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Come i LED Producono Colori Diversi: Ingegneria del Bandgap e Conversione al Fosforo

Il colore di un LED non viene aggiunto—è determinato dalla fisica quantistica del semiconduttore. L'energia del fotone emesso equivale all'energia del bandgap della regione attiva. Cambia il materiale, cambia il colore.

Il Meccanismo Quantistico

  1. Polarizzazione diretta inietta elettroni (lato n) e lacune (lato p) nella regione attiva (pozzi quantistici).
  2. Ricombinazione radiativa: L'elettrone cade dalla banda di conduzione alla banda di valenza, rilasciando energia sotto forma di fotone.
  3. Energia del fotone: Ephoton ≈ Eg (bandgap). Lunghezza d'onda λ = hc/Eg.
  4. Colore = lunghezza d'onda: 620–750 nm = rosso; 520–560 nm = verde; 450–495 nm = blu.

Sistemi Materiali per Colore

ColoreLunghezza d'ondaSistema Materiale PrincipaleBandgap (eV)
Infrarossi>750 nmGaAs, AlGaAs, InGaAs1.4–0.8
Rosso620–645 nmAlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio)1.9–2.0
Ambra/Arancione590–610 nmAlGaInP2.0–2.1
Giallo/Verde565–575 nmAlGaInP (giallo); InGaN (verde)2.1–2.3
Verde Reale520–535 nmInGaN (Nitruro di Indio Gallio)2.3–2.4
Blu450–490 nmInGaN2.5–2.75
UV<400 nmAlGaN, AlN>3.1

Due Modi per Ottenere il Bianco (e Altri Colori)

1. Fosforo-Convertito (pc-LED) — Dominante per il Bianco

2. Multi-Chip / Miscelazione di Colori

Tecniche di Colore Avanzate

Punto Chiave

Nessun filtro, nessun gel, nessuna ruota di colore. Il colore è cresciuto nella reticolo cristallino controllando la composizione di indio/alluminio durante l'epitassia MOCVD. Ecco perché i LED sono efficienti—generano solo la lunghezza d'onda desiderata (più perdita di Stokes del fosforo per il bianco).

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