一、LED的結構及發光原理 LED是英文light emitting diode(發光二極管)的縮寫，是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體，它改變了白熾燈鎢絲發光與節能燈三基色粉發光的原理，而采用電場發光。它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。50年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識，第一個商用二極管產生于1960年。 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。 二、LED光源的特點 LED光源的特點非常明顯，壽命長、光效高、無輻射與低功耗。LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發光效率可達80～90%。將LED與普通白熾燈、螺旋節能燈及T5三基色熒光燈進行對比，結果顯示：普通白熾燈的光效為12lm／W，壽命小于2000小時，螺旋節能燈的光效為60lm／W，壽命小于8000小時，T5熒光燈則為96lm／W，壽命大約為10000小時，而直徑為5毫米的白光LED為20～28lm／W，壽命可大于100000小時。有人還預測，未來的LED壽命上限將無窮大。具體表現在以下幾方面： 1、電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據產品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。 2、效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80% 。 3、適用性：很小，每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環境 4、穩定性：10萬小時，光衰為初始的50% 5、響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級 6、對環境污染：無有害金屬汞 7、顏色：改變電流可以變色，發光二極管方便地通過化學修飾方法，調整材料的能帶結構和帶隙，實現紅黃綠蘭橙多色發光。如小電流時為紅色的LED，隨著電流的增加，可以依次變為橙色，黃色，最后為綠色 8、價格：LED的價格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只LED的價格就可以與一只白熾燈的價格相當，而通常每組信號燈需由上300～500只二極管構成。 三、LED燈的優點 ·點亮無延遲，響應時間更快，傳統玻殼燈泡則有0.3秒的延遲，防止追尾 ·更強的抗震性能 ·發光純度高，無需燈罩濾光，光波長誤差在10納米以內 ·發光熱量很小，對燈具材料的耐熱性要求不是很高 ·光束集中，更易于控制，且不需要用反射器聚光，有利于減小燈具的深度 ·耗電量低，達到傳統燈泡同等的發光亮度時，耗電量僅為傳統燈泡的6%，省電節油 ·超長壽命，無燈絲結構不發熱，正常使用在6年以上 ·車輛控制電路不易氧化 四、單色光LED的種類及其發展歷史 最早應用半導體P-N結發光原理制成的LED光源問世于20世紀60年代初。當時所用的材料是GaAsP，發紅光(λp=650nm)，在驅動電流為20毫安時，光通量只有千分之幾個流明，相應的發光效率約0.1流明/瓦。 20世紀70年代中期，引入元素In和N，使LED產生綠光(λp=555nm)，黃光(λp=590nm)和橙光