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LED灯珠发光原理

来源: | 发布日期:2025-08-18

在光电元器件领域,LED 灯珠凭借高效的电能 - 光能转化能力,成为各类显示、指示设备的核心元件。LED 灯珠的发光并非传统的热辐射发光,而是基于半导体材料的 “电致发光” 效应,其原理涉及载流子运动、能级跃迁等关键过程。明确 LED 灯珠的发光原理,能更深入理解其性能优势与应用适配性。东莞市洲创实业有限公司,15 年专注 LED 光电元器件定制生产,其 LED 灯珠通过优化半导体材料与封装工艺,最大化发光效率与稳定性,成为小米、联想、康冠、海信、比亚迪、小天才等电子行业 500 强企业的信赖合作伙伴,以品质技术及服务赢得一致好评。


led灯珠

LED 灯珠的核心结构是 “PN 结”,这是实现电致发光的基础。LED 灯珠内部由 P 型半导体与 N 型半导体构成,两者交界处形成 PN 结:P 型半导体富含空穴(带正电),N 型半导体富含自由电子(带负电)。未通电时,PN 结两侧的空穴与电子因浓度差会发生扩散,形成内建电场(方向从 N 区指向 P 区),阻止载流子进一步扩散,处于平衡状态。当 LED 灯珠接入正向电压(P 区接正极,N 区接负极)时,外部电场会抵消内建电场,打破平衡状态,促使 N 区的自由电子向 P 区移动,P 区的空穴向 N 区移动,载流子在 PN 结附近发生复合。洲创实业的 LED 灯珠采用高纯度半导体材料(如蓝宝石衬底 GaN 基材料),PN 结界面平整度达纳米级,小米、联想的显示设备中,其 LED 灯珠的载流子复合效率比普通产品高 20%,为高效发光奠定基础。
载流子复合过程中释放能量,以光子形式呈现,这是 LED 灯珠发光的核心环节。电子在 N 区处于高能级,移动到 P 区后与空穴复合,会从高能级跃迁到低能级,多余的能量以光量子(光子)的形式释放,形成可见光或红外光。光子的能量(决定光的波长与颜色)由半导体材料的 “禁带宽度” 决定:禁带宽度越大,光子能量越高,波长越短(如 GaN 材料禁带宽度对应蓝光,GaP 材料对应红光)。例如,红光 LED 灯珠采用 GaAsP 材料,禁带宽度较小,发射波长约 620-660nm;蓝光 LED 灯珠采用 GaN 材料,禁带宽度较大,发射波长约 450-470nm。洲创实业的 LED 灯珠通过精准控制材料组分,实现波长偏差≤±5nm,康冠、海信的彩色显示设备中,其 LED 灯珠的颜色纯度达 95%,色彩还原度显著优于同类产品。
电流驱动是 LED 灯珠持续发光的必要条件,需匹配其单向导电特性。LED 灯珠属于单向导电器件,仅在正向导通时发光,反向截止时不发光(且反向耐压较低,通常≤5V,需避免反向电压过高导致损坏)。正向导通时,电流从 P 区流入、N 区流出,电流大小决定发光亮度:在额定电流范围内(如常规 LED 灯珠额定电流 20mA),电流越大,载流子复合数量越多,发光亮度越高;但电流超过额定值会导致 PN 结温度升高,加速光衰,缩短 LED 灯珠寿命。洲创实业的 LED 灯珠正向电压偏差≤±0.1V,在额定电流下亮度偏差≤±8%,比亚迪、小天才的指示灯设备中,其 LED 灯珠的亮度一致性确保多颗灯珠同时点亮时无明显差异。
封装工艺对 LED 灯珠的发光效果与可靠性至关重要,影响光的提取与保护。LED 灯珠的封装过程需将半导体芯片固定在支架上,通过金线连接电极,再用胶体(环氧树脂或硅胶)封装保护:支架起到散热与导电作用,胶体则用于固定芯片、保护内部结构,并通过光学设计(如透镜形状)控制光的发散角度(20°-160°)。若封装胶体透光率低(如低于 90%),会导致部分光子被吸收,降低发光效率;若胶体耐温性差,高温下易变黄,长期使用会出现亮度衰减。洲创实业的 LED 灯珠采用高透光硅胶(透光率≥95%)与镀金支架,胶体耐温达 125℃,小米、联想的长期使用设备中,其 LED 灯珠 1000 小时光衰率≤3%,寿命达 5 万小时以上,远超行业平均水平。
不同类型的 LED 灯珠,发光原理存在细微差异,适配不同应用场景。例如,红外 LED 灯珠(波长 850nm 或 940nm)的发光原理与可见光 LED 灯珠一致,但材料组分不同(如采用 GaAs 材料),发射的红外光不可见,主要用于红外通信(如遥控器、红外对管);白光 LED 灯珠则通过 “蓝光激发荧光粉” 实现白光:先由 GaN 芯片发射蓝光,蓝光照射封装胶体中的荧光粉(如 YAG 荧光粉),荧光粉吸收蓝光后激发黄光,蓝光与黄光混合形成白光。洲创实业的红外 LED 灯珠光功率偏差≤±5%,在小米、联想的红外遥控设备中,其 LED 灯珠的传输距离达 15 米;白光 LED 灯珠色温偏差≤±200K,康冠、海信的背光设备中,其 LED 灯珠的白光均匀度达 90%,无明暗不均现象。
作为 15 年专注 LED 光电元器件定制生产的企业,洲创实业的 LED 灯珠在发光原理应用上具备全方位优势。从半导体材料提纯、PN 结制备,到封装工艺优化、电流特性匹配,每环节均通过严格测试(如光电性能测试、环境可靠性测试),确保 LED 灯珠发光效率高、稳定性强、寿命长。除 LED 灯珠外,公司主营产品还包括数码管、光耦、光电开关、红外对管、距离传感器等,形成完整光电解决方案,以品质技术及服务赢得电子行业 500 强企业一致好评。
为帮助客户选择适配的 LED 灯珠,洲创实业提供样品支持与技术对接服务,客户可通过咨询热线 13809615146 申请不同颜色、规格的 LED 灯珠样品,技术团队会根据应用场景(如显示、指示、通信)提供发光性能匹配建议。选择洲创实业的 LED 灯珠,能充分发挥其电致发光的高效优势,提升产品的光效与可靠性。如需了解更多 LED 灯珠的技术参数,欢迎拨打咨询热线获取支持。

【本文标签】 led灯珠 发光二极管

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