光的简史 —— 从宇宙大爆炸到今天

1877 年，托马斯·爱迪生 (Thomas Edison) 对电力照明产生了兴趣并做了实验。一年以后，在朋友的帮助下，他创建了爱迪生电灯公司 (Edison Electric Light Company)，公司的目标是："拥有、制造和经营用来通过电产生光、热或动力的各种不同装置，并提供这类装置的使用许可。"尽管爱迪生没有发明采用灯丝的电灯，但是他确实将理论转变为一种切实可行的形式，而且是首批成功地经销白炽灯的其中一要员。第一项涵盖白炽灯的专利实际上是由亨利 • 伍德沃德 (Henry Woodward) 和马修 • 埃文斯 (Matthew Evans) 于 1874 年提交的，大约比爱迪生开发电灯早 5 年。不过，也许德国化学家 Herman Sprengel 才是首先发明真空灯泡的人，他于 1865 年发明了这种灯泡。

尽管 100 多年来白炽灯泡一直独占鳌头，也免不了遭遇新技术的威胁，另一种新技术即将颠覆白炽灯在照明领域的主导地位，这就是白光发光二极管 (即 LED)。 

白光 LED 和行将消亡的白炽灯 

LED 是一种半导体器件，当被施加正向偏置电压时将发出非相干窄谱光，从而产生一种电致发光的现象。换句话说，固态磷光体在电场作用下，将电能直接转换成了光。所发光的颜色取决于所用半导体材料的化学组成，可以是近紫外、可见或红外光。

过去几年，LED 技术已经显著增强了，在散热、封装和加工方面取得很大进步的同时，不断涌现出更高亮度、更高效率、更长寿命和更低成本的 LED。与白炽灯泡不同，LED 没有会烧坏的灯丝，而且 LED 工作时温度往往较低。此外，白炽灯泡浪费了 95% 的电能，将其转化为热量消耗掉了。

大功率或高亮度 (HB) LED 的光输出已经跨越了每瓦 100 流明 (即 100 lm/W) 的关键里程碑。实际上，有些制造商已经宣布，在实验室中实现了 200 lm/W 的光输出。那么显然，就发光效率而言，LED 已经超过了白炽灯泡 (典型 60W 灯泡的光输出为 15 lm/W)。或者，发光效率还可以换一种方式来说，即以流明为单位衡量之光源的光输出量与以瓦为单位衡量产生该光输出所消耗的功率之比。情况还不止于此，预计在未来一年，光输出为 150 lm/W 的 LED 也将在市场上稳定供货。LED 的另一个好处是寿命长。视计算方法的不同而有所不同，白光 LED 灯至少有 5 万小时的寿命，有些甚至声称超过了 10 万小时，而白炽灯的寿命仅约 1200 至 1500 小时。

高亮度 LED 灯的价格也在非常快速地下降。几年前，单个白光二极管 (几个这样的二极管组成一个 LED 灯，并占 LED 灯成本的大部分) 的价格约为 4 美元，现在已经下降为不到 1 美元了。很多 LED 行业分析师都预测，在未来一年中，用 LED 灯替换白炽灯的费用将达到消费者可接受的程度。有些 LED 制造商宣布，已经设计出可为 LED 灯供电的发光芯片，使 LED 灯产生的光输出可与大多数家庭普遍使用的 75W 白炽灯相媲美。这类 LED 芯片要产生同样的照明量，通常仅需要大约 9W 功率。

这些进步有着重要意义，因为美国能源部已经表示，照明消耗美国所产电力的 22%。LED 照明的广泛使用有可能将照明耗电量削减一半。要正确理解这一点，可以看以下数据，到 2027 年，LED 照明有可能减少的年度能源使用量相当于 5 亿桶石油，伴随而来的是二氧化碳排放量也降低了。

汽车也需要 LED

 今年，高亮度 LED 的市场规模预计将达到 120 亿美元，到 2015 年，预计将增长到 202 亿美元，年复合增长率达到了 30.6% (根据Strategies Unlimited 的研究)。驱动这种显著增长的关键应用领域之一是用于汽车中的 LED。应用包括从前灯、白天行车灯和刹车灯到仪表板显示器背光照明、以及所有种类的车内梳妆照明。不过，为了保持这种令人印象深刻的增长率，LED 不仅必须提供更高的可靠性、更低的功耗和更紧凑的外形尺寸，还必须在对