LED为什么会发出不同颜色的光，此文让我豁然开朗

虎威将军

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来源：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？小伙伴们请留言探讨探讨。

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二极管是啥你都不知道？还当什么电子工程师！这篇文章终于满足了我的好奇心（PN结原理篇）


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