LED的光學原理

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。