[科普中国]-LED是什么？

LED的英文——light emitting diode直译过来就是发光二极管。发光二极管是一种能将电能转化为光能的半导体，它的基本结构是将一块电致发光的半导体晶片，放在一个有引线的架子上，四周被环氧树脂密封。发光二极管的核心是一个由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在这两种半导体之间有一个过渡层，叫做“PN结”。在有些PN结中，当注入少量载流子和多数载流子复合时，多余的能量将会被以光的形式释放，从而把电能转化为光能。这就是LED的发光原理。但如果向PN结输入反向电压，那么少数载流子将难以注入，此时也就无法发光了。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管，就叫发光二极管，即LED。

我们看到的LED灯通常有多种颜色，这些颜色取决于形成PN结的材料。当LED处于正向工作状态，即半导体两端输入正向电压，电流从LED的阳极流向阴极时，半导体晶体会因制作材料不同而发出不同颜色的光。例如，砷化镁二极管发红光，磷化镁二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镁二极管发蓝光……在电流大小不同时，光的强弱也会改变。

和其他光源相比，LED半导体光源被称为“绿色光源”，拥有诸多难以替代的优点：发光效率高，光效可达50至200流明/瓦；耗电量少，同样的照明效果，LED灯耗电量是白炽灯的八分之一，是荧光灯的二分之一；使用寿命长，平均可使用10万小时；亮度和色彩容易控制，可实现色彩动态变幻和数字化控制，亮度连续可调；不含汞、钠等有害物质，废弃物可回收，更为环保。此外，LED半导体光源还具有体积小、可靠性高、响应时间短、结构简单等特点，在城市景观照明上十分适用。

但是部分LED灯的缺点也较为明显，那就是可能会对眼睛造成一定伤害。从光谱上来看，LED灯发出的光与传统的白炽灯和日光灯发出的光截然不同。白炽灯、日光灯发出的光与太阳光一样具有“红橙黄绿青蓝紫”七种颜色，但普通LED灯发出的光只有三种颜色——红、绿、蓝，其中又以波长最短的“蓝光”最为基本和重要。但人眼是不能太长时间接触蓝光的，如果接触蓝光时间过长，会对视网膜产生光化学反应损伤，产生大量具有细胞毒性的自由基，从而破坏视网膜细胞正常生长与工作，并且还会使视网膜的上皮层细胞受损，甚至产生黄斑点病变。

一些不良商家为了提高LED灯的亮度，会利用蓝光来“激发”出其他颜色的光，从而产生“蓝光过量”问题。不过，一般经过国家质检上市的LED灯产品，不会存在“蓝光过量”的隐患。

本文由北京市第六十五中学一级教师胡晓艳进行科学性把关。

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