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为何偏偏蓝光LED能获诺贝尔奖殊荣?

【高工led综合报道】 万众瞩目的“2014年诺贝尔物理学奖”颁给了日本物理学家赤崎勇、天野浩和日裔美籍物理学家中村修二,以表彰他们发明了高效环保的光源蓝光led.

何为led?这个缩写词的原文是light-emitting diode,对应的中文是“发光二极管”.或许有些人还是不太明白.用中国科学院理论物理研究所专家李淼的话说,“led就是电视遥控器上那个发出红外信号的灯.这种灯既不是传统的白炽灯,也不是现在流行的荧光灯(节能灯),而是一种半导体做成的灯.”

也许有人会问,为什么偏偏是蓝光led获得殊荣,而不是其他颜色?其实,在蓝光led诞生前,红光、绿光、黄光led早已问世——1907年,科学家第一次在碳化硅里观察到电致发光现象;20世纪60年代末,通过在砷化镓基体上使用磷化物,第一个红光led产生……但正如李淼指出的,“仅有红光、黄光和绿光无法制造出白光led,led的照明功能便不存在,必须找到三原色(红绿蓝)中的蓝色.”

当时,已有人提出氮化镓材料为完成led色彩拼图的可能选择,但很多科学家并未研究下去,而是转向其他材料体系,比如氧化锌等.幸运的是,今年85岁高龄的赤崎勇彼时选择了坚持,在氮化镓研究中,他和学生天野浩首次实现了氮化镓的pn结,为利用氮化镓材料制造蓝色发光二极管奠定了基础.

解决蓝光led实用化问题,让其走进千家万户的则是中村修二.1989年,中村修二开始倒腾二极管,彼时他只是一家名为“日亚化工”公司的技术员.1993年,还是一位硕士研究生的他成功制造出高品质的氮化镓,首次推出了led照明产品.不久,白光led很快出现.

尽管因为成本问题,led灯的潜能如今还未完全释放,但这项伟大发明已使人类受益匪浅.

由于利用高亮度白色发光二极管的发光源进行发光,与白炽灯相比,led灯发光效率更高.“普通白炽灯正常工作时消耗的电能仅有10%转化为光能,而led灯能量利用率可以达到60%;需要的电压也很低,几个伏特就行了;而且,白炽灯的寿命一般为1000小时左右,led寿命高达10万小时,基本能使用10年以上.”李淼说.

可别小瞧了这一盏led灯.“照明是节能效果最明显、操作最简单的节能措施,2012年我国照明用电约6500亿千瓦时,若全社会实现led产品替换每年可节电约3500亿千瓦时,相当于4座三峡水电站的发电量.”欧普照明股份有限公司董事长王耀海告诉记者.

正如瑞典皇家科学院在颁奖词中所言,“白炽灯照亮了20世纪,而led灯将照亮21世纪.”

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