LED（发光二极管）作为一种高效、节能、环保的光源技术，自20世纪60年代问世以来，经历了从单色指示到通用照明的技术革新，其发展涵盖了材料科学、光学设计、驱动控制等多个领域，以下从核心技术、关键材料、驱动技术、散热技术及智能化应用等方面进行详细介绍。
核心技术：芯片结构与发光原理
LED的核心技术在于半导体PN结的电致发光效应，当正向电压施加于PN结时，电子与空穴在复合区域释放能量，以光子形式辐射出来，发光波长取决于半导体材料的禁带宽度，例如氮化镓（GaN）基材料可产生蓝光至绿光，磷化铟镓（InGaP）则用于红光和黄光芯片，现代LED芯片结构已从早期简单的PN结发展为多量子阱（MQW）结构，通过在发光层交替生长不同组分的半导体薄层，提高电子与空穴的复合效率，从而提升发光效率，主流芯片分为水平结构和垂直结构，后者因散热性能更优、电流分布更均匀,逐渐成为高功率LED的主流选择。
关键材料：外延衬底与荧光粉
LED性能的提升离不开关键材料的突破，外延衬底是芯片生长的基础，早期蓝光LED主要使用碳化硅（SiC）衬底，但成本较高；目前主流的蓝光LED多采用蓝宝石衬底，而氮化镓（GaN）衬底因与外延层晶格匹配度更高，成为提升发光效率的未来方向，对于白光LED，荧光粉技术至关重要，其通过将LED芯片发出的蓝光或紫外光部分转换为黄光、红光和绿光，混合后形成白光，早期采用YAG:Ce黄色荧光粉配合蓝光芯片，但显色性不足；通过添加氮化物红色荧光粉、硅酸盐绿色荧光粉等，可实现高显色指数（CRI＞90）的白光光源，量子点荧光粉因具有半峰宽窄、色纯度高的特点,在高端显示和照明领域逐渐应用。
驱动技术：高效与智能控制
LED的驱动性能直接影响其寿命和光效，传统线性驱动电路简单但效率低，开关驱动电路通过PWM（脉冲宽度调制）或DC-DC转换技术，可实现效率达90%以上的恒流输出，避免因电流波动导致的LED光衰，智能驱动技术则支持调光、调色温等功能，例如0-10V模拟调光、DALI数字寻址调光，以及通过Wi-Fi、蓝牙连接的无线控制，在智能照明系统中，驱动芯片需集成电源管理、通信协议和算法优化，例如支持动态功率调节（DPR）技术，根据环境光自动调整输出功率,进一步降低能耗。
散热技术：保障寿命与稳定性
LED的发光效率仅约20%-30%，其余能量以热能形式释放，若散热不良会导致芯片结温升高，从而引发光效衰减、寿命缩短，散热技术主要包括被动散热和主动散热：被动散热依靠散热器、热管、均热板等结构，将热量从芯片传导至外壳；主动散热则通过风扇、液冷系统强制散热，适用于高功率LED投影仪、汽车大灯等场景，材料方面，金属基印制电路板（MCPCB）、陶瓷基板（如Al2O3、AlN）因导热系数高，已成为LED封装的主流基板材料，其中氮化铝陶瓷基板的导热可达180W/(m·K),是传统FRPCB的50倍以上。
智能化与集成化应用
随着物联网和人工智能的发展，LED技术正向智能化、集成化方向演进，Mini LED和Micro LED通过缩小芯片尺寸（Mini LED芯片为50-200μm，Micro LED＜50μm），实现更高分辨率、更高对比度的显示效果，已应用于高端电视、车载显示屏等领域，在照明领域，LED与传感器融合，可构建人存在感应、照度自适应调节的智慧照明系统；在植物照明领域，通过调控红蓝光比例（如6:1或9:1），促进光合作用；在医疗领域，UV-C LED用于消毒杀菌，IR LED用于红外成像和理疗，柔性LED技术基于可弯曲的PCB基板和OLED材料，可穿戴设备、曲面显示等新兴场景提供可能。
相关问答FAQs
Q1：LED的寿命如何计算？与传统光源相比有何优势？
A1：LED寿命通常以光通量衰减到初始值的70%作为标准（即L70寿命），根据使用环境和散热条件，一般可达5万-10小时，远超白炽灯（1000小时）和荧光灯（8000-10000小时），其优势在于无灯丝、玻璃泡等易损部件，且通过恒流驱动和散热设计，可有效延缓光衰,同时支持频繁开关而不影响寿命。
Q2：为什么LED会产生蓝光危害？如何选择低蓝光危害的产品？
A2：LED光源中的短波蓝光（400-500nm）过量暴露可能对人眼视网膜造成损伤，尤其高色温（＞6500K）的蓝光成分较高，选择低蓝光危害产品时，可关注以下指标：1. 查看产品蓝光危害等级（RG0为无危险，RG1为低危险，RG2及以上需避免）；2. 优先选择色温在4000K以下的暖白光产品；3. 认证标识如欧盟ERP指令的蓝光限值要求、中国CQC的“低蓝光认证”等。
