发光——机理及在光源中的应用

发光是物质在将其吸收的能量转化为光辐射的过程中发生的发光。这种发光不是由加热物质直接引起的。

该现象的机制与以下事实有关：在内部或外部源的影响下，原子、分子或晶体在物质中被激发，然后发射光子。

根据由此获得的发光的持续时间，这又取决于激发态的寿命，在快速衰减和持久发光之间做出区分。第一种称为荧光，第二种称为磷光。

对于发光的物质，它的光谱必须是离散的，也就是说，原子的能级必须通过禁能带彼此分开。因此，具有连续能谱的固态和液态金属根本不会发光。

在金属中，激发能只是不断地转化为热量。而只有在短波范围内，金属才会产生X射线荧光，即在X射线的作用下，发出二次X射线。

发光激发机制

发光的激发有不同的机制，根据不同的机制有几种类型的发光：

发光在光源中的应用

发光光源是那些发光基于发光现象的光源。所以所有的气体放电灯都是荧光和混合辐射源。在光致发光灯中，发光是由放电发射激发的磷光体产生的。

白光 LED 通常基于蓝色 InGaN 晶体和黄色磷光体。大多数制造商使用的黄色荧光粉是钇铝石榴石与三价铈合金的变体。

这种磷光体的发光光谱在 545 nm 范围内具有最大特征波长。频谱的长波部分支配短波部分。通过添加镓和钆对磷光体进行改性，可以将光谱的最大值转移到冷区（镓）或暖区（钆）。

从Cree LED所用荧光粉的光谱来看，除了钇铝石榴石外，白光LED荧光粉中还加入了最大发射向红色区域偏移的荧光粉。

相比下带荧光灯LED使用的荧光粉使用寿命长，荧光粉的老化主要由温度决定。荧光粉通常直接涂在 LED 晶体上，这会变得很热。影响磷的其他因素对其使用寿命的影响不太明显。

磷光体的老化不仅会导致 LED 亮度降低，还会导致所产生光的色调发生变化。随着磷光体的显着劣化，发光的蓝色色调变得清晰可见。这是由于磷光体的特性发生变化以及光谱开始主导 LED 芯片的内部发射这一事实。随着磷隔离层技术的引入，温度对其降解速率的影响减小。

发光的其他应用

光子学主要使用基于电致发光和光致发光的转换器和光源：LED、灯、激光器、发光涂层等。 ——这恰恰是发光应用非常广泛的领域。

此外，发光光谱有助于科学家研究物质的组成和结构。发光方法可以确定纳米粒子的大小、浓度和空间分布，以及半导体结构中非平衡载流子激发态的寿命。