LED的本質和發光原理是什么，彩色的LED燈是怎么做出來的

白熾燈和LED燈發光亮度的對比，他們都是在一瓦的電功率的情況下，就量度而言，LED比白熾燈亮十多倍，接下來我們就來說一下led燈到底是怎么發光的。

LED的全稱是Light Emitting Diode，意思是發光二極管，所以本質上LED也屬于二極管的一種，由含鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成，就拿普通的二極管來說，比如當我們給他加正向電壓時，他就能導通，加反向電壓的話，這個二極管就會截止。

這是因為發光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和P型半導體之間有一個過渡層，稱為P-N結，N區有更多的自由電子，而P區有更多的空穴，當我們加正向電壓時，電子會被電廠吸引而與空穴復合，自由電子和空穴復合的時候會釋放熱量，LED燈的原理和這個二極管類似，但是當自由電子和空穴復合的時候，他對外釋放光能。

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普通二極管和led燈的工作原理差不多，為什么一個發熱，而另一個為什么發光呢？當電流通過晶片時，N型半導體內的電子與P型半導體內的空穴在發光層劇烈地碰撞復合產生光子，以光子的形式發出能量（即大家看見的光），這完全取決于半導體的材料，普通二極管采用的半導體材料是硅，硅原子最外層有四個電子。

純凈的硅晶體的原子最外層能形成穩定的八電子結構，它的N區是在純凈的硅原子中摻雜了5價磷，所以最外層多出來一個自由電子，而它的P區是在純凈的硅原子中摻雜了3價硼。

這樣就導致他最外層缺少一個電子，形成空穴，當我們給他施加正向電壓，自由電子就會和空穴復合，復合的同時就會釋放熱量，之所以會釋放熱量是硅這種物質決定的，LED采用的半導體材料不是硅，而是化合物。

比如氮化鎵，氮原子最外層有五個電子，鎵最外層有三個電子，所以純凈的氮化鎵中，氮原子和鎵原子最外層也都能形成穩定的八電子結構，它的N區是在純凈的氮化鎵中摻雜了4價硅，這樣就導致最外層多出一個電子。

P區是在氮化鎵中摻雜了2價鎂，導致最外層缺少一個電子形成空穴，LED的半導體結構是這樣的，當我們給他加正向電壓，自由電子與空穴復合，復合之后產生光子，LED就是這樣發光的。

還有就是它發出的光是藍色的，這是由于氮化鎵這種材料決定的，實際的LED還需要再給他加一個藍寶石襯底，然后再加一層氮化鎵緩沖層，這些主要作用就是一個載體，用來長在上述的發光氮化鎵結構。

接下來把它們放在LED燈的負極引腳上，然后用一根很細的導線把她接到正極引腳上，最后給他加一個透明樹脂封裝，LED燈就生產完成了，給它通上電，它就能發出藍光了。

應用不同的半導體材料就能發出不同顏色的光，比如采用鎘硒化鋅半導體材料的LED可以發出綠色的光，采用磷化鋁鎵銦可以發出黃色的光，砷化鋁鎵可以發出紅色的光。

那怎么發出白光呢？最簡單的辦法是在藍色LED燈半導體上注入黃色的熒光體，這樣就能發出白光了，還有一種辦法就是用多種半導體晶片組合的方式，把紅、綠、藍三種顏色的半導體材料都集成到一個led燈里面，這樣也能發出白色的光。

對于白光LED，內部結構除了芯片之外，還有熒光粉。一般用藍光芯片激發黃色熒光粉，復合得到白光，這里除了芯片的電致發光之外，還有熒光粉的光致發光。除此形式之外，還有三基色的芯片組合得到白光。

還有就是不同顏色的光，它的發光效率也是不一樣的，發光效率的單位是流明為瓦，意思就是在一瓦電功率的情況下發射了多少流明的光，這個值越大越好，以白熾燈為例，在一瓦的電功率情況下，他只能發出13流明的光。

接下來我們來看看各種顏色的LED相比于白熾燈效率提高了多少吧？

最后給大家分享不同的半導體材料所對應的波長，Led燈壓降，如果你覺得文章對你有幫助，別忘了幫我點個贊。

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審核編輯：符乾江