一、 led 基本介绍
led 发光原理：led是英文light emitting diode的缩写，即：光线激发二极管，属于一种半导体元器件。
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。打个比方，led就像一个汉堡，可以发光的材料是夹层中的“肉饼”，而上下的电极就是夹肉的面包。而通过对其中发光材料的研究，人们逐渐开发出各种光色、光效率越来越高的led元件，但是无论怎么变化，led总的发光原理和结构都没有发生太大的变化。
制造led的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，借此可以控制led所发出光的波长，也就是光谱或颜色。历史上第一个led所使用的材料是砷(as)化镓(ga) ,其正向pn结压降(vf，可以理解为点亮或工作电压)为1.424v，发出的光线为红外光谱。
另一种常用的led材料为磷(p)化镓(ga)，其正向pn结压降为2.261v，发出的光线为绿光。
基于这两种材料，早期 led工业运用gaas1-xpx材枓结构，理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的led，下标x代表磷元素取代砷元素的百分比。一般通过pn结压降可以确定led的波长颜色。其中典型的有gaas0.
6p0.4 的红光 led，gaas0.35p0.
65 的橙光led，gaas0.14p0.86 的黃光 led等。
由于制造采用了鎵、砷、磷三种元素，所以俗称这些led为三元素发光管。而gan（氮化镓）的蓝光 led 、gap 的绿光 led和gaas红外光led，被称为二元素发光管。而目前最新的工艺是用混合铝(al)、钙(ca) 、铟(in)和氮(n)四种元素的algainn 的四元素材料制造的四元素led，可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。
目前不同的发光二极管可以发出从红外到蓝间不同波长的光线，目前发出紫色乃至紫外光的发光二极管也已经诞生。除此之外还有在蓝光 led 上涂上荧光粉，将蓝光转化成白光的白光 led。
led 制作材料通常为砷、磷、镓等ⅲ -族元素，制作过程包括上游的晶圆制作、磊晶成长，中游的扩散制程、金属蒸镀、晶粒制作，以及下游的产品封装及应用市场等。
led 特性：冷性发光不产生热，元件寿命长 ( 十万小时以上 ) 反应速度很快、体积小、功耗小、适合量产。
二、 led光源的优点。
作为一种出现时间最晚的照明技术，led的优点不仅体现在发光质量方面，在其生产、制造、易用性方面都要大大超越白炽灯、荧光灯等传统光源，因此自60年代诞生以来，得到了长足的发展和应用。而相对于白炽灯、荧光灯等老一代发光设备，led的优点主要体现在以下几个方面：
在结构上没有玻璃外壳，不需要想白炽灯或者荧光灯那样在灯管内抽真空或者冲入特定气体，因此抗震、抗冲击性良好，给生产、运输、使用各个环节带来便利。
元件的体积可以做的非常小，更加便于各种设备的布置和设计。
的发出的光线能量集中度很高，集中在较小的波长窗口内，纯度高。
元件的寿命非常长，普遍在5万-10万小时之间，即使是频繁的开关，也不会影响到使用寿命。
响应时间非常快，在微秒级别。
的发光指向性非常强，亮度衰减比传统光源低很多。
在生产过程中不要添加“汞”，非常环保。
使用低压直流电即可驱动，对使用环境要求较低。
led发光设备的这些优点，不仅为其在日常照明领域的广泛应用奠定了坚实基础，也为led进入显示设备领域打造了一条充满希望的道路。不过，led并不是从一开始就拥有如此之多的优势，也是经过了一段较长时间的发展，下面我们就去看看led从诞生到现在所经历过的发展变迁之路。
三、 led照明技术的发展历程。
在led刚刚出现的时候，其发光的颜色和效率都比较低。当时主要使用的发光材料是“gaasp”，驱动电流在20ma，只能发出红色的光，而且发光效率只有０.１流明/瓦，因此亮度仅仅能够满足一些仪表、电器上的指示之用，并没有得到广泛的使用和注意。
led发展回顾。
而在随后的几十年里，一些新的发光材料被逐步引入到led当中，led逐渐开始显露出强劲的发展后劲。在70年代中期，通过引入元素in和n，使得led可以发出波长为555纳米的绿光、波长为590纳米的黄光和波长为610纳米的橙光，同时发光效率也提高到了1流明/瓦。到了80年代初，又出现了使用gaalas的led光源，使得红色led的光效达到10流明/瓦。
而进入90年代后，能发出红光、黄光的gaalinp和发出绿光、蓝光的gainn两种新材料的开发成功，使led的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的led在红、橙色光区域（波长615纳米左右）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的led在绿色区域（波长为530纳米）的光效也可以达到50流明/瓦。不仅超过了传统的白炽灯，而且和发光效率较高的荧光灯已经非常接近。
而按照材料科学的发展速度，发光效率能达到200流明/瓦的led也将在较快的时间内问世。
四、 白光led的发光原理。
而在led发光技术的发展史上，白光型led的出现，则成为led进入快速发展阶段的重要突破。在上世纪末，受到荧光灯发光原理的启发，led厂家通过在高亮度蓝光led管芯上加一层荧光粉，用蓝光激发荧光粉发出白光的led发光元件。此外，通过采用不同的荧光粉，可发出色温为4500～10 000k多种白光led，也让白光led具备了成为新一代照明设备的能力。
目前，白光led的发光效率大都已超过30流明/w，某些产品已超过50流明/w的水平，具备了正式大规模实用化的基础。
白炽灯、荧光灯和led灯光效率的发展趋势。
经过这么多年的发展，led照明发光技术已经便成为一种相对成熟的事物，市面上不仅有能发出各种色彩的led产品，也出现了大量可以用于直接照明的led产品，此外，在显示领域，led产品也经历了从单色到彩色，从低分辨的文字到高分辨率图像显示的进化过程，正在日益影响着我们的生活和工作。
1.什么是白光led？
对于普通照明而言，人们需要的主要是白色的光源。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，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。
白光就是有各种颜色光组成的，平常的太阳光，日光灯都属于白光。
白光是由可见光（红橙黄绿蓝靛紫）和不可见光（微波无线电波红外线紫外线 x射线 r射线等）共同混合组成的光。
2.当前制造白光led的主流方法是什么？
目前，led实现白光的方法主要有三种：
a.通过led红绿蓝的三基色多芯片组和发光合成白光。
优点：效率高、色温可控、显色性较好。
缺点：三基色光衰不同导致色温不稳定、控制电路较复杂、成本较高。
b.蓝光led芯片激发黄色荧光粉，由led蓝光和荧光粉发出的黄绿光合成白光，为改善显色性能还可以在其中加少量红色荧光粉或同时加适量绿色、红色荧光粉。
优点：效率高、制备简单、温度稳定性较好、显色性较好。
缺点：一致性差、色温随角度变化。
c.紫外光led芯片激发荧光粉发出三基色合成白光。
优点：显色性好、制备简单。
缺点：目前，led芯片效率较低，有紫外光泄漏问题，荧光粉温度稳定性问题有待解决。
五、 led技术在显示领域的应用
led 的应用领域非常广，包括通讯、消费性电子、汽车、照明、信号灯等，可大体区分为背光源、照明、电子设备、显示屏、汽车等各大领域。
1 、汽车部分：以汽车內装使用包括了仪表板、音箱等指示灯，及汽车外部 ( 第三刹车灯、左右尾灯、方向灯等 ) 目前欧洲系列车种包括奥迪、宝马、福斯等品牌全系列采用高亮度 led ，而车厂中，丰田汽车也率先将仪表板的背光板换成高亮度 led ，其他各车厂新车，也在陆续采用。若再加上前后车灯、刹车灯，交通标志等，与交通有关的市场，商机非常庞大。
在交通标志灯市场方面，全球约有 2000 万座交通标志灯，若每年更新 200 万座，商机可延续 10 年。
2 、背光源部分：主要是手机背光光源方面，是 smd 型产品应用的最大市场。虽然近两年手机的增长速度已明显趋缓，但全年仍有 4 亿支水准，以 1 支手机要 led 背光源 2 颗、按键 6 颗 smd led 计，一年保守 4 亿支手机需求约 32 亿颗 led 。
最近韩国蓝色背光手机风潮，使蓝光 led 的市场供不应求，显见手机在 led 应用市场中仍占有举足轻重的地位。继蓝光手机后，目前市场已是彩屏手机天下。以往彩屏手机是极高端产品，不过今年主要零组件**下滑，使得彩屏手机和单色手机的价差缩小，加上厂商的大力**，手机的换型潮悄然发生。
由于led的优良发光特性，led元件不仅可以做成直接显示的设备，近年来，led也被逐渐引入到现有的平板显示技术中，特别是液晶显示技术，非常有可能下一个被led所垄断的产业。led背光源的色彩饱和度较佳，响应时间极快，漏光效果较弱。如果通过增加对比、进行区域控制等手段，性能要大大优于冷阴极荧光灯（ccfl）。
而且冷阴极荧光灯含有汞等有害物质，led相较之下更具环保优势。led已经在很多移动设备所使用的小尺寸面板中普及。而笔记本电脑和液晶电视等大尺寸面板用背光源将是led产业下一个重量级应用。
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