LED として知られる半導体デバイスは、LED ダイ (チップ) と、機械的サポート、電気接続、熱伝導体、光調整器、波長変換器として機能するその他の部品で構成されています。 LED チップの基本構造は、反対のドーパントを含む化合物半導体層で作られた pn 接合デバイスです。 よく使用される化合物半導体である窒化ガリウム (GaN) は直接バンドギャップを持っているため、間接バンドギャップを持つ半導体に比べて発光再結合の可能性が高くなります。 pn 接合が順バイアスされると、n 型半導体層の伝導帯からの電子が境界層を通過して p 接合に入り、そこでダイオードのアクティブ領域で p 型半導体層からの正孔と再結合します。 電子と正孔の再結合の結果、電子はより低いエネルギー状態に下がり、余分なエネルギーが光子 (光のパケット) として放出されます。 エレクトロルミネッセンスはこの現象の名前です。 電磁エネルギーのすべての波長が光子によって運ばれる可能性があります。 半導体のエネルギーバンドギャップによって、ダイオードが発する光の正確な波長が決まります。
LED チップのエレクトロルミネッセンスは、制限された波長範囲と数十ナノメートルの一般的な帯域幅の光を生成します。 狭帯域発光からの光は、赤、青、緑などの 1 色のみです。 広いスペクトルを持つ白色光源を提供するには、LED チップのスペクトル出力分布 (SPD) の幅を大きくする必要があります。 蛍光体のフォトルミネセンスは、LED チップからのエレクトロルミネセンスを部分的または全体的に変換します。 ほとんどの白色 LED は、蛍光体からの再放射された長波長光と InGaN ブルーチップからの短波長放射を混合します。 蛍光体粉末は、シリコン、エポキシ、または別のタイプの樹脂で作られたマトリックス中に分散されます。 ＬＥＤチップは、蛍光体を含むマトリックスで作られたコーティングを有する。 紫外（UV）または紫の LED チップで赤、緑、青の蛍光体を励起することにより、白色光も生成できます。 この状況では、結果として得られる白色により色をより正確に表現できます。 ただし、UV または紫光のダウンコンバージョンに伴う大幅な波長シフトとかなりのストークス エネルギー損失により、この方法の効率は低くなります。
