上個世紀(jì)60年代，科技工作者利用半導(dǎo)體PN結(jié)發(fā)光的原理，研制成了LED發(fā)光二極管。當(dāng)時研制的LED，所用的材料是GaASP，其發(fā)光顏色為紅色。經(jīng)過近30年的發(fā)展，現(xiàn)在大家十分熟悉的LED，已能發(fā)出紅、橙、黃、綠、藍等多種色光。然而照明需用的白色光LED僅在近年才發(fā)展起來，這里向讀者介紹有關(guān)照明用白光LED。 　　1、可見光的光譜和LED白光的關(guān)系。 　　眾所周之，可見光光譜的波長范圍為380nm～760nm，是人眼可感受到的七色光--紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，但這七種顏色的光都各自是一種單色光。例如LED發(fā)的紅光的峰值波長為565nm。在可見光的光譜中是沒有白色光的，因為白光不是單色光，而是由多種單色光合成的復(fù)合光，正如太陽光是由七種單色光合成的白色光，而彩色電視機中的白色光也是由三基色紅、綠、藍合成。由此可見，要使LED發(fā)出白光，它的光譜特性應(yīng)包括整個可見的光譜范圍。但要制造這種性能的LED，在目前的工藝條件下是不可能的。根據(jù)人們對可見光的研究，人眼睛所能見的白光，至少需兩種光的混合，即二波長發(fā)光（藍色光＋黃色光）或三波長發(fā)光（藍色光＋綠色光＋紅色光）的模式。上述兩種模式的白光，都需要藍色光，所以攝取藍色光已成為制造白光的關(guān)鍵技術(shù)，即當(dāng)前各大LED制造公司追逐的"藍光技術(shù)"。目前國際上掌握"藍光技術(shù)"的廠商僅有少數(shù)幾家，比如日本的日亞化學(xué)、日本的豐田合成、美國的CREE、德國的歐司朗等，所以白光LED的推廣應(yīng)用，尤其是高亮度白光LED在我國的推廣還有一個過程。 　　2、 白光LED的工藝結(jié)構(gòu)和白色光源。 　　對于一般照明，在工藝結(jié)構(gòu)上，白光LED通常采用兩種方法形成。第一種是利用"藍光技術(shù)"與熒光粉配合形成白光；第二種是多種單色光混合方法。這兩種方法都已能成功產(chǎn)生白光器件。第一種方法產(chǎn)生白光的系統(tǒng)如圖1所示，圖中LEDGaM芯片發(fā)藍光（λp=465NM），它和YAG（釔鋁石榴石）熒光粉封裝在一起，當(dāng)熒光粉受藍光激發(fā)后發(fā)出黃色光，結(jié)果，藍光和黃光混合形成白光（構(gòu)成LED的結(jié)構(gòu)如圖2所示）。第二種方法采用不同色光的芯片封裝在一起，通過各色光混合而產(chǎn)生白光。 　　3、白光LED照明新光源的應(yīng)用前景。 　　為了說明白光LED的特點，先看看目前所用的照明燈光源的狀況。白熾燈和鹵鎢燈，其光效為12～24流明/瓦；熒光燈和HID燈的光效為50～120流明/瓦。對白光LED：在1998年，白光LED的光效只有5流明/瓦，到了1999年已達到15流明/瓦，這一指標(biāo)與一般家用白熾燈相近，而在2000年時，白光LED的光效已達25流明/瓦，這一指標(biāo)與鹵鎢燈相近。有公司預(yù)測，到2005年，LED的光效可達50流明/瓦，到2015年時，LED的光效可望達到150～200流明/瓦。那時的白光LED的工作電流就可達安培級。由此可見開發(fā)白光LED作家用照明光源，將成可能的現(xiàn)實。 　　普通照明用的白熾燈和鹵鎢燈雖價格便宜，但光效低（燈的熱效應(yīng)白白耗電），壽命短，維護工作量大，但若用白光LED作照明，不僅光效高，而且壽命長（連續(xù)工作時間100000小時以上），幾乎無需維護。目前，德國Hella公司利用白光LED開發(fā)了飛機閱讀燈；澳大利亞首都堪培拉的一條街道已用了白光LED作路燈照明；我國的城市交通管理燈也正用白光LED取代早期的交通秩序指示燈?？梢灶A(yù)見不久的將來，白光LED定會進入家庭取代現(xiàn)有的照明燈。 　　LED光源具有使用低壓電源、耗能少、適用性強、穩(wěn)定性高、響應(yīng)時間短、對環(huán)境無污染、多色發(fā)光等的優(yōu)點，雖然價格較現(xiàn)有照明器材昂貴，仍被認為是它將不可避免地替代現(xiàn)有照明器件。 　　LED特點 　　LED的內(nèi)在特征決定了它是最理想的光源去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源，它有著廣泛的用途。 　　體積小 　　LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常的小，非常的輕。 　　耗電量低 　　LED耗電非常低，一般來說LED的工作電壓是2-3.6V。工作電流是0.02-0.03A。這就是說：它消耗的電不超過0.1W。 　　使用壽命長 　　在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，LED的使用壽命可達10萬小時。 　　高亮度、低熱量 　　比HID或白熾燈更少的熱輻射。 　　環(huán)保 　　LED是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用。 　　堅固耐用 　　LED是被完全的封裝在環(huán)氧樹脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅固。燈體內(nèi)也沒有松動的部分，這些特點使得LED可以說是不易損壞的。 　　可控性強 　　可以實現(xiàn)各種顏色的變化。 　　LED分類 　　1、 按發(fā)光管發(fā)光顏色分 　　按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠）、藍光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。 　　根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管和達于做指示燈用。 　　2． 按發(fā)光管出光面特征分 　　按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。國外通常把φ3mm的發(fā)光二極管記作T-1；把φ5mm的記作T-1（3/4）；把φ4.4mm的記作T-1（1/4）。 　　由半值角大小可以估計圓形發(fā)光強度角分布情況。 　　從發(fā)光強度角分布圖來分有三類： 　　（1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng)。 　?。?）標(biāo)準(zhǔn)型。通常作指示燈用，其半值角為20°～45°。 　?。?）散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為45°～90°或更大，散射劑的量較大。 　　3． 按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分 　　按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結(jié)構(gòu)。 　　4． 按發(fā)光強度和工作電流分 　　按發(fā)光強度和工作電流分有普通亮度的LED（發(fā)光強度100mcd）；把發(fā)光強度在10～100mcd間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般LED的工作電流在十幾mA至幾十mA，而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。 　　除上述分類方法外，還有按芯片材料分類及按功能分類的方法。 　　LED工藝流程圖 　　LED工藝流程圖 　　晶片，什么是led晶片? 　　一、LED晶片的作用： 　　LED晶片為LED的主要原材料，LED主要依靠晶片來發(fā)光。 　　二、LED晶片的組成 　　主要有砷(AS)鋁(AL)鎵(Ga)銦(IN)磷(P)氮(N)鍶(Si)這幾種元素中的若干種組成。 　　三、LED晶片的分類 　　1、按發(fā)光亮度分： 　　A、一般亮度：R、H、G、Y、E等 　　B、高亮度：VG、VY、SR等 　　C、超高亮度：UG、UY、UR、UYS、URF、UE等 　　D、不可見光(紅外線)：R、SIR、VIR、HIR 　　E、紅外線接收管：PT 　　F、光電管：PD 　　2、按組成元素分： 　　A、二元晶片(磷、鎵)：H、G等 　　B、三元晶片（磷、鎵、砷）：SR、HR、UR等 　　C、四元晶片(磷、鋁、鎵、銦)：SRF、HRF、URF、VY、HY、UY、UYS、UE、HE、UG 　　四、LED晶片特性表（詳見下表介紹） 　　LED晶片型號發(fā)光顏色組成元素波長（nm）晶片型號發(fā)光顏色組成元素波長（nm） 　　SBI藍色lnGaN/sic 430 HY超亮黃色AlGalnP 595 　　SBK較亮藍色lnGaN/sic 468 SE高亮桔色GaAsP/GaP 610 　　DBK較亮藍色GaunN/Gan 470 HE超亮桔色AlGalnP 620 　　SGL青綠色lnGaN/sic 502 UE最亮桔色AlGalnP 620 　　DGL較亮青綠色LnGaN/GaN 505 URF最亮紅色AlGalnP 630 　　DGM較亮青綠色lnGaN 523 E桔色GaAsP/GaP635 　　PG純綠GaP 555 R紅色GAaAsP 655 　　SG標(biāo)準(zhǔn)綠GaP 560 SR較亮紅色GaA/AS 660 　　G綠色GaP 565 HR超亮紅色GaAlAs 660 　　VG較亮綠色GaP 565 UR最亮紅色GaAlAs 660 　　UG最亮綠色AIGalnP 574 H高紅GaP 697 　　Y黃色GaAsP/GaP585 HIR紅外線GaAlAs 850 　　VY較亮黃色GaAsP/GaP 585 SIR紅外線GaAlAs 880 　　UYS最亮黃色AlGalnP 587 VIR紅外線GaAlAs 940 　　UY最亮黃色AlGalnP 595 IR紅外線GaAs 940 　　五、注意事項及其它 　　1、LED晶片廠商名稱：A、光磊（ED） B、國聯(lián)（FPD）C、鼎元（TK）D、華上（AOC）E、漢光（HL） F、AXT G、廣稼 　　2、LED晶片在生產(chǎn)使用過程中需注意靜電防護。 　　六、補充 　　LED顯示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡稱LED。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。 　　LED顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計算機進行控制，圖文、圖像并茂，以實時、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動畫、錄像、電視、VCD節(jié)目以及現(xiàn)場實況。LED顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強，靜如油畫，動如電影，廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。 　　它的優(yōu)點：亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅(qū)動簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定。 　　七、MOCVD市場調(diào)研情況 　　目前－－ MOCVD設(shè)備制造商主要有兩家： 　　1.德國AIXTRON公司(英國THOMAS SWAN公司已被AIXTRON公司收購) 累計銷售1000臺 　　2007年4月24日,AIXTRON與臺灣璨圓光電(Formosa Epitaxy)宣布AIXTRON的第一千臺CCS MOCVD(30x2英寸)在璨圓的工廠內(nèi)落戶,壯大了璨圓已有的AIXTRON設(shè)備陣容(包括幾臺AIX 2400/2600G3 HT) 　　最新型號：AIX 2800G4-R AlGaInP MOCVD 　　2.美國VEECO公司（并購美國EMCORE公司）。 　　其中AIXTRON公司（含THOMAS SWAN公司）大約占60-70%的國際市場份額，而VEECO公司占30-40%。 　　其他廠家主要包括日本的NIPPON Sanso和Nissin Electric等，其市場基本限于日本國內(nèi)。如，日本日亞公司和豐田合成等公司生產(chǎn)的GaN-MOCVD設(shè)備不在市場上銷售，僅供自用；而日本SANSO公司生產(chǎn)的GaN-MOCVD設(shè)備性能優(yōu)良，但僅限日本市場銷售。從設(shè)備性能上來講，日亞公司設(shè)備生產(chǎn)的材料質(zhì)量和器件性能，要遠優(yōu)于AIXTRON和EMCORE的設(shè)備。按生產(chǎn)能力計算，GaN-MOCVD設(shè)備在全球市場的主要分布為：中國臺灣地區(qū)48%，美國15%，日本15%，韓國11%，中國大陸7%，歐盟4%。 　　PS:第一家做出MOCVD的是英國Thomas Swan公司 　　PS:中村修二使用日本SANSO的MOCVD機臺研究出藍光 目前中村修二在美國CREE公司 　　芯片制造企業(yè)主要購買德國AIXTRON和美國EMCORE兩家供應(yīng)商的MOCVD設(shè)備，以6片和9片機居多，每臺設(shè)備的價格在70萬美元到100萬美元。 近期有企業(yè)引進19片和21片機，并已有企業(yè)開始裝備VEECO公司生產(chǎn)的比較先進的24片MOCVD設(shè)備。 　　八、備注（名詞解釋） 　　1.色溫 　　色溫究競是指什么? 我們知道，通常人眼所見到的光線，是由光的三原色（紅綠藍）組成的7種色光的光譜所組成。色溫就是專門用來量度光線的顏色成分的。 　　用以計算光線顏色成分的方法，是19世紀(jì)末由英國物理學(xué)家洛德?凱爾文所創(chuàng)立的，他制定出了一整套色溫計算法，而其具體界定的標(biāo)準(zhǔn)是基于以一黑體輻射器所發(fā)出來的波長。 　　凱爾文認為，假定某一純黑物體，能夠?qū)⒙湓谄渖系乃袩崃课眨鴽]有損失，同時又能夠?qū)崃可傻哪芰咳恳?光"的形式釋放出來的話，它便會因受到熱力的高低而變成不同的顏色。例如，當(dāng)黑體受到的熱力相當(dāng)于500-550℃時，就會變成暗紅色，達到1050一1150℃時，就變成黃色......因而，光源的顏色成分是與該黑體所受的熱力溫度相對應(yīng)的。只不過色溫是用凱爾文(°K、也就是絕對溫度)的色溫單位來表示，而不是用攝氏溫度（℃）單位表示的。在加熱鐵塊的過程中，黑色的鐵在爐溫中逐漸變成紅色，這便是黑體理論的最好例子。當(dāng)黑體受到的熱力使它能夠放出光譜中的全部可見光波時，它就由紅轉(zhuǎn)變橙黃色、黃色最后變成白色，通常我們所用燈泡內(nèi)的鎢絲就相當(dāng)于這個黑體。色溫計算法就是根據(jù)以上原理，用°K來表示受熱鎢絲所放射出光線的色溫。根據(jù)這一原理，任何光線的色溫是相當(dāng)于上述黑體散發(fā)出同樣顏色時所受到的"溫度"。 　　顏色實際上是一種心理物理上的作用。所有顏色印象的產(chǎn)生，是由于時斷時續(xù)的光譜在眼睛上的反應(yīng)，所以色溫只是用來表示顏色的視覺印象。攝影人都知道：有光才有色，沒有光就沒有色。 　　彩色膠片的設(shè)計，一般是根據(jù)能夠真實地記錄出某一特定色溫的光源照明來進行的，分為5500 °K日光型、3200 °K燈光型等多種。因而，攝影家必須懂得采用與光源色溫相同的彩色膠卷，才會得到準(zhǔn)確的色彩再現(xiàn)。如果光源的色溫與膠卷的色溫互相不平衡，就不會對色彩進行準(zhǔn)確的還原。這時，我們就要靠濾光鏡來提升或降低光源的色溫，使曝光條件與膠卷擬定的色溫相匹配，才會有準(zhǔn)確的色彩再現(xiàn)。而數(shù)碼照相機、攝像機等要求進行白平衡調(diào)整，實際上也就是對數(shù)碼機器進行拍攝環(huán)境的基礎(chǔ)色溫定位。目的是同樣的：為了色彩的準(zhǔn)確再現(xiàn)。 　　如何準(zhǔn)確地進行色溫定位？這就需要使用到"色溫計"啦。一般情況下，正午10點至下午2點，晴朗無云的天空，在沒有太陽直射光的情況下，標(biāo)準(zhǔn)日光大約在5200~5500°K。新聞攝影燈的色溫在3200°K；一般鎢絲燈、照相館拍攝黑白照片使用的鎢絲燈以及一般的普通燈泡光的色溫大約在2800°K；由于色溫偏低，所以在這種情況下拍攝的照片擴印出來以后會感到色彩偏黃色。而一般日光燈的色溫在7200~8500°K左右，所以在日光燈下拍攝的相片會偏青色。這都是因為拍攝環(huán)境的色溫與拍攝機器設(shè)定的色溫不對造成的。一般在擴印機上可以進行調(diào)整。但如果拍攝現(xiàn)場有日光燈也有鎢絲燈的情況，我們成為混合光源，這種片子很難進行調(diào)整。 　　綜上所述，拍攝期間對色溫的考量、設(shè)定以及調(diào)整就顯得非常重要。無論你是使用傳統(tǒng)相機還是數(shù)碼相機以及攝像機。都必須重視色溫！ 　　2.光譜 　　光譜是復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)（如棱鏡、光柵）分光后，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案。 　　光波是由原子內(nèi)部運動的電子產(chǎn)生的．各種物質(zhì)的原子內(nèi)部電子的運動情況不同，所以它們發(fā)射的光波也不同．研究不同物質(zhì)的發(fā)光和吸收光的情況，有重要的理論和實際意義，已成為一門專門的學(xué)科--光譜學(xué)．下面簡單介紹一些關(guān)于光譜的知識． 　　分光鏡觀察光譜要用分光鏡，這里我們先講一下分光鏡的構(gòu)造原理．圖6-18是分光鏡的構(gòu)造原理示意圖．它是由平行光管A、三棱鏡P和望遠鏡筒B組成的．平行光管A的前方有一個寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫S，它位于透鏡L1的焦平面①處．從狹縫射入的光線經(jīng)透鏡L1折射后，變成平行光線射到三棱鏡P上．不同顏色的光經(jīng)過三棱鏡沿不同的折射方向射出，并在透鏡L2后方的焦平面MN上分別會聚成不同顏色的像（譜線）．通過望遠鏡筒B的目鏡L3，就看到了放大的光譜像．如果在MN那里放上照相底片，就可以攝下光譜的像．具有這種裝置的光譜儀器叫做攝譜儀． 　　發(fā)射光譜物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜．發(fā)射光譜有兩種類型：連續(xù)光譜和明線光譜．連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜叫做連續(xù)光譜（彩圖6）．熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜．例如電燈絲發(fā)出的光、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)光譜． 　　只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜叫做明線光譜（彩圖7）．明線光譜中的亮線叫做譜線，各條譜線對應(yīng)于不同波長的光．稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是明線光譜．明線光譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的，所以也叫原子光譜．觀察氣體的原子光譜，可以使用光譜管（圖6-19），它是一支中間比較細的封閉的玻璃管，里面裝有低壓氣體，管的兩端有兩個電極．把兩個電極接到高壓電源上，管里稀薄氣體發(fā)生輝光放電，產(chǎn)生一定顏色的光． 　　觀察固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的原子光譜，可以把它們放到煤氣燈的火焰或電弧中去燒，使它們氣化后發(fā)光，就可以從分光鏡中看到它們的明線光譜． 　　實驗證明，原子不同，發(fā)射的明線光譜也不同，每種元素的原子都有一定的明線光譜．彩圖7就是幾種元素的明線光譜．每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長的光，因此，明線光譜的譜線叫做原子的特征譜線．利用原子的特征譜線可以鑒別物質(zhì)和研究原子的結(jié)構(gòu)． 　　吸收光譜高溫物體發(fā)出的白光（其中包含連續(xù)分布的一切波長的光）通過物質(zhì)時，某些波長的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜，叫做吸收光譜。例如，讓弧光燈發(fā)出的白光通過溫度較低的鈉氣（在酒精燈的燈心上放一些食鹽，食鹽受熱分解就會產(chǎn)生鈉氣），然后用分光鏡來觀察，就會看到在連續(xù)光譜的背景中有兩條挨得很近的暗線（見彩圖8．分光鏡的分辨本領(lǐng)不夠高時，只能看見一條暗線）．這就是鈉原子的吸收光譜．值得注意的是，各種原子的吸收光譜中的每一條暗線都跟該種原子的發(fā)射光譜中的一條明線相對應(yīng)．這表明，低溫氣體原子吸收的光，恰好就是這種原子在高溫時發(fā)出的光．因此，吸收光譜中的譜線（暗線），也是原子的特征譜線，只是通常在吸收光譜中看到的特征譜線比明線光譜中的少．