LED灯照亮21世纪
①1962年,世界上第一支LED诞生,它一出现就显示出体积小、寿命长、安全节能、环保的优势,被认为是电力照明史上的又一突破性产品。
②既然LED早在1962年就诞生了,为何我们日常生活中没有使用它呢?这是因为LED要用于日常照明,必须得发出不刺激眼睛的白光,而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。
③直到30多年后,即20世纪90年代,这个难题才被中村修二、赤崎勇和天野浩这3名科学家攻克。赤崎勇最早研究蓝光LED是在1973年,1989年师徒二人首次研发成功了蓝光LED。而中村修二让蓝光LED的发光强度逐渐增大,最终于1993年发明出高亮度的LED,让LED具有了开发成日常照明工具的潜质。
④LED灯内的发光半导体晶片由3部分组成:P型半导体层、N型半导体层和活性层。给半导体晶片通电之后,N型半导体中的电子和P型半导体中的空穴被推向活性层,电子和空穴结合在一起,以光子的形式发出能量,结果就产生明亮的光线了。在电流的作用下,电子和空穴会源源不断地产生,LED灯就可以持续地发光了。
⑤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,也就是还在热卖的节能灯。
⑥既然我们已经有了节能灯,为何还要制造和使用LED灯呢?这是因为荧光节能灯充填的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,一支荧光灯所含的汞就能直接造成180吨地下水的污染。
⑦荧光节能灯将逐渐被淘汰还有一个重要的原因,就是它没有LED灯的节能效果好。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,是目前最节能的灯具。统计资料表明,目前我国每年用于照明的电力接近2500亿千瓦时,如果其中三分之一采用LED灯照明,每年可节电约800亿千瓦时,相当于三峡电站的年发电量。
⑧由于LED灯具有节能长寿、免维护、易控制和环保等优点,LED灯进入日常照明领域已是大势所趋。如今,除了用于日常照明外,LED灯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,用的是LED灯来照明。目前,不少国家都在推广LED灯,比如中国发起了“国家LED照明工程”。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。
⑨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。
(选自《青少年科技博览》2015年第1期)