促成二次照明革命的「藍光LED」！

5/5/2021

LED在今日生活似乎已經不可取代，
但其實LED正式普及是在藍光LED發明後，
而這所謂的藍光到底藏著什麼玄妙呢？

Photo credit：freepik

發光二極體(Light-emitting diode，縮寫為LED) 為一種能發光的半導體電子元件。LED的基本架構有晶粒、封裝體、金線、支架。最重要的部分就是晶粒，因為利用不同材料所製成的LED，可以發出不同波長的光，也就是不同顏色的光。當通電的時候，電子跟電洞會在晶粒重合，產生反應而放出能量(光)。

Photo credit：freepik

2014年日本人天野浩與赤崎勇、中村修二因「發明高效能又環保的藍色發光二極體，帶來了節能明亮的白色光源」共同榮獲諾貝爾物理學獎。這三人利用氮化鎵（Gallium Nitride，GaN）結晶，取代之前使用的碳化矽(SiC)、摻入鎂(Mg)的氮化鎵，使得發光效率大幅度提高。

藍光LED的發明，使得人類能發出三原色光的LED，得以用LED湊出足夠亮的白光。而發白光的LED燈的發明，大幅提高人類的照明效率。而此發明的誕生，有人也譽稱繼愛迪生的燈泡發明後「第二次的照明革命」！

LiFe生活化學，知識文章，照明，LED，藍光，諾貝爾物理學獎，節能，環保，白光，愛迪生，燈泡

Photo credit：geralt via pixabay CC0

那麼在LED的發展歷史上，藍色LED的出現為何這麼重要呢？
原因有三：
1.光的三原色為紅、綠、藍，因此將三原色光的LED集全，對於人類來說有重大的時代意義。
2.由光譜來看，藍光為能量最高的一種光，要製造出一個穩定、環保又安全的藍光，可想而知難度極高。
3.通過製造出藍光，可以減少使用紅、綠光LED。因為當藍光LED電子電洞重合放出能量時，其實不一定只會放出藍光，也是有可能放出能量較低的紅光或綠光。於是科學家就透過調整材料比例，這樣在一顆白光LED中就可以少用一顆單色LED啦！

LiFe生活化學，知識文章，照明，LED，藍光，色光三原色，紅，綠，藍，白光，RGB

Photo credit：iko via flickr by NC-ND-2.0

另外LED燈相較於傳統燈泡更有兩項優勢，那就是「省電」以及「環保」！傳統的省電燈泡或白熾燈泡因為要使燈芯發熱才能發光，所以需要極大的電能。但是LED只需少量的電能就能使材料中的電子電洞重合，進而發光。其次，在傳統燈泡中需添加汞(Hg)以增加其效率，汞蒸氣若大量吸入可能會導致呼吸系統受損，所以回收時需要特別注意。想當然爾，LED燈是不用添加汞的，故在環保上更勝一籌。

至今LED的應用層面又有哪些呢？
首先，顯而易見的是各式照明！從取代省電燈泡，改用LED燈泡，街道上的路燈紛紛改用LED燈。另外，現在智慧型手機廠商標榜的OLED螢幕、AMOLED螢幕也都是LED的應用。