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LED 是英文 light emitting diode （發光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置於一個有引線的架子上，然後四周用環氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好。
一、 LED簡介
LED結構以及發光原理
LED（Light Emitting Diode），發光二極管，是一種固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它裡麵空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用於這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區裡電子跟空穴復合，然後就會以光子的形式發出能量，這就是LED發光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。
最初LED用作機器機表的指示光源，後來各種光色的LED在交通信號燈和大麵積顯示屏中得到瞭廣泛應用，產生瞭很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產生2000流明的白光。經紅色濾光片後，光損失90%，隻剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中，Lumileds公司采用瞭18個紅色LED光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產生同樣的光效。 汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域。
對於一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發白光的LED開發成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發藍光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫燒結製成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激發後發出黃色光射，峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。 LED基片發出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發出的黃光混合，可以得到得白光。現在，對於InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種通過藍光LED得到白光的方法，構造簡單、成本低廉、技術成熟度高，因此運用最多。
上個世紀６０年代，科技工作者利用半導體ＰＮ結發光的原理，研製成瞭ＬＥＤ發光二極管。當時研製的ＬＥＤ，所用的材料是ＧａＡＳＰ，其發光顏色為紅色。經過近30年的發展，現在大傢十分熟悉的ＬＥＤ，已能發出紅、橙、黃、綠、藍等多種色光。然而照明需用的白色光ＬＥＤ僅在近年才發展起來，這裡向讀者介紹有關照明用白光ＬＥＤ。
LED用途介紹
１． 可見光的光譜和ＬＥＤ白光的關系。 眾所周之，可見光光譜的波長范圍為３８０ｎｍ～７６０ｎｍ，是人眼可感受到的七色光——紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，但這七種顏色的光都各自是一種單色光。例如ＬＥＤ發的紅光的峰值波長為565ｎｍ。在可見光的光譜中是沒有白色光的，因為白光不是單色光，而是由多種單色光合成的復合光，正如太陽光是由七種單色光合成的白色光，而彩色電視機中的白色光也是由三基色紅、綠、藍合成。由此可見，要使ＬＥＤ發出白光，它的光譜特性應包括整個可見的光譜范圍。但要製造這種性能的ＬＥＤ，在目前的工藝條件下是不可能的。根據人們對可見光的研究，人眼睛所能見的白光，至少需兩種光的混合，即二波長發光（藍色光＋黃色光）或三波長發光（藍色光＋綠色光＋紅色光）的模式。上述兩種模式的白光，都需要藍色光，所以攝取藍色光已成為製造白光的關鍵技術，即當前各大ＬＥＤ製造公司追逐的“藍光技術”。目前國際上掌握“藍光技術”的廠商僅有少數幾傢，所以白光ＬＥＤ的推廣應用，尤其是高亮度白光ＬＥＤ在我國的推廣還有一個過程。
２． 白光ＬＥＤ的工藝結構和白色光源。 對於一般照明，在工藝結構上，白光ＬＥＤ通常采用兩種方法形成，第一種是利用“藍光技術”與熒光粉配合形成白光；第二種是多種單色光混合方法。這兩種方法都已能成功產生白光器件。第一種方法產生白光的系統如圖１所示，圖中ＬＥＤ ＧａＭ芯片發藍光（λｐ＝４６５ｎｍ），它和ＹＡＧ（釔鋁石榴石）熒光粉封裝在一起，當熒光粉受藍光激發後發出黃色光，結果，藍光和黃光混合形成白光（構成ＬＥＤ的結構如圖２所示）。第二種方法采用不同色光的芯片封裝在一起，通過各色光混合而產生白光。
３．白光ＬＥＤ照明新光源的應用前景。 為瞭說明白光ＬＥＤ的特點，先看看目前所用的照明燈光源的狀況。白熾燈和鹵鎢燈，其光效為１２～２４流明／瓦；熒光燈和ＨＩＤ燈的光效為５０～１２０流明／瓦。對白光ＬＥＤ：在１９９８年，白光ＬＥＤ的光效隻有５流明／瓦，到瞭１９９９年已達到１５流明／瓦，這一指標與一般傢用白熾燈相近，而在２０００年時，白光ＬＥＤ的光效已達２５流明／瓦，這一指標與鹵鎢燈相近。有公司預測，到２００５年，ＬＥＤ的光效可達５０流明／瓦，到２０１５年時，ＬＥＤ的光效可望達到１５０～２００流明／瓦。那時的白光ＬＥＤ的工作電流便可達安培級。由此可見開發白光ＬＥＤ作傢用照明光源，將成可能的現實。
普通照明用的白熾燈和鹵鎢燈雖價格便宜，但光效低（燈的熱效應白白耗電），壽命短，維護工作量大，但若用白光ＬＥＤ作照明，不僅光效高，而且壽命長（連續工作時間１００００小時以上），幾乎無需維護。目前，德國Ｈｅｌｌａ公司利用白光ＬＥＤ開發瞭飛機閱讀燈；澳大利亞首都堪培拉的一條街道已用瞭白光ＬＥＤ作路燈照明；我國的城市交通管理燈也正用白光ＬＥＤ取代早期的交通秩序指示燈。可以預見不久的將來，白光ＬＥＤ定會進入傢庭取代現有的照明燈。
LED光源具有使用低壓電源、耗能少、適用性強、穩定性高、響應時間短、對環境無污染、多色發光等的優點，雖然價格較現有照明器材昂貴，仍被認為是它將不可避免地現有照明器件。
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