LED灯照亮21世纪

杨先碧

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名科学家获得了2014年诺贝尔物理学奖。他们分别是美籍日裔科学家中村修二和日本科学家赤崎勇、天野浩。在颁奖词中，诺贝尔奖委员会写道：“白炽灯照亮20世纪，而LED灯将照亮21世纪。”

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。利用LED制成的灯泡叫LED灯，是电力照明史上继白炽灯、荧光灯之后又一突破性产品。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、安全低压、节能、环保的优势，作为一种新型照明手段进入了科学家的视野。

既然LED早在1962年就诞生了，为何如今我们日常生活中的灯泡还大多不是LED灯呢？这是因为LED诞生之初并不适合日常照明。最初，LED只是作为电器中的指示灯和户外大型的电子显示板，或者用在装饰领域充当辅助光源的角色。最早发明的LED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。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、天野浩这3名科学家攻克。诺贝尔奖委员会主席、瑞典查尔姆斯理工大学的皮尔·德尔辛教授介绍了此次获奖人成果的来之不易，他说：“有趣的是，很多大公司此前曾尝试做这件事，但他们都失败了。这几个人就是坚持着不肯放弃，他们一次又一次地实验，并最终取得了成功。”

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灯有几十个方块状半导体晶片。

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。大多数紧凑型荧光灯在外观上和白炽灯、LED灯不太相同，它的灯泡是几根U形灯管，或是一根螺旋形灯管。这种荧光灯是在原来长长的日光灯管基础上缩小的一种荧光灯，这也是超市中还在热卖的节能灯。既然我们已经有了荧光灯这种节能灯，为何还要制造和使用LED灯呢？这是因为荧光节能灯充填了低压汞蒸气，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，一盏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，那就是它没有LED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。如果从照明效率来看，油灯的效率是0.1，白炽灯的效率是16，荧光灯的效率是70，LED灯的效率是300。由此可见，LED灯是目前最节能的灯具。

大势所趋

统计资料表明，我国目前每年用于照明的电力接近2 500亿度，如果其中1/3采用LED灯照明，每年可节电800亿度左右，相当于三峡电站的年发电量。美国能源部门预测，如果美国日常照明全部用LED灯，每年节电费用600亿美元。由于LED灯具有节能、长寿命、免维护、易控制、环保等优点，LED灯进入日常照明领域已是大势所趋。

如今，LED灯用途越来越广泛，除了用于日常照明外，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，用的就是LED灯。

目前，不少国家都在推广LED灯，一些国家已把LED照明产业列入国家发展计划时间表。中国发起了“国家LED照明工程”，美国启动了“国家LED照明”计划，欧盟启动了“彩虹”计划，日本启动了“21世纪光”计划。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。

100万年前，人类祖先用火照亮夜晚。1.7万年前，原始人发明了油灯。100多年前，爱迪生发明的白炽灯引发电力照明革命。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。