说说为啥LED就更节能

我们还知道，原子是由原子核和核外的电子组成的，原子构成分子是这些电子相互作用把不同的原子维系起来的。无论在原子还是分子中，这些电子也像分别住在一栋高楼中，高楼的每一个楼层被称为能级；楼层越高，对应的能量也就越高。一般来说，电子入住这样一栋高楼时，总是从能量最高的"一楼"开始，逐渐占据上面的楼层。当全部的电子入住完毕时，大楼里还会有许多楼层空着。假设某个分子中的电子占据了大楼的1~10层，如果我们把原本处在下层的电子移动到上一层，那么电子在这个过程中也增加了能量。如果让这个电子回到下层，那么多余的能量也会被释放出来，只不过不是增加速度，而是释放出电磁波。如果电磁波的波长刚好在400~800纳米这个范围，那么电子在这个移动过程中就发出了可见光。演唱会上，歌迷手中挥动的萤光棒就是一个典型的例子。萤光棒买来时并不会发光，一旦我们将它弯曲，萤光棒内部原本被分隔开的几种化学物质混合到一起发生化学反应；反应释放出的能量让某些电子从能量低的状态进入能量高的状态，当它们再次回到能量低的状态时，光就被释放出来了。

图2 冷发光的一种常见的原理：电子先从外界吸收能量，从能量较低的状态进入能量较高的状态；随后返回能量较低的状态，将多余的能量以可见光的形式放出。

正在发光的荧光棒并不像点亮的白炽灯那样烫手，因此像萤光棒这样的发光通常被称为冷发光。冷发光并不需要像白炽灯那样将物体加热到很高的温度，因此对能量的利用率自然更高一些。冷发光还有一个独特之处，那就是一般不会像白炽发光那样覆盖一个很广的波长范围，而是集中于某一特定的波长。例如一根黄色的萤光棒绝不会发出红光或者蓝光，更不会发出对照明毫无帮助的红外线和紫外线，这也是冷发光对能量的利用率高于白炽发光的一个重要原因。

图3 萤光棒的发光是典型的冷发光。通常萤光棒只能发出一种颜色的光，通过改变萤光棒中化学物质的结构可以得到发不同颜色光的萤光棒。

荧光灯：冷发光的典范
前面提到的萤光棒是利用了化学反应让电子进入高能量的状态，我们也可以利用光来给电子提供能量。例如把一张钞票放在紫外灯下，我们会发现有的区域发出蓝光，这是因为这些区域里某些物质的电子能够吸收紫外线的能量，从而产生了冷发光。这样由光提供能量的冷发光被称为荧光或者磷光，而荧光灯就是利用了这一原理。
　　

荧光灯灯管的内壁涂有一层荧光粉，两端是钨制灯丝，灯管中添加少量的汞，并充入氩气等惰性气体。电路接通后，电流流经灯丝，大量的电子从灯丝中释放出来。这些电子与灯丝中氩气的原子发生激烈的碰撞，使得氩原子中的一些电子逃逸出来；而氩原子自己则带上正电，变成了氩离子。这些电子和氩离子从灯管的一端移动到另一端，在移动过程中放出的热量把液态汞变成了汞蒸汽；而进入到蒸汽中的汞原子也与电子和氩离子发生碰撞。碰撞的结果，大量的紫外线从汞蒸汽中被释放出来。荧光粉吸收紫外线的能量，随即产生荧光或者磷光现象。这些物质发出的不再是紫外线，而是可见光。这样，通过几道工序的互相配合，荧光灯就把电能转化为光能。
　　

由于依靠冷发光原理提供照明，荧光灯的效率要大大高于白炽灯，可以将20-25%的电能转化为光能。荧光灯的使用寿命也大大长于白炽灯，理论上至少可以持续提供10，000小时的照明。不过人们仍然不满足这样的数字，于是又开发了另一种借助冷发光原理的灯具--发光二极管。