我们终于弄清楚了 LED 灯泡效率低下的原因

LED 应该照亮更绿色的未来：它们比白炽灯节能 75%，使用寿命长 25 倍，而且温度更低。但目前，我们主要在电子产品中使用 LED，因为它们存在光衰问题：在电流较大时，它们产生的光量会急剧下降。

效率下降的问题多年来一直困扰着科学家们，但加州大学圣巴巴拉分校和法国综合理工学院的研究人员表示，他们终于解开了这个谜团。

他们的研究成果发表在即将出版的《物理评论快报》上，指出光衰的根源是俄歇复合过程，这是一种会产生热量的非辐射过程。加州大学圣塔芭芭拉分校之前的研究认为俄歇复合可能是罪魁祸首，但这是第一项对其影响进行最终测量的研究。

LED 灯包含一个微芯片，该芯片包含一个由氮化镓制成的正型半导体和一个负型半导体。在两者之间的量子阱中，一个半导体的负电子和另一个半导体的电子空穴结合，产生光子。施加更多的电能时，它会产生更多的光子——直到一定程度。

在低功率情况下，例如在手机中，该过程效果很好。但是，当你将电流提高到照亮房间所需的水平时，氮化物基 LED 会停止以相同速率产生光子。根据加州大学圣塔芭芭拉分校节能材料中心的研究，这是因为电子相互碰撞并通过热量而不是光损失能量。

如果我们能够制造出能够规避这一问题的 LED，它们就可以取代紧凑型荧光灯，成为未来的节能灯泡。从理论上讲，LED 每瓦应产生约 300 流明，比 CFL 节能三倍，而且由于不含汞，更容易处理。根据美国能源部 2010 年的估计，广泛采用 LED 照明可以为美国节省 2650 亿美元，并在未来 20 年内将电力需求减少三分之一。

但前期成本确实更高，因此，除非 LED 技术能够在更高电流下达到其理论效率，否则很难推广。尽管美国已开始逐步淘汰耗能白炽灯泡，但 LED 尚未占领商业和住宅照明市场。

到目前为止，我们还没有解决光衰问题的方法，但是既然他们已经找到了问题的根源，研究人员希望设计出能够最大限度地减少影响并产生更多光线的 LED，使该技术成为家庭和办公室照明更具吸引力的选择。