下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
LED是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件，它可以直接把电能转化为光能，属于半导体二极管的一种，人们将它命名为“发光二极管”（Light－Emitting Diode，LED）。它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。
应用半导体PN结发光源原理制成LED，其发展经历了一个漫长而曲折的过程。
1907年，Henry Joseph Round第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。由于其发出的黄光太暗，不适合实际应用，研究被摒弃了。20年代晚期Bernhard Gudden和Robert Wichard在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的黄磷发光，再一次因发光暗淡而停止。1936年，George Destiau出版了一份关于硫化锌粉末发射光的报告。随着电流的应用和人们认识面的拓宽，最终出现了“电致发光”这个术语。
20世纪50年代，英国科学家在电致发光的实验中使用半导体砷化镓发明了第一个具有现代意义的LED，并于60年代面世。虽然只能发出不可视的红外光，但其迅速应用于感应与光电领域。
全球第一款商用LED是在1965年用锗材料做成的，单价为45美元。之后不久Monsanto和惠普公司也推出了用GaAsP材料制作的商用化LED。这些早期的红光LED每瓦大约能提供0.1流明（lm）的输出光通量，比一般的60～100W白炽灯的15流明要低100倍。
1968年，LED的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1lm／W，并且能够发出红光、橙光和黄光。
1971年，业界又推出了具有相同效率的GaP绿色裸片LED。
1972年，开始有少量LED显示屏用于钟表和计算器。全球首款采用LED的手表最初还是在昂贵的珠宝商店出售的，其售价高达2 100美元。几乎与此同时，惠普与德州仪器也推出了带7段红光LED显示屏的计算器。
20世纪70年代，LED器件在家庭与办公设备中大量应用。事实上，LED是那个时代主打的数字与文字显示技术。这一技术进步使LED能够应用于室外运动信息发布及汽车中央高位安装停车灯（CHMSL）设备。
20世纪80年代早期到中期，对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的LED诞生，先是红色，接着是黄色，最后为绿色。
20世纪90年代早期，采用铟铝磷化镓生产出了橘红、橙、黄和绿光LED。第一个具有历史意义的蓝光LED也出现在20世纪90年代早期。
20世纪90年代中期，出现了超亮度的氮化镓LED，随即又制造出能产生高强度绿光和蓝光的铟氮镓LED。蓝光LED的出现，使人们能利用倒行转换的磷光材料将较高能量的蓝光部分地转换成其他颜色。
1998年，发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片（可以发蓝光）和钇铝石榴石（YAG）荧光粉封装在一起做成的。LED基片发出的蓝光一部分被荧光粉吸收，另一部分与荧光粉发出的黄光混合，可以得到白光。现在，对于InGaN／YAG白光LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温为3 500～10 000K的各色白光。
近几年来，随着人们对半导体发光材料研究的不断深入，LED制造工艺的不断进步和新材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发与应用，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性进展，其发光效率提高了近1 000倍。色度方面也实现了可见光波段的所有颜色，其中最重要的是超高亮度白光LED的出现，使LED应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。曾经有人指出，高亮度LED将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后，最伟大的发明之一。
现在仅用LED光源就能完全覆盖CIE色度曲线中的所有饱和颜色，并且各种颜色LED与磷的有机整合几乎能够毫无限制地产生任何颜色。今天在LED市场上就能看到生产出来的新奇颜色，如浅绿色和粉红色。
最近开发的LED不仅能发射出纯紫外光，而且能发射出真实的“黑色”紫外光。那么LED发展史到低能走多远？我们不得而知。也许某天就能开发出可以发X射线的LED。
【中转站】人类照明发展简史
在19世纪之前，人类实现照明的方式非常简单，那就是直接借助各种火源的直射光，如蜡烛、油灯等。
进入20世纪后，随着人类新工业革命的爆发，以爱迪生发明的新式白炽灯为代表的照明设备，正式成为人类生产生活中的主流发光设备。
在白炽灯出现之后，人类社会的电力照明设备大致经过了三个重要的发展阶段，这三个阶段中的代表性光源分别为荧光灯、高强度气体放电灯和LED光源。其中高强度气体放电灯由于对使用环境要求严格，成本较高，目前还不是民用领域的主流照明设备，所以，和我们日常生活息息相关的光源设备，也就只有白炽灯、荧光灯和LED光源这三大类。
在这三大类光源中，LED照明技术是出现时间最晚、优点最多的一种照明技术，因此，自从20世纪60年代出现以来，伴随着近代半导体技术的发展，得到了大量的普及应用。特别是进入21世纪之后，由LED照明技术衍生而出的LED显示技术和LED辅助显示技术，已经显露出越来越强烈的发展势头。
我国发展LED起步于20世纪70年代，产业出现于20世纪80年代。当时，全国有100多家企业，95％的厂家都从事后道封装生产，所需管芯几乎全部从国外进口。
2003年6月17日，科技部牵头成立跨部门、跨地区、跨行业的“国家半导体照明工程协调领导小组”。2005年，在“十五”攻关计划中，紧急启动了半导体照明产业化关键技术重大项目。截至2006年，科技部成功批准上海、大连、南昌、厦门及深圳作为产业化基地，其中以深圳地区的发展最为迅猛。
在政府部门和诸多企业的努力下，我国LED产业已经初步形成珠江三角洲、长江三角洲、东南地区、北京与大连等北方地区四大区域，每一区域基本都形成了比较完整的产业链，如图1－1所示。总体而言，我国的LED产业格局南方产业化程度较高，而北方依托众多高校和科研机构产品研发实力较强。在地域分布上，珠三角和长三角是国内LED产业最为集中的地区，上中下游产业链比较完整，集中了全国80％以上的相关企业，也是国内LED产业发展最快的区域，产业综合优势比较明显。
图1－1 LED产业基地分布图