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当今社会重要的人造光源—LED灯

白炽灯的发明作为现代文明社会起始的里程碑，使人类进入电光源时代。从以白炽灯为代表的第一代热辐射光源到以日光灯、荧光灯、汞灯、钠灯为代表的第二代和第三代气体放电光源，乃至节能灯都离不开钨丝和汞气。它们不仅能耗大、寿命短，而且其含有的金属汞对环境存在着一定的污染。而节能、环保、可靠的LED灯，正成为新一代光源，为人类照明史谱写着新的篇章。
LED灯又叫发光二极管，它主要由芯片、包裹芯片的透明环氧树脂、引线组成，结构如图甲所示。其中，芯片是LED灯的核心部件，它是一种由固态半导体材料制成的元件。如图乙所示，芯片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它的结构中存在着大量可以吸引电子的空位，称为空穴；另一部分是N型半导体，在它的结构中存在着大量的自由电子。当在LED灯的芯片两端加上一定的正向电压后，大量的自由电子便与空穴复合，这时电子多余的能量就会以光的形式辐射出来产生发光现象，这就是LED灯发光的原理。

与传统的白炽灯、荧光灯相比，LED灯具有许多不同之处。首先，LED灯基本上是一块很小的芯片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小而轻。其次，由于白炽灯的发光原理是通过电流加热灯丝到白炽状态，从而利用热辐射发出可见光，所以白炽灯在使用时约90%以上的电能都转化成了内能，只有不足10%的电能才真正转化成我们需要的光能，而LED灯可以直接把电能转化为光能，它的转化效率可达到80%以上。第三，从使用寿命来看，普通白炽灯的额定寿命约1000h，荧光灯的额定寿命约5000h，而LED灯的额定寿命约50000h。另外，与荧光灯相比，LED灯不含汞等有害元素，更加环保，利于回收。目前，LED灯正逐渐替代白炽奵、荧光灯等光源，成为人造光源的主流产品，广泛应用于各种照明、显示和标识等领域中。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）LED灯的芯片是由______材料制成的；
（2）LED灯发光的原理是______；
（3）白炽灯工作时将电能主要转化成了______能；
（4）与传统的白炽灯、荧光灯相比，LED灯具备的优势是______（写出一条即可）。