LED燈照亮21世紀

青云

人工點火開始了人類照明領域的第一次革命，而愛迪生發明的白熾燈被公認為第二次照明領域的革命。現在，環保節能的LED照明則標志著第三次照明革命的到來。由于在LED照明上的貢獻，3名科學家獲得2014年諾貝爾物理學獎。

攻克難題

LED是英文Light Emitting Diode的縮寫，意思是發光二極管，是一種能將電能轉化為光能的半導體電子元件，人們把利用LED制成的燈泡叫LED燈。

1962年，世界上第一支LED誕生，它一出現就顯示出體積小、壽命長、安全節能、環保的優勢，被認為是電力照明史上的又一突破性產品。

既然LED早在1962年就誕生了，為何我們日常生活中沒有使用它呢？這是因為LED誕生之初并不適合日常照明，只是作為電器中的指示燈和用于戶外大型的電子顯示板，或者用在裝飾領域充當輔助光源，而且最早的LED也只能發出紅光，隨后有了綠光LED。LED要用于日常照明，必須得發出不刺激眼睛的白光，而照明用的白光需要用紅光、綠光和藍光調和而成，但是如何制造藍光LED一直是個大難題。

直到30多年后，即20世紀90年代，這個難題才被中村修二、赤崎勇和天野浩這3名科學家攻克。

曾經有很多人研究制造藍光LED，當時的大多數研究者選擇了氧化鋅和硒化鋅作為發光材料。出于“做較少人做的題目才有發展機會”的想法，美籍日裔物理學家中村修二選擇了另一種材料——氮化鎵。和他做同樣選擇的還有日本名古屋大學的研究者赤崎勇和天野浩師徒。赤崎勇最早研究藍光LED是在1973年，1989年師徒二人首次研發成功了藍光LED。而中村修二讓藍光LED的發光強度逐漸增大，最終于1993年發明出高亮度LED，讓LED具有了開發成日常照明工具的潛質。

節能環保

LED燈和白熾燈在外觀上有些類似。白熾燈靠燈絲發光，而LED燈靠半導體晶片發光。一盞白熾燈只有一根燈絲，而一盞LED燈則有幾十個方塊狀半導體晶片。

LED燈內的發光半導體晶片由3部分組成：P型半導體層、N型半導體層和活性層。給半導體晶片通電之后，N型半導體中的電子和P型半導體中的空穴被推向活性層，電子和空穴結合在一起，以光子的形式發出能量，結果就產生明亮的光線了。在電流的作用下，電子和空穴會源源不斷地產生，LED燈就可以持續地發光了。

如今，我們家中幾乎很難看到白熾燈的身影了，用得比較多的是緊湊型熒光燈，也就是還在熱賣的節能燈。

既然我們已經有了節能燈，為何還要制造和使用LED燈呢？這是因為熒光節能燈充填的低壓汞蒸氣會導致汞污染。熒光燈破碎后可使周圍空氣中的汞濃度達到10～20毫克/立方米，令人出現頭昏、咳嗽、發燒、呼吸困難、記憶力明顯減退等癥狀。如果把廢棄熒光燈作為垃圾埋到地下，一支熒光燈所含的汞就能直接造成180噸地下水的污染。

熒光節能燈將逐漸被淘汰還有一個重要的原因，就是它沒有LED燈的節能效果好。LED燈所產生的光譜中沒有紫外線、紅外線，沒有熱量和輻射，不會產生過多的光污染和熱污染，屬于典型的綠色照明光源，是目前最節能的燈具。

大勢所趨

統計資料表明，目前我國每年用于照明的電力接近2 500億千瓦時，如果其中三分之一采用LED燈照明，每年可節電約800億千瓦時，相當于三峽電站的年發電量。由于LED燈具有節能長壽、免維護、易控制和環保等優點，LED燈進入日常照明領域已是大勢所趨。

如今，除了用于日常照明外，LED燈還常用于戶外和舞臺的裝飾性照明，因為它們可以發出多彩光線。另外，由于LED燈節能、光線柔和、開關速度很快，它們也逐漸用于電視機、電腦、手機等的顯示照明。我們熟知的LED電視機、LED顯示屏，用的是LED燈來照明。

目前，不少國家都在推廣LED燈，比如中國發起了“國家LED照明工程”。LED燈還將幫助全球邊遠山區或者不發達地區超過15億人告別沒有照明的時代，因為LED燈更低的能耗將讓采用當地太陽能小型電站電力實現照明成為可能。

正如諾貝爾評獎委員會所說的那樣，如果說白熾燈點亮了20世紀，那么21世紀將閃耀在LED燈之下。