一、LED的结构及发光原理
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的大体知识，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，它的大体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，然后周围用环氧树脂密封，起到爱惜内部芯线的作用，因此LED的抗震性能好。
LED结构图如以下图所示
发光二极管的核心部份是由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结加反向电压，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（即两头加上正向电压），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。
二、LED光源的特点
1. 电压：LED利用低压电源，供电电压在6-24V之间，依照产品不同而异，因此它是一个
比利用高压电源更平安的电源，专门适用于公开场合。
2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%
3. 适用性：很小，每一个单元LED小片是3-5mm的正方形，因此能够制备成各类形状的器件，
而且适合于易变的环境
4. 稳固性：10万小时，光衰为初始的50%
5. 响应时刻：其白炽灯的响应时刻为毫秒级，LED灯的响应时刻为纳秒级
6. 对环境污染：无有害金属汞
7. 颜色：改变电流能够变色，发光二极管方便地通过化学修饰方式，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，能够依次变成橙色，黄色，最后为绿色
8. 价钱：LED的价钱比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价钱就能够够与一只白炽灯的价钱相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管组成。
三、单色光LED的种类及其进展历史
最先应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。那时所用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约流明/瓦。
70年代中期，引入元素In和N，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。
到了80年代初，显现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。
90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效取得大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效能够达到50流明/瓦。
四、单色光LED的应用
最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各类光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中取得了普遍应用，产生了专门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，在美国本来是采纳长寿命，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公司采纳了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生一样的光效。
汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年，我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），能够及早让尾随车辆的司机明白行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。
另外，LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都取得了应用。
五、白光LED的开发
关于一样照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一路做成。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发射，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基片发出的蓝光部份被荧光粉吸收，另一部份蓝光与荧光粉发出的黄光混合，能够取得得白光。此刻，关于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调剂荧光粉层的厚度，能够取得色温3500-10000K的各色白光。（如以下图所示）
LED的结构和发光原理
