白光LED是最被看好的LED新兴产品，其在照明市场的发展潜力值得期待。与白炽钨丝灯泡及荧光灯相比，LED具有体积小(多颗、多种组合)、发热量低(没有热幅射)、耗电量小(低电压、低电流起动)、寿命长(1万小时以上)、反应速度快(可在高频操作)、环保(耐震、耐冲击不易破、废弃物可回收，没有污染)、可平面封装易开发成轻薄短小产品等优点，没有白炽灯泡高耗电、易碎及日光灯废弃物含汞污染的问题等缺点，是被业界看好，在未来几年内，成为替代传统照明器具的一大潜力商品?
LED技术在最近几年发展迅速，性价比不断提高，加上能源短缺问题的日益突出，白光LED以其高效、环保的优点正在逐步取代传统光源，使LED的应用领域跨足至高效率照明光源市场。白光LED的发展历程如图2.1所示。
目前已商品化的圆头柱状白光LED大多是利用色互补关系产生仿真白光，结合了蓝光与黄光之间的色差，加上模拟光容易使人产生一种不协调感，此外无法获得高演色性(Ra>90)，且大电流时会有色度偏差等问题。这些都是白光LED今后发展仍需努力的方向。 可见光光谱的波长范围为380～760nm，是人眼可感受到的七色光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)，但这7种颜色的光都各自是一种单色光。例如，LED发出的红光的峰值波长为565nm。在可见光的光谱中是没有白色光的，因为白光不是单色光，而是由多种单色光合成的复合光。正如太阳光是由7种单色光合成的白光，而彩色电视机中的白光也是由三基色黄、绿、蓝合成的。由此可见，要使LED发出白光，它的光谱特性应包括整个可见光的光谱范围。但要制造这种性能的白光LED，在目前的工艺条件下是不可能的。根据人们对可见光的研究，人眼睛所能看见的白光至少需两种光的混合，即二波长光(蓝光+黄光)或三波长光(蓝光+绿光+红光)的混合模式[11]。用上述两种模式复合的的白光都需要蓝光，所以摄取蓝光已成为制造白光LED的关键技术，即当前各大LED制造公司追逐的“蓝光技术”。目前国际上掌握“蓝光技术”的厂商仅有少数几家，所以，白光LED的推广应用，尤其是大功率白光LED在我国的推广还有一个过程。
在1998年白光LED的光效只有5 lm/W，到了1999年已达到15 lm/W，这一指标与一般家用白炽灯相近。而在2000年时白光LED的光效已达25 lm/W，这一指标与卤钨灯相近。预计到2015年时，白光LED的光效可达到150～200 lm/W，其工作电流可达安培级。
普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格低，但光效也低(灯的热效应白白耗电)，寿命短维护工作量大。若用白光LED照明，不仅光效高，而且寿命长(连续工作时间达10000h以上)，几乎无需维护[12]。将来，白光LED对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。 1998年白光LED开发成功，这种白光LED是通过将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG)封装在一起做成的。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光，峰值波长为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(200～500nm)。蓝光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，便可以得到白光[13]。现在，对于InGaN-YAG白光LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温为3500～10000K的各种白光。白光LED的结构如图2.2所示。图2.3所示为白光LED和普通白炽灯的发光光谱，表1.1列出了目前白光LED的种类及其发光原理。
从表2.1中可以看出，某些种类的白光LED光源离不开4种荧光粉，即三基色稀土红、绿、蓝粉和石榴石结构的黄色粉。在未来较被看好的是三波长光，即以无机紫外光晶片加红绿、蓝三基色荧光粉，但此三基色荧光粉的粒度要求比较小，稳定性要求也高，具体应用方面还在探索之中。
3白光LED的特点及应用 白光LED是最被看好的LED新兴产品，其在照明市场的发展潜力值得期待。与白炽灯及荧光灯相比，白光LED具有体积小(多只、多种组合)、发热量低(没有热辐射)、耗电量小(低电压、小电流启动)、寿命长(10000h以上)、反应速度快(可以高频操作)、环保(耐震、耐冲击，不易破，废弃物可回收，没有污染)、可平面封装、易开发成轻薄短小产品等优点，没有白炽灯高耗电、易碎及日光灯废弃物含汞等缺点。白光LED与现行照明设备的比较见表3.1白光LED是被业界看好的在未来10年内成为替代传统照明器具的一大潜力产品。
目前白光LED仍处于发展阶段，在使用寿命上仍待改进，但基本上没有自炽灯、荧光灯的缺点，价格过高是其未能普及的主要原因。
尽管半导体照明取代节能灯、走进千家万户可能还需5年、10年甚至更长的时间，但它早已和人们的生活密不可分。小到手机、电脑，大到汽车、城市夜景工程，LED无不显示出其独特的魅力。
据了解，目前我国在显示屏、交通信号、军用、防爆等领域已有大量的中低档LED产品在市场销售，并已形成一定的应用开发技术。如采用具有国内自主知识产权的导光技术，已开发出城市景观应用产品、交通指示灯、车用导光仪表等。迄今为止，LED已在多个领域大显身手：
景观照明市场：包括建筑装饰、室内装饰、旅游景点装饰等，主要用于重要建筑、街道、商业中心、名胜古迹、桥梁、社区、庭院、草坪、家居、休闲娱乐场所的装饰照明，以及集装饰与广告为一体的商业照明其中包括办公照明、服装照明、酒店照明、珠宝照明、餐饮照明、化妆品照明等。
汽车市场：车用市场是LED运用发展最快的市场，主要用于车内的仪表盘、空调、音响等指示灯及内部阅读灯，车外的第三刹车灯、尾灯、转向灯、侧灯等。
背光源市场：LED作为背光源已普遍运用于手机、电脑、手持掌上电子产品及汽车、飞机仪表盘等众多领域。
交通灯市场：由于红、黄、绿光LED有亮度高、寿命长、省电等优点，在交通信号灯市场的需求大幅增加。厦门市自2000年采用第一座LED交通信号灯后，如今全市100多座交通信号灯已有近70%更换为LED。上海市则明文规定，新上的交通信号灯一律采用LED。
户外大屏幕显示：由于高亮度LED能产生红、绿、蓝三原色的光，LED全彩色大屏幕显示屏在金融、证券、交通、机场、邮电等领域备受青睐。近两年，全彩色LED户外显示屏已代替传统的灯箱、霓虹灯、磁翻板等而成为主流，尤其是在全球各大型体育场馆几乎已成为标准配备。
特殊工作照明和军事运用：由于LED光源具有抗震性、耐候性、密封性好，以及热辐射低、体积小、便于携带等特点，可广泛应用于防爆、野外作业、矿山、军事行动等特殊工作场所或恶劣工作环境之中。
其他应用：LED还可用于玩具、礼品、手电筒、圣诞灯等轻工产品之中。作为全球轻工产品的重要生产基地，我国对LED有着巨大的市场需求。
未来白光LED的应用市场将非常广阔，不过最被看好的市场以及大的市场还是通用照明市场。
若白光LED以1流明/个为单位，则每单位降到l元时将进入一般家庭的户外照明市场，降到0.5元时可望进入室内照明、走廊照明等市场，降到0.25元时将开始置换荧光灯。从发光效率看，一旦达到60lm/W(相当于20W的荧光灯)，白光LED将迅速普及。在未来几年中，白光LED照明将逐渐普及至一般家庭的各种照明灯具，正式担当21世纪的照明新光源。
从目前白光LED产品的机理和结构来看，以下为用来衡量白光LED优劣的特性参数。
4.1白光LED的电流/电压参数(正、反向)
白光LED具有典型的PN结伏安特性，通过的电流直接影响白光LED的发光亮度和PN串并联方式组合在一起，相关的各个白光LED的特性必须匹配，在交流工作状态下还必须考虑其反向电特性。因此，必须测试它们在工作点上的正向电流和正向压降，以及反向漏电流和反向击穿电压等参数[14]。
4.2白光LED的光通量和辐射通量
白光LED在单位时间内发射的总电磁能量称为辐射通量，也就是光功率(W)。对于照明用白光LED光源，更关心的是照明的视觉效果，即光源发射的辐射通量中能引起人眼感知的那部分量，称之为光通量。辐射通量与器件的电功率之比表示白光LED的辐射效率。
4.3白光LED的光强分布曲线
光强分布曲线用于表示LED发出的光在空间各方向的分布状态。在照明应用中，计算工作面的照度均匀性和LED的空间布置时，光强分布是最基本的数据。对于空间光束为旋转对称型分布的LED，用一个过光束轴平面的曲线表示即可;对光束为椭圆形分布的LED，则用过光束轴及椭圆形长短轴的两个垂直平面上的曲线来表示;对于非对称的复杂图形，一般用过光束轴的6个以上截面的平面曲线来表示。
4.4白光LED的光谱功率分布
白光LED的光谱功率分布表示了辐射功率随波长变化的函数，它既确定了发光的颜色，也确定了它的光通量以及显色指数。通常相对光谱功率分布用文S(λ)表示，光谱功率沿峰值两边下降到其值的50%时，所对应的两个波长之差(Δλ=λ2-λ1)即为光谱带[21]。
4.5白光LED的色品坐标
对于三原色红(R)、绿(G)、蓝(B)，x=R/(R+G+B),y=G/(R+G+B),z=(R+G+B)。由于x+y+z=1，所以只需给出x和y的值，就能唯一确定一种颜色，这就是通常所说的色度图。若以若以x、y作为平面坐标系，用比色实验法测出自然界中各种色彩的x、y值，并将其绘在该坐标平面内，便可得到色度图。该色度图边沿舌形曲线上的任一点都代表某一波长光的色调，而曲线内的任一点均表示人眼能看到的某一种混合光的颜色。其中，白光区域的特征点A.、B、C、D、E的色坐标值的色温度值见表4.1。
4.6白光LED的色温和显色指数
对于白光LED等发光颜色基本为白光的光源，用色品坐标可以准确地表达该光源的表观颜色，但具体的数值很难与习惯的光色感觉联系在一起。人们经常将光色偏橙红的称为“暖色”，比较炽白或稍偏蓝的称为“冷色”，因此，用色温来表示光源的光色会更加直观。
4.7白光LED的热性能
照明用LED发光效率和功率的提高是当前LED产业发展的关键问题之一。与此同时，LED的PN结温度及壳体散热问题显得尤为重要，一般用热阻、壳体温度、结温等参数表示。
4.8白光LED的辐射安全
目前，国际电工委员会(IEC)将LED产品等同于半导体激光器的要求进行辐射安全测试和论证。因LED是窄光束、高亮度的发光器件，考虑到其辐射可能对人眼视网膜的危害，对于不同场合应用的LED，国际标准规定了其有效辐射的限值要求和测试方法。目前在欧盟和美国，照明LED产品的辐射安全作为一项强制性的安全要求来执行[31]。
4.9白光LED的可靠性和寿命
可靠性指标用于衡量LED在各种环境中正常工作的能力，寿命是评价LED产品可用周期的质量指标，通常用有效寿命或终了寿命表示。在照明应用中，有效寿命是指LED在额定功率条件下，光通量衰减到初始值的百分比(规定数值)时所持续的时间。
(1)平均寿命：一批LED同时点亮，当经过一段时间后，不亮LED的比例达到50%时所用的时间。(2)经济寿命：在同时考虑LED损坏以及光输出衰减的状况下，其综合输出减至某特定比例的时间，此比例用于室外光源时为70%，用于室内光源时为80%。
