LED照明技術的原理

LED是英文light emitting diode的縮寫，即：光線激發二極管，屬于一種半導體元器件。發光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層，稱為p-n結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱LED。 當它處于正向工作狀態時(即兩端加上正向電壓)，電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。打個比方，LED就像一個漢堡，可以發光的材料是夾層中的肉餅，而上下的電極就是夾肉的面包。而通過對其中發光材料的研究，人們逐漸開發出各種光色、光效率越來越高的LED元件，但是無論怎么變化，LED總的發光原理和結構都沒有發生太大的變化。

　　LED光源的優點

　　紅光LED 白光LED統光源，因此自60年代誕生以來，得到了長足的發展和應用。而相對于白熾燈、熒光燈等老一代發光設備，LED的優點主要體現在以下幾個方面：1.LED在結構上沒有玻璃外殼，不需要想白熾燈或者熒光燈那樣在燈管內抽真空或者沖入特定氣體，因此抗震、抗沖擊性良好，給生產、運輸、使用各個環節帶來便利。

　　作為一種出現時間最晚的照明技術，LED的優點不僅體現在發光質量方面，在其生產、制造、易用性方面都要大大超越白熾燈、熒光燈等傳

　　2.LED元件的體積可以做的非常小，更加便于各種設備的布置和設計。

　　3.LED的發出的光線能量集中度很高，集中在較小的波長窗口內，純度高。

　　4.LED元件的壽命非常長，普遍在5萬-10萬小時之間，即使是頻繁的開關，也不會影響到使用壽命。

　　5.LED響應時間非常快，在微秒級別。

　　6.LED的發光指向性非常強，亮度衰減比傳統光源低很多。

　　7.LED在生產過程中不要添加汞，非常環保。

　　8.LED使用低壓直流電即可驅動，對使用環境要求較低。

　　LED發光設備的這些優點，不僅為其在日常照明領域的廣泛應用奠定了堅實基礎，也為LED進入顯示設備領域打造了一條充滿希望的道路。

　　不過，LED并不是從一開始就擁有如此之多的優勢，也是經過了一段較長時間的發展，下面我們就去看看LED從誕生到現在所經歷過的發展變遷之路。

　　LED照明技術的發展歷程

　　在LED剛剛出現的時候，其發光的顏色和效率都比較低。當時主要使用的發光材料是GaAsP，驅動電流在20mA，只能發出紅色的光，而且發光效率只有0.1流明/瓦，因此亮度僅僅能夠滿足一些儀表、電器上的指示之用，并沒有得到廣泛的使用和注意。

　　而在隨后的幾十年里，一些新的發光材料被逐步引入到LED當中，LED逐漸開始顯露出強勁的發展后勁。在70年代中期，通過引入元素In和N，使得LED可以發出波長為555納米的綠光、波長為590納米的黃光和波長為610納米的橙光，同時發光效率也提高到了1流明/瓦。到了80年代初，又出現了使用GaAlAs的LED光源，使得紅色LED的光效達到10流明/瓦。而進入90年代后，能發出紅光、黃光的GaAlInP和發出綠光、藍光的GaInN兩種新材料的開發成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在紅、橙色光區域(波長615納米左右)的光效達到100流明/瓦，而后者制成的LED在綠色區域(波長為530納米)的光效也可以達到50流明/瓦。不僅超過了傳統的白熾燈，而且和發光效率較高的熒光燈已經非常接近。而按照材料科學的發展速度，發光效率能達到200流明/瓦的LED也將在較快的時間內問世。