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LED的光学原理

我们知道,发光是一种能量转换现象。当系统受到外界激发后,会从稳定的低能态跃迁到不稳定的高能态。当系统由不稳定的高能态重新回到稳定的低能态时,如果多余的能量以光的形式辐射出来,就产生发光现象。半导体发光二极管利用注入PN结的少数载流子与多数载流子复合,从而发出可见光,是一种直接把电能转化为光能的发光器件。从半导体中得到电致发光。在20世纪60年代中期,首先出现了商用化的红色发光二极管。

发光二极管的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加上正向偏压之后,使电子和空穴分别注入P区和N区,当非平衡少数载流子与多数载流子复合时,就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分:正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。发光二极管有许多的优点:工作电压低,耗电量少;性能稳定,寿命长(一般为10 万到1000万小时);抗冲击,耐振动性强;重量轻,体积小,成本低。

目前的发光二极管主要用于显示器件和短距离、低速率的光纤通信用光源,如各种仪器仪表指示器的文字、数字及其他符号的显示等。由于亮度和颜色等原因,目前LED还不能用于通用的照明,而这正是LED未来的一个非常重要的发展方向。

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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