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    2014年的诺贝尔物理学奖

    2 张广伟 2014-10-22 10:35

    LED21世纪的替代光源

    北京时间107日下午,2014年诺贝尔物理学奖授予日本科学家赤崎勇、天野浩和日裔美国科学家中村修二,以奖励他们发明了新型节能环保光源高亮度蓝光二极管(LED)。之前由著名数据提供商汤森路透预测的美籍华人杨培东和张首晟皆未获奖。

    高亮度蓝光LED具备新的光源产生方式,随着LED灯的出现,我们有了更持久、更有效的替代光源。

    全世界有超过15亿人缺电,LED灯为提高他们的生活质量带来了希望。该灯耗能极低,其可以由当地便宜的太阳能供电。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。

    蓝光LED:爱迪生之后的第二次照明革命

    发光二极管(LED)照明早已成为日常生活的一部分,红光 LED 和绿光 LED 已经存在了很长一段时间,并被应用于机器仪器的显示光源,但由于光的三原色包含红、绿、蓝,蓝色光源的缺失,令照明的白色光源始终无法创建。无论是在科学界还是工业界,如何造出蓝光 LED 曾困扰了人们数十年。

    1973年,当时在松下电器公司东京研究所的赤崎勇最早开始了蓝光LED的研究。后来,赤崎勇和天野浩在名古屋大学合作进行了蓝光 LED 的基础性研发,1989年首次研发成功了蓝光 LED。而中村修二当时任职于 日亚化学工业公司,他的实用化研究让该公司于1993年首次推出LED照明成品,从而引发了照明技术革新。

    蓝光二极管发明使得白光LED等的制备成为可能,蓝光、红光、绿光混合后,就成为白色光源。正是因为集齐红、绿、蓝三原色的光,才能让 LED 照明这种惠及全人类的节能光源“照亮21世纪”。赤崎勇、天野浩、中村修二引发了一场照明技术的重大变革。爱迪生的白炽灯泡点亮了20世纪,而21世纪将闪耀在LED之下。
        白光LED:持续高效的新型光源

    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。

     

    油灯的效能是0.1流明/瓦,19世纪的灯泡是16流明/瓦,20世纪的荧光灯管是70流明/瓦,21世纪的LED灯效能则高达300流明/瓦。

    世界上约四分之一的电能被用于照明,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。

    一个发光二极管由数层半导体材料构成。在LED灯中,电能被直接转换为光子,这大大提升了发光的效能,因为在其他灯具技术中,电能首先是被转化为热,只有很小一部分转化成了光。白炽灯和卤钨灯一样,电流被用于加热一根灯丝,从而实现发光。在日光灯管中(此前这种灯泡曾经被称为低耗能灯泡,但随着LED灯技术的出现,这一名称失去了意义),气体进行放电,在此过程中同时发热并发光。

    在当天的颁奖结束后,诺贝尔委员会成员、瑞士皇家科学院的物理学家Per Delsing在接受采访时说:“我真心认为阿尔弗雷德·诺贝尔会对这个颁奖结果感到很高兴,这的确是了不起的发明,的确能造福大多数的人。我们周围到处都是人工照明。这能让人工照明比之前的那些光源更加高效,这也能避免一些其他问题,比如荧光照明会用到水银,但是人工照明不会,我们能避免水银。当然还有其他的作用,或许在现在看来作用还不那么大,但是在未来,可能我们可以发明给水杀菌消毒的手提设备。”

    获奖者简历:

    赤崎勇(Isamu Akasaki)是日本工程学、物理学家,1929年出生于日本Chiran1964年获得日本名古屋大学(Nagoya University)博士学位。曾任松下电器研究员,现任名城大学终身教授、名古屋大学特聘教授。文化勋章得主、文化功劳者。赤崎勇开发了氮化镓结晶化技术,并完成世界第一个高亮度的蓝色发光二极管。名古屋大学东山校区特别开辟“赤崎记念研究馆”以纪念其功绩。

    天野浩(Hiroshi Amano)是日本工程学家,1960出生于日本滨松市(Hamamatsu)1989年在日本名古屋大学获得博士学位,是名古屋大学的教授。

    中村修二(Shuji Nakamura)是日裔美国科学家,电子工程学家,1954年出生于日本伊方町(Ikata)。他是高亮度蓝色发光二极管与青紫色雷射二极管的发明者,世称“蓝光之父”。1994年在日本德岛大学(University of Tokushima)获得博士学位。现任美国加州大学圣塔芭芭拉分校教授。2009年,中村修二获得日本人首座哈维奖。

     

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  • 吴战利 2014-10-23 09:54
    小时候觉得以前的人太烦人,把我们想发明的东西都发明完了。现在才知道,原来我们也可以做让后代“烦”的人。
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