彩色的LED灯是如何做出来的，LED的本质和发光原理的介绍

LED的本质和发光原理是什么，彩色的LED灯是怎么做出来的

白炽灯和LED灯发光亮度的对比，他们都是在一瓦的电功率的情况下，就量度而言，LED比白炽灯亮十多倍，接下来我们就来说一下led灯到底是怎么发光的。

LED的全称是Light Emitting Diode，意思是发光二极管，所以本质上LED也属于二极管的一种，由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成，就拿普通的二极管来说，比如当我们给他加正向电压时，他就能导通，加反向电压的话，这个二极管就会截止。

这是因为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P型半导体之间有一个过渡层，称为P-N结，N区有更多的自由电子，而P区有更多的空穴，当我们加正向电压时，电子会被电厂吸引而与空穴复合，自由电子和空穴复合的时候会释放热量，LED灯的原理和这个二极管类似，但是当自由电子和空穴复合的时候，他对外释放光能。

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普通二极管和led灯的工作原理差不多，为什么一个发热，而另一个为什么发光呢？当电流通过晶片时，N型半导体内的电子与P型半导体内的空穴在发光层剧烈地碰撞复合产生光子，以光子的形式发出能量（即大家看见的光），这完全取决于半导体的材料，普通二极管采用的半导体材料是硅，硅原子最外层有四个电子。

纯净的硅晶体的原子最外层能形成稳定的八电子结构，它的N区是在纯净的硅原子中掺杂了5价磷，所以最外层多出来一个自由电子，而它的P区是在纯净的硅原子中掺杂了3价硼。

这样就导致他最外层缺少一个电子，形成空穴，当我们给他施加正向电压，自由电子就会和空穴复合，复合的同时就会释放热量，之所以会释放热量是硅这种物质决定的，LED采用的半导体材料不是硅，而是化合物。

比如氮化镓，氮原子最外层有五个电子，镓最外层有三个电子，所以纯净的氮化镓中，氮原子和镓原子最外层也都能形成稳定的八电子结构，它的N区是在纯净的氮化镓中掺杂了4价硅，这样就导致最外层多出一个电子。

P区是在氮化镓中掺杂了2价镁，导致最外层缺少一个电子形成空穴，LED的半导体结构是这样的，当我们给他加正向电压，自由电子与空穴复合，复合之后产生光子，LED就是这样发光的。

还有就是它发出的光是蓝色的，这是由于氮化镓这种材料决定的，实际的LED还需要再给他加一个蓝宝石衬底，然后再加一层氮化镓缓冲层，这些主要作用就是一个载体，用来长在上述的发光氮化镓结构。

接下来把它们放在LED灯的负极引脚上，然后用一根很细的导线把她接到正极引脚上，最后给他加一个透明树脂封装，LED灯就生产完成了，给它通上电，它就能发出蓝光了。

应用不同的半导体材料就能发出不同颜色的光，比如采用镉硒化锌半导体材料的LED可以发出绿色的光，采用磷化铝镓铟可以发出黄色的光，砷化铝镓可以发出红色的光。

那怎么发出白光呢？最简单的办法是在蓝色LED灯半导体上注入黄色的荧光体，这样就能发出白光了，还有一种办法就是用多种半导体晶片组合的方式，把红、绿、蓝三种颜色的半导体材料都集成到一个led灯里面，这样也能发出白色的光。

对于白光LED，内部结构除了芯片之外，还有荧光粉。一般用蓝光芯片激发黄色荧光粉，复合得到白光，这里除了芯片的电致发光之外，还有荧光粉的光致发光。除此形式之外，还有三基色的芯片组合得到白光。

还有就是不同颜色的光，它的发光效率也是不一样的，发光效率的单位是流明为瓦，意思就是在一瓦电功率的情况下发射了多少流明的光，这个值越大越好，以白炽灯为例，在一瓦的电功率情况下，他只能发出13流明的光。

接下来我们来看看各种颜色的LED相比于白炽灯效率提高了多少吧？

最后给大家分享不同的半导体材料所对应的波长，Led灯压降，如果你觉得文章对你有帮助，别忘了帮我点个赞。

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审核编辑：符乾江