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厦门大学物理与机电学院电子与通信工程蔡培凯X2009181001

发光二极管（LED）的现状与未来发展

一、LED的简介

发光二极管（light-emittingdiode）简称为LED，是一种在半导体p-n结或与

其类似结构上通以正向电流时，能发射可见或非可见辐射的半导体发光器件。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。在某些半导体材料的PN结中，

注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从

而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。

这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处

于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导

体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。常用的是发

红光、绿光或黄光的二极管。它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于

一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所

以LED的抗震性能好。

LED与传统光源，如白炽灯和节能灯不同，LED采用电场发光和低压供电。

它具有寿命长、光效高、光色纯、稳定性高、安全性好、无辐射、低功耗、抗震、

耐击打等一家族优点，被誉为21世纪新固体光源时代的革命性技术。

进入20世纪90年代，随着氮化物LED的发明，LED的发光效率有了

质的飞跃，而组成白光的重要原色蓝光，也在1992年由日本着名LED企业日

亚化学的中村修二发明。这样整个可见光领域的单色LED已经完整，能够满足

各种单色发光的应用场所。

二、LED的分类

A.按发光管发光颜色分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、

蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管

出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有

色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管不适合做

指示灯用。

B.按发光管出光面特征分为圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安

装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm

及φ20mm等。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。

C.从发光强度角分布图来分有三类：

高指向性：一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。

半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光

检出器联用以组成自动检测系统。

标准型：通常作指示灯用，其半值角为20°～45°

散射型：这是视角较大的指示灯，半值角为45°～90°或更大，散射剂的

量较大。

D.按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环

氧封装及玻璃封装等结构。

E.按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环

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氧封装及玻璃封装等结构。

F.按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度小于10mcd）；超

高亮度的LED（发光强度大于100mcd）；把发光强度在10～100mcd间的叫高亮