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）等半導體制成的，其核心是PN結。因此它具有壹般P-N結的I-V特性，即正向導通，反向截止、擊穿特性。此外，在壹定條件下，它還具有發光特性。在正向電壓下，電子由N區註入P區，空穴由P區註入N區。進入對方區域的少數載流子（少子）壹部分與多數載流子（多子）復合而發光。 假設發光是在P區中發生的，那麽註入的電子與價帶空穴直接復合而發光，或者先被發光中心捕獲後，再與空穴復合發光。除了這種發光復合外，還有些電子被非發光中心（這個中心介於導帶、介帶中間附近）捕獲，而後再與空穴復合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發光的復合量相對於非發光復合量的比例越大，光量子效率越高。由於復合是在少子擴散區內發光的，所以光僅在靠近PN結面數μm以內產生。 理論和實踐證明，光的峰值波長λ與發光區域的半導體材料帶隙Eg有關，即 λ≈1240/Eg（mm） 式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產生可見光（波長在380nm紫光～780nm紅光），半導體材料的Eg應在3.26～1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光。已有紅外、紅、黃、綠及藍光發光二極管，但其中藍光二極管成本、價格很高，使用不普遍。 極限參數 （1）允許功耗Pm:允許加於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，發光二極管可能被擊穿損壞。 （4）工作環境topm:發光二極管可正常工作的環境溫度範圍。低於或高於此溫度範圍，發光二極管將不能正常工作，效率大大降低。 不改變材質的前提下，在LED的極限範圍內，提高亮度的手段就是提高電流，隨著電流升高，LED發熱量會劇增。使用過LED光源便攜投影機的，或微投的朋友，壹定都深有體會，LED光源的投影機，非常熱，而且普遍會有明顯的噪音。這些產品，機身小是壹方面，關鍵還是其自身發熱量較大所致。 隨著功率的增加，LED的散熱問題顯得越來越突出，大量實際應用表明，LED不能加大輸入功率的基本原因，是由於LED在工作過程中會放出大量的熱，使管芯結溫迅速上升，熱阻變大。輸入功率越高，發熱效應越大。溫度的升高將導致器件性能變化與衰減，非輻射復合增加，器件的漏電流增加，半導體材料缺陷增長，金屬電極電遷移，封裝用環氧樹脂黃化等等，嚴重影響LED的光電參數。甚至使功率LED失效。因此，對於LED器件，降低熱阻與結溫、對發光二極管的熱特性進行研究顯得日趨重要。 獨特優勢 (壹)節約能源：LED的光譜幾乎全部集中於可見光頻段，其發光效率可達80―90%。筆者還將LED燈與普通白熾燈、螺旋節能燈及T5三基色熒光燈做了壹番比較，結果顯示：普通白熾燈的光效為12lm/w，壽命小於2000小時，螺旋節能燈的光效為60lm/w，壽命小於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，壽命可大於100000小時。有人還預測，未來的LED壽命上限將無窮大。 壹般人都認為，節能燈可節能4/5是偉大的創舉，但LED比節能燈還要節能1/4，這是固體光源更偉大的改革。除此之外，LED還具有其他優勢，光線質量高，基本上無輻射，屬於典型的綠色照明光源；可靠耐用，維護費用極為低廉等等。正因為LED具有以上其他固體光源還無法匹敵的特點，10年後LED將是照明行業的主流光源。 (二)安全環保：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，便於運輸，非常環保，被稱為”綠色能源”。 (三)使用壽命長：LED體積小、重量輕，外殼為環氧樹脂封裝，不僅可以保護內部芯片，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是半導體器件,即使是頻繁的開關，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、熒光燈及節能熒光燈。 (四)響應速度快：LED的響應頻率fτ與註入少數載流子的壽命τmc有關，如GaAs材料制成的LED，其τmc壹般在1―10ns 範圍內，則響應頻率約為16―160MHz，這樣高的響應頻率對於顯示6.5MHz的視頻信號來說已經足夠了，這也是實現視頻 LED大屏幕的關鍵因素之壹。 LED響應時間最低的已達1微秒，壹般的多為幾個毫秒，約為普通光源響應時間的1/100。因此可用於很多高頻環境，如汽車剎車燈或狀態燈，可以縮短車後車輛的剎車時間，從而提高安全性。 (五)發光效率高：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的光效經改善後可達到50―200lm/w，且光的單色性好、光譜窄，無需過濾就可直接發出有色可見光。 (六)LED元件的體積小：更加便於各種設備的布置和設計，而且能夠更好地實現夜景照明中“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，純度高。 (八)LED發光指向性強：亮度衰減比傳統光源低很多。 (九)LED低壓直流電即可驅動：具有負載小、幹擾弱的優點,對使用環境要求較低。 (十)可較好控制發光光譜組成：從而能夠很好地用於博物館以及展覽館中的局部或重點照明。 (十壹)可控制半導體發光層、半導體材料禁止帶幅的大小：從而發出各種顏色的光線，且彩度更高。 (十二)顯色性高：不會對人的眼睛造成傷害。 應用領域 LED照明燈具裏，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於任何場合，包括美術 LED控制模組 館，博物館等對顏色度要求較高的場所。但是對於商場，寫字樓等大規模設施來說，作為大範圍照明的LED燈具雖然已經誕生，但是其指向性(LED芯片發出的光是直線，發散性不好)太高，造成大面積內設計平均的照度很困難。燈管型LED照明燈具排列過密，設計成本過高，失去節能效果。因此，現階段裝飾用途場合，LED照明燈具完全可用，大面積室內照明還不成熟。 1）信號指示應用：信號照明是LED單色光應用比較廣泛也是比較早的壹個領域，約占LED應用市場的4%左右。 2）顯示應用:指示牌、廣告牌、大屏幕顯示等，LED用於顯示屏幕的應用約占LED應用的20%—25%，顯示屏幕可分為單色和彩色。 3）照明應用： 壹便攜燈具：手電筒、頭燈、礦工燈、潛水燈等； LED照明手電筒 二汽車用燈：高位剎車燈、剎車燈、轉向燈、倒車燈等，大功率的LED已被大量用於汽車照明中。 ③特殊照明：太陽能庭院燈、太陽能路燈、水底燈等；由於LED尺寸小，便於動態的亮度和顏色控制，因此比較適合用於建築照明。 四背光照明：普通電子設備功能顯示背光源、筆記本電腦背光源、大尺寸超大尺寸LCD顯示器背光源等，LED作為手機顯示的背光源是LED應用最廣泛的領域。 伍投影光源：投影儀用RGB光源。 ⑥普通照明：各類通用照明燈具、照明光源等分為商業照明和家居照明。