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白光LED的原理...發光二極體本身是單色光源,而自然界的白光(陽光)的光譜則是包含各種顏色,所以LED不可能完全達到如自然光的效果。白光發光二極體是透過發出三源色的單 ...
白光LED的原理藍光發光二極體(LED) 發光二極體本身是單色光源,而自然界的白光(陽光)的光譜則是包含各種顏色,所以LED不可能完全達到如自然光的效果。白光發光二極體是透過發出三源色的單色光(藍、綠、紅)或以螢光劑把發光二極體發出的單色光轉化,使整體光譜含為含有三源色的光譜,刺激人眼感光細胞,使人有看見白光的感覺。
結合藍光發光二極體、紅光發光二極體和綠光發光二極體便可做出白光發光二極體,這樣產生的白光發光二極體有較廣的色域,而且效率較其他方法高,不過成本相當高。近年生產技術的改進下,越來越多產品採用這方法。
現在普及的白光發光二極體都採用單一發光單元發出波長較短的光,如藍或紫外光,再用磷光劑把部份或全部光轉化成一頻譜含有綠、紅光等波長較長的光。這種光波波長轉化作用稱為螢光,原理是短波長的光子(藍、紫、紫外光)被螢光物質(如磷光劑)中的電子吸收後,電子被激發(跳)至較高能量、不穩定的激發狀態,之後電子在返回原位時,一部份能量散失成熱能,一部份以光子形式放出,由於放出的光子能量比之前的小,所以波長較長。由於轉化過程中有部份能量化成熱能,造成能量損耗,因此這類白光發光二極體的效率較低。
發光單元有採用藍光發光二極體的,也有採用紫外光發光二極體的。日亞化學工業開發並從1996年開始生產的白光發光二極體採用藍光發光二極體作發光單元,波長450 nm至470 nm,磷光劑通常是摻雜了鈰的釔-鋁-鎵(Ce3+:YAG,實際上單晶的摻鈰(Ce)的YAG被視為閃爍器多於磷光體。)。發光二極體發出的部份藍光由螢光劑轉換成黃光為主的較寬光譜(光譜中心約為580nm),由於黃光能刺激人眼中的紅光和綠光受體,加上原有剩餘的藍光刺激人眼中的藍光受體,看起來就像白色光,而其所呈現的色澤常被稱作「月光的白色」。若要調校淡黃色光的顏色,可以把摻雜在Ce3+:YAG中的鈰(Ce)換作其他稀釋金屬,例如鋱或釓,甚至可以以取代YAG中的部份或全部鋁的模式做到。而基於其光譜的特性,紅色和綠色的物體在這種發光二極體照射下看起來會不及寬頻譜光源照射時那麼鮮明。另外由於生產工藝的波動,這種發光二極體的成品的色溫並不統一,從暖的黃色到冷的藍色都有,所以在生產過...
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