LED光源在照明領域的應用，是半導體發光材料技術高速發展及“綠色照明”概念逐步深入人心的產物。“綠色照明”是國外照明領域在上世紀80 年代末提出的新概念，我國“綠色照明工程”的實施始于1996年。實現這一計劃的重要步驟就是要發展和推廣高效、節能照明器具，節約照明用電，減少環境及光污染，建立一個優質高效、經濟舒適、安全可靠、有益環境的照明系統。

一、LED 照明概念

LED（Lighy Emitting Diode），又稱發光二極管，它們利用固體半導體芯片作為發光材料，當兩端加上正向電壓，半導體中的載流子發生復合，放出過剩的能量而引起光子發射產生可見光。

（一）LED 的發展歷史

應用半導體P·N結發光源原理制成 LED問世于20 世紀 60年代初，1964年首先出現紅色發光二極管，之后出現黃色 LED。直到1994年藍色、綠色 LED 才研制成功。1996年由日本 Nichi公司（日亞）成功開發出白色 LED。

LED 以其固有的特點，如省電、壽命長、耐震動，響應速度快、冷光源等特點，廣泛應用于指示燈、信號燈、顯示屏、景觀照明等領域，在我們的日常生活中處處可見，家用電器、電話機、儀表板照明、汽車防霧燈、交通信號燈等。但由于其亮度差、價格昂貴等條件的限制無法作為通用光源推廣應用。

近幾年來，隨著人們對半導體發光材料研究的不斷深入，LED制造工藝的不斷進步和新材料（氮化物晶體和熒光粉）的開發和應用，各種顏色的超高亮度 LED取得了突破性進展，其發光效率提高了近 1000 倍，色度方面已實現了可見光波段的所有顏色，其中最重要的是超高亮度白光LED 的出現，使LED應用領域跨越至高效率照明光源市場成為可能。曾經有人指出，高
亮度LED將是人類繼愛迪生發明白熾燈泡后，最偉大的發明之一。

（二）LED 發光原理

發光二極管主要由 PN結芯片、電極和光學系統組成。其發光體——晶片的面積為10.12mil（1mil=0.0254平方毫米），目前國際上出現大晶片 LED，晶片面積達40mil。

其發光過程包括三部分：正向偏壓下的載流子注入、復合輻射和光能傳輸。微小的半導體晶片被封裝在潔凈的環氧樹脂物中，當電子經過該晶片時，帶負電的電子移動到帶正電的空穴區域并與之復合，電子和空穴消失的同時產生光子。電子和空穴之間的能量（帶隙）越大，產生的光子的能量就越高。光子的能量反過來與光的顏色對應，可見光的頻譜范圍內，藍色光
紫色光攜帶的能量最多，桔色光、紅色光攜帶的能量最少。由于不同的材料具有不同的帶隙從而能夠發出不同顏色的光。

LED 照明光源的主流將是高亮度的白光 LED。目前，已商品化的白光LED多是二波長，即以藍光單晶片加上YAG黃色熒光粉混合產生白光。未來較被看好的是三波長白光LED，即以無機紫外光晶片加紅、藍、綠三顏色熒光粉混合產生白光，它將取代熒光燈、緊湊型節能熒光燈泡及LED背光源等市場。

（三）LED 光源的基本特征

１、發光效率高

LED 經過幾十年的技術改良，其發光效率有了較大的提升。白熾燈、鹵鎢燈光效為12-24流明／瓦，熒光燈50～70流明／瓦，鈉燈 90～140 流明／瓦，大部分的耗電變成熱量損耗。ED 光效經改良后將達到達 50～200 流明／瓦，而且其光的單色性好、光譜窄，無需過濾可直接發出有色可見光。目前，世界各國均加緊提高LED 光效方面的研究，在不遠的將來其發光效率將有更大的提高。

２、耗電量少

LED 單管功率0.03～0.06瓦，采用直流驅動，單管驅動電壓1.5～3.5 伏，電流15～18毫安，反應速度快，可在高頻操作。同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的八分之一熒光燈管的二分之一、日本估計，如采用光效比熒光燈還要高兩倍的 LED 替代日本一半的白熾燈和熒光燈。每年可節約相當于60 億升原油。就橋梁護欄燈例，同樣效果的一支日光燈40 多
瓦，而采用LED 每支的功率只有8瓦，而且可以七彩變化。

３、使用壽命長

采用電子光場輻射發光，燈絲發光易燒、熱沉積、光衰減等缺點。而采用 LED燈體積小重量輕，環氧樹脂封裝，可承受高強度機械沖擊和震動，不易破碎。平均壽命達10 萬小時。ED 燈具使用壽命可達 5～10 年，可以大大降低燈具的維護費用，避免經常換燈之苦。

４、安全可靠性強

發熱量低，無熱輻射，冷光源，可以安全抵摸：能精確控制光型及發光角度，光色柔和無眩光；不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質。內置微處理系統可以控制發光強度，調整發光方式，實現光與藝術結合。

５、有利于環保

LED 為全固體發光體，耐震、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收，沒有污染。光源體積小，可以隨意組合，易開發成輕便薄短小型照明產品，也便于安裝和維護。當然，節能是我們考慮使用 LED 光源的最主要原因，也許LED光源要比傳統光源昂貴，但是用一年時間的節能收回光源的投資，從而獲得 4～9 年中每年幾倍的節能凈收益期。