Как светодиод излучает разные цвета?
Основы
* Светодиод =светоизлучающий диод: Светодиод — это полупроводниковый прибор, излучающий свет при прохождении через него электрического тока.
* Энергия и Свет: Цвет света, излучаемого светодиодом, зависит от разницы энергий между уровнями энергии электронов в полупроводниковом материале.
Как это работает
1. Полупроводниковый материал: Светодиоды изготавливаются из различных полупроводниковых материалов (например, арсенида галлия, фосфида галлия или их комбинаций), которые имеют разную энергетическую ширину запрещенной зоны. Эта запрещенная зона определяет энергию, необходимую для возбуждения электрона и заставить его излучать свет.
2. Электронное возбуждение: Когда электрический ток протекает через светодиод, электроны переходят на более высокие энергетические уровни внутри полупроводникового материала.
3. Излучение фотонов: Когда возбужденные электроны падают на свой более низкий энергетический уровень, они высвобождают избыточную энергию в виде фотона (частицы света).
4. Определение цвета: Энергия испускаемого фотона соответствует определенной длине волны света, которую мы воспринимаем как цвет.
Пример:
* В красном светодиоде используется материал с определенной запрещенной зоной, который позволяет электронам испускать фотоны с длиной волны, соответствующей красному свету.
* В синем светодиоде используется другой материал с большей запрещенной зоной, в результате чего образуются фотоны с более короткой длиной волны и более высокой энергией, что приводит к излучению синего света.
Создание разных цветов
* Различные материалы: Как уже упоминалось, разные полупроводниковые материалы дают разные цвета.
* Фосфоры: Многие светодиоды, особенно белые, используют метод, называемый «преобразованием люминофора». Синий светодиод сочетается с люминофорным материалом, который поглощает синий свет и излучает более широкий спектр света, что приводит к восприятию белого света.
* Комбинации: Некоторые светодиоды состоят из нескольких полупроводниковых слоев, которые излучают разные цвета, которые затем комбинируются для создания дополнительных цветовых вариаций.
Вкратце
Цвет светодиода определяется используемым полупроводниковым материалом, который определяет уровни энергии электронов и длину волны излучаемого света. Манипулируя составом материала, люминофорными покрытиями или наслаивая различные материалы, производители создают широкую гамму цветов светодиодов.