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Led本身就是单色光源,而自然白光(阳光)的光谱是宽频带的,因此led本身做不到。白色led是透过led发出三源色的单色光(蓝、绿、红)或用萤光剂转换发光二极管所发出的单色光,使整个光谱变成含有三源色的光谱,刺激人眼感光细胞,使人有看见白光的感觉。

目前普遍使用的白光 LED都是使用单个发光单元来发射波长较短的光,例如蓝色或紫外光,然后使用磷光剂将部分或全部的光转换成具有更长波长的光的频谱,例如绿色和红色。这个波长转换过程叫做萤光,其原理是萤光物质吸收了短波长光子(蓝、紫、紫外光),然后,电子被激发(跳跃)到一个高能量、不稳定的激发状态,之后,一个电子回到它原来的位置,一部分能量损失为热能,另一部分以光子的形式释放出来,因为释放出来的光子能量比以前的小,所以波长更长。这种类型的白光 LED由于在转换过程中部分能量被量化为热能,从而导致能量损失,效率降低。

发光体有使用蓝光 LED的,也有使用紫外光 LED的。Led放出的部分蓝光由萤光剂转变成以黄光为主的较宽光谱(光谱中心约580 nm),由于黄光刺激人眼睛中的红光和绿光受体,再加上原有的蓝光刺激人眼睛中的蓝光受体,使其看上去更像白光,而且它所呈现的颜色常常被称为“月光中的白”。为了调整灯光的淡黄色,可以用掺杂在Ce3+: YAG中的铈(Ce)替换其它的稀有金属,如铜和钆,甚至可以用取代 YAG部分或全部铝的图案代替。由于红、绿物体的光谱特征,在这样的 LED照射下,它们看起来会比阔谱光源照射下要亮一些。此外由于生产工艺的波动,这款 LED的成品的色温并不统一,从暖黄色到冷蓝色都有,因此在生产过程中会根据其颜色的特点做出区别。PhilipsLumileds申请专利时提出了一种比较复杂的 LED发光二极管结构,它将蓝光 LED封装在含有磷光剂的环氧树脂中,并通过控制磷光剂的厚度来提高效率。

另外一种白光 LED,其发光原理与萤光灯相似。该发光元件为紫外光 LED,外部包有两种磷光剂,一种是带有红光和蓝光的铕,另一种是带有绿光的铜和铝与硫化锌混合。由内部紫外线发光二极管发出的紫外线,由外部磷光剂转化为红、蓝、绿三色光,混合后变成白色。但是,紫外线会使胶粘剂中的环氧树脂变质,因而生产难度更大,而且使用寿命更短。由于斯托克司频移(StokesShift)前一种方法较大,光波在转换过程中有更多的热能,因而效率较低,但优点是光谱特性更好,产生的光更好看。而且因为紫外光 LED的功率较大,所以它的效率虽然比前一种方法低,但是出来的亮度却是相当高的。

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