1．LED的基本工作原理LED是一种直接注入电流的发光器件，是半导体晶体内部受激电子从高能级回到低台皂级时，发射出光子的结果，这就是通常所说的自发发射跃迁。当LED的PN结加上正向偏置电压时，注入的少数载流子和多数载流子（电子和空穴）复合而发光。值得注意的是，大量处于高能级的粒子各自分别自发发射一列列的光波，~各列光波之间没有固定的相位关系，可以有不同的偏振方向，并且每个粒子所发射的光沿所有可能的方向传播，这个过程称为自发发射。

  2．LED的基本结构传统LED与大功率LED的基本结构，如图1-1所示。传统LED芯片被固定在导电、导热的带两根引线的金属支架上，有反射杯（或反光碗）的引线为负级，另外一根引线为正级。芯片钋围封以环氧树脂（帽），一方面可以保护芯片，另一方面起（透镜）聚光作用。
 

  LED的两根引脚不一样长时，其中较长的一根为正极。如果LED的两根引线一样长，则通常在管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极oLED灯主要由支架、银胶、晶片、金线和环氧树脂等组成。

  LED芯片及封装向大功率方向发展，在大电流下可产生比矽SmmLED大10～20倍的光通量，必须采用有效的散热与不劣化的封装材料解决光衰问题，因此，管壳及封装也是其关键技术。目前，能承受数瓦功率的LED封装已出现，其中5W系列白、绿、蓝绿、蓝的功率型LED从2003年初开始供货，其中白色LED的光通量达1871m，光效为44.31m/Wo并．已开发出可承受10W功率的LED大面积管，尺寸为2.5mmX2.5mm，可在5A电流下工作，其光通量达2001m，作为固体照明光源有很大的发展空间。

  功率型LED的热特性直接影响LED的工作温度、发光效率、发光波长、使用寿命等，因此，对功率型LED芯片的封装设计、制造技术显得尤为重要。

  LED芯片是LED器件的核心，其结构如图1-2所示oLED芯片为分层结构，芯片两端是金属电极；底部为衬底材料；中间是由P型层和N型层构成的PN结；发光层被夹在P型层和N型层之间，是发光的核心区域oP型层、N型层和发光层利用特殊的外延生长工艺在衬底材料上制得。在芯片工作时．P型层和N型层分别提供发光所需要的空穴和电子，它们被注入到发光层复合而产生光oLED的封装示意图如图1-3所示。实际中的芯片结构比其要复杂得多oLED芯片制作技术是21世纪的高新技术之一。

  LED的图形符号如图1-4所示，其文字符号用Ⅵ）表示。低压直流供电（如电池）的简单工作电路，如图1-5所示oLED工作在正向电压偏置时，其发光亮度随正向电流斥的增大而增强。为限制其工作电流，电路中通常需要串联一个限流电阻（亦称镇流电阻）Ro普通小功率LED工作时的正向电压降赡为1.5-3.5V，工作电流斥为5～20mAo而白光LED的正向电压降范围通常为3.0～3.5V，大功率白光LED的工作电流达350mA乃至1A以上，如图1.6所示。

  3．LED的发光原理LED的核心是PN结。因此它具有一般PN结的单向导电特性，即正向导通、反向截止及击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向偏置电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1.7所示。

  假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合而发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（导带、价带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以仅在靠近PN结的数微米以内产生光。

  理论和实践证明，光的峰值波长力与发光区域的半导体材料的禁带宽度Eg有关，即允≈1240/Eg(mm)(1-2)式中，Eg的单位为电子伏特(eV)o若能产生可见光，则其波长为380（紫光）～780nm（红光）o半导体材料的尾应为3.26--1.63eVo。