更新時間：2024-04-08
發光二極管（英語：Light-Emitting Diode，簡稱LED） 是一種能將電能轉化為光能的半導體電子元件。這種電子元件早在1962年出現，早期只能發出低光度的紅光，之后發展出其他單色光的版本，時至今日能發出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當的光度。而用途也由初時作為指示燈、顯示板等；隨著技術的不斷進步，發光二極管已被廣泛地應用于顯示器、電視機采光裝飾和照明。
趨勢
隨著行業的繼續發展，技術的飛躍突破，應用的大力推廣，LED的光效也在不斷提高，價格不斷走低。新的組合式管芯的出現，也讓單個LED管(模塊)的功率不斷提高。通過同業的不斷努力研發，新型光學設計的突破，新燈種的開發，產品單一的局面也有望在進一步扭轉。控制軟件的改進，也使得LED照明使用更加便利。這些逐步的改變，都體現出了LED發光二極管在照明應用的前景廣闊。
LED被稱為第四代光源，具有節能、環保、安全、壽命長、低功耗、低熱、高亮度、防水、微型、防震、易調光、光束集中、維護簡便等特點，可以廣泛應用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明等領域。
LED優點：電光轉化效率高（接近60%，綠色環保、壽命長（可達10萬小時）、工作電壓低（3V左右）、反復開關無損壽命、體積小、發熱少、亮度高、堅固耐用、易于調光、色彩多樣、光束集中穩定、啟動無延時；
LED缺點：起始成本高、顯色性差、大功率LED效率低、恒流驅動（需專用驅動電路）。 相比之下，各種傳統照明存在一定的缺陷。
白熾燈：電光轉化效率低（10%左右）、壽命短（1000小時左右）、發熱溫度高、顏色單一且色溫低；
熒光燈：電光轉化效率不高（30%左右）、危害環境（含汞等有害元素，約3.5-5mg/只）、不可調亮度（低電壓無法啟輝發光）、紫外輻射、閃爍現象、啟動較慢、稀土原料漲價（熒光粉占成本比重由10%上升到60~70%）、反復開關影響壽命；體積大。
高壓氣體放電燈：耗電量大、使用不安全、壽命短、散熱問題，多用于室外照明。
現狀編輯
20世紀90年代LED技術的長足進步,不僅是發光效率超過了白熾燈,光強達到了燭光級,而且顏色也從紅色到藍色覆蓋了整個可見光譜范圍,這種從指示燈水平到超過通用光源水平的技術革命導致各種新的應用,諸如汽車信號燈、交通信號燈、室外全色大型顯示屏以及特殊的照明光源[1] 。
發光二極管應用情況：
隨著發光二極管高亮度化和多色化的進展,應用領域也不斷擴展.從下邊較低光通量的指示燈到顯示屏,再從室外顯示屏到中等光通量功率信號燈和特殊照明的白光光源,最后發展到右上角的高光通量通用照明光源.2000年是時間的分界線.在2000年已解決所有顏色的信號顯示問題和燈飾問題,并已開始低、中光通量的特殊照明應用,而作為通用照明的高光通量白光照明應用,似乎還有待時日,需將光通量進一步大幅度提高方能實現.當然,這也是個過程,會隨亮度提高和價格下降而逐步實現.[1]
1. LED顯示屏
自20世紀80年代中期,就有單色和多色顯示屏問世,起初是文字屏或動畫屏.90年代初,電子計算機技術和集成電路技術的發展,使得LED顯示屏的視頻技術得以實現,電視圖像直接上屏,特別是90年代中期,藍色和綠色超高亮度LED研制成功并迅速投產,使室外屏的應用大大擴展,面積在100—300m不等.目前LED顯示屏在體育場館、廣場、會場甚至街道、商場都已廣泛應用,美國時代廣場上的納斯達克全彩屏最為聞名,該屏面積為120英尺×90英尺,相當于1005m,由1900萬只超高亮藍、綠、紅色LED制成.此外,在證券行情屏、銀行匯率屏、利率屏等方面應用也占較大比例,近期在高速公路、高架道路的信息屏方面也有較大的發展.發光二極管在這一領域的應用已成規模,形成新興產業,且可期望有較穩定的增長[1] .
2. 交通信號燈
航標燈采用LED作光源已有多年,目前的工作是改進和完善.道路交通信號燈近幾年來取得了長足的進步,技術發展較快,應用發展迅猛,我國目前每年有四萬套左右的訂單,而美國加州在去年一年內就用LED交通信號燈更換了五萬套傳統光源的信號燈,根據使用效果看,壽命長、省電和免維護效果是明顯的.目前采用LED的發光峰值波長是紅色630nm,黃色590nm,綠色505nm.應該注意的問題是驅動電流不應過大,否則夏天陽光下的高溫條件將會影響LED的壽命[1] .
最近,應用于飛機場作為標燈、投光燈和全向燈的LED機場專用信號燈也已獲成功并投入使用,多方反映效果很好.它具有自主知識產權,獲準兩項專利,可靠性好,節省用電,免維護,可推廣應用到各種機場,替代已沿用幾十年的舊信號燈,不僅亮度高,而且由于LED光色純度好,特別鮮明,易于信號識別[1] .
鐵路用的信號燈由于品種系列較多,要求光強和視角也各不相同,目前正加緊研制中,估計會逐步研制成功并陸續投入應用,從數量看,也是一個頗大的市場[1] .
3.汽車用燈
超高亮LED可以做成汽車的剎車燈、尾燈和方向燈,也可用于儀表照明和車內照明,它在耐震動、省電及長壽命方面比白熾燈有明顯的優勢.用作剎車燈,它的響應時間為60ns,比白熾燈的140ms要短許多,在典型的高速公路上行駛,會增加4—6m的安全距離[1] .
4.液晶屏背光源
LED作為液晶顯示的背光源,它不僅可作為綠色、紅色、藍色、白色,還可以作為變色背光源,已有許多產品進入生產及應用階段.最近,手機上液晶顯示屏用LED制作背光源,提升了產品的檔次,效果很好.采用8個藍色、24個綠色、32個紅色LuxeonLED制成的15in(1in≈2.5cm)液晶屏的背光源,可達到120W,2500 lm,亮度18000nits(尼特,cd/m2).22液晶屏背光源也已制成,僅為6mm厚,不但混色效果好,顯色指數也達到80以上.目前大型背光源雖處于開發階段,但潛力很大[1] .
5.燈飾
由于發光二極管亮度的提高和價格的下降,再加上長壽命、節電,驅動和控制較霓虹燈簡易,不僅能閃爍,還能變色,所以用超高亮度LED做成的單色、多色乃至變色的發光柱配以其他形狀的各色發光單元,裝飾高大建筑物、橋梁、街道及廣場等景觀工程效果很好,呈現一派色彩繽紛、星光閃爍及流光異彩的景象.已有不少單位生產LED光柱達萬米以上,彩燈幾萬個,目前正逐步推廣,估計會逐步擴大單獨形成一種產業[1] .
6.照明光源
作為照明光源的LED光源應是白光,白光LED光源分類如表3,目前作為軍用的白光LED照明燈具,已有一些品種投入批量生產.由于LED光源無紅外輻射,便于隱蔽,再加上它還具有耐振動、適合于蓄電池供電、結構固體化及攜帶方便等優點,將在特殊照明光源方面會有較大發展.作為民間使用的草坪燈、埋地燈已有規模生產,也有用作顯微鏡視場照明、手電、外科醫生的頭燈、博物館或畫展的照明以及閱讀臺燈.隨著光通量的提高和價格的下降,應用面將逐步拓展,以完成特殊照明向通用照明的過渡,估計2005—2010年會進入通用照明領域[1] .
分類編輯
發光二極管還可分為普通單色發光二極管、高亮度發光二極管、超高亮度發光
發光二極管
發光二極管
二極管、變色發光二極管、閃爍發光二極管、電壓控制型發光二極管、紅外發光二極管和負阻發光二極管等。
LED的控制模式有恒流和恒壓兩種，有多種調光方式，比如模擬調光和PWM調光，大多數的LED都采用的是恒流控制，這樣可以保持LED電流的穩定，不易受VF的變化，可以延長LED燈具的使用壽命。
普通單色發光二極管
普通單色發光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發光均勻穩定、響應速度快、壽命長等優點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅動點亮。它屬于電流控制型半導體器件，使用時需串接合適的限流電阻。
普通單色發光二極管的發光顏色與發光的波長有關，而發光的波長又取決于制
發光二極管
發光二極管
造發光二極管所用的半導體材料。紅色發光二極管的波長一般為650~700nm，琥珀色發光二極管的波長一般為630~650 nm ，橙色發光二極管的波長一般為610~630 nm左右，黃色發光二極管的波長一般為585 nm左右，綠色發光二極管的波長一般為555~570 nm。 常用的國產普通單色發光二極管有BT（廠標型號）系列、FG（部標型號）系列和2EF系列，見表4-26、表4-27和表4-28。
常用的進口普通單色發光二極管有SLR系列和SLC系列等。
高亮度單色發光二極管
高亮度單色發光二極管和超高亮度單色發光二極管使用的半導體材料與普通單色發光二極管不同，所以發光的強度也不同。
通常，高亮度單色發光二極管使用砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，超高亮度單色發光二極管使用磷銦砷化鎵（GaAsInP）等材料，而普通單色發光二極管使用磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵（GaAsP）等材料。
常用的高亮度紅色發光二極管的主要參數見表4-29，常用的超高亮度單色發光二極管的主要參數見表4-30。
變色發光二極管
變色發光二極管是能變換發光顏色的發光二極管。變色發光二極管發光顏色種類可分為雙色發光二極管、三色發光二極管和多色（有紅、藍、綠、白四種顏色）發光二極管。
變色發光二極管按引腳數量可分為二端變色發光二極管、三端變色發光二極管、四端變色發光二極管和六端變色發光二極管。
常用的雙色發光二極管有2EF系列和TB系列，常用的三色發光二極管有2EF302、2EF312、2EF322等型號。
閃爍發光二極管
閃爍發光二極管（BTS）是一種由CMOS集成電路和發光二極管組成的特殊發光器件，可用于報警指示及欠壓、超壓指示。
閃爍發光二極管在使用時，無須外接其它元件，只要在其引腳兩端加上適當的直流工作電壓（5V）即可閃爍發光。
電壓控制型發光二極管
LED(發光二極管）
LED(發光二極管）
普通發光二極管屬于電流控制型器件，在使用時需串接適當阻值的限流電阻。電壓控制型發光二極管（BTV）是將發光二極管和限流電阻集成制作為一體，使用時可直接并接在電源兩端。使普通紅光發光二極管
電壓可以工作在3伏－10伏如YX503URC，YX304URC,YX503BRC電壓型LED發光二極管,為工程技術開發人員提供更大的選擇。
紅外發光二極管
紅外發光二極管也稱紅外線發射二極管，它是可以將電能直接轉換成紅外光（不可見光）并能輻射出去的發光器件，主要應用于各種光控及遙控發射電路中。
紅外發光二極管的結構、原理與普通發光二極管相近，只是使用的半導體材料不同。紅外發光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍色、黑色的樹脂封裝。
常用的紅外發光二極管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等。
電池LED燈
iViTi On，有一個可令它發光最長3小時的內置電池。有電時，電池充電，而且燈泡正常發光。停電時，燈泡自動切換到電池模式。[2]
