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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。
在能耗方面，LED灯的能耗是白炽灯的十分之一，是节能灯的四分之一。这是LED灯的一个大的特点。现在的人们都崇尚节能环保，也正是因为节能的这个特点，使得LED灯的应用范围十分广泛，使得LED灯十分的受欢迎。
所谓的“干净”不是指的灯表面以及内部的干净，而是这个灯是属于冷光源的，不会产生太多的热量，不会吸引那些喜光喜热的昆虫。特别是在夏天，农村的虫子会特别的多。有的虫子天性喜热，白炽灯和节能灯在使用一段时间之后都会产生热量，这个热量正好是虫子喜欢的，就容易吸引虫子过来。这无疑会对灯表面带来很多的污染物，而且，虫子的排泄物还会使得室内变得很脏。但是，LED灯是冷光源，不会吸引虫子过来的，这样，就不会产生虫子的排泄物。所以说，LED灯更加的 “干净”。
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。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。
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