LED波长、发光颜色与实际应用概谈

LED波长、发光颜色与实际应用概谈

LED的波长决定了其发出的光的颜色，从紫外光到红外光，不同波长的LED在各个领域都有广泛的应用。本文将详细介绍LED的波长特性、发光颜色、应用场景，以及如何检测LED的波长参数。

LED波长范围与分类概述

LED的波长是指LED发光中心光的波长。根据波长的不同，LED可以分为以下几类：

• 紫外光（UV）：发光中心波长在400nm以下，包括近紫外（380-400nm）和深紫外（<300nm）。
• 可见光：发光中心波长在400-780nm之间，这是人眼可以看到的范围。
• 红外光（IR）：发光中心波长大于780nm，肉眼不可见。

我们日常使用的LED照明灯具和LED显示屏都属于可见光LED。

LED的峰值波长与主波长

LED的波长还可以细分为峰值波长和主波长：

• 峰值波长（Peak Wavelength，λP）：光谱输出值最高的波长，即光谱中辐射功率或发光强度最大的波长。它是一种纯粹的物理量，通常应用于波形比较对称的单色光检测。
• 主波长（Dominant Wavelength，λD）：眼睛能看到的光源发出的主要光的颜色所对应的波长。它考虑了人眼的视觉感知，即人眼看到的颜色。

在实际应用中，选择LED产品时需要根据具体应用场景来决定使用峰值波长还是主波长参数：

• 如果LED用于光学仪器并需要识别特定波长，则应使用峰值波长进行选料。
• 如果LED用于为显示器提供背光或以其他方式照亮或指示操作人员，则应使用主波长进行选料。

LED发光颜色与波长范围的关系

LED的波长与发光颜色的关系非常密切。不同波长的光对应不同的颜色：

• 红色光：波长范围大约在610-700nm之间。
• 橙色光：波长范围大约在590-610nm之间。
• 黄色光：波长范围大约在575-595nm之间。
• 绿色光：波长范围大约在495-570nm之间。
• 蓝色光：波长范围大约在450-490nm之间。
• 紫色光：波长范围大约在370-410nm之间。
• 紫外光：波长范围小于380nm。

例如，Kinglight晶台RGB全彩LED灯珠中的红光LED芯片的波长一般控制在620nm到625nm之间，绿光LED芯片的波长则在530nm到535nm之间，而蓝光LED芯片的波长则限定在458nm到475nm之间，从而获得更加精准的红绿蓝三原色，确保优异的混色效果，为LED屏提供卓越的色彩还原能力。

常见可见光LED的主要用途

红光LED

红光LED主要应用于信号指示灯、汽车尾灯、红外线通信、激光器、生物医学成像等领域。在信号指示灯中，红光LED用于表示停止、警告和故障状态，其高亮度和鲜艳的颜色使得信号指示更加醒目。在激光器中，红光LED 可以作为光源，用于刻录和显示等应用。此外，红光LED还可以应用于生物医学领域，用于光疗和光动力学治疗等。

绿光LED

绿光LED则主要应用于户外显示屏、照明、草坪灯、交通信号灯等。在户外显示屏中，绿光LED可以发出鲜艳的绿色光线，使得显示效果更佳清晰和饱满。而在照明领域，绿光LED则被应用于景观照明和室内照明，其高亮度和节能性能，使得绿光LED成为照明产品的首选。此外，绿光LED还应用于交通信号灯中，主要表示通行。

蓝光LED

蓝光LED被广泛应用于室内照明、光通信、医疗设备等。在室内照明中，蓝光LED可与荧光粉相结合，发出白光，用于照明和显示器背光等。在光通信中，蓝光LED可以用于数据传输，并具有较高的传输速率与稳定性。此外，蓝光LED还可以应用于医疗设备中，用于治疗皮肤疾病、牙齿美白等。

紫光LED

紫光LED一般应用于紫外线杀菌、紫外线检测、荧光光源等。在紫外线杀菌中，紫光LED可发出紫外线，具有很强的杀菌能力，可应用于水处理、空气净化等。在紫外线检测中，紫光LED可以应用于检测荧光物质、矿石和纸币等。此外，紫光LED还可以作为荧光光源，用于荧光灯和荧光显示器等。

红外光和红光LED的区别

红外光和红光LED的主要区别在于它们的可见性、波长范围、应用领域以及功能：

• 可见性与波长范围：

• 红光是人眼可以看到的，其波长范围大约在600-700纳米（nm）。

• 红外光是人眼看不见的，其波长范围通常在760纳米到1毫米之间，远超出了人眼的可见光谱范围。

• 应用领域：

• 红光主要应用于可见光领域，如LED指示灯、显示屏、装饰灯等，其中红光LED的应用还包括医疗、美容等领域，因为红光能够促进细胞新陈代谢，加速伤口愈合。

• 红外光的应用范围更广，包括通信、探测、军事、医疗等，其中医疗领域利用红外光的热效应进行高温杀菌、设备监控等。此外，红外光还广泛应用于生物医学、化学分析等领域。

• 功能：

• 红光LED除了照明和显示功能外，还因其能够促进细胞新陈代谢而被用于美容和医疗领域，帮助伤口愈合和提升免疫功能。

• 红外光由于其不可见性和较强的穿透能力，被用于通信、探测、军事等领域。在医疗领域，红外光用于高温杀菌和设备监控。

LED的发光波长由什么决定

LED的发光波长主要由材料的禁带宽度决定，这是由于半导体材料的电子结构特性所决定的。具体来说，LED的发光波长与半导体材料的禁带宽度（Eg）有关，根据公式λ=1240/Eg计算，其中λ代表发光波长，Eg代表禁带宽度。

改变材料的禁带宽度可以通过掺杂的方式来实现，市场上的主流LED产品，如蓝光主要材料是GaN，红光产品主要是AlGaInP和GaAs。一般LED灯的波长范围在380-780纳米之间，低于380纳米为紫外光，高于780纳米为红外光，这些波长的光对人体有害或超出了人眼可见的范围。

此外，LED的发光波长还会受到其他因素的影响，包括：

• 混晶的形成：通过形成混晶可以实现发光波长的连续变化。
• 量子限制效应：对于采用量子阱结构的器件，量子限制效应会使发光波长变短。
• 极化电场：对于InGaAlN材料体系，由于有很强的极化电场，使发光波长变长。
• 温度：温度升高，发光波长变长。
• 应力状态：发光层承受的应力状态可使发光波长变化，张应力使波长变长，压应力使波长变短。

如何获得LED的波长参数

我们可以通过以下方法来获得LED的具体波长参数：

• 光谱仪测量法：使用光谱仪测量LED的光谱分布，通过分析光谱曲线来确定LED的波长。这种方法需要专业的设备，适用于实验室环境。
• 万用表检测法：虽然万用表主要用于检测LED灯珠的质量，但它也可以用来初步判断LED的波长。通过观察万用表上的电压读数变化，可以大致估计LED的波长范围。
• X射线检测：X射线检测技术可以用于检测LED灯条的内部结构，虽然不直接测量波长，但对于检测LED灯条的质量和结构非常有用。
• 积分球法：积分球法是一种测量总光通量的方法，通过将积分球与光度计或光谱辐射计结合，可以间接获取LED的光谱信息。