LED灯照亮21世纪

青云

人工点火开始了人类照明领域的第一次革命，而爱迪生发明的白炽灯被公认为第二次照明领域的革命。现在，环保节能的LED照明则标志着第三次照明革命的到来。由于在LED照明上的贡献，3名科学家获得2014年诺贝尔物理学奖。

攻克难题

LED是英文Light Emitting Diode的缩写，意思是发光二极管，是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件，人们把利用LED制成的灯泡叫LED灯。

1962年，世界上第一支LED诞生，它一出现就显示出体积小、寿命长、安全节能、环保的优势，被认为是电力照明史上的又一突破性产品。

既然LED早在1962年就诞生了，为何我们日常生活中没有使用它呢？这是因为LED诞生之初并不适合日常照明，只是作为电器中的指示灯和用于户外大型的电子显示板，或者用在装饰领域充当辅助光源，而且最早的LED也只能发出红光，随后有了绿光LED。LED要用于日常照明，必须得发出不刺激眼睛的白光，而照明用的白光需要用红光、绿光和蓝光调和而成，但是如何制造蓝光LED一直是个大难题。

直到30多年后，即20世纪90年代，这个难题才被中村修二、赤崎勇和天野浩这3名科学家攻克。

曾经有很多人研究制造蓝光LED，当时的大多数研究者选择了氧化锌和硒化锌作为发光材料。出于“做较少人做的题目才有发展机会”的想法，美籍日裔物理学家中村修二选择了另一种材料——氮化镓。和他做同样选择的还有日本名古屋大学的研究者赤崎勇和天野浩师徒。赤崎勇最早研究蓝光LED是在1973年，1989年师徒二人首次研发成功了蓝光LED。而中村修二让蓝光LED的发光强度逐渐增大，最终于1993年发明出高亮度LED，让LED具有了开发成日常照明工具的潜质。

节能环保

LED灯和白炽灯在外观上有些类似。白炽灯靠灯丝发光，而LED灯靠半导体晶片发光。一盏白炽灯只有一根灯丝，而一盏LED灯则有几十个方块状半导体晶片。

LED灯内的发光半导体晶片由3部分组成：P型半导体层、N型半导体层和活性层。给半导体晶片通电之后，N型半导体中的电子和P型半导体中的空穴被推向活性层，电子和空穴结合在一起，以光子的形式发出能量，结果就产生明亮的光线了。在电流的作用下，电子和空穴会源源不断地产生，LED灯就可以持续地发光了。

如今，我们家中几乎很难看到白炽灯的身影了，用得比较多的是紧凑型荧光灯，也就是还在热卖的节能灯。

既然我们已经有了节能灯，为何还要制造和使用LED灯呢？这是因为荧光节能灯充填的低压汞蒸气会导致汞污染。荧光灯破碎后可使周围空气中的汞浓度达到10～20毫克/立方米，令人出现头昏、咳嗽、发烧、呼吸困难、记忆力明显减退等症状。如果把废弃荧光灯作为垃圾埋到地下，一支荧光灯所含的汞就能直接造成180吨地下水的污染。

荧光节能灯将逐渐被淘汰还有一个重要的原因，就是它没有LED灯的节能效果好。LED灯所产生的光谱中没有紫外线、红外线，没有热量和辐射，不会产生过多的光污染和热污染，属于典型的绿色照明光源，是目前最节能的灯具。

大势所趋

统计资料表明，目前我国每年用于照明的电力接近2 500亿千瓦时，如果其中三分之一采用LED灯照明，每年可节电约800亿千瓦时，相当于三峡电站的年发电量。由于LED灯具有节能长寿、免维护、易控制和环保等优点，LED灯进入日常照明领域已是大势所趋。

如今，除了用于日常照明外，LED灯还常用于户外和舞台的装饰性照明，因为它们可以发出多彩光线。另外，由于LED灯节能、光线柔和、开关速度很快，它们也逐渐用于电视机、电脑、手机等的显示照明。我们熟知的LED电视机、LED显示屏，用的是LED灯来照明。

目前，不少国家都在推广LED灯，比如中国发起了“国家LED照明工程”。LED灯还将帮助全球边远山区或者不发达地区超过15亿人告别没有照明的时代，因为LED灯更低的能耗将让采用当地太阳能小型电站电力实现照明成为可能。

正如诺贝尔评奖委员会所说的那样，如果说白炽灯点亮了20世纪，那么21世纪将闪耀在LED灯之下。