led燈珠是能夠?qū)㈦娭苯愚D(zhuǎn)換成光的固體半導(dǎo)體裝置。led燈珠的心臟是半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端安裝在一個(gè)支架上，一端負(fù)極，另一端連接到電源的正極，晶片整體用環(huán)氧樹脂密封。半導(dǎo)體晶片由兩個(gè)部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，其中空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這里主要是電子。但是，當(dāng)這兩個(gè)半導(dǎo)體連接在一起時(shí)，在它們之間形成p？形成N結(jié)。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于該晶片時(shí)，電子被推到p區(qū)域，而在p區(qū)域中電子與空穴復(fù)合，以光子的形式發(fā)射能量發(fā)光二極管，這是發(fā)光的原理。光的波長(zhǎng)，即光的臉0，p？由形成N結(jié)的材料決定。

led燈珠的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間？有被稱為n結(jié)的過(guò)渡層。在一些半導(dǎo)體材料的pN結(jié)中，當(dāng)注入的少數(shù)載波與多個(gè)載波復(fù)合時(shí)，多余的能量以光的形式釋放，電能直接轉(zhuǎn)換成光能。如果在pN接合上加入反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，因此不發(fā)光。使用這樣的注入式電致發(fā)光原理制作的LED被稱為led燈珠。這在正方向動(dòng)作時(shí)（即兩端正向電壓，電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體從紫外線到紅外線發(fā)出不同的臉0的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。

最初led燈珠被用作儀表的指示光源，之后，各種光0的led燈珠被廣泛應(yīng)用于交通信號(hào)燈和大面積顯示器，產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效果和社會(huì)效果。以12英寸的紅色0交通信號(hào)為例，美國(guó)原本采用壽命長(zhǎng)、光效率低的140瓦白熾燈泡作為光源，產(chǎn)生了2000流明白光。經(jīng)過(guò)紅色0濾鏡后，光損失了90%，只剩下200流明的紅光。另一方面，在新設(shè)計(jì)的燈中，Lumileds公司采用18個(gè)紅0LED光源，通過(guò)消耗包含電路損耗的14瓦的電力，能夠產(chǎn)生同樣的光效率。汽車信號(hào)燈也是led燈珠光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。

在一般照明中，更需要白色0的光源。1998年白光的led燈珠開發(fā)成功。該led燈珠是將GaN芯片和釔鋁石榴石YAG打包后的。GaN芯片藍(lán)光（λp=465nm，Wd=30nm）通過(guò)高溫?zé)Y(jié)制作的含Ce3+YAG磷光體被該藍(lán)光激發(fā)，發(fā)出黃色0光，峰值550nm。藍(lán)光led燈珠基板是混合了YAG的樹脂薄層，約200？安裝在杯反射室上以覆蓋500nm。led燈珠從基板發(fā)出的藍(lán)色光的部分被熒光體吸收，另一方的藍(lán)色光與從熒光體發(fā)出的黃光混合而得到白光。這里，對(duì)于InGaN/YAG白0LED，通過(guò)使YAG磷光體的化學(xué)組成變化，調(diào)整磷光體層的厚度，能夠得到0溫度3500~1000K的各0白光。通過(guò)這種藍(lán)光led燈珠獲得白光的方法是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、技術(shù)成熟度高，所以使用得最多。

上世紀(jì)60年代，科學(xué)技術(shù)人員利用半導(dǎo)體pN接合發(fā)光的原理，在led燈珠中進(jìn)行了開發(fā)。當(dāng)時(shí)開發(fā)的led燈珠材料是GaASP，其發(fā)光面部0是紅色0。經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，現(xiàn)在廣為人知的led燈珠可以發(fā)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)等很多0光。但是，照明所需要的白光led燈珠近年來(lái)終于發(fā)展起來(lái)了，現(xiàn)在理解了白光led燈珠。

1.可見光的光譜與led燈珠白光的關(guān)系。在眾所周之，可見光譜的波長(zhǎng)范圍為380nm？760nm，紅色、橙色、黃色、綠色、藍(lán)色、藍(lán)色、紫色是人類眼睛能感受到的70光，這7種臉0的光分別是一種單0光。例如led燈珠發(fā)的紅光的峰值波長(zhǎng)是565nm?？梢姽獾墓庾V中沒(méi)有白0光。白光不是單0光，而是像太陽(yáng)光是從7種單0光合成的白0光那樣，從多個(gè)單0光合成的復(fù)合光，彩色0電視的白0光也是從3根0紅、綠、藍(lán)合成的。由此可知，為了將led燈珠導(dǎo)出到白光，該光譜特性應(yīng)該包含整個(gè)可見光譜范圍。但是，在當(dāng)前的處理?xiàng)l件下，制造這樣的性能的led燈珠是不可能的。根據(jù)可見光的研究，在人類看來(lái)白光需要至少兩個(gè)光的混合，即兩個(gè)波長(zhǎng)的發(fā)光（藍(lán)0光+黃0光）或三個(gè)波長(zhǎng)的發(fā)光（藍(lán)0光+綠0光+紅0光）的模式。上述兩種模式中的白光都需要藍(lán)色0光，所以攝取藍(lán)色0光是現(xiàn)在各大廠商追趕的“藍(lán)光技術(shù)”的制造白光的關(guān)鍵技術(shù)。

2.白光led燈珠的過(guò)程結(jié)構(gòu)和白色0光源。對(duì)于一般照明，在過(guò)程結(jié)構(gòu)上，白光led燈珠通常以兩種方法形成，第一種是使用“藍(lán)色技術(shù)”與熒光體配合形成白光。第二種是多個(gè)單一的零光混合方法。兩種方法白光設(shè)備的生成都成功。第一方法產(chǎn)生白光碼片藍(lán)光GaM。λp＝465nm，YAG釔鋁石榴石與熒光體一起封裝，在熒光體被藍(lán)色光激發(fā)后發(fā)出黃色0光，結(jié)果藍(lán)色光和黃光混合形成白光。第二方法使用不同的0光芯片封裝，并通過(guò)混合每個(gè)0光來(lái)產(chǎn)生白光。

3.白光led燈珠照明新光源的應(yīng)用前景。為了說(shuō)明白光led燈珠的特征，來(lái)看看現(xiàn)在使用的照明光源的狀況吧。白熾燈泡和鹵素鎢燈，其光效應(yīng)為12？24流明/瓦。熒光燈和HID燈的光效應(yīng)是50？120流明/瓦。對(duì)白光led燈珠：1998年白光發(fā)光二極管的光效應(yīng)只有5流明/瓦，1999年達(dá)到15流明/瓦，這個(gè)指標(biāo)接近普通家用白熾燈泡，2000年白光led燈珠的光效應(yīng)達(dá)到25流明/瓦，這個(gè)指標(biāo)接近鹵素鎢燈。到2005年led燈珠的光效率達(dá)到50流明/瓦，預(yù)計(jì)2015年led燈珠的光效率將達(dá)到150～200流明/瓦。此時(shí)白光led燈珠的工作電流達(dá)到安培電平。由此可知，可以開發(fā)白光led燈珠作家用照明光源的現(xiàn)實(shí)。

一般照明用的白熾燈泡和鹵素鎢燈雖然便宜，但是光效率低（燈管的熱效果被浪費(fèi)），壽命短，維護(hù)工作量大，但是如果以白光led燈珠為照明，不僅光效率高，而且壽命長(zhǎng)（連續(xù)工作時(shí)間10000小時(shí)以上）基本上不需要維護(hù)。現(xiàn)在德國(guó)Hella公司正在利用白光led燈珠開發(fā)飛機(jī)讀書燈。在澳大利亞首都堪培拉的街道上，作為路燈的照明白光led燈珠被使用。我國(guó)的城市交通管理燈白光led燈珠也取代了初期的交通秩序指示燈。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，白光led燈珠代替現(xiàn)有照明進(jìn)入家庭。