LED灯：几经波折，终光耀世界

爱迪生发明白炽灯的故事几乎为所有人所熟知，而且不再新鲜。爱迪生的白炽灯诞生后统治了世界100多年，而电光源的新星——发光二极管灯，如今正受到人们的追捧。这是一个我们经常看到的词，意思是“发光二极管灯”。它的诞生仍然是一个曲折的故事。谁会想到这个备受关注的新光源已经被抛弃了好几次？

发光二极管照明(网络图)

1907年，英国物理学家霍杰圆在研究碳化硅晶体时，意外地发现当电流通过碳化硅时，碳化硅会发出微弱的黄光。

爱迪生发明的钨灯之所以能发光，是因为电流通过钨丝时会产生极高的热量，温度可达2000摄氏度以上。当钨丝处于高温白炽状态时，它会像烧红的铁一样发光。从这里我们可以看出钨灯有两个非常致命的缺点:第一，它的能量利用率不高。光只是钨丝加热的“副产品”，大部分电能被热量消耗掉。其次，高温会使钨丝上的钨原子不断蒸发，白炽灯的寿命会很短。

碳化硅发光的原理完全不同:由于特殊的物理结构，电子可以直接激发光，直接跳过“高温”这一步。夏普着陆器立即想到了使用碳化硅作为新光源的意义，但它的光线太弱，恐怕只有盲人才能忍受在这样的光线下阅读。经过几年的艰苦研究，一无所获的兰德尔最终放弃了这项研究。

英国物理学家兰德(网络图)

十年很快过去了。20世纪20年代末，两名德国科学家将这项研究从科学界的“垃圾堆”中转移出来。他们用从硫化锌和铜中提取的黄磷代替碳化硅。像碳化硅一样，黄磷具有特殊的物理结构，在电子的激发下可以发出可见光。这些物质统称为“发光二极管”。不幸的是，两位科学家认为情况过于乐观。在花费了大量的时间和精力之后，他们最终没有克服光线过于暗淡的问题。千里马很容易找到，但伯乐却很罕见。发光二极管的美丽光芒就这样被再次掩埋了。

20世纪50年代，随着时代的发展和科技的进步，各大科技公司都致力于LED灯的研究。经过许多人的不懈努力，1962年8月8日，美国通用电气公司开发了世界上第一个实用的红色发光二极管。又过了10年，人类发明了第一个黄色发光二极管，此时发光二极管灯的亮度增加了10倍。

正如你可能已经注意到的，发光二极管灯只能根据不同的材料发出单色光。砷化镓二极管能发出红光，碳化硅二极管能发出黄光，然后人们发现磷化镓二极管能发出绿光，但人们最需要的是白光。要合成白光，红光、黄光和绿光是不够的。人们也需要蓝光。

普通发光二极管手电筒(网络图)

寻找蓝色发光二极管的道路崎岖而漫长。20世纪60年代末，日本学者赤崎勇开始研究基于氮化镓的蓝色发光二极管。这项研究已经认真进行了近30年。他和他的学生天野豪对蓝色发光二极管的研究做出了许多贡献。根据他们的研究，1994年，在日本和亚洲化学工业公司工作的中村修二用氮化镓烟雾制造了一种高亮度的蓝色发光二极管灯。他们还因为在这项研究中的成功获得了2014年诺贝尔物理学奖。

蓝光发光二极管的出现立刻给人类带来了白光发光二极管灯。它最大的优点当然是高发光效率:从白炽灯到光能的转换率只有10%左右，而发光二极管灯可以达到60%，利用率比节能灯高。其次，它的寿命为10万小时，可以使用10年以上，而白炽灯泡的寿命只有1000小时左右。第三，LED灯所需的电压很低，几伏就足够了，安全可靠。

2014年诺贝尔物理学奖得主:赤崎勇、郝天野、中村修二(从左至右)(网络图)

目前，由于成本相对较高，国内的LED灯并不流行，但LED灯已经广泛应用于我们的生活中。从手电筒上的小而亮的发光二极管灯到街道上的交通灯，再到液晶电视上使用的越来越亮的背光发光二极管灯，我们一直在享受着前辈的智慧。据估计，到2020年，发光二极管光源将成为最便宜的光源。如果届时能在全世界推广，照明用电将减少一半。