LED即发光二极管,是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件,它可以直接把电转化为光,其英文为 Light Emitting Diode,习惯上用英文首字母LED来表示该器件的名称。它诞生于20世纪60年代初,其内在特征决定了它是目前最理想的光源,在光电系统中应用极为普遍。与其他光源相比,LED具有节能、环保、安全、寿命长、能耗低、发热少亮度高、防水、防振、易调光、光束集中、维护方便等诸多独特的优点。
  IED的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世纪20年代晚期, Bemhard 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发表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。据说在早期的试验中,LED需要放置在液化氮里,更需要进一步的操作与突破以便能在室温下高效率地工作。第一个商用LED仅仅只能发出不可视的红外光,但迅速应用于感应与光电领域20世纪60年代末,在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED磷化镓的改变使得LED更高效,发出的红光更亮,甚至产生出橙色的光。
  20世纪70年代中期,磷化镓被使用作为发光光源,随后就发出灰白绿光。LED采用双层磷化镓芯片(一个红色,另一个是绿色),能够发出黄色光。就在此时,前苏联科学家利用金刚砂制造出发出黄光的LED。尽管它不如欧洲的LED高效。但在20世纪70年代末它能发出纯绿色的光。
  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,接着就是黄色,最后为绿色。到20世纪90年代早期,采用铟铝磷化镓生产出了橘红、橙、黄和绿光的LED。
  第一个有历史意义的蓝光LED也出现在20世纪90年代早期,再一次利用的是金刚砂—早期的半导体光源的障碍物。依当今的技术标准去衡量,它与前苏联以前的黄光LED样光源暗淡。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的绿光和蓝光铟氮镓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。将蓝光与转换磷的黄光整合在一起就能得到白光,而整合适当数量的蓝光与红橙磷则可以产生略带桃色或紫色的色彩。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发展到底能走多远,不得而知。也许某天就能开发出能发出X射线的LED。
  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。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LED则开始出现在超亮度的领域,将会在接下来的一段时间继续发展下去。
  20世纪90年代后期,研制出通过蓝光激发YAG荧光粉产生白光的LED灯,但色泽不均匀,使用寿命短,价格高。随着技术的不断进步,近年来白光LED节能灯的发展相当迅速,白光LED节能灯的发光效率已经达到38m/W,实验室研究成果可以达到70lm/W,大大超过白炽灯,向荧光灯逼近。在可靠性方面,LED的半衰期(即光输出量减少到最初值一半的时间)大概是1万-10万h。相反,小型指示型白炽灯的半衰期(此处的半衰期指的是有一半数量的灯失效的时间)典型值是10万到数千小时不等,具体时间取决于灯的额定工作电流。
  三原色(RGB)LED的改进,显著改善了白色及彩色LED字幕。红绿蓝(RGB)LED把红、绿、蓝三种颜色的芯片封装在一起,能够发出不同颜色的光。以前, RGB LED发出的混色光非常不稳定,而高功率LED驱动器成功解决了这一技术难题。最近高功率的RCBLED,比如Lumex公司的 AstraleD,使得白色光和彩色光都非常稳定、柔和。