八卦诺贝尔奖：高效节能耐用的LED灯如何造福全球？

在诺贝尔官网上，可以看到对三位获奖人的描述——“当赤崎勇和天野浩、中村修二12月初参加诺贝尔颁奖委员会的庆典时，他们应该会注意到斯德哥尔摩街头的那些灯光，用的就是他们发明的节能LED白光路灯。红光和绿光二极管已经伴随我们半个世纪了，但蓝光才是真正带来革命性变化的技术。只有这三原色的灯光才能形成白光，照亮我们的世界。这三位学者在学术研究和工业界的持续努力，解决了这个过去30多年来一直存在的难题……”

　　高效节能耐用的LED灯造福全球

　　世界上约四分之一的电能被用于照明，因此LED有助于节约地球资源。不仅如此，LED灯寿命长达10万小时，而白炽灯仅有1，000个小时，荧光灯为10000小时，因此LED灯的使用可以大大减少材料损耗。

　　白光LED灯可以持久而高效地发出明亮的白光。它们的效率仍在不断地提高，每单位电能（以瓦特计算）产出的光通量（以流明计算）越来越高。最近的记录已经突破了300流明／瓦，这相当于16个普通灯泡或接近于70个荧光灯。

　　此外，全世界有超过15亿人缺电，而LED灯将帮助他们告别没有照明的时代，LED灯更低的能耗将让采用当地太阳能小型电站电力实现照明成为可能。

　　更加节能高效的灯具在全球压缩二氧化碳排放的大背景下也将具有愈发重要的意义。

　　尽管发明蓝色LED灯还不到二十年，但它为我们创造的白光极大造福了人们的生活。在颁奖词中，诺贝尔奖委员会写道：“白炽灯照亮20世纪，而LED灯将照亮21世纪。”

　　蓝光LED研究有多难？

　　在20世纪70年代末期的时候，LED已经出现了红、橙、黄、绿、翠绿等颜色，并被用于机器仪器的显示光源，但依然没有蓝光LED。

　　蓝光LED的市场价值巨大，是当时世界性的攻关难题，和这三位学者同期在从事蓝光二极管的研究的学者当时也很多，但都因为无法在材料和器件制造工艺等一系列的技术问题上取得突破，不得不选择放弃。世界上很多大公司和著名大学科研机构也都在为半导体蓝光光源薄膜材料的制备工艺头痛不已，发明蓝光LED在当时被认为几乎是不可能的。

　　蓝光LED在长达数十年的时间里未能面世，也被断言“难以在20世纪实现”。

　　蓝光LED的制备技术曾困扰了人类30多年。

　　蓝光LED如何面世？

　　1973年，在松下电器公司东京研究所的赤崎勇开始了蓝光LED的研究，向难倒了全球研究者的氮化镓结晶制作发起了挑战。

　　后来，赤崎勇和弟子天野浩在名古屋大学合作进行了蓝光LED的基础性研发，经过反复实验，他们成功制成了氮化镓结晶，并于1989年在全球首次实现了蓝色LED。
　　如果说赤崎和天野让氮化物的研究有了希望，那么中村就是这个领域的独行侠和集大成者。

　　1993年，在日本日亚化学工业公司（Nichia）当技术员的中村修二经过几百次的实验，在短短四年时间克服了两个重大材料制备工艺难题（一个是高质量氮化镓薄膜的生长，另一个是氮化镓空穴导电的调控），独立研发出了大量生产氮化镓晶体的技术，并成功制成了高亮度蓝色LED。

　　不久之后，人们在蓝光LED的基础上加入黄色荧光粉，就得到了白色光LED，利用这种荧光粉技术可以制造出任何颜色光的LED（如紫色光和粉红色光）。蓝光和白光LED的出现拓宽了LED的应用领域，使全彩色LED显示、LED照明等应用成为可能。

　　蓝光LED技术在如何影响我们的生活？

　　由中村修二发明的氮化镓发光二极管对人类的贡献显而易见，蓝光二极管的产生，三元发光色才完备，才能使白光显像成为可能，蓝色LED的发明彻底革新了光源技术。

　　蓝色LED的出现使节电的高亮度照明器材成为可能，极大改变了人们的生活。采用蓝光LED技术的产品现在已经进入了全世界的千家万户，它既存在于广场大屏幕LED，也存在于你的相机、平板电脑、手机、电视机和电脑监视设备里。

　　它为你照明，在全世界各地的办公室和家庭，白色灯光照亮了屋子，而它们所耗费的能源则要比白炽灯和日关灯小得多。

　　另外，蓝光LED出现后，可以通过磷激发出红光和绿光，从而混合产生白光和其他各种颜色的光。或者与原有的红光LED和绿光LED一起产生白光和其他各种颜色的光。蓝光LED也有另外的应用，比如，蓝光光盘，从蓝光LED发展出的紫外LED也可以高效净化生活用水；光纤通信的传输效率得到提高；超长使用寿命和高电光转换效率的全固态白光光源将极大促进绿色能源开发进程。

　　“蓝光LED虽然听上去并不是那么玄乎或者高大上，但却是可以对人类社会产生很大影响的成果。”上海交通大学物理系教授季向东表示。