LED光源的LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有壹般P-N結(jié)的I-V特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。此外，在壹定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）壹部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光。假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生。

理論和實踐證明，光的峰值波長λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料帶隙Eg有關(guān)，即 λ≈1240/Eg（mm）

式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產(chǎn)生可見光（波長在380nm紫光～780nm紅光），半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.26～1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光。已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本、價格很高，使用不普遍。

極限參數(shù)

（1）允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED發(fā)熱、損壞。

（2）最大正向直流電流IFm：允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。

（3）最大反向電壓VRm：所允許加的最大反向電壓。超過此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。

（4）工作環(huán)境topm:發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。

不改變材質(zhì)的前提下，在LED的極限范圍內(nèi)，提高亮度的手段就是提高電流，隨著電流升高，LED發(fā)熱量會劇增。使用過LED光源便攜投影機(jī)的，或微投的朋友，壹定都深有體會，LED光源的投影機(jī)，非常熱，而且普遍會有明顯的噪音。這些產(chǎn)品，機(jī)身小是壹方面，關(guān)鍵還是其自身發(fā)熱量較大所致。

隨著功率的增加，LED的散熱問題顯得越來越突出，大量實際應(yīng)用表明，LED不能加大輸入功率的基本原因，是由于LED在工作過程中會放出大量的熱，使管芯結(jié)溫迅速上升，熱阻變大。輸入功率越高，發(fā)熱效應(yīng)越大。溫度的升高將導(dǎo)致器件性能變化與衰減，非輻射復(fù)合增加，器件的漏電流增加，半導(dǎo)體材料缺陷增長，金屬電極電遷移，封裝用環(huán)氧樹脂黃化等等，嚴(yán)重影響LED的光電參數(shù)。甚至使功率LED失效。因此，對于LED器件，降低熱阻與結(jié)溫、對發(fā)光二極管的熱特性進(jìn)行研究顯得日趨重要。

獨(dú)特優(yōu)勢

(壹)節(jié)約能源：LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可達(dá)80―90%。筆者還將LED燈與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈做了壹番比較，結(jié)果顯示：普通白熾燈的光效為12lm/w，壽命小于2000小時，螺旋節(jié)能燈的光效為60lm/w，壽命小于8000小時，T5熒光燈則為96Alm/w，壽命大約為10000小時，而直徑為5毫米的白光LED為20―28lm/w，壽命可大于100000小時。有人還預(yù)測，未來的LED壽命上限將無窮大。

壹般人都認(rèn)為，節(jié)能燈可節(jié)能4/5是偉大的創(chuàng)舉，但LED比節(jié)能燈還要節(jié)能1/4，這是固體光源更偉大的改革。除此之外，LED還具有其他優(yōu)勢，光線質(zhì)量高，基本上無輻射，屬于典型的綠色照明光源；可靠耐用，維護(hù)費(fèi)用極為低廉等等。正因為LED具有以上其他固體光源還無法匹敵的特點(diǎn)，10年后LED將是照明行業(yè)的主流光源。

(二)安全環(huán)保：LED的工作電壓低，多為1.4―3V;普通LED工作電流僅為10mA，超高亮度的也不過1A。 LED在生產(chǎn)過程中不要添加“汞”，也不需要充氣，不需要玻璃外殼，抗沖擊性好，抗震性好，不易破碎，便于運(yùn)輸，非常環(huán)保，被稱為”綠色能源”。

(三)使用壽命長：LED體積小、重量輕，外殼為環(huán)氧樹脂封裝，不僅可以保護(hù)內(nèi)部芯片，還具有透光聚光的能力。 LED使用壽命普遍在5萬―10萬小時之間，因為LED是半導(dǎo)體器件,即使是頻繁的開關(guān)，也不會影響到使用壽命。目前家用照明主要使用的是白熾燈、熒光燈及節(jié)能熒光燈。

(四)響應(yīng)速度快：LED的響應(yīng)頻率fτ與注入少數(shù)載流子的壽命τmc有關(guān)，如GaAs材料制成的LED，其τmc壹般在1―10ns 范圍內(nèi)，則響應(yīng)頻率約為16―160MHz，這樣高的響應(yīng)頻率對于顯示6.5MHz的視頻信號來說已經(jīng)足夠了，這也是實現(xiàn)視頻 LED大屏幕的關(guān)鍵因素之壹。

LED響應(yīng)時間最低的已達(dá)1微秒，壹般的多為幾個毫秒，約為普通光源響應(yīng)時間的1/100。因此可用于很多高頻環(huán)境，如汽車剎車燈或狀態(tài)燈，可以縮短車后車輛的剎車時間，從而提高安全性。

(五)發(fā)光效率高：白熾燈、鹵鎢燈的光效為12-24lm/w(流明/瓦)，熒光燈的光效為50―70lm/w，鈉燈的光效為90―140lm/w，大部分的耗電變成熱量損耗。而LED的光效經(jīng)改善后可達(dá)到50―200lm/w，且光的單色性好、光譜窄，無需過濾就可直接發(fā)出有色可見光。

(六)LED元件的體積?。焊颖阌诟鞣N設(shè)備的布置和設(shè)計，而且能夠更好地實現(xiàn)夜景照明中“只見燈光不見光源”的效果。

(七)LED光線能量集中度高：集中在較小的波長窗口內(nèi)，純度高。

(八)LED發(fā)光指向性強(qiáng)：亮度衰減比傳統(tǒng)光源低很多。

(九)LED低壓直流電即可驅(qū)動：具有負(fù)載小、干擾弱的優(yōu)點(diǎn),對使用環(huán)境要求較低。

(十)可較好控制發(fā)光光譜組成：從而能夠很好地用于博物館以及展覽館中的局部或重點(diǎn)照明。

(十壹)可控制半導(dǎo)體發(fā)光層、半導(dǎo)體材料禁止帶幅的大?。簭亩l(fā)出各種顏色的光線，且彩度更高。

(十二)顯色性高：不會對人的眼睛造成傷害。

應(yīng)用領(lǐng)域

LED照明燈具里，底燈，吊燈，投射燈等裝飾用，反射用途的LED照明燈具可以完全勝任于任何場合，包括美術(shù)

LED控制模組

博物館等對顏色度要求較高的場所。但是對于商場，寫字樓等大規(guī)模設(shè)施來說，作為大范圍照明的LED燈具雖然已經(jīng)誕生，但是其指向性(LED芯片發(fā)出的光是直線，發(fā)散性不好)太高，造成大面積內(nèi)設(shè)計平均的照度很困難。燈管型LED照明燈具排列過密，設(shè)計成本過高，失去節(jié)能效果。因此，現(xiàn)階段裝飾用途場合，LED照明燈具完全可用，大面積室內(nèi)照明還不成熟。

1）信號指示應(yīng)用：信號照明是LED單色光應(yīng)用比較廣泛也是比較早的壹個領(lǐng)域，約占LED應(yīng)用市場的4%左右。

2）顯示應(yīng)用:指示牌、廣告牌、大屏幕顯示等，LED用于顯示屏幕的應(yīng)用約占LED應(yīng)用的20%—25%，顯示屏幕可分為單色和彩色。

3）照明應(yīng)用：

壹便攜燈具：手電筒、頭燈、礦工燈、潛水燈等；

LED照明手電筒

汽車用燈：高位剎車燈、剎車燈、轉(zhuǎn)向燈、倒車燈等，大功率的LED已被大量用于汽車照明中。

特殊照明：太陽能庭院燈、太陽能路燈、水底燈等；由于LED尺寸小，便于動態(tài)的亮度和顏色控制，因此比較適合用于建筑照明。

背光照明：普通電子設(shè)備功能顯示背光源、筆記本電腦背光源、大尺寸超大尺寸LCD顯示器背光源等，LED作為手機(jī)顯示的背光源是LED應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。

投影光源：投影儀用RGB光源。

普通照明：各類通用照明燈具、照明光源等分為商業(yè)照明和家居照明。