发光二极管

    发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压大于5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过二极管的电流。

    发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。

    发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。

    LED的控制模式有恒流和恒压两种，有多种调光方式，比如模拟调光和PWM调光，大多数的LED都采用的是恒流控制，这样可以保持LED电流的稳定，不易受VF的变化，可以延长LED灯具的使用寿命。

    1、普通单色发光二极管

    普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件，使用时需串接合适的限流电阻。

    2、蓝光发光二极管（LED）

    普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关，而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。红色发光二极管的波长一般为650～700nm，琥珀色发光二极管的波长一般为630～650nm ，橙色发光二极管的波长一般为610～630nm左右，黄色发光二极管的波长一般为585nm左右，绿色发光二极管的波长一般为555～570nm。

   3、高亮度单色发光二极管

    高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管使用的半导体材料与普通单色发光二极管不同，所以发光的强度也不同。通常，高亮度单色发光二极管使用砷铝化镓（GaAlAs）等材料，超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓（GaAsInP）等材料，而普通单色发光二极管使用磷化镓（GaP）或磷砷化镓（GaAsP）等材料。

    4、变色发光二极管

    变色发光二极管是能变换发光颜色的发光二极管。变色发光二极管发光颜色种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色（有红、蓝、绿、白四种颜色）发光二极管。

    变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管。

   5、闪烁发光二极管

    闪烁发光二极管（BTS）是一种由CMOS集成电路和发光二极管组成的特殊发光器件，可用于报警指示及欠压、超压指示。

    闪烁发光二极管在使用时，无须外接其它元件，只要在其引脚两端加上适当的直流工作电压（5V）即可闪烁发光。

    6、红外发光二极管

    红外发光二极管也称红外线发射二极管，它是可以将电能直接转换成红外光（不可见光）并能辐射出去的发光器件，主要应用于各种光控及遥控发射电路中。

    红外发光二极管的结构、原理与普通发光二极管相近，只是使用的半导体材料不同。红外发光二极管通常使用砷化镓（GaAs）、砷铝化镓（GaAlAs）等材料，采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。

    常用的红外发光二极管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等。

   7、紫外发光二极管

    基于半导体材料的紫外发光二极管(UV LED)具有节能、环保和寿命长等优点，在杀菌消毒、医疗和生化检测等领域有重大的应用价值。近年来，半导体紫外光电材料和器件在全球引起越来越多的关注，成为研发热点。 2018年12月9一12日，由中国科学院半导体研究所主办的第三届“国际紫外材料与器件研讨会” (IWUMD一2018)在云南昆明召开，来自十二个国家的270余位代表出席了会议。本次会议汇聚了国内外在紫外发光二极管材料和器件相关领域的多位顶尖专家的最新研发成果报告。 

    紫外发光二极管是氮化物技术发展和第三代半导体材料技术发展的主要趋势，拥有广阔的应用前景。中国科技部为了加快第三代半导体固态紫外光源的发展，争施了“第三代半导体固态紫外光源材料及器件关键技术”重点研发计划专项（2016YFB0400800）。国家重点研发计划的支持和国际紫外材料与器件研讨会的举办，将为加快实现我国第三代半导体紫外光源的市场化应用，带动我国紫外半导体发光二极管材料和器件技术创亲及产业化发展发挥积极的作用。 

    8、有机发光二极管

    1987年，柯达公司邓青云等成功制备了低电压、高亮度的有机发光二极管（OLED），第一次向世界展示了OLED在商业上的应用前景‘“。1995年，Kido在science杂志上发表了白光有机发光二极管（wOLED）的文章， 虽然效率不高，但揭开了OLED照明研究的序幕。经过几十年的发展，OLED的效率和稳定性早已满足小尺寸显示器的要求，受到众多高端仪器仪表、手机和移动终端公司的青睐，大尺寸技术也日渐完善。 

    OLED材料的发展是OLED产业蓬勃发展的基础。最早的OLED发光材料是荧光材料，但荧光材料由于自旋阻禁，其理论内量子效率上限仅能达到25%。1998年，Ma以及Forrest和Thompson等先后报道了磷光材料在OLED材料中的应用，从而为突破自旋统计规律、100%地利用所有激子的能量开辟了道路。但是磷光材料也存在一定的问题，由于含有贵金属，价格很高而且蓝光材料的稳定性长期停滞不前。

    2009年，日本九州大学的Adachi教授首次将热活化延迟荧光（TADF）材料引入OLED。此类材料具有极低的单三线态能隙，可通过三线态激子的反向系间窜越（RISC）实现100%的理论内 量子效率。材料体系和器件结构的日渐完善，使得OLED在显示领域崭露头角。另一方面，WOLED具有发光效率高、光谱可调、蓝光成分少和面光源等一系列优 势，作为低色温、无蓝害的高效光源，有望成为未来健康照明的新趋势。