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LED的光學(xué)原理

發(fā)光是一種能量轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。當(dāng)系統(tǒng)受到外界激發(fā)后，會(huì)從穩(wěn)定的低能態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的高能態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)由不穩(wěn)定的高能態(tài)重新回到穩(wěn)定的低能態(tài)時(shí)，如果多余的能量以光的形式輻射出來(lái)，就產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。半導(dǎo)體發(fā)光二極管利用注入PN結(jié)的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合，從而發(fā)出可見(jiàn)光，是一種直接把電能轉(zhuǎn)化為光能的發(fā)光器件。從半導(dǎo)體中得到電致發(fā)光。在20世紀(jì)60年代中期，首先出現(xiàn)了商用化的紅色發(fā)光二極管。

　　發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)主要由PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)組成。當(dāng)在電極上加上正向偏壓之后，使電子和空穴分別注入P區(qū)和N區(qū)，當(dāng)非平衡少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)，就會(huì)以輻射光子的形式將多余的能量轉(zhuǎn)化為光能。其發(fā)光過(guò)程包括三個(gè)部分：正向偏壓下的載流子注入、復(fù)合輻射和光能傳輸。發(fā)光二極管有許多的優(yōu)點(diǎn)：工作電壓低，耗電量少；性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)(一般為10 萬(wàn)到1000萬(wàn)小時(shí))；抗沖擊，耐振動(dòng)性強(qiáng)；重量輕，體積小，成本低。

　　目前的發(fā)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(shù)字及其他符號(hào)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(lái)的一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。

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