蓝光LED：点亮21世纪的发明

2014年10月8日，当地时间11: 45(北京时间17: 45)，瑞典皇家科学院常务秘书诺尔马克在皇家科学院会议厅宣布今年的诺贝尔物理学奖。日本科学家赤崎勇、天野豪和日裔美国科学家中村修二因发明“高亮度蓝色发光二极管”而获奖。据介绍，与传统光源相比，发光二极管光源具有节能的优点。红色发光二极管和绿色发光二极管已经发明了很长时间，但是制造蓝色发光二极管一直是一个难题。如果三原色中没有蓝色，就不能获得可用于照明的白色发光二极管光源。这个获奖的成就解决了这个问题。瑞典皇家科学院在一份新闻稿中称:“随着发光二极管灯的出现，我们现在有了更耐用、更高效的替代光源。”

诺贝尔奖颁奖典礼现场:三位科学家获得今年的诺贝尔物理学奖

现在，我们到处都能看到发光二极管的“美丽形象”:它在我们的电脑前闪烁；在城市的霓虹灯下展示它灿烂的笑脸；这是黑暗中新手电筒的一束光。它也形成了广场中心的电视墙...然而，回顾发光二极管光源发明的历史，我们会发现蓝色发光二极管的发明是特别曲折的。

从红光到蓝光发光二极管，还有很长的路要走。

1879年，美国发明家托马斯·爱迪生发明了灯泡。1882年早春，第一批实用白炽灯终于问世。它给成千上万的家庭带来了光明和欢乐。白炽灯是爱迪生对人类最辉煌的贡献之一。然而，爱迪生发明的白炽灯也有缺点，即它的效率很低，大约16流明/瓦，相当于只有4%的电能转化为光能。1900年，彼得·库珀·休伊特发明了效率为每瓦70流明的荧光灯。

1907年，在英国马可尼电子公司工作的英国工程师亨利·约瑟夫·劳德首次观察到碳化硅晶体中的电致发光。他在碳化硅晶体的两个触点之间施加电压，发现在低电压下可以看到黄光。在高电压下，可以看到更多颜色的光，这种“电致发光”现象也为发光二极管的发明奠定了物理基础。

1962年，美国通用电气公司34岁的普通研究员尼克·何伦亚克发明了一种能发出红色可见光的发光二极管。他的名字也随着发光二极管的红光而变红。由于Horiak的发明已经被广泛使用，他通常被称为“发光二极管之父”。1972年，何立克的学生乔治·克劳福德站在巨人的肩膀上，发明了第一个橙色发光二极管，它比以前的红色发光二极管亮10倍，标志着提高发光二极管发光效率的第一步。

到20世纪70年代末，红色、橙色、黄色、绿色、绿色和其他颜色出现在发光二极管中，并被用作机械和仪器的显示光源，但仍然没有蓝色发光二极管。因为光的三原色包括红、绿、蓝，并且没有蓝色光源，所以用于照明的白色光源总是不可用的。蓝光发光二极管的市场价值是巨大的，这也是当时世界面临的一个难题，导致无数科学英雄俯首称臣。

1973年，当时在日本松下电器公司东京研究所工作的赤崎勇首先开始了对蓝色发光二极管的研究。后来，和郝天野在名古屋大学合作进行蓝色发光二极管的基础研究和开发。1989年，他们首次成功开发了蓝色发光二极管。

1993年，39岁的中村修二在日本日治株式会社工作，他最终发明了基于氮化镓和铟镓氮化物的具有商业应用价值的蓝色发光二极管，从而引发了照明技术的新革命。凭借这项发明，他获得了2006年的千年科学技术奖，相当于诺贝尔科学技术奖！不久之后，人们在蓝色发光二极管中加入黄色荧光粉，得到了白色发光二极管。使用这种荧光粉技术，可以产生任何颜色的光(如紫色光和粉红色光)的发光二极管。蓝光和白光发光二极管的出现拓宽了发光二极管的应用领域，使得全彩色发光二极管显示、发光二极管照明等应用成为可能。

蓝色发光二极管

“20岁”的“年轻”发明照亮了21世纪。

目前，照明技术正在经历一场前所未有的变革，即从灯泡和荧光灯到发光二极管。首先，发光二极管灯使用寿命长。高质量发光二极管的寿命长达10万小时，相比之下，荧光灯的寿命只有白炽灯的十分之一，白炽灯的百分之一。白光LED的成本正在逐渐降低，市场正在迅速扩大。在不久的将来，三色发光二极管可能取代蓝色发光二极管和荧光磷光体的组合用于高亮度照明。这项技术将使我们能够动态控制色彩构成。现在，我们可以在发光二极管市场上看到各种新奇的颜色，如浅绿色和粉红色。

其次，由于照明占全球总功耗的20%-30%，而新型白色发光二极管的能耗仅为普通灯泡的十分之一，使用白色发光二极管可以为人类节约大量能源。同时，由于发光二极管的寿命长达100，000小时，相比之下，白炽灯的寿命为1，000小时，荧光灯为10，000小时，因此发光二极管还有助于节省材料消耗。

如今，氮化镓基发光二极管已经成为许多手机、平板电脑、计算机监控设备、电视屏幕等背光液晶显示器的关键技术。发射蓝光和紫外光的氮化镓二极管激光器也被用于高密度DVD，极大地促进了音乐、图像和电影存储技术的发展。将来，人们可能会使用发射紫外线的氮化铝镓/氮化镓发光二极管来净化水，因为紫外线可以杀死细菌、病毒和微生物的脱氧核糖核酸。此外，世界上将有超过15亿人缺少电网。LED灯的出现给了他们希望，因为LED的低功耗，一些当地的廉价太阳能足以为他们供电。

尽管只有20岁，蓝光发光二极管却给人类带来了巨大的利益，实现了诺贝尔奖创始人阿尔弗雷德·诺贝尔造福人类的最后愿望。这个奖项是实至名归的。诺贝尔奖评选委员会在一份关于其成就的声明中指出:“白炽灯照亮了20世纪，然后21世纪将由发光二极管灯照亮。”

从1907年半导体PN结发光理论的引入到今天LED技术的普及，经历了一个多世纪。包括、郝天野和在内的无数科学家为发光二极管的发展做出了巨大的努力。发光二极管带来的经济和社会效益将是无与伦比的。