LED(发光二极管三个英文字母缩写)的发光原理基于半导体的特性,其发光颜色取决于所采用的材料和制造工艺,以下是具体介绍:
电子与空穴复合:LED 的核心是由 P 型半导体和 N 型半导体组成的 PN 结。在 P 型半导体中,空穴是主要的载流子;在 N 型半导体中,电子是主要的载流子。当给 LED 两端加上正向电压时,电子从 N 区向 P 区移动,空穴从 P 区向 N 区移动,在 PN 结区域,电子与空穴复合。
能量释放:电子与空穴复合时,会释放出能量。这个能量以光子的形式发射出来,从而产生光。光子的能量大小取决于半导体材料的能带结构,不同的材料具有不同的能带间隙,因此会发出不同波长(即不同颜色)的光。
红光 LED:通常采用砷化镓(GaAs)等材料制成。这些材料的能带间隙较小,电子与空穴复合时释放的能量较低,对应光的波长较长,处于红光波段,波长一般在 620 - 750 纳米之间。
绿光 LED:一般使用磷化镓(GaP)等材料。其能带间隙适中,电子与空穴复合释放的能量对应绿光的波长,大约在 500 - 560 纳米范围内。
蓝光 LED:主要采用氮化镓(GaN)材料。这种材料具有较大的能带间隙,电子与空穴复合时释放的能量较高,产生的光波长较短,在蓝光波段,波长通常为 450 - 480 纳米。
白光 LED:目前常见的白光 LED 主要有两种实现方式。一种是利用蓝光 LED 芯片激发黄色荧光粉,蓝光与荧光粉发出的黄光混合形成白光。另一种是采用红、绿、蓝三基色 LED 芯片,通过精确控制三种颜色光的强度和比例,混合出白光。