除了照明與裝飾之外，LED還有許多新用途，例如改善人體健康、幫助植物生長(zhǎng)、檢測(cè)食品、可見(jiàn)光通信、殺蟲、凈水等。

LED 是“Light Emitting Diode”的縮寫，中文譯為“發(fā)光二極管”，是一種可以將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件。

LED的發(fā)光原理是什么？

LED的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的芯片。在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間存在一個(gè)過(guò)渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子結(jié)合時(shí)，會(huì)將多余的能量以光子的形式釋放出來(lái)，從而將電能直接轉(zhuǎn)換為光能。

向PN結(jié)施加反向電壓時(shí)，少數(shù)載流子難以注入，所以不發(fā)光；向PN結(jié)施加正向電壓，電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就會(huì)發(fā)出不同顏色的光線，光的強(qiáng)度與電流有關(guān)。

不同材料的芯片可以發(fā)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫等不同顏色的光，“發(fā)光二極管”也因此得名。砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光。

LED燈發(fā)熱少，將電能盡可能地轉(zhuǎn)化成了光能。相比而言，傳統(tǒng)的照明方式（白熾燈）發(fā)熱多，許多電能被轉(zhuǎn)化成熱能，白白浪費(fèi)掉了。所以，LED 的節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯，是目前世界上先進(jìn)的照明技術(shù)，被業(yè)界認(rèn)為是人類繼愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈泡后偉大的發(fā)明之一。

如今，LED已廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外照明、顯示屏、交通信號(hào)燈、汽車用燈、背光源、燈飾等領(lǐng)域。

看到這里，或許有人會(huì)“草率”地認(rèn)為：LED只不過(guò)是傳統(tǒng)電燈的高效升級(jí)版本，其用途基本上是照明與裝飾。

針對(duì)這一觀點(diǎn)，美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員 Jeff Tsao 以及來(lái)自其他研究機(jī)構(gòu)的同事們于去年11月發(fā)表在《自然》期刊上的“觀點(diǎn)”文章中表示，這種想法太局限。

論文作者寫道：“LED照明設(shè)備仍處于嬰兒期。我們正站在所謂‘人工設(shè)計(jì)光線’的新起點(diǎn)上。”

人為控制光線的時(shí)間、空間和光譜，不僅將帶來(lái)照明效果更佳的光學(xué)器件，而且也會(huì)引發(fā)各種荷爾蒙反應(yīng)，幫助人們調(diào)節(jié)身體健康和工作效率。

此外，這篇論文的作者還認(rèn)為，對(duì)于植物來(lái)說(shuō)，定制的波長(zhǎng)和強(qiáng)度將有效刺激其生長(zhǎng)，改變其形狀，增加其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，為室內(nèi)種植開(kāi)辟全新的科技可能性。

此外，Tsao 還表示：“這并不是忽視LED與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合。LED已經(jīng)開(kāi)始與電子器件、傳感器與通信結(jié)合到一起?！?/span>

LED技術(shù)已經(jīng)逐漸與物聯(lián)網(wǎng)全面地融合到一起。在這里，特別值得一提的是，筆者曾介紹過(guò)一項(xiàng)技術(shù)：采用LED實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光通信。在可見(jiàn)光通信技術(shù)中，LED在提供照明功能的同時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。在物聯(lián)網(wǎng)與通信領(lǐng)域中，可見(jiàn)光通信是LED技術(shù)一項(xiàng)極具潛力的應(yīng)用。

當(dāng)有恒定電流流過(guò)時(shí)，LED燈會(huì)發(fā)出連續(xù)的光子流。這樣，我們就會(huì)觀察到可見(jiàn)光。假設(shè)電流變化是緩慢的，輸出的光線就會(huì)忽明忽暗。然而，LED燈屬于半導(dǎo)體器件，電流輸出的光線，可通過(guò)極高速的方式調(diào)制。光電探測(cè)器會(huì)檢測(cè)到這種信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為電流的形式。這種高速的光電調(diào)制是人眼無(wú)法察覺(jué)的。

LED的新用途還不止上述這些。接下來(lái)，筆者再為大家補(bǔ)充介紹三個(gè)值得關(guān)注的應(yīng)用。

（一）食品檢測(cè)：歐司朗光電半導(dǎo)體推出的新款寬帶紅外LED，可以配合智能手機(jī)對(duì)一日三餐進(jìn)行分析。這款可發(fā)射650nm至1050nm波長(zhǎng)范圍寬帶紅外光的LED，可用于測(cè)量食品的熱量、新鮮度或營(yíng)養(yǎng)成分。

（二）殺蟲：日本東北大學(xué)的研究顯示，藍(lán)光LED處于正確發(fā)射頻率時(shí)，會(huì)演變成一種有效便捷、天然無(wú)害的全新殺蟲劑。研究人員首次發(fā)現(xiàn)，光譜藍(lán)色區(qū)域上的可見(jiàn)光是殺死蚊子及果蠅等害蟲的致命武器。

（三）凈水：深紫外光LED將改變?nèi)祟悮⒕夹g(shù)應(yīng)用，帶來(lái)全新的清凈環(huán)境。深紫外光被列舉出的最有效用途，就是取代以氯或臭氧等化學(xué)方式的凈水技術(shù)。

價(jià)值

總結(jié)一下，LED未來(lái)在人類生活中更廣泛應(yīng)用，已經(jīng)是不可阻擋的趨勢(shì)。然而，LED的作用并不局限于提供節(jié)能的照明方式，而是可以擴(kuò)展到我們生活的許多方面，特別是健康、農(nóng)業(yè)、食品、通信等領(lǐng)域。