1 LED 的基本结构和特点

　　1.1 LED 的基本结构与发光原理

　　半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。但它有其特殊的功用。早在半个世纪前人们就已经知道半导体材料可产生光线。

　　通过扩散工艺，在纯净的半导体掺入少量合适的杂质，便可得到杂质半导体。掺入五价元素就是N 型半导体，掺入三价元素就是P 型半导体。LED 是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写，是一种固态的半导体器件。在P 型半导体中，空穴(带正电)占主导地位称为多数载流子，电子(带负电)称为少数载流子。在N型半导体中，电子(带负电)占主导地位是多数载流子，空穴(带正电)是少数载流子。加电后，在P 型半导体和N 型半导体的交界面就会出现一个具有特殊导电性能的薄层，也就是常说的PN 结(PNJunction Transistors)。PN 结可以对P 型半导体和N 型半导体中多数载流子的扩散运动产生阻力，当对PN 结施加正向电压时，电流从LED 的阳极流向阴极，而在PN 结中少数载流子与多数载流子进行复合，多余的能量就会转变成光能而被释放出来，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。如小电流时LED 为红色，随着电流的增加，可以依次变为橙色、黄色，最后为绿色。通过对其中发光材料的研究，人们逐渐开发出各种光色、光效率越来越高的LED 元件。

　　1.2 LED 的特点

　　LED 的内在特征决定了它的优缺点;如：

　　(1)体积小：LED 基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，每个单元LED 小片是3～5 mm 的正方形，非常轻，可以制作成各种形状的器件，并且适合于易变的环境，易于模块化。

　　(2)用电量少：使用低压直流驱动，供电电压在6～24 V 之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。超低功耗(单管0.03～0.06 W)，电光功率转换接近100%。相同照明效果比传统光源节能80%以上。

　　(3)抗震效果好，耐冲击。

　　(4)稳定性能好：光衰为初始的50%，比传统光源寿命长10 倍以上。

　　(5)响应时间：白炽灯的响应时间为毫秒级，LED 灯的响应时间为纳秒级。

　　(6)环保：LED 是由无毒的材料做成，无有害金属汞，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED 也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。

　　(7)多色彩：可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使3 种颜色具有256 级灰度并任意混合，即可产生256×256×256=16 777 216 种颜色，形成不同光色的组合，变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。

　　(8)技术先进：与传统光源单调的发光效果相比，LED 光源是低压微电子产品。它成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。

　　(9)价格比较昂贵。