LED灯，如何演绎多彩世界

柠檬夸克

灯，无疑是人类走入现代社会的重要标志，它给夜晚带来光明，极大地拓展了人们学习、工作和娱乐的时间。

走在街上，你会看到各种各样的灯：五颜六色的霓虹灯、明亮的路灯、商场门口的LED显示屏……这些灯的发光原理各不相同，它们都是人类科技文明的结晶。下面我们来介绍这些灯中最年轻的一类——LED灯，它同时也是2014年诺贝尔物理学奖的获奖项目。

LED的全称是Light Emitting Diode，翻译成中文，就是“发光二极管”。

二极管是半导体元件的一种，它最主要的作用是控制电路。由于二极管有很特别的单向导电性，把它放在电路里，就像一个开关一样，某个方向的电流可以通过，而反方向的电流则不能通过。二极管是我们最常用的电子器件，电视、冰箱、洗衣机、手机、电脑里面都有大量的二极管。

既然是被用来控制电路的，又怎么会被用来发光呢？这事还要从爱迪生说起。我们知道，世界上第一个可以长时间稳定发光的灯泡是爱迪生发明的，他让人类走进了电灯的时代。不过爱迪生发明的电灯，问题一箩筐，首先是发光效率低，大部分的电都被用来发热了，另外灯泡的工作寿命也不长。

人们在拥有灯光后，很快对爱迪生的电灯有了全面认识：灯泡不好用，还要继续改造！很多科学家致力于改进爱迪生的灯泡，寻找更好的灯丝。还有一些科学家另辟蹊径，寻找其他的发光途径，想要制造出其他类型的灯。英国人拉齐姆就是其中的佼佼者，他发明了霓虹灯！这些霓虹灯现在还在使用，以霓虹灯的发光原理为基础，人们还制造出了走进千家万户的日光灯。

到了20世纪中叶，突然有人提出，也许二极管可以发光。此猜想一出，立刻引起了全世界科学家的兴趣。

很快，在1962年，美国通用电气公司的尼克·何伦亚克发明了世界上第一种可实际应用的可见光发光二极管。这是一种红色的LED灯。由于LED灯价格便宜，发光效率高，所以一被发明，就得到了广泛的应用。银行、超市门口的滚动字幕，小汽车的高位刹车灯，所使用的都是LED灯。

在红光LED被制造出来后不久，绿光LED也被制造了出来。我们知道，只要有了红、绿、蓝三原色，就可以组合出各种不同的颜色。现在红、绿都有了，可谓是万事俱备，只欠蓝光。

可是问题出现了，蓝光LED难倒了当时所有的科学家。和发出红光、绿光相比，发出蓝光所需要的能量更多，而大部分半导体材料所能提供的能量却是有限的。制造能发出蓝光的LED并不难，难的是发出来的光太微弱了，根本没有商业价值！

直到30年后，在1993年，日本科学家赤崎勇、天野浩和中村修二解决了这一难题，他们利用氮化镓和铟氮化镓发明了稳定的、具有商业价值的蓝光LED。他们也因此获得了2014年的诺贝尔物理学奖。有意思的是，发明第一个LED的尼克·何伦亚克并没有获得过诺贝尔奖，而发明蓝光LED的人却得到了这一殊荣。

现在无论是家里的液晶电视、Pad显示屏，还是户外的大屏幕，抑或是很多商店的招牌，它们的发光光源都是LED，LED已经走入千家万户。

白光LED灯也逐渐进入我们的家庭。尽管LED有许多的优点，不过和传统的白炽灯相比，作为照明使用的白光LED灯却具有一个明显的弱点，就是它的演色性差。

演色性是人们评价光源质量的重要指标。当光源照射物体时，物体所呈现色彩的视觉效果的质量称为演色性。自然界中最好的光源，无疑就是太阳，太阳的演色性是最好的。白炽灯的发光原理很接近于太阳，所以在所有的人造光源里，白炽灯的演色性是最好的。荧光灯，也就是我们俗称的日光灯的演色性就比较差，尤其是一些质量不高的荧光灯，在这样的光源下写字、看书，绝对是和自己的眼睛过不去。尽管和白炽灯相比，荧光灯更加节约能源，亮度更高，但多年来却无法取代白炽灯，演色性差是主要原因。

作为照明光源，白光LED灯同样存在演色性的问题。前面讲了，LED灯有红、绿、蓝3种颜色，如果在一个灯泡里同时装上这3种颜色的LED，将这3种颜色混合在一起，就可以产生白光。这样生产的LED灯，它的演色性无疑是很好的，可是每个灯泡都需要3个LED灯，生产成本很高，生产难度也很大。

现在市场上销售的大部分白光LED灯，在灯泡里面只有一个蓝光LED，在这个LED的外面涂抹一层黄色的荧光粉。当LED发出蓝光的时候，由于荧光粉的作用，部分蓝光转化成黄光，这些黄光和没有被转化的蓝光重合在一起，形成白光。这样生产出来的LED灯泡，成本低，市场占有率高。

显然，这种白光的演色性是比较差的，建议同学们不要长期在这样的光线下写字看书。

随着LED灯的发展，现在有很多银行、超市使用蓝光LED灯作为招牌，也有很多商场、小区使用白光LED屏投放广告。当你路过这些地方时，千万不要用眼睛瞪着这些屏幕看，因为蓝光对眼睛的伤害比较大，而且LED的亮度大，对眼睛的危害更大！

如今，科学家正在研发演色性更高、更节能、成本更低的LED灯，各种新产品在不断问世，相信不久的将来，我们就能用上它们啦。