发光二极管（Light-Emitting Diode，简称LED）是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件。早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而它的用途也由初时作为指示灯，发展到现在被广泛地应用于显示器、采光装饰和照明等领域。下面将简要介绍一下LED的几个发展历史阶段。
1.半导体发光研究阶段
1907年，英国的亨利·约瑟夫·兰德（Henry Joseph Round）在美国参与的一项基础科学实验后，记录了碳化硅结晶发光的现象：在碳化硅结晶表面施加电压，会发出黄绿、橙色、蓝色的光芒。人类对于半导体发光的研究自此而始。由于其发出的黄光太暗，不适合实际应用，而且碳化硅与电致发光不能很好地适应，研究被摒弃了。
20世纪20年代晚期，伯恩哈德·古登（Bernhard Gudden）和罗伯特·维查德（Robert Wichard）在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的黄磷发光，再一次因发光暗淡而停止。
1936年，法国科学家乔治斯迪什特里奥（Georges Destriau）发表了一个关于硫化锌粉末发射光的报告，提出了今天“电致发光现象”这一术语。
20世纪50年代，英国科学家在电致发光的实验中使用半导体砷化镓，发明了第一个具有现代意义的LED，并于60年代面世。据说在早期的试验中，LED需要放置在液化氮里，更需要进一步的操作与突破以便能高效率地在室温下工作。第一个商用LED仅仅只能发出不可视的红外光，但却迅速应用于感应与光电领域。
2.LED应用的初级阶段
20世纪50年代初，半导体物理学的发展为电致发光现象提供了理论基础，而半导体工业为LED研究提供了纯净、掺杂可控的半导体晶片。
1962年美国GE公司的尼克·何伦亚克（Nick Holonyak）带领的一个团队使用GaAsP（磷砷化镓）材料成功制作出了第一个发光二极管，这是第一颗可见光LED，因这一发现尼克·何伦亚克被称为“LED之父”。仅6年后，孟山都（Monsanto）研发的指示灯以及Hewlett-Packard研发的电子显示屏就将商业化LED推向了市场。
1965年的LED仅有0.1lm/W，只做指示灯。到1986年，人们通过N掺杂的工艺，使掺GaAsP的LED的发光效率达到1lm/W，并出现了橙色光和黄色光，真正具有了商业价值。
20世纪70年代早期出现GaP（磷化镓）绿色LED和碳化硅黄色LED，新材料的引入提高了LED的发光效率，并将LED的发光光谱扩展到橙光、黄光和绿光。70年代中期后，LED采用双层磷化镓芯片（一个红色另一个是绿色）能够发出黄色光。就在此时，俄国科学家利用金刚砂制造出发出黄光的LED，尽管它不如欧洲的LED高效，但在70年代末，它能发出纯绿色的光。
3.高亮度LED的发展阶段
20世纪80年代，AlGaAs（砷镓化铝）的使用使得第一代高亮度的LED的诞生，先是红色，接着就是黄色，最后为绿色。(www.xing528.com)
20世纪90年代早期，日本的东芝公司和美国的HP公司，先后研发成功双异质结与多量子阱结构的橙色和黄色AlGaInP（磷化铝镓铟）组合又被用来生产超亮红色、橘色、黄色及绿色的LED。
20世纪90年代中期，日本的日亚（NICHIA）化学公司和美国的CREE公司，分别在蓝宝石和SIC衬底上成功研发了超亮蓝光GaN（氮化镓）LED，高亮度绿光、紫光及蓝光InGaN（氮化铟镓）LED随后也研发成功。
其中值得一提的是，首个明亮蓝色的氮化镓LED是由日亚公司的中村修二等人在1993年开发的，随后用InGaN（氮化铟镓）半导体制造出了超高亮的紫外，蓝色和绿色LED，用AlGaInP（磷化铝镓铟）半导体制备出超高亮红色和黄色LED。1997年，中村修二和美国人修博特先后研制出了GaN蓝色发光二极管激发黄光荧光粉得到白光LED，但效率不足10lm/W。凭借这些成就，他获得了2014年诺贝尔物理学奖；也因为蓝色LED诞生，中村修二也就成了“蓝光之父”。
超亮度蓝光芯片是白光LED的核心，在这个发光芯片上抹上荧光磷，然后荧光磷通过吸收来自芯片上的蓝色光源再转化为白光。就是利用这种技术制造出任何可见颜色的光。今天在LED市场上就能看到生产出来的新奇颜色，如浅绿色和粉红色。
21世纪之后，白光LED技术得到快速的发展。2000年，日亚报道了15lm/W白光LED；2003年，日亚报道的光效达到60lm/W，2006年3月，其光效达到100lm/W；2006年7月，Cree公司报道了130lm/W白光LED；2006年11月，日亚报道的光效达到150lm/W，其效率已经超过节能灯，实现了真正意义上的照明。2007年3月，美国CREE公司光效达到157lm/W，目前LED的效率向200lm/W前进。
4.高亮度LED的应用阶段
影响LED产业发展最重大的变化，是高亮度白光LED的发明。LED发展历史已经几十年，但在照明领域的应用还是新技术。LED理论上每瓦的发光效率高达370lm/W，在目前芯片结构不做任何改变的情况下良好的工艺让LED每瓦到达150lm没有任何问题，当达到这种亮度的时候，所有的照明领域基本上都可以用LED替代了。大功率白光LED目前实验室里已经达到157lm/W的水平，接近100lm/W的大功率白光LED即将进入商业化。大功率、高光效、低成本三大瓶颈正在被逐步突破。可以说，白光LED进入普通照明领域的曙光已经显现了。
随着LED技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，LED的应用市场将更加广泛，特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，LED在照明市场的前景更备受全球瞩目。面对巨大的市场机会，世界各大公司纷纷加快研发创新的步伐。
照明是电力消耗的大户。据统计，美国每年生产的大约3万亿度的电力中，照明就使用了6千亿度，占总电力的20%。中国在2002年使用的电力约1.65万亿度，用于发光照明的达2千亿度，占总发电量的12%。采用“半导体灯”替代传统光源，按节能45%计，节省的电力就等于多建一个三峡电站，而且还间接降低了燃煤发电对环境的污染。
正是在这种背景下，近年来，日本、美国、欧盟、韩国等相继推出国家级半导体照明计划。比如日本投资50亿日元推行“21世纪光计划”，提出2006年就要用半导体灯大规模替代传统白炽灯；美国能源部设立了有13个国家重点实验室、公司和大学参加的“半导体照明国家研究项目”，计划用10年时间，耗资5亿美元开发半导体照明；欧盟则委托6个大公司、2所大学，于2000年7月启动了“彩虹计划”；韩国“GaN半导体开发计划”在2004年至2008年，由政府投入4.72亿美元，企业投入7.36亿美元来进行。我国台湾也在组织实施相关计划，设立了有16个生产科研和大学参加的“21世纪照明光源开发计划”。与此同时世界三大照明公司GE、Philips、Osram纷纷与半导体公司联合，组建起了半导体照明公司。一场抢占半导体照明新兴产业制高点和世界市场的争夺战已经在全球打响。
我国在2003年6月17日，由中国科技部牵头成立了跨部门、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年年底前的这段时间，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化关键技术重大项目，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进行推动。
表1-1 LED的各个发展阶段简要汇总表
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