1燈珠結(jié)構(gòu)

LED（Light Emitting Diode）燈最重要的一個(gè)發(fā)光結(jié)構(gòu)就是燈內(nèi)如綠豆大小般的燈珠。雖然它的體積很小，但它卻內(nèi)有乾坤。

將LED燈珠結(jié)構(gòu)放大之后，會(huì)發(fā)現(xiàn)有顆形如芝麻大小的晶片。

LED的燈珠微細(xì)結(jié)構(gòu)圖

這個(gè)晶片結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，一共分為好幾層：最上層叫做P型半導(dǎo)體層、中間層為發(fā)光層、最下層叫做N型半導(dǎo)體層。

那么，LED的光是怎么發(fā)出的？

2發(fā)光原理

從物理學(xué)角度來理解：當(dāng)電流通過晶片時(shí)，N型半導(dǎo)體內(nèi)的電子與P型半導(dǎo)體內(nèi)的空穴在發(fā)光層劇烈地碰撞復(fù)合產(chǎn)生光子，以光子的形式發(fā)出能量（即大家看見的光）。

發(fā)光二極管

LED也被稱之為發(fā)光二極管，它的體積極小并且很脆弱，不方便于直接使用。于是設(shè)計(jì)者就為它添加了一個(gè)保護(hù)外殼并將它封存在內(nèi)，這樣就構(gòu)成了易于使用的LED燈珠。

將許多LED燈珠拼連在一起后，就可以構(gòu)成各種各樣的LED燈。

燈杯型的LED燈

3不同顏色的LED燈

不同材料的半導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生不同顏色的光色，如紅光、綠光、藍(lán)光等等。但是，到目前為止還沒有任何一種半導(dǎo)體材料能發(fā)出白色的光。

可我們平時(shí)使用的白色LED燈珠又是怎么產(chǎn)生的呢？

4白光LED燈的產(chǎn)生

這里就需要提到一位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者——中村修二博士。他發(fā)明出了藍(lán)光LED，由此也為白光LED奠定了一定的基礎(chǔ)。基于這項(xiàng)重大的貢獻(xiàn)在2014年授予他諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

中村修二（Shuji Nakamur）

至于藍(lán)光LED是如何轉(zhuǎn)變?yōu)榘坠釲ED，最大的原因在于晶片中多了一層熒光粉。

這幅圖中不僅出現(xiàn)了上文所述的N型半導(dǎo)體層、P型半導(dǎo)體層、放光層，還多了一層“熒光粉涂層”。

基本的發(fā)光原理并沒有太大的變化：在兩層半導(dǎo)體之間，電子和與空穴碰撞復(fù)合并于發(fā)光層產(chǎn)生了藍(lán)色的光子。

所產(chǎn)生的藍(lán)光有一部分會(huì)直接穿過熒光涂層直接發(fā)射出去;剩下的一部分會(huì)打在熒光涂層上并與之作用產(chǎn)生黃色光子。藍(lán)色光子與黃色光子共同作用（混合）就產(chǎn)生了白光。

上圖是一個(gè)LED的光譜曲線：可以看到藍(lán)光峰值位于波長450納米處，而之后稍微低矮一點(diǎn)的峰值是由熒光粉吸收藍(lán)光后所產(chǎn)生的黃光的峰值。

如果藍(lán)光的占比多一點(diǎn)，則產(chǎn)生高色溫的白光;相反，如果黃光占比多一點(diǎn)，則產(chǎn)生色溫較低的白光。

5各類生活中的成品LED燈：