Судя по всему, тема светодиодов оказалась для вас интересной, и в комментариях появилось много логичных вопросов, на которые я и рад был ответить, да не хотелось разбивать пост на несколько частей из-за ограничения по количеству символов. Поэтому дополню свой предыдущий рассказ еще разной информацией про светодиоды.

Как получать светодиоды разных цветов?

Как мы поняли, длина волны излученного фотона зависит от энергии, которую теряет электрон при прыжке из n- в p-зону. Эта энергия называется шириной запрещенной зоны. Регулируя ее, можно регулировать цвет испускаемого света. А регулируется она изменением типа полупроводника, то есть зависит от структуры кристалла. Одним из параметров, влияющих на эту энергию является расстояние между атомами в структуре полупроводника. Картинка 1 показывает, что чем оно больше, тем меньше ширина запрещенной зоны. Это можно объяснить тем, что электроны каждого атома в кристаллической решетке влияют друг на друга. Это же одноименные заряды, которые отталкиваются. И когда свободный электрон хочет перескочит в дырку, окружающие электроны его тормозят, и ему это сделать становится сложнее. А чем дальше атомы друг от друга тем слабее сила отталкивания электронов друг от друга, и тем меньше они мешают этому прыжку. Это объяснение прям совсем на пальцах. Поэтому в разных полупроводниках в зависимости от их состава меняется структура и расстояние между атомами, а, значит, ширина запрещенной зоны.

Картинка 2, как раз наглядно показывает, какие полупроводники дают тот или иной цвет: синий цвет дают нитриды галлия с индием, а желто-красные – фосфиды и арсениды галлия с алюминием. На ней показана такая величина, как светоотдача – это отношение яркости к потребляемой мощности, по сути, аналог КПД, и приведены эти же величины для ламп другого типа. Тут сразу видно, насколько светодиоды энергоэффективны. Также на графике нарисована кривая чувствительности человеческого глаза, которая говорит о том, что мы не все цвета воспринимаем одинаково. Больше всего нам видится зеленый с желтым.

Как получить белый светодиод?

Очевидно, что если энергия излученного светодиодом фотона равна ширине запрещенной зоны кристалла, то излученный свет будет практически одной длины волны – одного цвета. Такие излучения, обычно, называют монохроматическими. Как тогда получить белый цвет, являющийся смешением всех цветов во всем диапазоне длин волн?

Первый способ - смешать три цвета – красный, зеленый и синий (RGB). Вся теория цвета строится на смешении этих трех. Поставив просто рядом три разноцветных светодиода, мы получим один белый. У меня, кстати, есть светодиодная лента, работающая по такому принципу. Если включаешь на контроллере белый свет, загораются все лампочки и издалека он кажется, действительно, белым. Но, подойдя поближе, можно различить разные цвета отдельных диодов.

Второй способ – покрыть прозрачный кожух светодиода люминофором – веществом, способным переизлучать попадающий на него свет. В этом веществе просто происходит люминесценция – перевод попадающим фотоном атома в возбужденное состояние и излучение другого фотона при его возвращении обратно в основное состояние. Обычно синий светодиод покрывают люминофором, который переизлучает желтый цвет. В результате их смешения получается белый.