LED为什么会发出不同颜色的光,此文让我豁然开朗!

LED为什么会发出不同颜色的光,此文让我豁然开朗!
2018年05月25日 20:11 制造原理

小伙伴们大家好!我是小马哥,这次我给小伙伴们讲讲LED,上次那个妹子问什么是二极管,我给妹子讲了下PN 结的原理后妹子一脸懵,后来就再也约不到那个妹子出来玩了。

小马哥这次就不讲那么深了,LED就是发光二极管的英文Light Emitting Diode简称,和二极管一样都是有PN结,具有单向导电性,在PN结两头的引脚加以正向电压,空穴和自由电子相遇,产生复合,然后产生了一定的能量.

这种能量要么就以发热这种方式呈现出来,要么就以发光的形式呈现出来,发光二极管就是以发光的形式呈现出来,当然了发光二极管也会发热。普通的二极管是不能发光滴。

发光二极管与二极管差别并不大,发光二极管在PN结掺杂了一些化合物:镓、砷、磷、氮等。把这些化合物掺杂到P区和N区,然后加上引脚,用环氧树脂给包起来,包起来坚固耐摔抗震。

为什么要掺杂不同的化合物呢?为了发出不同颜色的光。目前LED由于效率高而受欢迎,许多人认为这是一种新科技,其实最早的LED已经存在了50多年,1962年的时候老美就研发出发光二级管了。

很多小伙伴都以为LED发出的光都是白色的,其实是红色的,但是亮度非常微弱,当掺入砷化镓,使LED发出了红色,当然不是为了研发红光而使LED发出红色的光,后来被惠普买去当做指示灯用了,这就是为什么许多的指示灯都是红色的原因。

随着科技的发展,慢慢的就出现了一些其他的颜色:掺入磷化镓使LED发出绿色光,掺入碳化硅使LED发黄光等等。

1993年日本的一位电子工程专家中村修二成功发明了高亮度的蓝色LED, 2014年凭借“发明高亮度蓝色发光二极管,带来了节能明亮的白色光源”,天野浩与赤崎勇、中村修二共同获得诺贝尔物理学奖。

是不是有点懵,为什么发明了蓝色的发光二极管,就带来了白色光源。自然界的许多光源都是经过多种颜色混合而成的,白色光则是红色、绿色和蓝色混合而成。

中村修二发明蓝色发光二极管之前,就发明出了红色和绿色的发光二极管,蓝光LED的出现将三原色集齐混合后,高亮度的白色光源就出来了,这种方法制造出白色的光源,它成本比较高,要三原色的混合,制作工艺也复杂。但是效率高,白色的色域广。

现在生产技术先进,白光LED很少用这个方法制造了,当然了还有其他的方法发出白光,比如说蓝色的LED芯片上抹上黄色的荧光粉,咱们肉眼看起来就是白色的光了。

又有小伙伴要问了,中村修二怎么就获得了诺贝尔物理学奖,怎么就不是颁布给红色发光二极管的发明人,或者绿色发光二极管的发明人呢,他们的贡献也很大啊,为何就给了时隔那么久才发明出蓝色发光二极管的发明者呢?

因为由于制作蓝色LED非常困难,其他的发明者因为制作工艺,放弃了继续研究,中村修二还是坚持的继续研发,蓝色发光二极管的出现,混合黄色的荧光粉,把LED推向了照明界。

蓝色发光二极管的出现,聚齐了三原色,在显示屏中,实现了全彩显示屏。混合发出白色的光源,实现了LED作为照明光源的用途。所以蓝光LED在LED照明上有着重要的意义。

许多的颜色要么基于三原色或者两原色混合发光,或者单一的原色加上荧光粉发不同颜色的光,实现白光的两种途径中,目前应用最广泛,实现了产业化的就是在蓝色LED的基础上加了黄色的荧光粉。

每个颜色都对应着它自己的波长,什么是波长呢?拿一根绳子,上下摇动,会出现波浪形,而波长就是两个相邻的浪顶之间的距离,用纳米做单位。波长和掺杂的不同杂质和电压有关。

有小伙伴问一个LED能发出几种光,是什么操作?这种发光二极管里面有发出两种颜色的LED芯片,有三个引脚,三个引脚中有一个是公共端,共阳极或者共阴极,拿红绿LED来说,接上公共端和红色LED另一引脚,则发出红色的光芒,接上绿色引脚和公共端则发出绿色光芒,当两个颜色同时接通,红色和绿色光芒混合,就发出黄色的光。

这种LED 集成后在显示屏的应用比较广泛,在火车站比较常见,火车站上的列车时刻表,还有就是用在交通信号灯上面等等。

还有就是闪烁版的led了,现在市面上有自己就会闪烁的LED,叫自闪烁LED。它里面有控制闪烁电路,只要通上工作电压就能哔哩哔哩的闪烁了。如果小伙伴有兴趣的话用PCB板做一个电阻和电容构成的振荡电路,闪烁的频率并不高。

现如今LED照明已经遍布咱们的生活,LED消耗能量和白炽灯减少80%左右,较节能灯减少40%左右。

白炽灯主要是通过钨丝的发热产生光源,这种灯效率不高,大部分的电能被转化为热能消耗掉了,温度越高,钨丝慢慢升华成为了钨气,然后粘附在灯泡里,使灯泡变黑,白炽灯做成 “大肚子”是有原因的,钨气升华后扩散的广,不会集中一起,不然黑色覆盖灯泡,发光亮度就会减少。慢慢的钨丝越来越细,等它断了,这只白炽灯也就结束了它的寿命。

LED照明应用范围广,效率高,占据了主要的市场,但是效率受高温影响而急剧下降,发热量也大,这就是为什么LED灯有个散热器的原因了,一般情况下LED寿命长达50000个小时,能用个五、六年。白炽灯慢慢的也退出了历史的舞台,将来会不会有其他的照明硬件把LED给挤下去呢?

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