LED的光學原理

HB LED的發展及應用

在電燈發明100多年之后，照明技術的進步使電燈也面臨著嚴重的威脅。為了實現從傳統的電燈照明到LED(Light－emitting diode，發光二極管)照明的過渡，主要的光源制造商正在加強和LED制造商的聯合。

LED的光學原理
我們知道，發光是一種能量轉換現象。當系統受到外界激發后，會從穩定的低能態躍遷到不穩定的高能態。當系統由不穩定的高能態重新回到穩定的低能態時，如果多余的能量以光的形式輻射出來，就產生發光現象。半導體發光二極管利用注入PN結的少數載流子與多數載流子復合，從而發出可見光，是一種直接把電能轉化為光能的發光器件。從半導體中得到電致發光。在20世紀60年代中期，首先出現了商用化的紅色發光二極管。
發光二極管的結構主要由PN結芯片、電極和光學系統組成。當在電極上加上正向偏壓之后，使電子和空穴分別注入P區和N區，當非平衡少數載流子與多數載流子復合時，就會以輻射光子的形式將多余的能量轉化為光能。其發光過程包括三個部分：正向偏壓下的載流子注入、復合輻射和光能傳輸。發光二極管有許多的優點：工作電壓低，耗電量少；性能穩定，壽命長(一般為10 萬到1000萬小時)；抗沖擊，耐振動性強；重量輕，體積小，成本低。
目前的發光二極管主要用于顯示器件和短距離、低速率的光纖通信用光源，如各種儀器儀表指示器的文字、數字及其他符號的顯示等。由于亮度和顏色等原因，目前LED還不能用于通用的照明，而這正是LED未來的一個非常重要的發展方向。

白色LED的效率
無論我們選擇哪一種方法來產生白光，如果想取代電燈泡，所采用的LED燈必須可以發出更多的光，必須具有更高的能量效率。白光LED每瓦特的電能消耗可以產生10個流明（用來測量光強的單位）的照明，與白熾燈泡的效率相當。白光LED大約有10%的電能轉化為光能，而白熾燈泡的轉化效率是7%－8%。但是，白色LED顯然要比白熾燈泡昂貴得多。

LED必將是未來的照明設備
但是，LED如果想要在照明市場上占領較大的份額，就必須能發出適當色調的光。眾所周知，白熾燈泡具有非常強的黃色光成分，給人一種溫暖的感覺。但是白熒光粉、LED發出的白光明顯帶有藍色光成分。在這種白光LED照明下，一切看起來都不太自然，與白天的情況相差太大。但是，技術正在不斷進步。將來，你可以隨手調節刻度盤以得到你認為最適宜的照明狀態。