LED发光二极管 - 简介 发光二极管
发光二极管(LightEmittingDiode,LED)，是一种半导体组件。初时多用作为指示灯、显示板等；随着白光LED的出现，也被用作照明。它被誉为21世纪的新型光源，具有效率高，寿命长，不易破损等传统光源无法与之比较的优点。加正向电压时，发光二极管能发出单色、不连续的光，这是电致发光效应的一种。改变所采用的半导体材料的化学组成成分，可使发光二极管发出在近紫外线、可见光或红外线的光。1955年，美国无线电公司（RadioCorporationofAmerica）的鲁宾?布朗石泰（RubinBraunstein）（1922年生）首次发现了砷化镓(GaAs)及其它半导体合金的红外放射作用。1962年，通用电气公司的尼克?何伦亚克（NickHolonyakJr.）（1928年生）开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。
LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 发光二极管 - 原理 发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样，发光二极管由半导体芯片组成，这些半导体材料会预先通过注入或掺杂等工艺以产生pn结结构。与其它二极管一样，发光二极管中电流可以轻易地从p极（阳极）流向n极（负极），而相反方向则不能。两种不同的载流子：空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向pn结。当空穴和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的方式释放出能量。它所发出的光的波长，及其颜色，是由组成pn结的半导体物料的禁带能量所决定。由于硅和锗是间接禁带材料，在这些材料中电子与空穴的复合是非辐射跃迁，此类跃迁没有释出光子，所以硅和锗二极管不能发光。发光二极管所用的材料都是直接禁带型的，这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。
两种常见LED光源的剖面图（1）
两种常见LED光源的剖面图（2）
在发展初期，采用砷化镓(GaAs)的发光二极管只能发出红外线或红光。随着材料科学的进步，人们已经制造出可发出更短波长的、各种颜色的发光二极管。
以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色：
铝砷化稼(AlGaAs)-红色及红外线 铝磷化稼(AlGaP)-绿色
aluminiumgalliumindiumphosphide(AlGaInP)-高亮度的橘红色，橙色，黄色，绿色 磷砷化稼(GaAsP)-红色，橘红色，黄色
三种不同颜色的LED
磷化稼(GaP)-红色，黄色，绿色 氮化镓(GaN)-绿色，翠绿色，蓝色
铟氮化稼(InGaN)-近紫外线，蓝绿色，蓝色 碳化硅(SiC)(用作衬底)-蓝色 硅(Si)(用作衬底)-蓝色(开发中) 蓝宝石(Al2O3)(用作衬底)-蓝色 zincselenide(ZnSe)-蓝色 钻石(C)-紫外线
氮化铝(AlN),aluminiumgalliumnitride(AlGaN)-波长为远至近的紫外线 发光二极管 - 蓝光与白光LED 用GaN形成的蓝光LED1993年，当时在日本NichiaCorporation(日亚化工)工作的中村修二（ShujiNakamura）发明了基于宽禁带半导体材料氮化稼（GaN）和铟氮化稼（InGaN）的具有商业应用价值的蓝光LED，这类LED在1990
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年代后期得到广泛应用。理论上蓝光LED结合原有的红光LED和绿光LED可产生白光，但现在的白光LED却很少是这样造出来的。
现时生产的白光LED大部分是通过在蓝光LED(near-UV,波长450nm至470nm)上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成的，这种黄色磷光体通常是通过把掺了铈的YttriumAluminumGarnet(Ce3+:YAG)晶体磨成粉末后混和在一种稠密的黏合剂中而制成的。当LED芯片发出蓝光，部分蓝光便会被这种晶体很高效地转换成一个光谱较宽（光谱中心约为580nm）的主要为黄色的光。(实际上单晶的掺Ce的YAG被视为闪烁器多于磷光体。)由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体，再混合LED本身的蓝光，使它看起来就像白色光，而其的色泽常被称作“月光的白色”。这种制作白光LED的方法是由NichiaCorporation所开发并从1996年开始用在生产白光LED上。若要调校淡黄色光的颜色，可用其它稀土金属铽或钆取代Ce3+:YAG中掺入的铈(Ce)，甚至可以以取代YAG中的部份或全部铝的方式做到。
而基于其光谱的特性，红色和绿色的对象在这种LED照射下看起来会不及阔谱光源照射时那么鲜明。 另外由于生产条件的变异，这种LED的成品的色温并不统一，从暖黄色的到冷的蓝色都有，所以在生产过程中会以其出来的特性作出区分。
另一个制作的白光LED的方法则有点像日光灯，发出近紫外光的LED会被涂上两种磷光体的混合物，一种是发红光和蓝光的铕，另一种是发绿光的，掺杂了硫化锌(ZnS)的铜和铝。但由于紫外线会使黏合剂中的环氧树脂裂化变质，所以生产难度较高，而寿命亦较短。与第一种方法比较，它效率较低而产生较多热(因为StokesShift前者较大)，但好处是光谱的特性较佳，产生的光比较好看。而由于紫外光的LED功率较高，所以其效率虽比较第一种方法低，出来的亮度却相若。
最新一种制造白光LED的方法没再用上磷光体。新的做法是在硒化锌(ZnSe)基板上生长硒化锌的磊晶层。通电时其活跃地带会发出蓝光而基板会发黄光，混合起来便是白色光。 发光二极管 - 其它颜色 近期开发出来的LED颜色包括粉红色和紫色，都是在蓝光LED上覆盖上一至两层的磷光体造成。粉红色LED用的第一层磷光体能发黄光，而第二层则发出橙色或红色光。而紫色LED用的磷光体发橙色光。另外一些粉红色LED的制造方法则存在一定的问题，例如有些粉红
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色LED是在蓝光LED涂上荧光漆或指甲油，但它们有机会剥落；而有些则用上白光LED加上粉红色磷光体或染料，可是在短时间内颜色会褪去。
价钱方面，紫外线、蓝色、纯绿色、白色、粉红色和紫色LED是较红色、橙色、绿色、黄色、红外线LED贵的，所以前者在商业用途上比较逊色。
发光二极管是封装在塑料透镜内的，比使用玻璃的灯泡或日光灯更坚固。而有时这些外层封装会被上色，但这只是为了装饰或增加对比度，实质上并不能改变发光二极管发光的颜色。 发光二极管 - 有机发光二极管，OLED 结合蓝色、黄绿（草绿）色，以及高亮度的红色LED等三者的频谱特性曲线，三原色在FWHM频谱中的频宽约24奈米—27奈米。主条目：有机发光半导体
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有机发光二极管所用的物料是处结晶状态有机分子或高分子材料，而由后者制成的LED具有可弯曲的特性。和传统的发光二极管相比，OLED的亮度更高，将来可望应用于制造平价可弯曲显示屏、照明设备、发光衣或装饰墙壁。2004年开始，OLED已广泛应用于随身MP3播放器。 发光二极管 - 运作参数和效率 一般最常见的LED工作功率都是设定于30至60毫瓦电能以下。在1999年开始引入了可以在1瓦电力输入下连续使用的商业品级LED。这些LED都以特大的半导体芯片来处理高电能输入的问题，而那半导体芯片都是固定在金属铁片上，以助散热。在2002年，在市场上开始有5瓦的LED的出现，而其效率大约是每瓦18至22流明。
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2003年九月，Cree,Inc.公司展示了其新款的蓝光LED，在20毫安下达到35%的照明效率。他们亦制造了一款达65流明每瓦的白光LED商品，这是当时市场上最光的白光LED。在2005年他们展示了一款白光LED原型，在350毫安工作环境下，创下了每瓦70流明的记录性效率。
今天，OLED的工作效率比起一般的LED低得多，最高的都只是在10%左右。但OLED的生产成本低得多，例如可以用简单的印制方法将特大的OLED数组安放在屏幕上，用以制造彩色显示屏。 发光二极管 - 散热方法 目前LED 的发光效率还是比较低， 从而引起结温升高，寿命降低。为了降低结温以提高寿命就必须十分重视散热的问题。LED 的散热设计必须从芯片开始一直到整个散热器，每一个环 节都要给于充分的注意。任何一个环节设计不当都会引起严重的散热问题。
微槽群相变冷却技术是依靠技术手段（如设备结构：微槽等手段）把密闭循环的冷却介质（若介质为水）变为纳米数量级的水膜，水膜越薄，遇热蒸发能力越强，潜热交换能力越强，大 功率电子器件的热量被蒸气带走。
冷却器的组成:系统主要由四部分组成，即取热器、冷凝器、输送管路、取热介质（如水、乙醇等）。
工作原理:在毛细微槽群复合相变取热器内表面加工许多微槽道，形成微槽群结构，利用微细尺度复合相变强化换热机理，实现在狭小空间内，对小体积的高热流密度及大功率的器件的高效率地取热。毛细微槽群复合相变取热器取出的热量由蒸汽经蒸汽回路输运到远程的高效微结构凝结器中，在微结构冷凝器内微细尺度凝结槽群结构表面上进行高强度微尺度蒸汽凝结放 热。冷凝器凝结所释放的热量可迅捷地扩散到微细尺度凝结槽群结构表面，并经壁面向外传导到微结构冷凝器的外壁的肋表面上，通过与外界环境进行对流换热将热量释放到环境中
去。凝结液通过凝结液体回路，在压力梯度作用流回到微槽群复合相变取热器。从而实现系统自身取热与放热的高效率、无功耗的封闭循环，达到器件冷却的目的。微槽群复合相变
取热器的取热面与电力电子器件紧密接触，其内表面刻有许多复合相变微槽道，集成为复合相变微槽群。微槽群复合相变取热器中有少量的具有一定汽化潜热的液体工质。液体工质 在微槽群自身结构所形成的毛细压力梯度的作用下沿微槽流动，同时在微槽中形成扩展弯月面薄液膜蒸发和厚液膜核态沸腾的高强度微细尺度复合相变强化换热过程，使液体工质