LED光源與光學(xué)特性怎樣檢測(cè)

1.概述

LED作為新型光電發(fā)光器件，由于它的低碳環(huán)保體積小重量輕成本低壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，正越來(lái)越受到人們的追捧，發(fā)展勢(shì)頭異常迅猛，是光電專(zhuān)家所始料不及的。LED不但廣泛應(yīng)用作于各種照明光源，指示標(biāo)記燈，而且還大批量用于LCD的背光源，大有取代傳統(tǒng)的熒光燈管而成為L(zhǎng)CD電視的新寵。此外，LED還可以作為許多測(cè)量儀器的光源。

完全意義上的LED電視發(fā)展也很快，雖然它現(xiàn)在大多用于戶(hù)外，由于他的高亮度和逼真的色彩以及動(dòng)態(tài)效果極佳，走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)也只是時(shí)間問(wèn)題。因此，讓我們?nèi)嬲J(rèn)識(shí)LED這個(gè)新型小伙伴，就顯得十分緊迫。

自1976年第一個(gè)紅光LED問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展，LED已形成各種光譜系列產(chǎn)品，單個(gè)LED的功率也從最初的零點(diǎn)零幾瓦發(fā)展至幾瓦乃至數(shù)十瓦。2001年白光LED研制成功，人們期待LED最終能進(jìn)入照明領(lǐng)域，甚至進(jìn)入家庭照明。最新白光LED的研究成果更是激動(dòng)人心。

小功率LED的發(fā)光效率已達(dá)100lm/W。特別是RGB－LED的研究結(jié)果表明，LED也與常規(guī)三基色熒光燈一樣，可以獲得各種不同的色溫和均勻的照明環(huán)境。

LED光源的進(jìn)展和人們對(duì)它在照明領(lǐng)域中應(yīng)用的期待，也對(duì)相應(yīng)的光學(xué)檢測(cè)技術(shù)有了新的要求。由于LED的光學(xué)特性與傳統(tǒng)光源有較大差別，需要研究開(kāi)發(fā)適應(yīng)這種新型光源的測(cè)量方法。

2.LED光源

LED（Light-Emitting-Diode中文意思為發(fā)光二極管）是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場(chǎng)發(fā)光。據(jù)分析，LED的特點(diǎn)非常明顯，壽命長(zhǎng)、光效高、無(wú)輻射與低功耗。LED的光譜幾乎全部集中于可見(jiàn)光頻段，其發(fā)光效率可達(dá)80～90%。將LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示：普通白熾燈的光效為12lm／W，壽命小于2000小時(shí)，螺旋節(jié)能燈的光效為60lm／W，壽命小于8000小時(shí)，T5熒光燈則為96lm／W，壽命大約為10000小時(shí)，而直徑為5毫米的白光LED為20～28lm／W，壽命可大于100000小時(shí)。有人還預(yù)測(cè)，未來(lái)的LED壽命上限將無(wú)窮大。

大功率，指發(fā)光工率大，一般指0.5W，1W 3W 5W或更高的。光強(qiáng)與流明是比小功率大，但同樣散熱也很大，現(xiàn)在大功率都是單顆應(yīng)用，加很大的散熱片。小功率一般是0.06W左右的。插件和食人魚(yú)等?，F(xiàn)在LED手電一般是用小功率用的，光散不散，取決于LED的發(fā)光角度，有大角度小角度之分，小角度不散，大角度才散。

LED的亮度是跟LED的發(fā)光角度有必然關(guān)系的，LED的角度越小它的亮度越高。 如果是5MM的LED180度角的白光的亮度只有幾百M(fèi)CD，如果是15度角的亮度就要去到一萬(wàn)多兩萬(wàn)MCD的亮度了，亮度相差好幾十倍了，如果是用于照明用的，在戶(hù)外最好是用大功率的LED了，亮度就更高了，單個(gè)功率有1W，3W，5W，還有的是用多個(gè)大功率組合成一個(gè)大功率的LED，功率去到幾百都有。

LED的發(fā)光原理

LED（Light EmitTIng Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)“P-N結(jié)”。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。

而光的波長(zhǎng)決定光的顏色，是由形成P-N結(jié)材料決定的。

LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光。

假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見(jiàn)光。發(fā)光的復(fù)合量相對(duì)于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)μm以?xún)?nèi)產(chǎn)生。

理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長(zhǎng)λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度Eg有關(guān)，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產(chǎn)生可見(jiàn)光（波長(zhǎng)在380nm紫光～780nm紅光），半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.26～1.63eV之間。比紅光波長(zhǎng)長(zhǎng)的光為紅外光?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本、價(jià)格很高，使用不普遍。

3.LED的分類(lèi)

（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(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠）、藍(lán)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(wú)色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無(wú)色透明、有色散射和無(wú)色散射四種類(lèi)型。散射型發(fā)光二極管和達(dá)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(guó)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(jì)圓形發(fā)光強(qiáng)度角分布情況。

從發(fā)光強(qiáng)度角分布圖來(lái)分有三類(lèi)：

A.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(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。

B.標(biāo)準(zhǔn)型。通常作指示燈用，其半值角為20°～45°。

C.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(qiáng)度和工作電流分

按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分有普通亮度的LED（發(fā)光強(qiáng)度100mcd）；把發(fā)光強(qiáng)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）。

4.LED光學(xué)特性研究

國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）技術(shù)委員會(huì)關(guān)于LED的技術(shù)特性的研究分為兩個(gè)分部。即：視覺(jué)和顏色分部（D1）和光和輻射測(cè)量分部（D2）。白光LED的顯色性和相關(guān)的計(jì)量問(wèn)題正在研究，并已轉(zhuǎn)發(fā)D1∶TC1－65，TC1－62這兩個(gè)研究色表的目視測(cè)量和LED的顯色性的文件草案。

TC1－62文件《Colour Rendering of White LED LightSources》可能部分替代CIE 13.3－1995出版物。這兩個(gè)文件已進(jìn)入投票階段。

TC1－62文件《Colour Rendering of White LED LightSources》介紹了白光LED顯色指數(shù)CRI的目視實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

CIE 13.3－1995出版物中規(guī)定了CRI的計(jì)算方法，如果白光LED對(duì)CRI進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果與目視結(jié)果有矛盾，文件確定存在這一矛盾。技術(shù)報(bào)告的結(jié)論是：應(yīng)用包括白光LED在內(nèi)的顯色性計(jì)算時(shí)，CIE CRI并不適用。技術(shù)委員會(huì)建議D1建立一組新的顯色指數(shù)，這些顯色指數(shù)不立即替代目前的CIE顯色指數(shù)計(jì)算方法。新的顯色指數(shù)作為CIE CRI的補(bǔ)充，在成功地應(yīng)用組合新的顯色指數(shù)后才能確定替代目前CRI的計(jì)算方法。D2成立專(zhuān)門(mén)的技術(shù)委員會(huì)TC 2－45研究LED的測(cè)量方法：TC 2－45文件《Mea-surement ofLEDS》正在投票中，它將會(huì)替代CIE 127出版物。

5.LED發(fā)光效率極限值

長(zhǎng)期以來(lái)，半導(dǎo)體研究專(zhuān)家探索各種新技術(shù)以提高LED的內(nèi)、外量子效率，2006年已有小功率白光LED發(fā)光效率達(dá)100lm/W的報(bào)導(dǎo)。為確定合理的LED發(fā)光效率期待值，需要從光度學(xué)、色度學(xué)的基礎(chǔ)上計(jì)算LED發(fā)光效率極限值。

1979年10月，第十屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)（CGPM）定義了新坎德拉（cd）?？驳吕╟d）為發(fā)出單色輻射頻率540.0154×1012Hz（波長(zhǎng)555nm）的光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度，在該方向上的輻射強(qiáng)度為：

1cd＝（1/683）W/sr（波長(zhǎng)555nm）；1cd＝1lm/sr；1W＝683lm（波長(zhǎng)555nm）。

如果忽略供電損耗、內(nèi)量子效率、外量子效率數(shù)值，可以計(jì)算出各種光源和LED的發(fā)光效率極限值。

人眼光譜光效率與理想等能白光的光譜功率分布不盡相同。由于人眼的光譜響應(yīng)特性，理想等能白光經(jīng)加權(quán)計(jì)算后，可以得到在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)的理想等能白光極限發(fā)光效率為182.45lm/W。

在照明領(lǐng)域中，一種新型光源的誕生，其壽命、光效是重要的質(zhì)量指標(biāo)，但它對(duì)各種顏色的顯色特性是照明光環(huán)境的另一重要質(zhì)量指標(biāo)。低壓鈉燈的2條黃色光譜線(xiàn)的理論發(fā)光效率可達(dá)450lm/W，實(shí)際光效超過(guò)200lm/W。但由于它的顯色特性差，最終被高壓鈉燈、金鹵燈所替代。

考察LED這一新型光源，在犧牲一些顯色性指數(shù)Ra的條件下與理想等能白光比較，白光LED的極限發(fā)光效率還會(huì)高一些，大約在200lm上下。對(duì)于一個(gè)實(shí)際應(yīng)用于照明領(lǐng)域中的白光LED，發(fā)光效率的目標(biāo)值設(shè)定在150～160lm/W是合理的。

除了照明應(yīng)用的白光LED外，各種光譜的LED的發(fā)光效率也可根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行估算。紅（643nm）、綠（535nm）、藍(lán)（460nm）的LED作為三基色，其極限發(fā)光效率值也可根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行估算。

6.LED與傳統(tǒng)光源的比較

LED與傳統(tǒng)光源的比較有以下特點(diǎn)：

（1）LED體積小，有各種不同的外形尺寸，適用于不同應(yīng)用場(chǎng)所。

（2）LED具有多種顏色，紫外、紫色、綠色、黃色、紅色到紅外，白光LED光譜。

（3）LED光學(xué)參數(shù)與溫度有關(guān)；（4）LED光學(xué)參數(shù)與觀察角度有關(guān)；（5）LED有各種不同的配光曲線(xiàn)，而且沒(méi)有確定的光軸。

LED的上述特性，給LED光學(xué)特性的測(cè)量帶來(lái)很多問(wèn)題。

7.LED光學(xué)特性的測(cè)量

LED的光學(xué)特性檢測(cè)應(yīng)從下面幾個(gè)特性來(lái)考慮：

（1）發(fā)光強(qiáng)度（cd）

光通量是說(shuō)明某一光源向四周空間發(fā)射出的總光能量。不同光源發(fā)出的光通量在空間的分布是不同的。發(fā)光強(qiáng)度的單位為坎德拉，符號(hào)為cd，它表示光源在某單位球面度立體角（該物體表面對(duì)點(diǎn)光源形成的角）內(nèi)發(fā)射出的光通量。1cd = 1lm/1sr（sr：立體角的球面度單位）。

LED的發(fā)光強(qiáng)度通常是指法線(xiàn)（對(duì)圓柱形發(fā)光管是指其軸線(xiàn)）方向上的發(fā)光強(qiáng)度。若在該方向上輻射強(qiáng)度為（1/683）W/sr時(shí)，則發(fā)光1坎德拉（符號(hào)為cd）。由于一般LED的發(fā)光強(qiáng)度小，所以發(fā)光強(qiáng)度常用燭光（坎德拉，mcd）作單位。

由于LED的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為提高其發(fā)光效率，在其底部配裝反射器，實(shí)際上它本身就是一個(gè)燈具。各個(gè)區(qū)域發(fā)出的光線(xiàn)有不同的聚焦點(diǎn)，它并不是一個(gè)點(diǎn)光源。因此，在評(píng)價(jià)LED發(fā)光強(qiáng)度時(shí)，光度學(xué)中的距離平方反比定律不適用。CIE127出版物中規(guī)定了兩種目前國(guó)際公認(rèn)的測(cè)量條件。

應(yīng)用上述兩種測(cè)量條件的測(cè)量結(jié)果能進(jìn)行國(guó)際間的對(duì)比。A和B測(cè)量條件并不嚴(yán)格按照發(fā)光強(qiáng)度的定義進(jìn)行，因此被稱(chēng)為“平均發(fā)光強(qiáng)度”（ALI）。

關(guān)于測(cè)量探測(cè)器的修正：由于測(cè)量探測(cè)器的配匹誤差將造成“平均發(fā)光強(qiáng)度”（ALI）的測(cè)量誤差，配匹誤差對(duì)紅、藍(lán)LED的測(cè)量結(jié)果影響更為嚴(yán)重，采用光譜修正方法可以提高測(cè)量精度。

對(duì)LED發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量?jī)x器的要求：

A.測(cè)量立體角要正確dΩ＝0.001sr（A條件）dΩ＝0.01sr（B條件）。

B.測(cè)量機(jī)械軸正確；C.有效的防雜散光設(shè)計(jì)；D.精密的V（λ）光探測(cè)器；E.提供V（λ）光探測(cè)器光譜數(shù)據(jù)，便于修正測(cè)量值；F.配備高穩(wěn)定性的供電電源。

（2）總光通量（lm）

由于人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的電磁波具有不同的靈敏度，我們不能直接用光源的輻射功率或輻射通量來(lái)衡量光能量，必須采用以人眼對(duì)光的感覺(jué)量為基準(zhǔn)的單位----光通量來(lái)衡量。光通量用符號(hào)Φ表示，單位為流明（lm）。

LED光通量的測(cè)量，應(yīng)用分布式光度計(jì)可對(duì)LED總光通量進(jìn)行精確測(cè)量（探測(cè)器光譜響應(yīng)曲線(xiàn)已修正的條件下）。這是LED總光通量的絕對(duì)測(cè)量方法，但測(cè)試儀器昂貴，工業(yè)中常用積分球進(jìn)行測(cè)量。

A.積分球的尺寸盡可能大，可減少擋屏吸收及異物誤差；B.鍍層表面反射比越大，球內(nèi)表面的響應(yīng)率差異越少。目前在LED測(cè)試中，鍍層表面反射比甚至大于98％。

C.注意被測(cè)LED的安裝位置，應(yīng)將發(fā)射的光線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)積分球內(nèi)表面響應(yīng)均勻的區(qū)域；D.應(yīng)用輔助光源減少擋屏吸收及異物誤差。

（3）光譜特性、色品坐標(biāo)、主波長(zhǎng)測(cè)量

光譜特性、色品坐標(biāo)、主波長(zhǎng)的測(cè)量，根據(jù)國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）三次LED國(guó)際專(zhuān)家會(huì)議的技術(shù)交流和相關(guān)國(guó)際對(duì)比結(jié)果，現(xiàn)建議如下：

A.國(guó)家計(jì)量部門(mén)應(yīng)該采用雙單色儀測(cè)量系統(tǒng)；B.單色儀測(cè)量系統(tǒng)可滿(mǎn)足工業(yè)部門(mén)應(yīng)用；C.1nm和5nm光譜測(cè)量帶寬的色度測(cè)試結(jié)果比較接近，可采用5nm帶寬測(cè)量；D.主波長(zhǎng)的對(duì)比測(cè)量差別很小；E.CCD測(cè)量?jī)x器相對(duì)誤差較大。

（4）發(fā)光強(qiáng)度的空間分布和總光通量

（5）亮度（cd/m2）

亮度是表示眼睛從某一方向所看到物體發(fā)射光的強(qiáng)度。單位為坎德拉/平方米［cd/m2］，符號(hào)為L(zhǎng)，表明發(fā)光體在特定方向單位立體角單位面積內(nèi)的光通量，它等于1平方米表面上發(fā)出1坎德拉的發(fā)光強(qiáng)度。

（6）色溫（Co1or Temperature）

當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時(shí)，黑體的溫度就稱(chēng)為該光源的色溫，用絕對(duì)溫度K表示。當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色接近時(shí)，黑體的溫度就稱(chēng)為該光源的相關(guān)色溫。

8.標(biāo)準(zhǔn)LED

（1）LED光學(xué)特性測(cè)量的理論與技術(shù)基礎(chǔ)

A.根據(jù)以上對(duì)LED光學(xué)特性的分析，國(guó)家計(jì)量部門(mén)和工業(yè)界可應(yīng)用常規(guī)的光度、色度及輻射度儀器對(duì)LED的總光通量、光譜特性、色品坐標(biāo)、主波長(zhǎng)、色溫等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

B.對(duì)于LED發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量，由于LED發(fā)光特性不遵循光度學(xué)的距離平方反比定律，CIE127文件推薦采用A，B條件測(cè)量LED平均發(fā)光強(qiáng)度（ALI）。

C.為了提高平均發(fā)光強(qiáng)度、光通量等量值傳遞過(guò)程中測(cè)量的不確定度和提高測(cè)量效率，CIE建立了Tc2－45、Tc2－46、Tc2－50等技術(shù)委員會(huì)，開(kāi)展相關(guān)的研究和評(píng)價(jià)工作，以及對(duì)標(biāo)準(zhǔn)LED的研究。

D.光度學(xué)、色度學(xué)、輻射度學(xué)的基本理論是LED的測(cè)量基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)A光源是測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)LED光譜功率分布特性的重要基準(zhǔn)。

E. 準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)LED光通量值可用分布式光度計(jì)測(cè)量確定。作為一種補(bǔ)充測(cè)試方法，美國(guó)（NIST）、匈牙利、英國(guó)（NPL）、德國(guó)（PTB） 等國(guó)家以及我國(guó)都在積極開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)LED研究工作。

（2）對(duì)標(biāo)準(zhǔn)LED特性的要求

A.標(biāo)準(zhǔn)LED的工作溫度一般大于環(huán)境溫度，也有致冷的技術(shù)方案；B.標(biāo)準(zhǔn)LED的樣品需要老化幾百小時(shí)，選擇其中的穩(wěn)定者進(jìn)行后期標(biāo)定工作；C. 標(biāo)準(zhǔn)LED必須與測(cè)試樣品具有同樣的光譜功率分布，需要建立多種不同顏色的標(biāo)準(zhǔn)LED。特別是白光LED，由于它可由不同光譜組成，研制通用的白光LED標(biāo)準(zhǔn)幾乎不太可能；D.標(biāo)準(zhǔn)LED必須與測(cè)試樣品具有同樣的發(fā)光強(qiáng)度分布曲線(xiàn)（配光曲線(xiàn)），如果待測(cè)LED的顏色（光譜）與標(biāo)準(zhǔn)LED（光譜）有差異，則需對(duì)光度探器進(jìn)行光譜校正。

（3）應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)LED測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)

A.不需要對(duì)光度探頭進(jìn)行光譜校正；B.不需要對(duì)光度計(jì)參考平面進(jìn)行嚴(yán)格的定位。

9.LED的應(yīng)用

（1）顯示屏、交通訊號(hào)、廣告業(yè)多媒體、城市亮化顯示光源的應(yīng)用LED燈具有抗震耐沖擊、光響應(yīng)速度快、省電和壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種室內(nèi)、戶(hù)外顯示屏，分為全色、三色和單色顯示屏，全國(guó)有100多個(gè)單位在開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。交通信號(hào)燈主要用超高亮度紅、綠、黃色LED，因?yàn)椴捎肔ED信號(hào)燈既節(jié)能，可靠性又高，所以在全國(guó)范圍內(nèi)，交通信號(hào)燈正在逐步更新?lián)Q代，而且推廣速度快，市場(chǎng)需求量很大。

（2）汽車(chē)工業(yè)上的應(yīng)用汽車(chē)用燈包含汽車(chē)內(nèi)部的儀表板、音響指示燈、開(kāi)關(guān)的背光源、閱讀燈和外部的剎車(chē)燈、尾燈、側(cè)燈以及頭燈等。汽車(chē)用白熾燈不耐震動(dòng)撞擊、易損壞、壽命短，需要經(jīng)常更換。1987年，我國(guó)開(kāi)始在汽車(chē)上安裝高位剎車(chē)燈。由于LED響應(yīng)速度快，可以及早提醒司機(jī)剎車(chē)，減少汽車(chē)追尾事故，在發(fā)達(dá)國(guó)家，使用LED制造的中央后置高位剎車(chē)燈已成為汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)件，美國(guó)HP公司在1996年三種顏色的LED燈推出的LED汽車(chē)尾燈模組可以隨意組合成各種汽車(chē)尾燈。此外，在汽車(chē)儀表板及其他各種照明部分的光源，都可用超高亮度發(fā)光燈來(lái)?yè)?dān)當(dāng)，所以均在逐步采用LED顯示。我國(guó)汽車(chē)工業(yè)正處于大發(fā)展時(shí)期，是推廣超高亮度LED的極好時(shí)機(jī)。近幾年內(nèi)會(huì)形成年產(chǎn)10億元的產(chǎn)值，5年內(nèi)會(huì)形成每年30億元的產(chǎn)值。

（3）LED背光源以高效側(cè)發(fā)光的背光源最為引人注目，LED作為L(zhǎng)CD背光源應(yīng)用，具有壽命長(zhǎng)、發(fā)光效率高、無(wú)干擾和性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于電子手表、手機(jī)、BP機(jī)、電子計(jì)算器和刷卡機(jī)上，隨著便攜電子產(chǎn)品日趨小型化，LED背光源更具優(yōu)勢(shì)，因此背光源制作技術(shù)將向更薄型、低功耗和均勻一致方面發(fā)展。LED是手機(jī)關(guān)鍵器件，一部普通手機(jī)或小靈通約需使用10只LED器件，而一部彩屏和帶有照相功能的手機(jī)則需要使用約20只LED器件?，F(xiàn)階段手機(jī)背光源用量非常大，一年要用35億只LED芯片。目前我國(guó)手機(jī)生產(chǎn)量很大，而且大部分LED背光源還是進(jìn)口的，對(duì)于國(guó)產(chǎn)LED產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，這是個(gè)極好的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

（4）LED照明光源早期的產(chǎn)品發(fā)光效率低，光強(qiáng)一般只能達(dá)到幾個(gè)到幾十個(gè)mcd，適用在室內(nèi)場(chǎng)合，在家電、儀器儀表、通訊設(shè)備、微機(jī)及玩具等方面應(yīng)用。目前直接目標(biāo)是LED光源替代白熾燈和熒光燈，這種替代趨勢(shì)已從局部應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)始發(fā)展。日本為節(jié)約能源，正在計(jì)劃替代白熾燈的發(fā)光二極管項(xiàng)目（稱(chēng)為“照亮日本”），頭五年的預(yù)算為50億日元，如果LED替代半數(shù)的白熾燈和熒光燈，每年可節(jié)約相當(dāng)于60億升原油的能源，相當(dāng)于五個(gè)1.35×106kW核電站的發(fā)電量，并可減少二氧化碳和其它溫室氣體的產(chǎn)生，改善人們生活居住的環(huán)境。我國(guó)于2004年投資50億大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保的半導(dǎo)體照明計(jì)劃。

（5）其它應(yīng)用例如一種受到兒童歡迎的閃光鞋，走路時(shí)內(nèi)置的LED會(huì)閃爍發(fā)光，僅溫州地區(qū)一年要用5億只發(fā)光二極管；利用發(fā)光二極管作為電動(dòng)牙刷的電量指示燈，據(jù)國(guó)內(nèi)正在投產(chǎn)的制造商介紹，該公司已有少量保健牙刷上市，預(yù)計(jì)批量生產(chǎn)時(shí)每年需要3億只發(fā)光燈；正在流行的LED圣誕燈，由于造型新穎、色彩豐富、不易碎破以及低壓使用的安全性，近期在香港等東南亞地區(qū)銷(xiāo)勢(shì)強(qiáng)勁，受到人們普遍的歡迎，正在威脅和替代現(xiàn)有電泡的圣誕市場(chǎng)。

10.LED面臨的一些問(wèn)題

在國(guó)家推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)、培育新的產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)點(diǎn)這一戰(zhàn)略任務(wù)的指導(dǎo)下，LED成為各地方政府的發(fā)展重點(diǎn)，東莞、惠州、佛山、深圳、大連、南昌、廈門(mén)等地方政府紛紛制定了產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，國(guó)內(nèi)掀起了一股LED投資熱潮。作為占據(jù)國(guó)內(nèi)LED總產(chǎn)值的近半壁江山的廣東，今年5月發(fā)布的《關(guān)于加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的若干意見(jiàn)》中，將半導(dǎo)體照明（LED）產(chǎn)業(yè)列為廣東近期重點(diǎn)主抓的三大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。LED產(chǎn)業(yè)在廣東已經(jīng)形成了百舸爭(zhēng)流的局面。深圳、東莞、佛山都已經(jīng)將LED產(chǎn)業(yè)列為支柱型產(chǎn)業(yè)發(fā)展。LED產(chǎn)業(yè)已經(jīng)呈現(xiàn)出全面開(kāi)花之勢(shì)。國(guó)內(nèi)LED企業(yè)迅速崛起并迅速擴(kuò)大產(chǎn)能，為爭(zhēng)奪LED市場(chǎng)展開(kāi)攻略。從國(guó)內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)三安光電到擴(kuò)張產(chǎn)能的士蘭微再到半路出家的德豪潤(rùn)達(dá)，LED產(chǎn)業(yè)熱潮幾乎席卷了整個(gè)行業(yè)，由于國(guó)內(nèi)LED產(chǎn)品技術(shù)整體水平不高，國(guó)內(nèi)企業(yè)普遍規(guī)模小、技術(shù)實(shí)力弱、產(chǎn)品檔次也比較低，LED市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，相關(guān)廠商爭(zhēng)打價(jià)格戰(zhàn)，同時(shí)LED產(chǎn)業(yè)內(nèi)也出現(xiàn)了無(wú)序投資、惡性競(jìng)爭(zhēng)等現(xiàn)象。從目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)和LED產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分布來(lái)看，已經(jīng)出現(xiàn)很?chē)?yán)重的重復(fù)投資的問(wèn)題。

另外，一些地方政府在發(fā)展經(jīng)濟(jì)中有意將地方市場(chǎng)向本地企業(yè)開(kāi)放，或者以投資換市場(chǎng)的方式鎖住地方市場(chǎng)，地方保護(hù)主義有抬頭趨勢(shì)。若不打破這種地方行政壁壘，必然帶來(lái)地區(qū)之間的產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目趨同，直接加大產(chǎn)業(yè)泡沫，阻礙區(qū)域一體化發(fā)展進(jìn)程。不同區(qū)域要突出不同特色，要避免為短期利益簡(jiǎn)單重復(fù)建設(shè)，導(dǎo)致未來(lái)惡性競(jìng)爭(zhēng)。

此外，中國(guó)的LED照明還存在一系列其它問(wèn)題，例如中國(guó)目前還沒(méi)有LED燈具國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，只有一些地方的標(biāo)準(zhǔn)；我國(guó)本土LED燈具造型創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力明顯不足等。要解決好這些問(wèn)題，才能使LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加健康，LED產(chǎn)品才能更適應(yīng)大眾的需要。市場(chǎng)主導(dǎo)是LED照明產(chǎn)業(yè)可以長(zhǎng)期健康發(fā)展的基礎(chǔ)，政府要在政策、法規(guī)、研發(fā)投入、應(yīng)用示范和標(biāo)準(zhǔn)等多方面來(lái)引導(dǎo)和扶持，全國(guó)一盤(pán)棋，整體規(guī)劃，才能引導(dǎo)LED產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。