50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,
个商用二极管产生于1960年。
LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,
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。
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p-n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。
对于一般照明而言,
人们更需要白色的光源。
1998年发白光的LED开发成功。
这种LED是把GaN芯片和钇铝石榴石(YAG)封装在一起做成。
GaN芯片发蓝光(λp=465nm,Wd=30nm),
高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射,
峰值550nm。
蓝光LED基片安装在碗形反射腔中,
覆盖以混有YAG的树脂薄层,
约200-500nm。
LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,
另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合,
可以得到得白光。对于InGaN/YAG白色LED,
通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度,
可以获得色温3500-10000K的各色白光。
这种通过蓝光LED得到白光的方法,
构造简单、成本低廉、技术成熟度高,因此运用最多。