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LED灯更节能环保的优势何在?
 2014年的诺贝尔物理学奖让发光二极管成为了公众关心的焦点。近些年来,从发光二极管提供背光的液晶显示器到由其提供照明的台灯,这种新型的照明方式正在越来越多地出现在我们的生活中。那么,发光二极管与传统照明方式相比,有哪些优点,它又是如何为我们提供照明的呢?

  白炽:并不高明的发光

  在了解发光二极管的工作原理以及它为什么更加节能之前,我们不妨来看一下传统的白炽灯,也就是俗称的电灯泡是如何发光的。

  如果我告诉你,我们身边的所有物体都在发光,你可能会觉得非常惊讶。是呀,常识告诉我们,天空中只有恒星能发光,连月亮都是反射光;生活中除了电灯、蜡烛等,没看见其他的物体也在发光呀?

  科学家告诉我们,任何物体只要它的温度高于绝对零度,就无时无刻不在以电磁波的形式向外界散发能量,这叫热辐射。电磁波的波长从几千千米到不足1纳米,跨越了巨大的范围,但是只有400-800纳米这很窄的一段才能被我们的眼睛所感知,这就是通常所说的可见光。所以我们可以说,包括我们自身在内的所有物体都在发光。

  然而一个物体发出的电磁波并不是均匀地覆盖所有的波长,而是主要地集中在某个波长附近,而这个波长的长短与物体的温度成反比。对于温度在室温附近的物体来说,它们发出的电磁波主要集中在波长比可见光长的红外线,所以可见光的比例微乎其微。这就是我们看不见这些物体在发光的原因。

  随着物体温度一步步升高,它的热辐射不仅会变得更加强烈,而且发出的电磁波也逐渐变得以可见光为主,因此这些原本看不见发光的物体会变得明亮起来。例如电炉丝加热到几百摄氏度时会发红,就是因为温度升高使得红光取代了红外线,在热辐射中占据了支配地位。如果温度继续升高到几千摄氏度,那么可见光中波长更短的黄、绿、蓝等颜色的光也被大量释放出来。不同波长的可见光混合在一起,我们就看到了与阳光类似的白光,这就是白炽现象。在白炽灯出现之前,人们通过燃烧柴火、灯油或者各种蜡来照明,实际上也是在利用白炽现象,只不过这时候利用的是化学反应产生的高温;而白炽灯则是通过电流将钨丝加热到2000摄氏度以上,从而产生大量的可见光。

 

  图1 不同温度的物体的热辐射的比较,曲线由上至下分别是温度为15000K0K对应-273.15摄氏度)的恒星、温度为5800K的恒星(太阳)、温度为3000K的恒星和温度为310K的人体可见物体。横纵坐标分别为波长(单位为纳米)和热辐射的相对强度,平行于纵坐标的窄色带表示可见光的范围。由此可见物体温度必须足够高才会发出大量的可见光。

 

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