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什么是发光二极管(LED)?它是如何发光的?

日期: 2021-01-29 00:35 字体大小 |打印

  发光二极管(LED)是电致发光光源的一种。电致发光光源是固体在电场的作用下直接发光的光源。

  发光二极管(简称LED)是一种基于半导体二极管的PN结特性,将电能转换成光的器件,其基本工作原理是一个电光转换的过程。自然界的物体根据导电性能的强弱可分为导体、绝缘体和半导体,单晶硅(Si)和单晶锗(Ge)都是一种纯净的半导体。在一纯净的半导体上,通过渗入少量杂质,会使其导电能力发生显著变化,可一边形成P型导体,另一边形成N型导体,在这两种导电性能相反的半导体界面上,形成的一个特殊的带电薄层即PN结。当一个正向偏压施加在半导体PN结两端,PN结正向导通。在发生载流子注入(电子注入P区或空穴注入N区)时,部分载流子被对方复合,其多余的能量则以光的形式向外辐射,有的半导体材料对应的发光波长正好处于可见光区域,这种发光称为注入式场致发光,或PN结发光。

  半导体材料发光机理决定了单一LED芯片不可能发出连续光谱的白光,要获得白光,必须用其他方式合成白光。如在蓝色LED芯片里涂敷高效黄色荧光粉,蓝光及被蓝光激发的荧光粉发射的黄光经调控后可得到各种色温的白光;或在紫色LED芯片里涂敷红、绿、蓝三基色荧光粉,荧光粉被紫外光激发产生白光。

  随着半导体材料及其工艺技术的不断突破,LED不仅应用在指示或显示领域,工厂批量生产的发光二极管芯片,其发光效率已经达到100lm/W以上,它已经成为继白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯之后的新一代电光源。