客服
屏幕顏色不純原來是！LED波長、發(fā)光顏色與實際應用導致
來源：
時間：2024-10-18 09:25:24
LED 波長，指的是發(fā)光二極管所發(fā)射的光的波長范圍。LED 的光波長決定了其發(fā)出的光的顏色，涵蓋了紅光、黃光、綠光、藍光和紫光 LED，以及紅外 LED 和紫外 LED 等特殊波長 LED。下面，我們將全面深入地了解 LED 的波長特性、發(fā)光顏色、應用場景以及 LED 波長檢測方法等方面的知識。
一、LED 波長范圍與 LED 分類概述
LED 的波長是指 LED 發(fā)光中心光的波長。不同的波長可產(chǎn)生不同效果的 LED 光波，包括不可見光（紅外光和紫外光）以及可見光（如常見的紅光 LED、綠光 LED 和藍光 LED 等）。以下是三個不同 LED 波長范圍區(qū)間的分類。
- 紫外光（UV）：發(fā)光中心波長在 400nm 以下，分為近紫外（380 - 400nm）和深紫外（<300nm）。
- 可見光：發(fā)光中心波長在 400 - 780nm 之間，是人眼可以看到的范圍。我們?nèi)粘Ｊ褂玫?LED 照明燈具和 LED 顯示屏均為可見光 LED。
- 紅外光（IR）：發(fā)光中心波長大于 780nm，肉眼不可見。
二、LED 的峰值波長與主波長
事實上，LED 的波長還可詳細區(qū)分為峰值波長和主波長。在 LED 的實際應用中，我們需根據(jù)具體場景選擇不同的波長參數(shù)。
- 峰值波長（Peak Wavelength，λP）：是指光譜輸出值最高的波長，即光譜中輻射功率或發(fā)光強度最大的波長。它是一種純粹的物理量，通常應用于波形比較對稱的單色光檢測。單位為納米（nm）。設(shè)計 LED 時，峰值波長是重要參考指標，直接關(guān)系到 LED 的光學特性。
- 主波長（Dominant Wavelength，λD）：是眼睛能看到的光源發(fā)出的主要光的顏色所對應的波長。與峰值波長不同，主波長考慮了人眼的視覺感知，即人眼看到的顏色。在 CIE1931 馬蹄形坐標中，從某一點做延長線與馬蹄形曲線交點的波長被視為主波長。單位也是納米（nm）。由于光源發(fā)出的光通常由多種波長的光組成，主波長反映了這些光混合后給人的視覺印象。
在實際應用中，如果 LED 用于光學儀器并需要識別特定波長，則應使用峰值波長進行選料；如果 LED 用于為顯示器提供背光或以其他方式照亮或指示操作人員，則應使用主波長進行選料。
三、LED 發(fā)光顏色與波長范圍的關(guān)系
LED 的波長與發(fā)光顏色密切相關(guān)。光的顏色主要由其波長決定，不同波長的光對應不同的顏色。
- 紅色光：波長范圍大約在 610 - 700nm 之間。
- 橙色光：波長范圍大約在 590 - 610nm 之間。
- 黃色光：波長范圍大約在 575 - 595nm 之間。
- 綠色光：波長范圍大約在 495 - 570nm 之間。
- 藍色光：波長范圍大約在 450 - 490nm 之間。
- 紫色光：波長范圍大約在 370 - 410nm 之間。
- 紫外光：波長范圍小于 380nm。
例如，MNLEDRGB 全彩 LED 燈珠中的紅光 LED 芯片波長一般控制在 620nm 到 625nm 之間，綠光 LED 芯片波長在 530nm 到 535nm 之間，藍光 LED 芯片波長限定在 458nm 到 475nm 之間，從而獲得更加精準的紅綠藍三原色，確保優(yōu)異的混色效果，為 LED 屏提供卓越的色彩還原能力。此外，LED 的發(fā)光原理是基于半導體材料的電子躍遷，通過施加電壓激發(fā)電子從低能級躍遷到高能級，然后返回低能級時釋放出光子，這些光子的能量決定了光的波長和顏色。
四、常見可見光 LED 的主要用途
下面詳細講解幾種常見的可見光 LED，即紅光 LED、綠光 LED、藍光 LED 和紫光 LED 的主要應用場景。
- 紅光 LED：主要應用于信號指示燈、汽車尾燈、紅外線通信、激光器、生物醫(yī)學成像等領(lǐng)域。在信號指示燈中，紅光 LED 用于表示停止、警告和故障等狀態(tài)，高亮度和鮮艷顏色使信號指示更加醒目。在激光器中，紅光 LED 可作為光源，用于刻錄和顯示等應用。此外，還應用于生物醫(yī)學領(lǐng)域，用于光療和光動力學治療等。
- 綠光 LED：主要應用于戶外顯示屏、照明、草坪燈、交通信號燈等。在戶外顯示屏中，綠光 LED 能發(fā)出鮮艷的綠色光線，使顯示效果更清晰和飽滿。在照明領(lǐng)域，應用于景觀照明和室內(nèi)照明，其高亮度和節(jié)能性能使其成為照明產(chǎn)品的首選。此外，還應用于交通信號燈中，表示通行。
- 藍光 LED：被廣泛應用于室內(nèi)照明、光通信、醫(yī)療設(shè)備等。在室內(nèi)照明中，藍光 LED 可與熒光粉相結(jié)合，發(fā)出白光，用于照明和顯示器背光等。在光通信中，用于數(shù)據(jù)傳輸，具有較高的傳輸速率與穩(wěn)定性。此外，還應用于醫(yī)療設(shè)備中，用于治療皮膚疾病、牙齒美白等。
- 紫光 LED：一般應用于紫外線殺菌、紫外線檢測、熒光光源等。在紫外線殺菌中，可發(fā)出紫外線，具有很強的殺菌能力，可應用于水處理、空氣凈化等。在紫外線檢測中，可用于檢測熒光物質(zhì)、礦石和紙幣等。此外，還可以作為熒光光源，用于熒光燈和熒光顯示器等。
五、紅外光和紅光 LED 的區(qū)別
紅外光和紅光 LED 的主要區(qū)別在于可見性、波長范圍、應用領(lǐng)域以及功能。
- 可見性與波長范圍：
- 紅光是人眼可以看到的，波長范圍大約在 600 - 700 納米（nm）。
- 紅外光是人眼看不見的，波長范圍通常在 760 納米到 1 毫米之間，遠超出人眼的可見光譜范圍。
- 應用領(lǐng)域：
- 紅光主要應用于可見光領(lǐng)域，如 LED 指示燈、顯示屏、裝飾燈等，還包括醫(yī)療、美容等領(lǐng)域，因為紅光能促進細胞新陳代謝，加速傷口愈合。
- 紅外光的應用范圍更廣，包括通信、探測、軍事、醫(yī)療等。在醫(yī)療領(lǐng)域，利用紅外光的熱效應進行高溫殺菌、設(shè)備監(jiān)控等。此外，還廣泛應用于生物醫(yī)學、化學分析等領(lǐng)域。
- 功能：
- 紅光 LED 除了照明和顯示功能外，還因能促進細胞新陳代謝而用于美容和醫(yī)療領(lǐng)域，幫助傷口愈合和提升免疫功能。
- 紅外光由于其不可見性和較強的穿透能力，被用于通信、探測、軍事等領(lǐng)域。在醫(yī)療領(lǐng)域，用于高溫殺菌和設(shè)備監(jiān)控。
總之，紅光 LED 主要用于可見光領(lǐng)域的照明和顯示，而紅外光的應用則擴展到通信、探測、軍事等多個領(lǐng)域，且在醫(yī)療領(lǐng)域中兩者都有應用，但具體作用和應用場景有所不同。
六、LED 的發(fā)光波長由什么決定
LED 的發(fā)光波長主要由材料的禁帶寬度決定，這是由于半導體材料的電子結(jié)構(gòu)特性所決定的。根據(jù)公式 λ = 1240/Eg（其中 λ 代表發(fā)光波長，Eg 代表禁帶寬度），LED 的發(fā)光波長與半導體材料的禁帶寬度有關(guān)。
改變材料的禁帶寬度可以通過摻雜的方式實現(xiàn)。市場上的主流 LED 產(chǎn)品，如藍光主要材料是 GaN，紅光產(chǎn)品主要是 ALGaInP 和 GaAs。一般 LED 燈的波長范圍在 380 - 780 納米之間，低于 380 納米為紫外光，高于 780 納米為紅外光，這些波長的光對人體有害或超出人眼可見范圍。
此外，LED 的發(fā)光波長還會受到其他因素的影響，包括：
- 混晶的形成：通過形成混晶可以實現(xiàn)發(fā)光波長的連續(xù)變化。
- 量子限制效應：對于采用量子阱結(jié)構(gòu)的器件，量子限制效應會使發(fā)光波長變短。
- 極化電場：對于 InGaAlN 材料體系，由于有很強的極化電場，使發(fā)光波長變長。
- 溫度：溫度升高，發(fā)光波長變長。
- 應力狀態(tài)：發(fā)光層承受的應力狀態(tài)可使發(fā)光波長變化，張應力使波長變長，壓應力使波長變短。
總的來說，LED 的發(fā)光波長不僅由材料的禁帶寬度決定，還受到多種因素的影響，包括混晶形成、量子限制效應、溫度、應力狀態(tài)等。
七、如何獲得 LED 的波長參數(shù)
我們可以通過以下方法獲得 LED 的具體波長參數(shù)：
- 光譜儀測量法：使用光譜儀測量 LED 的光譜分布，通過分析光譜曲線來確定 LED 的波長。這種方法需要專業(yè)設(shè)備，適用于實驗室環(huán)境。
- 萬用表檢測法：雖然萬用表主要用于檢測 LED 燈珠的質(zhì)量，但也可以用來初步判斷 LED 的波長。通過觀察萬用表上的電壓讀數(shù)變化，可以大致估計 LED 的波長范圍。
- X 射線檢測：X 射線檢測技術(shù)可以用于檢測 LED 燈條的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，雖不直接測量波長，但對于檢測 LED 燈條的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)非常有用。
- 積分球法：積分球法是一種測量總光通量的方法，通過將積分球與光度計或光譜輻射計結(jié)合，可以間接獲取 LED 的光譜信息。
