1.LED光源的概念及发展历史

LED（Light Emitting Diode），又称发光二极管，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生光。

应用半导体PN结发光的原理制成的LED问世于20世纪60年代初，1964年首先出现红色发光二极管，之后出现黄色LED。直到1994年，蓝色、绿色LED才研制成功。1996年开发出白色LED。

2.LED发光原理

发光二极管主要有PN结芯片、电极和光学系统组成。起发光体—晶片的面积为10.2mil(1mil=0.0254平方毫米)，目前国际上出现大量晶片LED，其晶片面积达40mil。

其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。

3.LED的主要特点

3.1 发光效率高：LED经过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明／瓦，荧光灯50～70流明／瓦，钠灯90～140流明／瓦，大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到达50～200流明／瓦，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。

3.2 耗电量少： LED单管功率0.03～0.06瓦，采用直流驱动，单管驱动电压1.5～3.5伏，电流15～18毫安，反应速度快，可在高频操作。同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的八分之一，荧光灯管的二分之一。

3.3 使用寿命长： 采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。平均寿命达10万小时。光衰为初始的50%。LED灯具使用寿命可达5～10年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯。

3.4 安全可靠性强：能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以控制发光强度，调整发光方式，实现光与艺术结合。

3.5 有利于环保： LED为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，废弃物可回收，没有污染。光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。

3.6 响应时间短： 白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级。

3.7价格： LED的价格比较昂贵，较于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由300～500只二极管构成。

4．LED的主要应用

LED广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域，在我们的日常生活中处处可见。但由于其亮度差、价格昂贵等条件的限制，无法作为通用光源推广应用，近几年来，随着LED制造工艺的不断进步和新材料的开发和应用，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性发展，其发光效率提高了近1000倍，最重要的是超高亮度白光LED的出现，使LED应用领域开始跨越至高效率照明光源市场。