LED的发展概况发光二极管（LED）是一种电致发光的光电器件早在1907年开始，人 们就发现某些半导体材料制成的二极管在正向导通时有发光的物理 现象，但生产出有一定发光效率的红光LED已是1969年了到今 天,LED已生产了 30多年，回顾过去,它已茁壮成长各种类型的LED、 利用LED作二次开发的产品及与LED配套的产品（如白光LED驱动 器）发展 迅速，新产品不断上市，已发展成不少新型产业展望将来, 还期望更进一步地提高早期的LED主要用于做指示灯它的发光强度不高，一般小于 1mcd,高的也仅几个med;另外，发光效率也不高，一般小于0.21 m/W, 其功率仅几十mW到上百个mW（属于小功率LED）O本文就从发光 强度提高说起发光强度及发光效率的提高作为指示灯方面的应用，有几个med的发光强度也可以了，但 由LED组成的数码管或字符管则显得亮度不足,若要用于户外作信号 或标志显示，则其亮度太低,不能满足使用的要求所以LED的主要发 展方向是提iWj发光强度（也就是一般所指的提隔元度）随着半导体材料及半导体工艺技术、设备的发展,LED的亮度不 断提高，开发出高亮度及超高亮度LED,并且不断创造新记录。
笔者用现有的LED资料，以中5标准封装、发红光、视角差不 多的LED为例，以不同的生产年份的发光强度来说明LED发光强度 提高的情况，如表1所示从表1可以看出，近30年LED的发光强度提高了 8000倍左右1969-1987年LED的发光强度是很低的，发展很慢，但1994 - XXXX年LED的亮度有很大的发展表1中列出的并非发光强度最高的例如，在GaAs的衬低上采用AllnGaP工艺技术制成的①5、红光LED, 在小视角450mA工作电流时，其典型发光强度为XXXX年份生产 的LED发光效率如表2所示从表2可以看出，这30多年来,LED的发光效率提高了 250倍 以上1970-1990年LED发光效率提高较慢,1990・XXXX年则提高 较快例如,Cree公司生产的IW白光LED XL7090WHT,其发光效率 可达 601m/WoXL7090WHT是超高亮度、小尺寸封装的白光LED □ XL7090WHT的发光强度大，电流350mA时的典型光通量为601m, 在瞬态脉冲电流700mA时典型光通量可达981m,而目前一般1W 白光LED的光通量为30 - 45lm）,XL7090WHT的发光效率高达 601m/W,视角宽达100。
封装尺寸仅为9mmx7mmx4.3mm,工作温度 范围是・20~+80C由于XL7090WHT发光强度大、发光效率高，因此它适用于家 庭、商业或公共场所明、DVD、笔记本电脑、电视机的彩色显示屏的 背光，广告灯、路灯及标志灯，汽车及运输工具的内外照明及数码相机 的闪光灯等从表1和表2也可以看出,LED的发光强度及发光效率的提高 主要取决于采用的半导体材料及其工艺技术的发展早期的LED主 要用GaAs、GaP（二元素半导体材料）和GaAsP（三元素半导体材UI料）,1994年左右采用AllnGaP（四元素半导体材料）后,其发光强度及 发光效率有很大的提高另外,在工艺技术上采用在GaAs衬底上用AilnGaP材料生产的红光、黄光LED及在SiC衬底上用InGaN材料生产的绿光、蓝光LED,在发光强度及发光效率上有较大的改进LED的功率提高我们知道LED的发光强度与正向电流IF,几乎成线性关系，即增 加正向电流IF可增加发光强度但LED有一个最大功耗PD值的限 制,PD=VFxlF（VF为正向压降）,若过大地增加IF而使PD超过最大值 吐LED会过热而损坏为了要提高发光强度，开发出中功率LED（- 般为几百mW）,其工作电流也提高到70mAo近年来，为进一步提高发 光强度，开发出大功率LED,其功率一般为1〜10W（有一些还大于 10W）o它的工作电流一般为350〜700mA,有些可达1A以上。
540）this.width=540n vspace=5>以 American Opto Plus LED 公司生产的 5W 的 PU-5WXX 系 列为例，在700mA电流下，其结温了 Tj为25对,其典型发光强度如表3 所示（大功率LED的发光强度用光通量表示）从表3可以看出,除蓝光LED的发光强度及发光效率较低外，其 他发光颜色的发光强度及发光效率都相当高早期生产的LED是小功率的（几十至上百mW）,现在已能生产大 于10W的大功率LED,在功率上增加了 100倍以上虽然说小功率LED与大功率LED的发光效率是差不多的，但 LUMILEDS公司的 研究 表明，大功率白光LED比65白光LED的寿 命更长另外，采用很多小功率白光LED组成的灯泡可靠性也差一些, 灯泡体积也较大例如，用1W白光LED做成灯具，其尺寸为 50.8mmx50.8mmx7.1 mm,而采用65白光LED来做，其体积则要大得 多但目前大功率LED投产时间不长，价位较高，所以目前大部分 LED灯泡仍是用小功率LED做的白光LED的诞生是个突破白光LED是LED家族中最后一个问世的，它的诞生是LED生 产中一个重要的突破，它将成为新的照明光源。
白光是复合光，可以用红、绿、蓝（R、G、B）三基色LED混合成白光,1995年前后生产的一种集成LED白光灯（或称全色LED灯）由2 个高亮度蓝光LED、15个绿光LED及5个红光LED组成这种白 光LED灯尺寸大、白光纯度不高、发光效率也不高但这种三基色 灯用单片机来控制可发出七色光及白光的变色灯，可用于娱乐场所，增 加节日气氛另外，采用RGB三种管芯组成的RGBLED常用于 的变色背光采用R、G、B三色LED可以组成彩色LED显示屏的像素，用 它组成彩色LED显示屏在上世纪末，可能受荧光灯的启发,开发出在高亮度蓝光LED管 芯上加一层荧光粉,用蓝光激发荧光粉发出白光的白光LEDo采用不 同的荧光粉,可发出冷白光（色温为4500〜10000K）及暖白光（色温为 2850-3800K）的白光LED目前，白光LED的发光效率大都已超过 301 m/W,某些产品已超过501 m/W的水平它给用于照明的LED灯泡创造良好的条件在XXXX年开发出无荧光粉的、①5、透明树脂封装的白光LED 该白光LED采用蓝宝石（AI2O3）为衬底，采用InGaN工艺技术制成 在IF为20mA时，发光强度为700-1XXXX年来,LED的发光强度及 发光效率迅速提高、发光颜色齐全、功率增加、成本降低，给开发各 种功能的LED灯泡及灯具创造了极好的条件,也给二次开发LED产 品创造良好的机会。
例如，现在的城市 交通 信号灯及标志灯采用 LED替代了传统的白炽灯，不仅节省大量的电能,而且无须经常更换损 坏的白炽灯:五彩缤纷的各种LED装饰灯，给城市夜景打扮得五光十 色，广场上的超大屏幕的彩色LED显示屏让全世界的球迷过足了瘾本文将介绍以下几种白光LED灯的应用及发展，包括彩色 LCD的背光照明灯、闪光灯及家用LED照明灯，它们最大的特点是节 电和寿命长1彩色LCD的背光照明由于白光LED作背光时电路比用CCFL简单且尺寸小，所以在 、PDA等小屏幕彩色LCD中都采用白光LED作背光照明过 去认为白光LED只适用于小面积的彩色LCD显示屏，但近年来，随着 LED性能的提高，它不仅用于小尺寸LED屏幕，现已用于5英寸、7英 寸DVD、GPS的显示屏上，并发展到12英寸笔记本电脑及电视机的 背光照明2闪光灯数码相机正逐渐替代用胶卷的相机，在数码相机中采用超高亮 度的白光LED替代了传统的笥灯采用超高亮度的白光LED作闪光 灯不仅电路简单、尺寸小、耗电省，而且无须充电时间例如,前面提 到的1W白光LED XL7090WHT,它在用作闪光灯时,700mA的脉冲 电流时其典型光通量为981m。
3家用LED照明灯目前家用照明灯主要是白炽灯、荧光灯（日光灯）及节能荧光灯 白光LED灯泡与荧光灯、节能荧光灯、白炽灯泡在发光效率及平均 寿命上的比较如表4所示从表4可知，白光LED灯泡的发光效率高于白炽灯泡，但低于荧 光灯及节能荧光灯白光LED的平均寿命最长的，比节能荧光灯高8 倍，比白炽灯高33倍多目前国内已能生产1 ~ 3W由①5白光LED组成的白光LED灯泡（外形与白炽灯泡相同，球形外壳用透明塑料做成，直径约60mm,灯 头用E27螺纹灯头），其发光效率n超过351 m/Wo 2〜3W的白光LED 灯泡亮度与25W白炽灯泡差不多另外，目前也能够生产出12W白 光LED的日光灯管,其光通量超过5001m,发光效率超过401m/Wo 这两种白光LED做成的灯寿命都超过50000ho这两种灯都是用超高 亮度①5小功率白光LED做成，目前售价较高,且尚未上市算一笔节电帐及经济帐白光LED做成的照明灯节能、长寿命笔者将发光亮度相差不 多的三种灯在使用中作了节电上及经济上的比较这三种灯分别是 3W的白光LED灯泡、5W的节能荧光灯和25W的白炽灯泡这三 种灯都采用220V市电供电在 计算中,3W的白光LED灯泡按5W 计算（其中有2W是AD/DC及驱动电路的损耗）,5W的节能荧光灯按 7W计算（2W是自镇流及电路的损耗）。
这里要说明的是3W白光LED 灯泡及5W节能荧光灯的生产工厂并没有给出这种损耗值,2W是笔者估算的计算的结果如表5所示540)this.width=540n vspace=5>从表5可知,从节电的方面来比较，同样使用了 50000h,白炽灯 要用1250度电，而3W的白光LED灯只要250度电湘差1000度电 如果全国有1亿只3W白光LED灯替代了 25W白炽灯泡，则在 50000h的使用时间中可节省1000亿度电另外,从经济方面来比较, 用1个3W白光LED灯点了 50000h,总的花费是209元，若用25W 白炽灯泡需花费688.4元，相差479.4元结束语白炽灯自发明以来已有150年历史，而白光LED灯泡生产才 几年目前在市场上已有白光LED的手电筒、在矿上有白光LED的 矿灯，不仅亮度好，而且节电家用白光LED灯泡目前还没有上市，而 且目前只能生产小功率的灯泡，在亮度方面还不如节能荧光灯亮，且价 位还较高，普通家庭还难以接受随着半导体材料及工艺技术的进步，生产量的增加，笔者认为可 能还需3〜5年时间,LED照明灯的性能会进一步地提高，价格也会不 断地下降，它将逐步地进入千家万户，给您带来节电、明亮的新的光源。