LED灯为什么这么亮？那种手电筒。
50年前，人们就知道了半导体材料可以发光的基本知识。第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文发光二极管的缩写。它的基本结构是一块电致发光半导体材料，用引线放在架子上，然后用环氧树脂密封，保护内部芯线，所以led抗震性能好。
LED结构图如下图所示。
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pn结。在一些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时，多余的能量会以光的形式释放出来，从而直接将电能转化为光能。PN结加反向电压时，少数载流子很难注入，所以不发光。这种利用注入电致发光原理制成的二极管称为发光二极管，俗称led。当处于正向工作状态时(即两端加直流电压)，当电流从LED的阳极流向阴极时，半导体晶体发出从紫外到红外不同颜色的光，光的强度与电流有关。
二、LED光源的特点
1.电压:LED使用低压电源，电源电压在6-24V之间，根据产品不同而不同，所以是比使用高压电源更安全的电源，特别适合公共场所。
2.效率:与同等光效的白炽灯相比，能耗降低80%。
3.适用性:非常小，每个单位LED芯片为3-5mm见方，因此可以做成各种形状的器件，适用于多变的环境。
4.稳定性:654.38+10万小时，光衰为初始值的50%。
5.响应时间:白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级。
6.环境污染:不含有害金属汞。
7.颜色:通过改变电流可以改变颜色，发光二极管通过化学修饰可以很容易地调节材料的能带结构和带隙，实现红、黄、绿、蓝、橙的多色发射。例如，在低电流下为红色的LED可以随着电流的增加而变成橙色、黄色并最终变成绿色。
8.价格:led比较贵。与白炽灯相比，几个led的价格可以相当于一个白炽灯的价格，通常每组信号灯需要由300 ~ 500个二极管组成。
三。单色LED的种类和发展历史
最早的用半导体pn结发光原理制作的LED光源问世于20世纪60年代初。当时用的材料是GaAsP，发出红光(λp=650nm)。当驱动电流为20 mA时，光通量仅为千分之几流明，对应的发光效率约为0.1流明/瓦。
70年代中期，In和n元素的引入导致了绿光(λp=555nm)、黄光(λp=590nm)和橙光(λp=610nm)，光效也提高到了1流明/瓦。
80年代初，GaAlAs LED光源出现，使红色LED的光效达到10流明/瓦。
上世纪90年代初，发射红黄光的GaAlInP和发射绿蓝光的GaInN两种新材料研制成功，大大提高了LED的光效。在2000年，前者制造的LED在红色和橙色区域(λp=615nm)的光效率达到100流明/瓦，而后者制造的LED在绿色区域(λp=530nm)的光效率达到50流明/瓦。
四、单色光LED的应用
起初，LED被用作仪器仪表的指示光源。后来，各种光色的led广泛应用于交通信号灯和大面积显示屏，产生了良好的经济效益和社会效益。以12寸红色红绿灯为例。在美国，最初采用140瓦的长寿命低光效白炽灯作为光源，产生2000流明的白光。通过红色滤光片后，损失了90%的光，只剩下200流明的红光。在新设计的灯具中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损耗，* * *消耗14瓦，可以产生同样的光效。
汽车信号灯也是LED光源应用的一个重要领域。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)，后车驾驶员可以尽早了解行驶情况，减少追尾事故的发生。
此外，LED灯已应用于户外红绿蓝全彩显示屏、钥匙扣微型手电筒等领域。
动词 （verb的缩写）白光LED的发展
对于一般照明，人们更需要一个白色光源。1998白光LED研制成功。这种LED由GaN芯片和钇铝石榴石(YAG)封装而成。GaN芯片发出蓝光(λp=465nm，Wd=30nm)，高温烧结的含Ce3+的YAG荧光粉被这种蓝光激发后发出黄光，峰值为550nm。蓝色LED基板安装在碗状反射腔内，覆盖一层薄薄的混有YAG的树脂，约200-500nm。LED基板发出的一部分蓝光被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合得到白光。现在对于InGaN/YAG白光LED，通过改变YAG荧光粉的化学成分，调整荧光粉层的厚度，可以获得3500-10000K的各种白光。(如下图所示)
表1列出了当前白光led的类型及其发光原理。目前已经商业化的第一个产品是蓝光单片加YAG黄色荧光粉，其最佳发光效率约为25流明/瓦。YAG多为日本日本亚洲公司进口，价格2000元/斤。第二个是日本住友电气公司也开发了一种ZnSe的白光LED，但是发光效率差。
从表中还可以看出，某些种类的白光LED光源离不开四种荧光粉:三色稀土红、绿、蓝粉和石榴石结构的黄粉。未来有望使用三波长光，即无机紫外芯片和R.G.B三色荧光粉来封装LED白光。预计今年三波长白光led将有商业机会。但这里的三基色荧光粉要求粒度更小，稳定性更高，具体应用还在探索中。
表1白光LED的种类和原理
芯片编号
激发源
发光材料
发光原理
1
蓝色LED
InGaN/YAG
InGaN的蓝光与YAG的黄光混合形成白光。
蓝色LED
InGaN/磷光体
由InGaN蓝光激发的红色、绿色和蓝色磷光体发射白光。
蓝色LED
ZnSe
薄膜层发出的蓝光和在衬底上激发的黄光混合成白光。
紫外线发光二极管
InGaN/磷光体
InGaN的紫外激发的红色、绿色和蓝色磷光体发出白光。
2
蓝色LED
黄绿色LED
InGaN、GaP
将两种互补颜色的芯片封装在一起，形成白光LED。
三
蓝色LED
绿色LED
红色LED
英甘
AlInGaP
发射三原色的三种小片封装在一起形成白色LED。
多个的
具有多种光色的发光二极管
InGaN、GaP
AlInGaP
遍布可见区的各种光学芯片封装在一起形成白光LED。
使用LED光源进行照明将首先取代耗电的白炽灯，然后逐步进入整个照明市场，这样可以节省大量的电力。最近白光LED的功耗达到了1瓦以上，光输出为25流明，也增加了它的实用性。表2和表3列出了白光LED的效率进展。
表2单个白光L ED的能效进展
年龄
发光效率(流明/瓦特)
评论
1998
五
199
15
类似白炽灯
2001
25
类似钨卤素灯
2005
50
估计
表3长期发展目标
单个白光LED
输入功率
10W
发光效率
100流明/瓦特
输出光能
1000流明/瓦特
不及物动词行业概况
在LED厂商中，日亚化学率先研发出不同波长的高亮度LED和蓝紫半导体激光器(激光二极管；；LD)，是业内拥有蓝色LED专利权的重量级企业。日本亚洲化学在获得蓝色LED生产和电极结构等多项基础专利后，坚持不向外界提供授权，只采取自己生产的策略，意图垄断市场，导致蓝色LED价格昂贵。但是其他有产能的厂商就相当不以为然了。一些日本LED厂商认为，日本亚洲化学的策略将逐渐使日本在欧美等国LED厂商的蓝白LED竞争中取得领先，对日本LED产业整体造成严重损害。因此，许多制造商尽力开发和生产蓝色LED。目前，除日本亚洲化学和住友电气外，还有丰田合成、Romu、东芝和夏普，美国Cree，世界三大照明工厂，奇点、飞利浦、欧司朗、惠普、西门子、Research和EMCORE，都投入了该产品的研发，对白光LED产品的产业化和市场化起到了积极的推动作用。