1.1 LED发展简史

LED是继白炽灯、荧光灯和高强度放电灯之后的第四代新光源——固态冷光源，它具有结构紧凑、重量轻、体积小、耗能少、响应速度快、抗震性能好、使用方便等优点，是很有前景的一种电光源。

图1-3 光源的分类图

LED的发展主要经历了以下三个阶段：

1.指示应用阶段（20世纪80年代前）

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，所以研究被摒弃了。随后，Bernhard Gudden和Robert Wichard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出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告。随着电流的应用和广泛的认识，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20世纪60年代面世。第一个商用LED仅能发出不可视的红外光，但迅速应用于感应与光电探测领域。

1968年，在砷化镓基体上使用磷化物掺杂，具有商业价值的发红光LED面世。磷掺杂工艺使得LED发光效率更高、发出的红光更亮，甚至产生出橙色和黄色的光。当时所用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20mA时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1lm/W，比白炽灯低100倍。

20世纪70年代中期，磷化镓被使用作为发光光源，并引入元素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 1lm/W。这一时期的LED开始应用于文字点阵显示器、背景图案用的灯栅和条纹图阵列，但主要应用还是电子产品的指示灯。

2.信号与显示阶段（80年代）

20世纪80年代早期到中期，人们开始用AlGaAs（铝镓砷）材料制造LED，使红光LED光效提高了近十倍，光效达到10lm /W的量级，人们将其应用于室外运动信息发布系统、条形码系统、光电传导系统和医疗器件等领域。

从20世纪80年代后期到90年代初，随着金属有机化学气相沉积（MOVCD）外延技术的成熟，用AlInGaP（铝铟镓磷）材料制造出橙黄、黄色、绿色和红色等LED。产品除用于室外显示，还在交通信号灯和汽车信号灯等领域得到应用。

3.全彩应用及普遍照明阶段

1994年，日本科学家中村秀二利用GaN基底研制出蓝光LED。从此，红、绿、蓝全彩动态大屏幕显示技术的应用迅速发展，也为白光LED的研制奠定基础。

白光是一种复合光，并不是单一波长的光。白光LED的好处之一是可以应用于多波长领域。1997年，日本日亚公司研制出第一只白光LED，使用GaN蓝色发光二极管激发黄光荧光粉得到白光LED，虽然效率不足10lm/W，但也意味着LED由此进入普通照明时代。随后几年内，白光LED得到了迅速的发展。2000年，日亚报道了15lm/W白光LED；2003年，日亚报道的光效达到60lm/W；2006年3月，其光效达到100lm/W；2006年7月，Cree公司报道了130lm/W白光LED；2006年11月，日亚报道的光效达到150lm/W，其效率已经超过节能灯，实现了真正意义上的照明；2007 年3月，美国 CREE 公司光效达到 157lm/W；在2012年，市场上已经出现175lm/W的LED光源产品。今后，LED的光效将进一步提高。

白光LED的最大应用亮点是作为手机、个人数字助理（PDA）和数码相机等便携式电子产品的小尺寸彩色 LCD 显示屏的背光源，并在汽车、景观装饰，以及普通照明等领域获得了日益广泛的应用。

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。LED的发展不单纯是它的颜色，还有它的亮度，像计算机一样，遵守摩尔定律的发展。每隔 18 个月它的亮度就会增加一倍，而价格会相应下降。早期的LED只能应用于指示灯、早期的计算器显示屏和数码手表，而现在开始出现在超亮度的领域，将会在接下来的一段时间继续下去。不久，LED将会照亮我们的家、办公室甚至街道。2012年4月，中国计量科学研究院专家预言，随着LED的发展，“流明”可能会成为衡量下一代照明度量的标准。