什么是發(fā)光二極管

　　LED就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱LED。

　　LED Light Emitting Diode（發(fā)光二極管）的縮寫(xiě)。廣泛見(jiàn)于日常生活中，如家用電器的指示燈，汽車(chē)后防霧燈等。LED的最顯著特點(diǎn)是使用壽命長(zhǎng)，光電轉(zhuǎn)換效能高。

　　在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。

　　LED的發(fā)光顏色和發(fā)光效率與制作LED的材料和工藝有關(guān)，目前廣泛使用的有紅、綠、藍(lán)三種。由于LED工作電壓低（僅1.5-3V），能主動(dòng)發(fā)光且有一定亮度，亮度又能用電壓（或電流）調(diào)節(jié)，本身又耐沖擊、抗振動(dòng)、壽命長(zhǎng)（10萬(wàn)小時(shí)），所以在大型的顯示設(shè)備中，目前尚無(wú)其他的顯示方式與LED顯示方式匹敵。

　　把紅色和綠色的LED放在一起作為一個(gè)像素制作的顯示屏叫雙基色屏或偽彩色屏；把紅、綠、藍(lán)三種LED管放在一起作為一個(gè)像素的顯示屏叫三基色屏或全彩屏。制作室內(nèi)LED屏的像素尺寸一般是2-10毫米，常常采用把幾種能產(chǎn)生不同基色的LED管芯封裝成一體，室外LED屏的像素尺寸多為12-26毫米，每個(gè)像素由若干個(gè)各種單色LED組成，常見(jiàn)的成品稱像素筒或像素模塊。

　　LED顯示屏如果想要顯示圖象，則需要構(gòu)成像素的每個(gè)LED的發(fā)光亮度都必須能調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)的精細(xì)程度就是顯示屏的灰度等級(jí)?；叶鹊燃?jí)越高，顯示的圖像就越細(xì)膩，色彩也越豐富，相應(yīng)的顯示控制系統(tǒng)也越復(fù)雜。在當(dāng)前的技術(shù)水平下，256級(jí)灰度的圖像，顏色過(guò)渡已十分柔和，圖像還原效果比較令人滿意。

　　資料顯示，LED光源比白熾燈節(jié)電87%、比熒光燈節(jié)電50%，而壽命比白熾燈長(zhǎng)20~30倍、比熒光燈長(zhǎng)10倍。LED光源因具有節(jié)能、環(huán)保、長(zhǎng)壽命、安全、響應(yīng)快、體積小、色彩豐富、可控等系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是節(jié)電降能耗的最佳實(shí)現(xiàn)途徑。

　　為什么二極管會(huì)發(fā)光

　　光是能量的一種形式，一種可以被原子釋放出來(lái)。是由許多有能量和動(dòng)力但沒(méi)質(zhì)量的微小粒子似的小捆組成的。這些粒子被叫做光子，是光的最基本單位。光子是因?yàn)殡娮右苿?dòng)才釋放出來(lái)。在原子中，電子在原子的四周?chē)攒壍佬问揭苿?dòng)。電子在不同的軌函數(shù)有著不同等的能量。通常來(lái)說(shuō)，有著更大能量的電子以軌道移動(dòng)遠(yuǎn)離了核子。當(dāng)電子從一個(gè)更低的軌道跳到一個(gè)更高的軌道，能量水平就增高，反過(guò)來(lái)，當(dāng)從更高軌函數(shù)跌落到更低的軌函數(shù)里時(shí)電子就會(huì)釋放能量。能量是以光子形式釋放出來(lái)的。更高能量下降釋放更高能量的光子，它的特點(diǎn)在于它的高頻率。

　　自由電子從P型層通過(guò)二極管落入空的電子空穴。這包含從傳導(dǎo)帶跌落到一個(gè)更低的軌函數(shù)，所以電子就是以光子形式釋放能量。這在任何二極管里都會(huì)發(fā)生的，當(dāng)二極管是由某種物質(zhì)組成的時(shí)候，你只是可以看見(jiàn)光子。在標(biāo)準(zhǔn)硅二極管的原子，比如說(shuō)，當(dāng)電子跌落到相對(duì)短距離原子是以這樣的方式排列。結(jié)果，由于電子頻率這么低的情況下人的眼睛是無(wú)法看得到的。

　　可見(jiàn)光發(fā)光二極管，比如用在數(shù)字顯示式時(shí)鐘的，間隙的大小決定了光子的頻率，換句話說(shuō)就是決定了光的色彩。當(dāng)所有二極管都發(fā)出光時(shí)，大多數(shù)都不是很有效的。在普通二極管里，半導(dǎo)體材料本身吸引大量的光能而結(jié)束。發(fā)光二極管是由一個(gè)塑性燈泡覆蓋集中燈光在一個(gè)特定方向。

　　發(fā)光二極管的優(yōu)點(diǎn)

　　第一個(gè)是發(fā)光二極管沒(méi)有燈絲會(huì)燒壞，所以壽命就更長(zhǎng)。此外，發(fā)光二極管的小小塑性燈泡使得發(fā)光二極管更持久耐用。還可以更加容易適合現(xiàn)在的電子電路。傳統(tǒng)白熾燈的發(fā)光過(guò)程包含了產(chǎn)生大量熱量。這是完全是浪費(fèi)能源。除非你把燈當(dāng)做發(fā)熱器用，因?yàn)榻^大部分有效電流并不是直接產(chǎn)生可見(jiàn)光的。發(fā)光二極管所發(fā)出的熱非常少，相對(duì)來(lái)說(shuō)，越多電能直接發(fā)光就是越大程度上減少對(duì)電能的需求。

　　直到現(xiàn)在，因?yàn)槭怯孟冗M(jìn)半導(dǎo)體材料制造所以發(fā)光二極管在大多數(shù)照明應(yīng)用上還過(guò)于昂貴。半導(dǎo)體器件的價(jià)格在過(guò)去10年里大幅度地降低，然而，使得發(fā)光二極管在更廣的應(yīng)用下的一個(gè)更劃算照明選擇，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，發(fā)光二極管將會(huì)在世界技術(shù)上扮演更加大的角色。