發(fā)光二極管是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。

發(fā)光二極管發(fā)展史

發(fā)光二極管（英語(yǔ)：Light-EmittingDiode，簡(jiǎn)稱LED）是一種能將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時(shí)至今日能發(fā)出的光已遍及可見(jiàn)光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛取６猛疽灿沙鯐r(shí)作為指示燈、顯示板等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光二極管已被廣泛地應(yīng)用于顯示器、電視機(jī)采光裝飾和照明。趨勢(shì)隨著行業(yè)的繼續(xù)發(fā)展，技術(shù)的飛躍突破，應(yīng)用的大力推廣，LED的光效也在不斷提高，價(jià)格不斷走低。新的組合式管芯的出現(xiàn)，也讓單個(gè)LED管（模塊）的功率不斷提高。通過(guò)同業(yè)的不斷努力研發(fā)，新型光學(xué)設(shè)計(jì)的突破，新燈種的開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品單一的局面也有望在進(jìn)一步扭轉(zhuǎn)。控制軟件的改進(jìn)，也使得LED照明使用更加便利。這些逐步的改變，都體現(xiàn)出了LED發(fā)光二極管在照明應(yīng)用的前景廣闊。

LED被稱為第四代光源，具有節(jié)能、環(huán)保、安全、壽命長(zhǎng)、低功耗、低熱、高亮度、防水、微型、防震、易調(diào)光、光束集中、維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明等領(lǐng)域。

LED優(yōu)點(diǎn)：電光轉(zhuǎn)化效率高（接近60%，綠色環(huán)保、壽命長(zhǎng)（可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)）、工作電壓低（3V左右）、反復(fù)開(kāi)關(guān)無(wú)損壽命、體積小、發(fā)熱少、亮度高、堅(jiān)固耐用、易于調(diào)光、色彩多樣、光束集中穩(wěn)定、啟動(dòng)無(wú)延時(shí)；

LED缺點(diǎn)：起始成本高、顯色性差、大功率LED效率低、恒流驅(qū)動(dòng)（需專用驅(qū)動(dòng)電路）。相比之下，各種傳統(tǒng)照明存在一定的缺陷。

白熾燈：電光轉(zhuǎn)化效率低（10%左右）、壽命短（1000小時(shí)左右）、發(fā)熱溫度高、顏色單一且色溫低；

熒光燈：電光轉(zhuǎn)化效率不高（30%左右）、危害環(huán)境（含汞等有害元素，約3.5-5mg/只）、不可調(diào)亮度（低電壓無(wú)法啟輝發(fā)光）、紫外輻射、閃爍現(xiàn)象、啟動(dòng)較慢、稀土原料漲價(jià)（熒光粉占成本比重由10%上升到60~70%）、反復(fù)開(kāi)關(guān)影響壽命；體積大。

高壓氣體放電燈：耗電量大、使用不安全、壽命短、散熱問(wèn)題，多用于室外照明。

發(fā)光二極管的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著技術(shù)水平的提高發(fā)光二極管不斷克服自身的局限性，開(kāi)始擴(kuò)大銷售市場(chǎng)，通過(guò)提高自身的性價(jià)比，在銷售時(shí)受到大量消費(fèi)者的青睞。發(fā)光二極管的具有多種類型，可根據(jù)工作性質(zhì)的需要，調(diào)成適合工作的類型，市場(chǎng)功能比較高。它主要包括單點(diǎn)發(fā)光的發(fā)光二極管，組合顯示的發(fā)光二極管，在平面上呈點(diǎn)陣的發(fā)光二極管，室外置于筒中的發(fā)光二極管。

單點(diǎn)發(fā)光的發(fā)光二極管。主要利用單點(diǎn)發(fā)光來(lái)工作，它的顏色和樣式并不是單一的，具有多種類型。隨著技術(shù)的革新單點(diǎn)發(fā)光的發(fā)光二極管正走在不斷完善自身的道路上，越來(lái)越趨向于體積小，性能高，在家庭生活中比較常見(jiàn)這種類型的發(fā)光二級(jí)管。

組合顯示的發(fā)光二極管一般是指一些顯示器。在這些顯示器內(nèi)部安裝了大量的發(fā)光二極管芯片，這些芯片被使用于一些測(cè)量的器械中。

平面點(diǎn)陣的發(fā)光二極管主要是指其排列現(xiàn)出一定的規(guī)律，可根據(jù)需要的不同安裝不同顏色的管芯，組合成圖像活著文字，這種類型的發(fā)光二極管被廣泛的應(yīng)用于一些商場(chǎng)中，可以吸引顧客注意。

室外置于筒中的發(fā)光二極管，顧名思義將多個(gè)發(fā)光二極管放在一個(gè)密封的筒內(nèi)。筒能夠?qū)Πl(fā)光二極管發(fā)揮一定的保護(hù)作用，使其避免陽(yáng)光的直射和風(fēng)雨的侵蝕，有益于延長(zhǎng)發(fā)光二極管的使用壽命，此外密封在筒內(nèi)可以集中增強(qiáng)亮度，這種類型的發(fā)光二極管被廣泛的應(yīng)用在一些指示牌和一些室外的廣告熒屏上。

發(fā)光二極管具體應(yīng)用情況

隨著發(fā)光二極管高亮度化和多色化的進(jìn)展，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展。從下邊較低光通量的指示燈到顯示屏，再?gòu)氖彝怙@示屏到中等光通量功率信號(hào)燈和特殊照明的白光光源，最后發(fā)展到右上角的高光通量通用照明光源.2000年是時(shí)間的分界線。在2000年已解決所有顏色的信號(hào)顯示問(wèn)題和燈飾問(wèn)題，并已開(kāi)始低、中光通量的特殊照明應(yīng)用，而作為通用照明的高光通量白光照明應(yīng)用，似乎還有待時(shí)日，需將光通量進(jìn)一步大幅度提高方能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，這也是個(gè)過(guò)程，會(huì)隨亮度提高和價(jià)格下降而逐步實(shí)現(xiàn)。

1.LED顯示屏

自20世紀(jì)80年代中期，就有單色和多色顯示屏問(wèn)世，起初是文字屏或動(dòng)畫屏.90年代初，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，使得LED顯示屏的視頻技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，電視圖像直接上屏，特別是90年代中期，藍(lán)色和綠色超高亮度LED研制成功并迅速投產(chǎn)，使室外屏的應(yīng)用大大擴(kuò)展，面積在100—300m不等。目前LED顯示屏在體育場(chǎng)館、廣場(chǎng)、會(huì)場(chǎng)甚至街道、商場(chǎng)都已廣泛應(yīng)用，美國(guó)時(shí)代廣場(chǎng)上的納斯達(dá)克全彩屏最為聞名，該屏面積為120英尺×90英尺，相當(dāng)于1005m，由1900萬(wàn)只超高亮藍(lán)、綠、紅色LED制成。此外，在證券行情屏、銀行匯率屏、利率屏等方面應(yīng)用也占較大比例，近期在高速公路、高架道路的信息屏方面也有較大的發(fā)展。發(fā)光二極管在這一領(lǐng)域的應(yīng)用已成規(guī)模，形成新興產(chǎn)業(yè)，且可期望有較穩(wěn)定的增長(zhǎng)

2.交通信號(hào)燈

航標(biāo)燈采用LED作光源已有多年，目前的工作是改進(jìn)和完善。道路交通信號(hào)燈近幾年來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，技術(shù)發(fā)展較快，應(yīng)用發(fā)展迅猛，我國(guó)目前每年有四萬(wàn)套左右的訂單，而美國(guó)加州在去年一年內(nèi)就用LED交通信號(hào)燈更換了五萬(wàn)套傳統(tǒng)光源的信號(hào)燈，根據(jù)使用效果看，壽命長(zhǎng)、省電和免維護(hù)效果是明顯的。目前采用LED的發(fā)光峰值波長(zhǎng)是紅色630nm，黃色590nm，綠色505nm.應(yīng)該注意的問(wèn)題是驅(qū)動(dòng)電流不應(yīng)過(guò)大，否則夏天陽(yáng)光下的高溫條件將會(huì)影響LED的壽命。最近，應(yīng)用于飛機(jī)場(chǎng)作為標(biāo)燈、投光燈和全向燈的LED機(jī)場(chǎng)專用信號(hào)燈也已獲成功并投入使用，多方反映效果很好。它具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，獲準(zhǔn)兩項(xiàng)專利，可靠性好，節(jié)省用電，免維護(hù)，可推廣應(yīng)用到各種機(jī)場(chǎng)，替代已沿用幾十年的舊信號(hào)燈，不僅亮度高，而且由于LED光色純度好，特別鮮明，易于信號(hào)識(shí)別［1］。鐵路用的信號(hào)燈由于品種系列較多，要求光強(qiáng)和視角也各不相同，目前正加緊研制中，估計(jì)會(huì)逐步研制成功并陸續(xù)投入應(yīng)用，從數(shù)量看，也是一個(gè)頗大的市場(chǎng)。

3.汽車用燈

超高亮LED可以做成汽車的剎車燈、尾燈和方向燈，也可用于儀表照明和車內(nèi)照明，它在耐震動(dòng)、省電及長(zhǎng)壽命方面比白熾燈有明顯的優(yōu)勢(shì)。用作剎車燈，它的響應(yīng)時(shí)間為60ns，比白熾燈的140ms要短許多，在典型的高速公路上行駛，會(huì)增加4—6m的安全距離。

4.液晶屏背光源

LED作為液晶顯示的背光源，它不僅可作為綠色、紅色、藍(lán)色、白色，還可以作為變色背光源，已有許多產(chǎn)品進(jìn)入生產(chǎn)及應(yīng)用階段。最近，手機(jī)上液晶顯示屏用LED制作背光源，提升了產(chǎn)品的檔次，效果很好。采用8個(gè)藍(lán)色、24個(gè)綠色、32個(gè)紅色LuxeonLED制成的15in（1in≈2.5cm）液晶屏的背光源，可達(dá)到120W，2500lm，亮度18000nits（尼特，cd/m2）.22液晶屏背光源也已制成，僅為6mm厚，不但混色效果好，顯色指數(shù)也達(dá)到80以上。目前大型背光源雖處于開(kāi)發(fā)階段，但潛力很大。

5.燈飾

由于發(fā)光二極管亮度的提高和價(jià)格的下降，再加上長(zhǎng)壽命、節(jié)電，驅(qū)動(dòng)和控制較霓虹燈簡(jiǎn)易，不僅能閃爍，還能變色，所以用超高亮度LED做成的單色、多色乃至變色的發(fā)光柱配以其他形狀的各色發(fā)光單元，裝飾高大建筑物、橋梁、街道及廣場(chǎng)等景觀工程效果很好，呈現(xiàn)一派色彩繽紛、星光閃爍及流光異彩的景象。已有不少單位生產(chǎn)LED光柱達(dá)萬(wàn)米以上，彩燈幾萬(wàn)個(gè)，目前正逐步推廣，估計(jì)會(huì)逐步擴(kuò)大單獨(dú)形成一種產(chǎn)業(yè)。

6.照明光源

作為照明光源的LED光源應(yīng)是白光，白光LED光源分類如表3，目前作為軍用的白光LED照明燈具，已有一些品種投入批量生產(chǎn)。由于LED光源無(wú)紅外輻射，便于隱蔽，再加上它還具有耐振動(dòng)、適合于蓄電池供電、結(jié)構(gòu)固體化及攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，將在特殊照明光源方面會(huì)有較大發(fā)展。作為民間使用的草坪燈、埋地?zé)粢延幸?guī)模生產(chǎn)，也有用作顯微鏡視場(chǎng)照明、手電、外科醫(yī)生的頭燈、博物館或畫展的照明以及閱讀臺(tái)燈。隨著光通量的提高和價(jià)格的下降，應(yīng)用面將逐步拓展，以完成特殊照明向通用照明的過(guò)渡，估計(jì)2005—2010年會(huì)進(jìn)入通用照明領(lǐng)域