日本 SANSO 公司生产的 GaN-MOCVD 设备性能 优良，但仅限日本市场销售。从设备性能上来讲，日亚公司设备生产的材料质量 和器件性能，要远优于 AIXTRON 和 EMCORE 的设备。按生产能力计算， GaN-MOCVD 设备在全球市场的主要分布为：中国台湾地区 48%，美国 15%， 日本 15%，韩国 11%，中国大陆 7%，欧盟 4%。 PS:第一家做出 MOCVD 的是英国 Thomas Swan 公司 PS:中村修二使用日本 SANSO 的 MOCVD 机台研究出蓝光 目前中村修二在美 国 CREE 公司
芯片制造企业主要购买德国AIXTRON和美国EMCORE两家供应商的MOCVD 设备，以 6 片和 9 片机居多，每台设备的价格在 70 万美元到 100 万美元。 近 期有企业引进 19 片和 21 片机，并已有企业开始装备 VEECO 公司生产的比较 先进的 24 片 MOCVD 设备。 八、备注（名词解释）
1.色温 色温究竞是指什么? 我们知道，通常人眼所见到的光线，是由光的三原色（红绿 蓝）组成的 7 种色光的光谱所组成。色温就是专门用来量度光线的颜色成分的。 用以计算光线颜色成分的方法，是 19 世纪末由英国物理学家洛德•凯尔文所创立 的，他制定出了一整套色温计算法，而其具体界定的标准是基于以一黑体辐射器 所发出来的波长。 凯尔文认为，假定某一纯黑物体，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有损失， 同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话，它便会因受到热 力的高低而变成不同的颜色。例如，当黑体受到的热力相当于 500—550℃时， 就会变成暗红色，达到 1050 一 1150℃时，就变成黄色……因而，光源的颜色 成分是与该黑体所受的热力温度相对应的。只不过色温是用凯尔文(°K、也就是 绝对温度)的色温单位来表示，而不是用摄氏温度（℃）单位表示的。在加热铁 块的过程中，黑色的铁在炉温中逐渐变成红色，这便是黑体理论的最好例子。当 黑体受到的热力使它能够放出光谱中的全部可见光波时，它就由红转变橙黄色、 黄色最后变成白色，通常我们所用灯泡内的钨丝就相当于这个黑体。色温计算法 就是根据以上原理，用°K 来表示受热钨丝所放射出光线的色温。根据这一原理， 任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的“温度”。 颜色实际上是一种心理物理上的作用。所有颜色印象的产生，是由于时断时续的 光谱在眼睛上的反应，所以色温只是用来表示颜色的视觉印象。摄影人都知道： 有光才有色，没有光就没有色。 彩色胶片的设计，一般是根据能够真实地记录出某一特定色温的光源照明来进行 的，分为 5500°K 日光型、3200°K 灯光型等多种。因而，摄影家必须懂得采用 与光源色温相同的彩色胶卷，才会得到准确的色彩再现。如果光源的色温与胶卷 的色温互相不平衡，就不会对色彩进行准确的还原。这时，我们就要靠滤光镜来 提升或降低光源的色温，使曝光条件与胶卷拟定的色温相匹配，才会有准确的色 彩再现。而数码照相机、摄像机等要求进行白平衡调整，实际上也就是对数码机 器进行拍摄环境的基础色温定位。目的是同样的：为了色彩的准确再现。 如何准确地进行色温定位？这就需要使用到“色温计”啦。一般情况下，正午 10 点至下午 2 点，晴朗无云的天空，在没有太阳直射光的情况下，标准日光大约在
5200~5500°K。新闻摄影灯的色温在 3200°K；一般钨丝灯、照相馆拍摄黑白照 片使用的钨丝灯以及一般的普通灯泡光的色温大约在 2800°K；由于色温偏低， 所以在这种情况下拍摄的照片扩印出来以后会感到色彩偏黄色。而一般日光灯的 色温在 7200~8500°K 左右，所以在日光灯下拍摄的相片会偏青色。这都是因为 拍摄环境的色温与拍摄机器设定的色温不对造成的。一般在扩印机上可以进行调 整。但如果拍摄现场有日光灯也有钨丝灯的情况，我们成为混合光源，这种片子 很难进行调整。 综上所述，拍摄期间对色温的考量、设定以及调整就显得非常重要。无论你是使 用传统相机还是数码相机以及摄像机。都必须重视色温！ 2.光谱 光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长 （或频率）大小而依次排列的图案。 光波是由原子内部运动的电子产生的．各种物质的原子内部电子的运动情况不 同，所以它们发射的光波也不同．研究不同物质的发光和吸收光的情况，有重要 的理论和实际意义，已成为一门专门的学科——光谱学．下面简单介绍一些关于 光谱的知识． 分光镜观察光谱要用分光镜，这里我们先讲一下分光镜的构造原理．图 6-18 是 分光镜的构造原理示意图．它是由平行光管A、三棱镜P和望远镜筒B组成的．平 行光管 A 的前方有一个宽度可以调节的狭缝 S，它位于透镜 L1 的焦平面①处．从 狭缝射入的光线经透镜 L1 折射后，变成平行光线射到三棱镜 P 上．不同颜色的 光经过三棱镜沿不同的折射方向射出，并在透镜 L2 后方的焦平面 MN 上分别会 聚成不同颜色的像（谱线）．通过望远镜筒 B 的目镜 L3，就看到了放大的光谱 像．如果在 MN 那里放上照相底片，就可以摄下光谱的像．具有这种装置的光谱 仪器叫做摄谱仪． 发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱．发射光谱有两种类型：连续光 谱和明线光谱．连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱 （彩图 6）．炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱．例如电灯丝 发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱． 只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱（彩图 7）．明线光谱中的亮线叫 做谱线，各条谱线对应于不同波长的光．稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明 线光谱．明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子光谱．观察气体的 原子光谱，可以使用光谱管（图 6-19），它是一支中间比较细的封闭的玻璃管， 里面装有低压气体，管的两端有两个电极．把两个电极接到高压电源上，管里稀 薄气体发生辉光放电，产生一定颜色的光． 观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧， 使它们气化后发光，就可以从分光镜中看到它们的明线光谱． 实验证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种元素的原子都有一定的明线 光谱．彩图 7 就是几种元素的明线光谱．每种原子只能发出具有本身特征的某些 波长的光，因此，明线光谱的谱线叫做原子的特征谱线．利用原子的特征谱线可 以鉴别物质和研究原子的结构． 吸收光谱高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时， 某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。例如，让弧光灯发出的 白光通过温度较低的钠气（在酒精灯的灯心上放一些食盐，食盐受热分解就会产 生钠气），然后用分光镜来观察，就会看到在连续光谱的背景中有两条挨得很近
的暗线（见彩图 8．分光镜的分辨本领不够高时，只能看见一条暗线）．这就是 钠原子的吸收光谱．值得注意的是，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该 种原子的发射光谱中的一条明线相对应．这表明，低温气体原子吸收的光，恰好 就是这种原子在高温时发出的光．因此，吸收光谱中的谱线（暗线），也是原子
