再版前言

1907年人类就发现了半导体材料通电发光现象，不过真正商用的LED是20世纪60年代出现的。当时的LED由化合物半导体材料GaAsP制成，发红光，发光效率非常低，而且不能激发非常重要的基色光——蓝光。在此阶段，LED主要应用于各种昂贵的设备，作为信号指示灯。进入20世纪90年代，随着氮化物LED的出现，LED的发光效率有了质的飞跃，而组成白光的重要成分蓝光LED也在1992年由日本著名日亚化学公司中村修二发明，这样整个可见光谱的单色LED已经完整，能够满足各种单色光应用场所的需求。

影响LED产业发展最重大的变化是高亮度白光LED的发明，自1977年白光LED出现后，专家对白光LED进入普通照明领域的可能性进行了研究。作为光源，LED的优势体现在三个方面：节能、环保和长寿命。LED不依靠灯丝发热来发光，能量转换效率非常高，理论上只需要白炽灯10%的耗能，与荧光灯相比，LED也只需要荧光灯50%的能耗。中国绿色照明工程促进项目办公室做过一个专项调查，我国每年照明用电3000亿度以上，用LED取代全部白炽灯或部分取代荧光灯，将节省1/3的照明用电，这意味着节约1000亿度电，相当于一个总投资超过2000亿元的三峡工程全年的发电量。这对能源十分紧张的我国来说，无疑具有十分重要的战略意义。同样，美国能源部也有一个类似的预测，到2010年，美国1/2的白炽灯如果由LED取代，仅节约的电费就高达350亿美元。

在使用寿命方面，LED采用固体封装，结构牢固，寿命达数万小时， LED的寿命是荧光灯的10倍和白炽灯的100倍，用LED替代荧光灯可避免荧光灯管可能破裂而溢出汞所造成的二次污染。

正是在这种情况下，美国、日本、欧洲、韩国都制定了相应的国家半导体照明计划。日本于1998年在世界率先开展了“21世纪照明”计划，旨在通过使用寿命长、更薄、更轻的GaN高效蓝光和紫外光LED技术，使得照明效率提高到传统荧光灯的两倍，减少CO2的排放，并在2006年完成用LED替代50%的传统照明灯具。整个计划的财政预算为60亿日元，从1998—2002年耗资50亿日元的第一期目标已经完成。现在，日本正在实施第二期计划，预计到2010年LED的发光效率将达到120 lm/W。

美国2000年制定的“下一代照明计划（Next Generation Light Plan， NGLP）”被列入能源法案，计划从2000—2010年投资5亿美元。美国半导体照明计划将要取得的成绩是：减少2.58亿吨碳污染物的排出，少建133座新的电站，预计到2010年，55%的白炽灯和荧光灯将被半导体发光器件取代，到2025年固态照明光源的使用将使照明用电量减少1/2，每年节电金额达350亿美元，累计节约财政开支1150亿美元，形成一个每年产值超过500亿美元的半导体照明产业，带来高质量的数以百万计的工作机会。

欧盟的“彩虹计划”在2000年7月启动，通过欧盟的补助金来推广白光LED的应用，希望通过应用半导体照明实现高效、节能，不使用有害环境的材料、模拟自然光的目标。

韩国“GaN半导体开发计划”在2000—2008年由政府投入4.72亿美元，企业投入7.36亿美元来进行，研究项目包括以GaN为研究材料的白光LED和蓝光、绿光激发二极管及高功率电子组件三大领域。

2003年6月，我国由科技部牵头成立跨部门、跨地区、跨行业的“国家半导体照明工程协调领导小组”，提出了我国实施半导体照明工程的总体方针，确定从协调领导小组成立之日起，到2005年年底为半导体照明工程项目的紧急启动期，并在“十五”攻关计划中紧急启动半导体照明产业关键技术重大项目，在此期间要结合制定国家中长期科技发展规划和第十一个科技五年计划，研究提出中国半导体照明产业发展的总体战略和实施方案。从2006年的“十一五”开始，国家将把半导体照明工程作为一个重大工程予以推行。

白光LED在照明上的应用引起了各国的重视，各国都有具体的计划。LED在光通信领域可能也会迎来新的发展高潮，已有公司用LED制造光通信领域用的信号发生器。现在实现光纤入户，使电视、电话和互联网三网融合，在这个过程中，需要大量的收发、交换和开关器件，所以未来LED在通信领域的用量也会大增。

目前，国际上普遍认为，光电子技术是21世纪的尖端科技，如果将21世纪具有代表意义的主导产业排序，第一是光电子产业，第二是信息通信产业，第三是健康和福利产业，而LED正是光电子产业中最重要的光电子材料和组件，是整个光电子产业的基础。

目前最活跃的光电子产业中，光通信向超大容量、高速度和全光网的方向发展，超大容量DWDM的全光网络将成为主要的发展趋势；光显示向真彩色、高分辨率、高清晰度、大屏幕和平面化的方向发展；光存储将更多地采用新技术和新材料，开发出新一代的高密度、高速光存储技术和系统；光输入、输出产品向多功能、高速化、低成本方向发展；光器件的发展趋势是小型化、高可靠性、多功能、模块化和集成化；激光技术向全固体化、超短波长、微加工和高可靠性等方向发展，激光技术与其他学科的融合及应用领域不断扩大；光子计算与光信息处理产业、全光电子通信产业、光子集成器件产业、聚合物光纤光缆产业、聚合物光电器件产业和光子传感器产业等，无不以是LED为代表的光电子材料和组件为基础。

本书对LED芯片的制作，LED器件的封装及作者了解到和亲身体验到的使用LED器件时必须注意的技术问题进行了介绍，同时还列举了目前LED在各行业、各部门的应用。作者本着抛砖引玉的想法，希望今后会有更多、更好的关于LED方面的书籍与广大读者见面，并请LED方面的专家多出这方面的书，培养和造就LED方面的专门人才，为迎接21世纪第一大光电子产业的到来输送人才。

厦门大学电子工程系教授

李元密