發光——機理及在光源中的應用

發光是物質在將其吸收的能量轉化為光輻射的過程中發生的發光。這種發光不是由加熱物質直接引起的。

這種現象的機制與這樣一個事實有關，即在內部或外部源的影響下，原子、分子或晶體在物質中被激發，然後發射光子。

根據由此獲得的發光的持續時間，這又取決於激發態的壽命，在快速衰減和持久發光之間做出區分。第一種稱為熒光，第二種稱為磷光。

對於發光的物質，它的光譜必須是離散的，也就是說，原子的能級必須通過禁能帶彼此分開。因此，具有連續能譜的固態和液態金屬根本不會發光。

在金屬中，激發能只是不斷地轉化為熱量。而只有在短波範圍內，金屬才會產生X射線熒光，即在X射線的作用下，發出二次X射線。

發光激發機制

發光的激發有不同的機制，根據不同的機制有幾種類型的發光：

發光在光源中的應用

發光光源是那些發光基於發光現象的光源。所以所有的氣體放電燈都是熒光和混合輻射源。在光致發光燈中，發光是由放電發射激發的磷光體產生的。

白光 LED 通常基於藍色 InGaN 晶體和黃色磷光體。大多數製造商使用的黃色熒光粉是釔鋁石榴石與三價鈰合金的變體。

這種磷光體的發光光譜在 545 nm 範圍內具有最大特徵波長。頻譜的長波部分支配短波部分。通過添加鎵和钆對磷光體進行改性，可以將光譜的最大值轉移到冷區（鎵）或暖區（钆）。

從Cree LED所用熒光粉的光譜來看，除了釔鋁石榴石外，白光LED熒光粉中還加入了最大發射向紅色區域偏移的熒光粉。

相比下帶熒光燈LED使用的熒光粉使用壽命長，熒光粉的老化主要由溫度決定。熒光粉通常直接塗在 LED 晶體上，這會變得很熱。影響磷的其他因素對其使用壽命的影響不太明顯。

磷光體的老化不僅會導致 LED 亮度降低，還會導致所產生光的色調發生變化。隨著磷光體的顯著劣化，發光的藍色色調變得清晰可見。這是由於磷光體的特性發生變化以及光譜開始主導 LED 芯片的內部發射這一事實。隨著磷隔離層技術的引入，溫度對其降解速率的影響減小。

發光的其他應用

光子學主要使用基於電致發光和光致發光的轉換器和光源：LED、燈、激光器、發光塗層等。 ——這正是發光應用非常廣泛的領域。

此外，發光光譜有助於科學家研究物質的組成和結構。發光方法可以確定納米粒子的大小、濃度和空間分佈，以及半導體結構中非平衡載流子激發態的壽命。