據諾貝爾官方網(wǎng)站消息，日本科學(xué)家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科學(xué)家中村修二因發(fā)明“高亮度藍色發(fā)光二極管”榮膺2014年諾貝爾物理學(xué)獎，諾貝爾獎評選委員會(huì )在聲明中表示，三位獲獎?wù)咴诎l(fā)明新型高效、環(huán)境友好型光源，即藍光LED方面做出了巨大的貢獻。借用藍光LED，白光可以以新的方式被創(chuàng )造出來(lái)。使用LED燈，我們可以擁有更持久和高效的燈光代替原來(lái)的光源，不僅能為人類(lèi)節省大量能源，也能照亮全球更多地方。
 

藍光LED，姍姍來(lái)遲

1907年，在英國馬可尼電子公司工作的英國工程師亨利·約瑟夫-勞德第一次在一塊碳化硅晶體里觀(guān)察到電致發(fā)光現象。他在一塊碳化硅晶體的兩個(gè)觸點(diǎn)之間施加了電壓，結果發(fā)現：在低電壓下，可以看到黃光；而在高電壓下，可以看到更多顏色的光，這種“電致發(fā)光”現象也奠定了LED被發(fā)明的物理基礎。
 

1962年，美國通用電氣公司34歲的普通研究人員尼克·何倫亞克發(fā)明了可以發(fā)出紅色可見(jiàn)光的LED，他的名字也隨LED的紅光一起紅了起來(lái)。由于何倫亞克的發(fā)明后來(lái)得到了廣泛的應用，所以一般稱(chēng)他為“發(fā)光二極管之父”。1972年，何倫亞克的學(xué)生喬治·克勞福德站在巨人的肩膀上，發(fā)明了第一顆橙黃光LED，其亮度是先前紅光LED的10倍，這標志著(zhù)LED向提高發(fā)光效率方向邁出的第一步。
 

到了20世紀70年代末期，LED已經(jīng)出現了紅、橙、黃、綠、翠綠等顏色，并被用于機器儀器的顯示光源，但依然沒(méi)有藍光LED。由于光的三原色中包含有紅、綠、藍，藍色光源的缺失，使得照明的白色光源總是無(wú)法獲得。藍光LED的市場(chǎng)價(jià)值巨大，也是當時(shí)世界性的攻關(guān)難題，引無(wú)數科學(xué)英雄競折腰。
 

1973年，當時(shí)在日本松下電器公司東京研究所的赤崎勇最早開(kāi)始了藍光LED的研究。后來(lái)，赤崎勇和天野浩在名古屋大學(xué)合作進(jìn)行了藍光LED的基礎性研發(fā)，1989年首次研發(fā)成功了藍光LED。
 

1993年，在日本日亞化工(Nichia Corporation)工作的39歲的中村修二終于發(fā)明了基于氮化鎵和銦氮化鎵的具有商業(yè)應用價(jià)值的藍光LED，從而引發(fā)了照明技術(shù)的新革命。憑借此項發(fā)明，他榮獲2006年千禧科技獎，這相當于科技界的諾貝爾！不久之后，人們在藍光LED的基礎上加入黃色熒光粉，就得到了白色光LED，利用這種熒光粉技術(shù)可以制造出任何顏色光的LED(如紫色光和粉紅色光)。藍光和白光LED的出現拓寬了LED的應用領(lǐng)域，使全彩色LED顯示、LED照明等應用成為可能。
 

年輕有為 前途無(wú)量

目前，照明技術(shù)正在經(jīng)歷一場(chǎng)前所未有的變革，也就是從燈泡和熒光燈到LED的變革。1879年，美國發(fā)明家托馬斯·愛(ài)迪生發(fā)明了燈泡，1882年初春，第一批實(shí)用的白熾燈終于問(wèn)世了，它給千家萬(wàn)戶(hù)帶來(lái)了光明和歡樂(lè )，白熾燈是愛(ài)迪生對人類(lèi)最輝煌的貢獻之一。但愛(ài)迪生發(fā)明的白熾燈也有缺點(diǎn)，就是其效率很低，約等16流明/瓦，相當于僅有4%的電能轉化為光能。1900年，彼得·庫珀-休伊特于發(fā)明了熒光燈，其效率高達70流明/瓦。目前的白光LED則超過(guò)300流明/瓦。
 

被用于照明的白光LED常常建立在高亮度的藍光LED的基礎之上，后者能激發(fā)一個(gè)熒光磷，這樣藍色的光被轉化成白色的光。這些高質(zhì)量的LED的壽命長(cháng)達10萬(wàn)小時(shí)，相比之下，熒光燈的壽命是其十分之一，而白熾燈的壽命為其百分之一。白光LED的成本逐漸降低，市場(chǎng)也在急遽擴張。在不久的將來(lái)，三色LED可能會(huì )取代藍光LED和熒光磷的組合用于高亮度照明，這一技術(shù)將使得我們可以對顏色組成進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制�，F在，我們在LED市場(chǎng)上就能看到各種新奇的顏色，如淺綠色和粉紅色等。
 

另外，鑒于照明占據全球整個(gè)電能消耗的20%—30%，而新的白光LED的能耗僅為普通燈泡的十分之一，所以，白光LED的使用能為人類(lèi)節省大量的能源。同時(shí)，由于LED的壽命長(cháng)達10萬(wàn)個(gè)小時(shí)，和白熾燈泡的1000個(gè)小時(shí)以及熒光燈的1萬(wàn)個(gè)小時(shí)相比，LED又幫助節省了材料的消耗。
 

今天，基于氮化鎵的LED已經(jīng)成為很多手機、平板電腦、計算機監視設備、電視屏幕等的背照液晶顯示器的關(guān)鍵技術(shù)。發(fā)出藍光和紫外線(xiàn)的氮化鎵二極管激光器也被用于高密度的DVD內，大大促進(jìn)了音樂(lè )、圖片和電影存儲技術(shù)的發(fā)展。未來(lái)，人們或許可以使用發(fā)紫外線(xiàn)的氮化鎵鋁/氮化鎵LED來(lái)凈化水，因為紫外線(xiàn)可以殺死細菌、病毒以及微生物的DNA。另外，世界上缺乏電網(wǎng)的人口將超過(guò)15億，LED燈的出現給他們帶來(lái)了希望，因為L(cháng)ED的低功耗，一些當地的廉價(jià)太陽(yáng)能就足以為其供電。
 

盡管只有20歲，但藍光LED給人類(lèi)帶來(lái)了極大的福祉，也實(shí)現了諾貝爾獎創(chuàng )始人阿爾弗雷德·諾貝爾為人類(lèi)造福的遺愿，得獎可謂實(shí)至名歸。諾貝爾獎評選委員會(huì )在關(guān)于獲獎成就的聲明中指出：“白熾燈照亮了20世紀，那么21世紀將是被LED燈照亮的。”
 

LED到底能發(fā)展多遠，不得而知。也許某天就能開(kāi)發(fā)出能發(fā)X射線(xiàn)的LED。早期的LED只能應用于指示燈、計算器顯示屏和數碼手表，但現在開(kāi)始出現在超亮度的領(lǐng)域。大功率LED器件是目前新興的LED產(chǎn)品，主要被用在照明方面，但這項技術(shù)目前還不是很成熟，主要是因為大功率LED雖然亮度高，但發(fā)熱量也大，“身價(jià)不菲”。
 

從1907年半導體PN結發(fā)光理論的提出，到今天LED技術(shù)的無(wú)處不在，期間經(jīng)歷了一個(gè)多世紀，包括赤崎勇、天野浩和中村修二等在內的無(wú)數科學(xué)家為L(cháng)ED的發(fā)展付出了巨大的心血，LED所帶來(lái)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益將是無(wú)法比擬的。