发光二极管应用原理 特性

发光二极管（LED），是一种半导体元件。初时多用作为指示灯、显示板等；随着白光发光二极管的出现，也被用作照明。它是21世纪的新型光源，具有效率高、寿命长、不易破损等传统光源无法与之比较的优点。加正向电压时，发光二极管能发出单色、不连续的光，这是电致发光效应的一种。改变所采用的半导体材料的化学组成成分，可使发光二极管发出在近紫外线、可见光或红外线的光。

发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样，发光二极管由半导体晶片组成，这些半导体材料会预先透过注入或搀杂等工艺以产生p、n架构。与其它二极管一样，发光二极管中电流可以轻易地从p极（阳极）流向n极（负极），而相反方向则不能。两种不同的载流子：电洞和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n架构。当电洞和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的模式释放出能量。

它所发出的光的波长（决定颜色），是由组成p、n架构的半导体物料的禁带能量决定。由于矽和锗是间接带隙材料，在这些材料在常温下电子与电洞的复合是非辐射跃迁，此类跃迁没有释出光子，所以矽和锗二极管不能发光。但在极低温的特定温度下则会发光，必须在特殊角度下才可发现，而该发光的亮度不明显。发光二极管所用的材料都是直接带隙型的，这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。

发展初期，采用砷化镓(GaAs)的发光二极管只能发出红外线或红光。随着材料科学的进步，各种颜色的发光二极管，现今皆可制造。

以下是发光二极管的无机半导体原料及发光颜色：

铝砷化镓(AlGaAs) -红色及红外线
铝磷化镓(AlGaP) -绿色
磷化铟镓铝(AlGaInP) -高亮度的橘红色、橙色、黄色、黄绿色
磷砷化镓(GaAsP) -红色、橘红色、黄色
磷化镓(GaP) -红色、黄色、绿色
氮化镓(GaN) -绿色、翠绿色、蓝色
铟氮化镓(InGaN) -近紫外线、蓝绿色、蓝色
碳化矽(SiC) (用作衬底) -蓝色
矽(Si) (用作衬底) -蓝色(开发中)
蓝宝石(Al2O3) (用作衬底) -蓝色
硒化锌(ZnSe) -蓝色
钻石(C) -紫外线
氮化铝(AlN),铝氮化镓(AlGaN) -波长为远至近的紫外线

优点
发光效率高
反应时间快
使用寿命长
不易破损
耗电量少
环保无汞
体积小
可应用在低温环境
光源具方向性
造成光害少
色域丰富

缺点
散热问题，如果散热不佳会大幅缩短寿命。
除泛买高级产品、否则省电性还是输萤光灯（冷阴极管，CCFL）、有些LED的省电性也输给省电灯泡。
初期成本较高。
因光源属于方向性，灯具设计需考量光学特性。

下：采用不同材料生产的发光二极管的特性