蓝光LED，让全人类受益的照明革命

当地时间10月7日，瑞典皇家科学院宣布将2014年诺贝尔物理学奖授予日本名城大学教授赤崎勇、名古屋大学教授天野浩以及美国加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校美籍日裔教授中村修二。三名获奖者的贡献是发明了一种高效而环保的光源——蓝色发光二极管（LED:light-emit-tingdiode）。蓝光LED的出现使得人类可以用全新的方式创造白光。这是继爱迪生照明之后的一次照明革命，人类将因此而大大受益。

◆为什么是“蓝光”？

有人也许会问，LED7色俱全，为何是蓝色而非其它光色的LED研究者获得诺贝尔物理奖？

人眼最习惯的光是太阳光。在比较其他照明光源时通常都以太阳光为参照对象，这也是测量光源显色指数的原理。从光谱图上可以看出不同时段太阳光在可见范围内基本是黑体辐射的连续谱，和此光谱越接近，人眼对颜色的感觉就越自然。因此，所有的光源，要想成为照明光源，都要过人眼这一关。单一LED的发光波长很窄，单色的光源在多数场合并不适用。因此，要实现白光照明必须要有红、绿、蓝三基色。所以，虽然LED发明很早，但是由于缺少蓝色色光，成为整个LED照明显示产业的瓶颈。之前手机屏幕的背光都是单色的绿光也正是这一原因。

蓝光LED的发明，补足了光谱上最后一块缺口，让基于LED的白光照明和全彩色显示成为可能，为之后出现的所有LED照明灯，LED背光液晶显示器，LED全色显示点阵铺平了道路。是蓝光LED让LED从红绿色的小指示灯和数码管显示走向真正意义上的通用光源，成为“anewlightsource”，这正是蓝色LED研究获此殊荣的原因。

◆艰难的研究路程

赤崎勇从上世纪70年代在松下公司工作时已经开始研究使用氮化镓制作蓝色LED。当时也有不少研究人员进行同样的尝试但都以失败告终。上世纪80年代，在名古屋大学，天野浩加入了赤崎勇的研究小组，他们成功提炼出氮化镓结晶，并在1989年在世界首次研制出蓝色LED灯。然而，这一成果还有一些关键问题未能完善。中村修二从1989年开始研究LED。他所任职的日亚化工一开始对他的项目表示支持，后来又因为研究的难度停止了支持。执著的中村修二独自研发出了氮化镓结晶的量产技术，并制作出明亮的蓝色LED灯。此外，中村修二还发明了蓝色半导体激光器，并首次将这两项发明投入生产。我们经常看到的“蓝光DVD”也正是基于这一技术的产物。

说到这里，大家也许会纳闷，中村修二怎么成了美国人？这涉及一宗当时最著名的知识产权案。中村修二在日亚化工工作了20年，他的发明给公司创造了巨大的经济效益，但是却没有获得应有的奖励。当中村修二成功研究出蓝色LED，公司仅提供给他2万日元的奖励，专利也不归个人所有。中村修二将日亚化工告上法庭，法庭也裁定公司支付中村修二200亿日元。但是日亚化工不服裁决上诉，并动用强大的律师团，经过长达四年的拉锯战之后，法院最终裁定日亚化工赔偿中村修二8.4亿日元。也许正是这场官司让中村修二对日本的科研氛围感到失望，他于1999年辞去日亚化工的工作，赴美国大学担任教授，并在数年之后加入美国国籍。

◆LED照明的优势

虽然蓝光LED仅仅被发明了20年，但它已带来了一种全新的白光生产方式，全人类都将因此受益。我们单单从LED照明的优势来看看它为人类带来的“福祉”。

作为绿色节能光源的代表，LED照明比白炽灯、节能灯有着显著地优势。首先，节约能源。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达80―90%，其耗电量不到白炽灯十分之一。一般人都认为，节能灯可节能4/5是伟大的创举，但LED日光灯比节能灯还要节能1/4，这是固体光源的伟大进步。据介绍，如果国内三分之一的照明替换成LED照明，每年可节约3000亿度电，相当于一个三峡工程的发电量。除此之外，LED还具有其他显著优势，例如，基本无辐射，绿色环保。我们现在普遍使用的节能灯，在生产过程中要添加汞蒸汽。如果玻璃外壳打碎，会造成污染。因此，报废的灯管不能随意丢弃，需要专门回收处理。而LED照明就没有这种顾虑，被称为”绿色能源”。此外，LED照明还具有使用寿命长，响应速度快，体积小重量轻等多重优势。正因为LED具有以上其他固体光源还无法匹敌的特点，有人预测，LED照明在不远的将来，会成为照明行业的主流光源。（受访者为高端LED技术专家、国家“千人计划”学者云峰博士；部分资料综合果壳网等）