发光二极管,简称为LED,是一种常用的发光器件,通过电子与空穴复合释放能量发光,它在照明领域应用广泛。 [1] 发光二极管可地将电能转化为光能,在现代社会具有广泛的用途,如照明、平板显示、医疗器件等。 [2] 这种电子元件早在1962年出现,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,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。而用途也由初时作为指示灯、显示板等; 随着技术的不断进步,发光二极管已被广泛地应用于显示器和照明。
LED初用于仪器仪表的指示性照明,随后扩展到交通信号灯。再到景观照明、车用照明和手机键盘及背光源。后来发展出微型发光二极管(micro-LED)的新技术,其将原本发光二极管的尺寸大幅缩小,用可立发光的红、蓝、绿微型发光二极管成阵列排列形成显示阵列用于显示技术领域。微型发光二极管具有自发光显示特性,比自发光显示的有机发光二极管(Organic Light Emitting DiodeOLED)、寿命较长、材料不易受到环境影响而相对稳定。 [9]
发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压大于5伏。它的正向伏安特性曲线很陡,使用时串联限流电阻以控制通过二极管的电流。
有的虫子天性喜热,白炽灯和节能灯在使用一段时间之后都会产生热量,这个热量正好是虫子喜欢的,就容易吸引虫子过来。这无疑会对灯表面带来很多的污染物,而且,虫子的排泄物还会使得室内变得很脏。但是,LED灯是冷光源,不会吸引虫子过来的,这样,就不会产生虫子的排泄物。所以说,LED灯更加的 “干净”。 [3]
对于LED的光谱特性我们主要看它的单色性是否优良,而且要注意到红、黄、蓝、绿、白色LED等主要的颜色是否。因为在许多场合下,比如交通信号灯对颜色就要求比较严格,不过据观察我国的一些LED信号灯中绿色发蓝,红色的为深红,从这个现象来看我们对LED的光谱特性进行研究是非常必要而且很有意义的。
通信、信息处理和光耦合等应用要求LED有良好的方向性。适于光通信应用的两种主要光源是高辐射度LED和半导体注入激光器。LED稳定、可靠、寿命长、驱动电路简单、功率对温度不敏感,广泛用作中、短距离(铁路、电力、交通、公安等)光通信系统的光源。GaAlAs-GaAs面发光管的带宽为10~20兆赫,适用于二次群光通信系统(可传输120路电话),传输距离大于5公里。GaAlAs-GaAs快速边发光管带宽50~100兆赫,适用于三级群光通信系统(可传输480路电话),传输距离数公里。InGaAsP-InP LED可用于更长距离(大于10公里)的传输系统。此外,LED还用于信息处理、图像传输、测距和传感等方面。