1燈珠結構

LED（Light Emitting Diode）燈(deng)最重要的一(yi)個(ge)發光(guang)結構就是燈(deng)內如綠(lv)豆(dou)大小(xiao)般的燈(deng)珠(zhu)。雖然它的體積(ji)很小(xiao)，但它卻內有乾坤。

將LED燈珠(zhu)結構放大之后，會發現有(you)顆(ke)形如(ru)芝麻大小的(de)晶片。

LED的燈(deng)珠(zhu)微細結構圖(tu)

這個晶片結構極(ji)其復雜，一共(gong)分為(wei)好幾層：最上層叫做P型半導(dao)(dao)體(ti)(ti)層、中間層為(wei)發光層、最下層叫做N型半導(dao)(dao)體(ti)(ti)層。

那(nei)么，LED的光(guang)是怎么發出(chu)的？

2發光原理

從物理學角度(du)來理解(jie)：當電流通過(guo)晶片時(shi)，N型(xing)半導(dao)體內的(de)電子與P型(xing)半導(dao)體內的(de)空穴在發(fa)光(guang)層(ceng)劇烈(lie)地碰(peng)撞(zhuang)復(fu)合(he)產生光(guang)子，以光(guang)子的(de)形式發(fa)出能量(liang)（即大家看見的(de)光(guang)）。

發光二極管

LED也(ye)被稱之為發光二極管，它(ta)(ta)的體積極小并且很(hen)脆弱，不(bu)方便于(yu)(yu)直接使用。于(yu)(yu)是(shi)設計者就為它(ta)(ta)添加(jia)了一個保護外(wai)殼并將它(ta)(ta)封存在內，這樣就構(gou)成了易于(yu)(yu)使用的LED燈珠。

將許多LED燈珠拼(pin)連(lian)在一起后，就可以構成各(ge)種(zhong)各(ge)樣的LED燈。

燈杯型的LED燈

3不(bu)同顏色的LED燈

不同(tong)(tong)材料的半(ban)導體(ti)會產生(sheng)不同(tong)(tong)顏色的光(guang)(guang)色，如紅光(guang)(guang)、綠光(guang)(guang)、藍光(guang)(guang)等(deng)等(deng)。但是，到目前(qian)為(wei)止還(huan)沒有任何一種(zhong)半(ban)導體(ti)材料能發出白色的光(guang)(guang)。

可(ke)我們平時使用的白色LED燈珠又是怎么(me)產生的呢(ni)？

4白光LED燈的產(chan)生

這里(li)就需要提到(dao)一位諾(nuo)貝爾獎獲得者——中村(cun)修二博(bo)士。他發明出(chu)了(le)藍(lan)光LED，由此也為(wei)白光LED奠定了(le)一定的基礎。基于(yu)這項重大的貢獻在2014年授予他諾(nuo)貝爾物理學獎。

中村修二（Shuji Nakamur）

至于藍光(guang)(guang)LED是如何轉(zhuan)變為白光(guang)(guang)LED，最大的(de)原(yuan)因在于晶片中(zhong)多了(le)一層熒光(guang)(guang)粉。

這幅圖中不僅出(chu)現了上文所(suo)述的N型半導(dao)體層、P型半導(dao)體層、放光(guang)層，還多了一層“熒光(guang)粉涂層”。

基本(ben)的發光原理并沒有太大的變化：在兩層(ceng)半導體之間(jian)，電子和與(yu)空(kong)穴碰撞復合并于發光層(ceng)產生了(le)藍色的光子。

所產生(sheng)的(de)藍光(guang)(guang)(guang)有一部(bu)分(fen)會直接(jie)穿過熒光(guang)(guang)(guang)涂(tu)層直接(jie)發射出去;剩下的(de)一部(bu)分(fen)會打在熒光(guang)(guang)(guang)涂(tu)層上并與(yu)之作(zuo)用(yong)產生(sheng)黃色(se)光(guang)(guang)(guang)子。藍色(se)光(guang)(guang)(guang)子與(yu)黃色(se)光(guang)(guang)(guang)子共同(tong)作(zuo)用(yong)（混合）就產生(sheng)了白(bai)光(guang)(guang)(guang)。

上圖是一(yi)(yi)個LED的(de)(de)光(guang)(guang)譜曲線：可(ke)以看到藍光(guang)(guang)峰(feng)值位(wei)于(yu)波長(chang)450納米處，而之后(hou)稍微低矮一(yi)(yi)點的(de)(de)峰(feng)值是由(you)熒光(guang)(guang)粉吸收(shou)藍光(guang)(guang)后(hou)所產生的(de)(de)黃光(guang)(guang)的(de)(de)峰(feng)值。

如果(guo)藍光(guang)的占比多一點(dian)，則(ze)產(chan)生高色溫的白(bai)光(guang);相反(fan)，如果(guo)黃光(guang)占比多一點(dian)，則(ze)產(chan)生色溫較(jiao)低(di)的白(bai)光(guang)。

5各類生活中的成品LED燈：