LED灯泡的发光原理

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在LED灯泡的两根引脚上施加直流电压，它就能立即“发光”，这是什么道理？为什么会发光？这些问题，我们必须搞清楚，不可含混过去。

请看以下示意图：

从上图可见，LED的核心“芯片”（即P-N结合部，称之为“半导体颗粒”，semiconductor die）分为两个部分：上面的部分是“空穴”（h+，holes）占据优势，所谓“空穴”就是缺少电子的位置（带正电荷的原子）；下面的部分是电子（e-）占据优势，这部分有许多电子存在。上、下两部分被一种分隔层（Junction）所隔离。如果将该“芯片”接入一个电流回路，下面的电子e-就被推过（push into）分隔层（所谓“穿越”）进入上面的“空穴”区域。此时，电子e-遇到“空穴”h+，就相互结合，同时放出一个“光子”（Photon）,也就是”发光“。这就是物理学家玻尔的原子结构定律（1905年）。在电路中，电子向一个方向流动，老”空穴“被填补了，新的“空穴“又产生了,......如此反复不断（当然要消耗电能），使LED灯泡不断地放出光子，发出明亮的光芒，照耀着我们人间。

LED的”芯片“释放出什么颜色的光线，依赖于”芯片“材质的物理性质。从历史上来看，最早是发现LED发出红光(Red)的材料（1927），后来是日本科学家发现的蓝光（Blue）材料（1993），紧接着就发现了致使LED发白光（Whitelight）的材料（1997）。此时，如同马拉松赛跑到达终点，全球科学界为之热烈欢呼！这是人类节能历史上的一次革命。

发现LED”芯片“加压能够发出蓝光的材质（镓元素的氮化物）是最为关键的一步。世界上如果不存在镓元素（Gallium），我们就不能高唱LED这场”大戏“了。LED灯泡发出类白炽光是一件非常了不起的科学研究成果。至此，人类在节能的道路上又迈出了一大步。阳光电池与LED灯泡都涉及”光、电“转换效应，一正一反，难兄难弟。我们应该知道一个历史事实：LED白炽灯泡来之不易也。

说明：LED灯泡”空穴“的产生与光子的放出都是纳米事件，都是在纳米世界里面发生的故事。电子与光子，看似很抽象，实际上，却是我们生活中的”真实“。学习纳米知识绝不是荒废时光。遇到问题，喜欢刨根究底，不含混过去，这是人生的一大美德。