萤火虫是一颗什么规格的 LED？

在照明行业，拆解一款灯具、分析一颗灯珠是我们习以为常的动作。

但如果把一只萤火虫放上光学工程师的解剖台，用 LED 的视角重新审视它，你会发现：早在人类发明 LED 之前很久，大自然就已经做出了一套成熟的"冷光照明系统"。

下面，我们用光电行业的底层逻辑，拆解这只大自然制造的"发光二极管"。

（萤火虫和 LED 的四项对照。）

现代 LED 的本质是电致发光：电子与空穴在半导体（如氮化镓 GaN）的量子阱中复合，能量以光子的形式释放。

萤火虫的"芯片"走的是化学发光路线。它的发光细胞里进行着一场精密的酶促反应：在荧光素酶的催化下，荧光素与三磷酸腺苷（ATP，细胞里的能量分子）、镁离子和氧气反应，生成处于激发态的氧化荧光素。它从激发态回落到基态时，释放出波长约 550～570 纳米的黄绿光。

两者的共性在于，都不靠把东西烧热来发光，这就是"冷光"的意思。有别于白炽灯靠灯丝高温热辐射发光，LED 和萤火虫都是把能量直接变成光。当然，没有变成光的那部分能量仍会变成热，所以 LED 照样要散热。

很长一段时间里，教科书和科普文章引用的萤火虫发光效率是 88%，常被说成"远超人类任何人造光源"。

但这个数字来自早年的测量。2008 年，日本研究团队用新的光子通量测量装置重新测定，萤火虫发光反应的量子产率最高约 41%。也就是说，每发生 100 次分子反应，大约发出 41 个光子。

对照一下 LED：美国能源部 2019 年的报告提到，实验室里最好的蓝光 LED 外量子效率（EQE，每注入一个电子能发出几个光子）已经超过 80%，不过只在较低电流密度下做到；商用 LED 器件光效超过 200 lm/W，对应电光转换效率超过 60%。