LED燈，如何演繹多彩世界

檸檬夸克

燈，無疑是人類走入現代社會的重要標志，它給夜晚帶來光明，極大地拓展了人們學習、工作和娛樂的時間。

走在街上，你會看到各種各樣的燈：五顏六色的霓虹燈、明亮的路燈、商場門口的LED顯示屏……這些燈的發光原理各不相同，它們都是人類科技文明的結晶。下面我們來介紹這些燈中最年輕的一類——LED燈，它同時也是2014年諾貝爾物理學獎的獲獎項目。

LED的全稱是Light Emitting Diode，翻譯成中文，就是“發光二極管”。

二極管是半導體元件的一種，它最主要的作用是控制電路。由于二極管有很特別的單向導電性，把它放在電路里，就像一個開關一樣，某個方向的電流可以通過，而反方向的電流則不能通過。二極管是我們最常用的電子器件，電視、冰箱、洗衣機、手機、電腦里面都有大量的二極管。

既然是被用來控制電路的，又怎么會被用來發光呢？這事還要從愛迪生說起。我們知道，世界上第一個可以長時間穩定發光的燈泡是愛迪生發明的，他讓人類走進了電燈的時代。不過愛迪生發明的電燈，問題一籮筐，首先是發光效率低，大部分的電都被用來發熱了，另外燈泡的工作壽命也不長。

人們在擁有燈光后，很快對愛迪生的電燈有了全面認識：燈泡不好用，還要繼續改造！很多科學家致力于改進愛迪生的燈泡，尋找更好的燈絲。還有一些科學家另辟蹊徑，尋找其他的發光途徑，想要制造出其他類型的燈。英國人拉齊姆就是其中的佼佼者，他發明了霓虹燈！這些霓虹燈現在還在使用，以霓虹燈的發光原理為基礎，人們還制造出了走進千家萬戶的日光燈。

到了20世紀中葉，突然有人提出，也許二極管可以發光。此猜想一出，立刻引起了全世界科學家的興趣。

很快，在1962年，美國通用電氣公司的尼克·何倫亞克發明了世界上第一種可實際應用的可見光發光二極管。這是一種紅色的LED燈。由于LED燈價格便宜，發光效率高，所以一被發明，就得到了廣泛的應用。銀行、超市門口的滾動字幕，小汽車的高位剎車燈，所使用的都是LED燈。

在紅光LED被制造出來后不久，綠光LED也被制造了出來。我們知道，只要有了紅、綠、藍三原色，就可以組合出各種不同的顏色。現在紅、綠都有了，可謂是萬事俱備，只欠藍光。

可是問題出現了，藍光LED難倒了當時所有的科學家。和發出紅光、綠光相比，發出藍光所需要的能量更多，而大部分半導體材料所能提供的能量卻是有限的。制造能發出藍光的LED并不難，難的是發出來的光太微弱了，根本沒有商業價值！

直到30年后，在1993年，日本科學家赤崎勇、天野浩和中村修二解決了這一難題，他們利用氮化鎵和銦氮化鎵發明了穩定的、具有商業價值的藍光LED。他們也因此獲得了2014年的諾貝爾物理學獎。有意思的是，發明第一個LED的尼克·何倫亞克并沒有獲得過諾貝爾獎，而發明藍光LED的人卻得到了這一殊榮。

現在無論是家里的液晶電視、Pad顯示屏，還是戶外的大屏幕，抑或是很多商店的招牌，它們的發光光源都是LED，LED已經走入千家萬戶。

白光LED燈也逐漸進入我們的家庭。盡管LED有許多的優點，不過和傳統的白熾燈相比，作為照明使用的白光LED燈卻具有一個明顯的弱點，就是它的演色性差。

演色性是人們評價光源質量的重要指標。當光源照射物體時，物體所呈現色彩的視覺效果的質量稱為演色性。自然界中最好的光源，無疑就是太陽，太陽的演色性是最好的。白熾燈的發光原理很接近于太陽，所以在所有的人造光源里，白熾燈的演色性是最好的。熒光燈，也就是我們俗稱的日光燈的演色性就比較差，尤其是一些質量不高的熒光燈，在這樣的光源下寫字、看書，絕對是和自己的眼睛過不去。盡管和白熾燈相比，熒光燈更加節約能源，亮度更高，但多年來卻無法取代白熾燈，演色性差是主要原因。

作為照明光源，白光LED燈同樣存在演色性的問題。前面講了，LED燈有紅、綠、藍3種顏色，如果在一個燈泡里同時裝上這3種顏色的LED，將這3種顏色混合在一起，就可以產生白光。這樣生產的LED燈，它的演色性無疑是很好的，可是每個燈泡都需要3個LED燈，生產成本很高，生產難度也很大。

現在市場上銷售的大部分白光LED燈，在燈泡里面只有一個藍光LED，在這個LED的外面涂抹一層黃色的熒光粉。當LED發出藍光的時候，由于熒光粉的作用，部分藍光轉化成黃光，這些黃光和沒有被轉化的藍光重合在一起，形成白光。這樣生產出來的LED燈泡，成本低，市場占有率高。

顯然，這種白光的演色性是比較差的，建議同學們不要長期在這樣的光線下寫字看書。

隨著LED燈的發展，現在有很多銀行、超市使用藍光LED燈作為招牌，也有很多商場、小區使用白光LED屏投放廣告。當你路過這些地方時，千萬不要用眼睛瞪著這些屏幕看，因為藍光對眼睛的傷害比較大，而且LED的亮度大，對眼睛的危害更大！

如今，科學家正在研發演色性更高、更節能、成本更低的LED燈，各種新產品在不斷問世，相信不久的將來，我們就能用上它們啦。