1、概述
ＬＥＤ利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压时，半导体中的载流子发生复合，释放出过剩的能量引起光子发射而产生可见光。近年来，ＬＥＤ得到了快速发展，部分产品已进入了商用阶段，为室内外照明光源带来革命性变化。
２０世纪６０年代初，人们就已经掌握了半导体材料可以产生光线的方法：加正向偏压的砷化镓面结型二极管可作为辐射光源。１９６４年，利用ＧａＡｓＰ材料，研制出红色发光二极管（λｐ＝６５０ｎ ｍ），光效为０．１ｌｍ/Ｗ，在驱动电流为２０ｍＡ时，光通量只有千分之几流明。
到了上世纪70年代，研制出绿光（λｐ＝５５０ｎｍ）、黄光（λｐ＝５９０ｎｍ）和橙光（λｐ＝６１０ｎｍ）的ＬＥＤ，光效达到１ｌｍ/Ｗ。单色ＬＥＤ的蓬勃发展，使它在大屏幕显示、交通信号灯、仪表仪器显示等领域得到广泛应用。但遗憾的是实现全色显示的蓝光还未突破。
上世纪８０年代初，研制出ＧａＡＩＡｓ的ＬＥＤ，使得红色ＬＥＤ的光效达到１０ｌｍ/Ｗ。
１９９４年，开发出氮化镓基蓝色和绿色发光二极管，根据三基色合成原理，使全色显示和半导体照明成为可能。对于一般照明而言，人们更需要白色光源。１９９６年，日本日亚公司率先开发出白色发光二极管，为ＬＥＤ广泛进入照明领域带来了无限希望，成为ＬＥＤ照明发展史上的一个里程碑。
经过近几年的发展，彩色ＬＥＤ的光效等性能已经得到进一步的提高，使得其在装饰照明等领域得到了广泛的推广和应用。几种彩色led的主要特性如表1所示。
目前，白光ＬＥＤ的光效还不高，但发展很快。据相关资料介绍：１９９９年日本研制出光效达到１５ｌｍ/Ｗ的led；２００１年美国研制出光效达到４０～５０ｌｍ/Ｗ的LED，甚至超过了白炽灯和卤钨灯，接近荧光灯光效。单个ＬＥＤ功率也不够大，仅有１Ｗ多，还不能广泛用于室内外照明，但彩光ＬＥＤ在装饰照明领域的应用已经成熟。专家认为：白光ＬＥＤ的光效只有达到５０ｌｍ/Ｗ以上，并且提升单只白光ＬＥＤ的功率，才能真正在照明领域得到广泛应用。目前，白光ＬＥＤ正朝着高光效、高亮度、高功率、高显色指数的方向发展。目前，世界各国主要致力于白光ＬＥＤ的研制和开发，在不久的将来，白光ＬＥＤ的光效有望达到１００ｌｍ/Ｗ，甚至提升到２００ｌｍ/Ｗ以上，那时，ＬＥＤ将在照明光源领域占有主导地位。
2、ＬＥＤ的结构和工作原理
ＬＥＤ主要由ＰＮ结芯片、电极、光学系统及附件等组成。ＬＥＤ的发光体叫晶片，其面积为１０．１２ｍｉｌ（１ｍｉｌ＝０．０２５４ｍｍ２）。
在洁净的环氧树脂中，封装半导体晶片。在半导体的ＰＮ结的Ｐ型端加正电压，空穴就会流向Ｎ型端，电子则由Ｎ型端流向Ｐ型端。当电子通过晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域，空穴和电子可以直接结合，在结合的过程中，能量以光的形式释放出光子，这就是ＬＥＤ的发光原理。另外，有些ＬＥＤ中的电子加速后在撞击、游离化过程中也可释放出能量而发光。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子能量就越高。传统的发光二极管大多是利用砷化镓（ＧａＡｓ）、磷化镓（ＧａＰ）或它们的组合晶体（ＧａＡｓＰ）等ＩＩＩ－Ｖ族的半导体构成。
ＬＥＤ的颜色和发光效率等光学性能与半导体材料及其加工工艺有关。在Ｐ型材料和Ｎ型材料中掺入不同的杂质，就可以得到不同的单一波长的ＬＥＤ发光二极管，同时电气性能也会有所不同。根据光学原理，白光由连续光谱组成，因此，不可能制出直接发出连续光谱的单只白光ＬＥＤ。在照明领域，应用最为广泛的是白光，因此，白光ＬＥＤ的研制和技术进步，关系到ＬＥＤ在照明领域的应用和推广。
单个ＬＥＤ发光二极管的光学系统包括平行发射器、偏振片、透光罩等。光学系统可以使ＬＥＤ的光束以平行光或一定的光束角发射出去（如图1所示）。因此，改变封壳圆顶的几何形状，就可以改变ＬＥＤ的光束角。
白光ＬＥＤ可以由一只ＬＥＤ产生的2种或3种单色光合成，也可以由几只单色光ＬＥＤ混装在一起，按三基色合成原理得到白光，如表2所示。目前，商品化白光ＬＥＤ主要有三种发光方式：
（1）在４６０ｎｍ波长的ＩｎＧａＮ蓝光晶粒上涂一层ＹＡＧ荧光物质，利用蓝光ＬＥＤ照射此荧光物质，可以产生５５５ｎｍ波长的黄光，再利用透镜原理把可以互补的蓝光、黄光混合，就可以发射出白光（如图2所示）。但光谱中蓝色光谱较强，缺少红色光谱，显色指数Ｒａ才达到７０。这是目前应用最为广泛的白光ＬＥＤ制作原理。
（2）经紫外芯片激发ＲＧＢ三基色荧光粉，其发光机理与三基色荧光灯相似。改变荧光粉的成分比例，就可以得到各种色温的白光，显色性较好。
（3）把ＲＧＢ三基色芯片封装在一起，改变三者的发光强度比例，就可以得到任意色温的白光（如图3所示），但产品质量不易控制。产品性能一致性较
