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led基础知识发光二极管为什么会发光如何发出不同颜色的光阜新

阜新
2023年06月08日

转载自百家号作者：大年君爱好电子

一、认识led

首先来认识一下什么是led，它的中文名是发光二极管，这是一种将电能转换成光能的固体电致发光半导体器件，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p-n结。如下图，它主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五个部分所组成。

二、led如何发光

1）发光原理

理解led如何发光之前，先来认识一下什么是电致发光原理，这是由于电场作用激发电子由低能态跃迁到高能态，当这些电子从高能态回到低能态的时候，根据能量守恒，多余的能量就以光的形式释放，这时候就产生发光，因此，led发光实质上就是由于电子的跃迁导致，也就是说电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光子的形式释放。

2）发光颜色

那么led如何发出不同的颜色呢，我们知道每一种光都会有一个波长，红色发光二极管的波长一般为650~700nm，橙色发光二极管的波长一般为610~630nm摆布，黄色发光二极管的波长一般为585nm摆布，绿色发光二极管的波长一般为555~570nm。根据pn结不同，led可以发出不同颜色的光，我们较为常见的是红、黄、绿、蓝四种颜色。

那么问题来了，如何需要获得其他颜色的光呢？led属于电流控制型半导体器件，应用时需串接合适的限流电阻。通俗单色发光二极管的发光色彩与发光的波长有关。

例如我们常见的白光，理论上蓝光led结合原有的红光led和绿光led可产生白光，但白光led却很少是这样造出来的。现时生产的白光led大部分是通过在蓝光led上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成的，当led芯片发出蓝光，部分蓝光便会被这种晶体很高效地转换成一个光谱较宽黄色的光。由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体，再混合led本身的蓝光，使它看起来就像白色光。

荧光粉主要分铝酸盐和硅酸盐，铝酸盐性能优于硅酸盐，铝酸盐为代表的是yag，yag性能稳定，光衰低，硅酸盐自身的化学稳定性较差，但亮度比yag高，荧光粉的质量直接决定的光源的光色的纯度跟持久度，有些光源为什么用一段时间会变颜色就是跟封装技术跟材质不过关造成。

值得注意一下：

由于led属于电流型器件，因此在实际使用中一定要串接限流电阻，工作电流根据型号不同一般为1ma到3oma。另外，由于发光二极管的导通电压一般为1.7v以上(一般在1.6-2.0v，有些特殊的高达4-5v）。应用时必须串联限流电阻以控制经过过程管子的电流。限流电阻r可用下式计算：r＝（e－uf）／if

其中：e为电源电压，uf为led的正向压降，if为led的一般工作电流。