发光二极管(LED)照明早已成为日常生活的一部分,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科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二,以表彰他们发明蓝色LED,并因此带来新型的节能光源,为人类带来了新“光明”。
瑞典皇家科学院在新闻公报中说:“随着LED灯的问世,我们现在有更持久和更高效的替代光源。”
据新华社电瑞典皇家科学院常任秘书诺尔马克于当地时间11时45分(北京时间17时45分)在皇家科学院会议厅公布获奖者名单及其获奖成就。
据介绍,尽管此前红光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。
三位获奖者集齐了红、绿、蓝三原色的光,让LED照明这种惠及全人类的节能光源“照亮21世纪”。
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。
LED灯高效节能且寿命长久,能持续照亮约10万小时(约合11.4年),而白炽灯和荧光灯的寿命仅为1000小时和1万小时(约合1年多)。这种灯诞生以来也一直在不断提高发光效率,最新纪录达到了每瓦功率产生300流明的亮度,相当于白炽灯的15倍。
诺贝尔奖评选委员会在关于获奖成就的声明中指出:“白炽灯照亮了20世纪,那么21世纪将是被LED灯照亮的。”
目前,世界上四分之一的电力用于照明,蓝光LED以及LED照明的发明有助于全球节能。在许多不发达地区,LED灯依靠当地低成本的太阳能就能使用。对于全球15亿尚未能受益于电网的人口来说,虽然这项发明仅有“20岁”,但它已经使人类获益匪浅,这种新型光源带来了更高生活品质。
三名获奖者将平分800万瑞典克朗(约合111万美元)的诺贝尔物理学奖奖金。与往年相同,物理学奖是今年公布的第二个诺贝尔奖项。接下来的几天里,诺贝尔化学奖等其他奖项将逐一揭晓。
目前世界上最为关注的能源和环境问题,LED照明有可能比普通照明减少一半的能耗,这样将极大的节约能源,减少温室气体的排放。
科学解密
博士VS教授它有可能比普通照明减一半能耗
问:中南大学物理与电子学院博士朱孟龙
答:中南大学物理与电子学院教授孟建桥、阳军亮
问:蓝色发光二极管与其他的发光二极管相比有什么重要性?
答:蓝色LED所采用的材料属于第三代半导体材料。用其制造的器件亮度高,功耗低。蓝光LED的技术难度要比更早出现的红光LED和绿光LED大得多,在长达数十年的时间里都让科学界和工业界倍感困扰。蓝光LED的发明,使得使用三原色原理合成其他颜色的光成为现实。
问:蓝色LED的材料主要有哪些?
答:蓝色LED所采用的材料通常有碳化硅、氮化镓、硒化锌等,属于第三代半导体材料。第一代半导体材料以硅和锗为代表,第二代半导体化合物材料以砷化镓(GaAs)和磷化镓(GaP)为代表。
问:目前有什么具体的应用吗?
答:蓝色发光二极管是一种电子发光器件,已经广泛应用于我们的日常生产和生活,比如电子产品与电器设备的指示灯和显示屏、标志识别、固态照明光源等等。人类视觉对蓝光比对红光更敏感,蓝色LED非常适合作信号指示或新型标志识别,例如,机场跑道灯及信号灯、车内显示灯、道路信号指示、闪光灯等。
目前世界上最为关注的能源和环境问题,LED照明有可能比普通照明减少一半的能耗,这样将极大地节约能源,减少温室气体的排放。未来LED还将获得更为广阔的应用空间。
想象空间
小学生VS教授这种蓝光可以用于微波炉吗?
问:《十几岁TEEN》小记者,长沙市区四、五年级学生
答:中南大学物理与电子学院教授孟建桥、阳军亮
盛欣荣(《十几岁TEEN》小记者、长沙市育英小学五年级1班):为什么白色的光能够保护视力?
答:不是说白色光能够保护视力,应该说通常认为是合适亮度的、柔和的、不闪烁的白光对视力更好。比如,有研究者认为长时间观看蓝光会对眼睛造成潜在的威胁,形成累积伤害。而蓝光LED一个重要的应用就是与红光LED、绿光LED合成白光,可以用来照明。
王浩嘉(燕山二小五年级2班):这种蓝光可以用于微波炉吗?答:微波炉是将电能转变成微波,以一定的振荡频率(如2450兆赫兹)穿透食物,当微波被食物吸收时,食物内之极性分子(如水、脂肪、蛋白质、糖等)即被吸引快速振荡,这种振荡的宏观表现就是食物被加热了。微波是一种电磁波,波长范围是0.001-1米,通常家用微波炉的工作中心波长为0.330米或者0.122米。蓝光LED的典型波长为450-490纳米,即约为微波波长的百万分之一,已经不属于微波。
另外通常来说蓝光的加热效率比较低,不适用于加热食物。陈宇轩(长沙大同小学四年级乙班):蓝色发光二极管和其他材料混合发白光,能发其他颜色的光吗?
答:蓝光LED是半导体二极管的一种,把电能转化成光能(用一种全新的手段产生白色光源)。那么可以将其他的能源转化为电能,然后驱动蓝光LED发光。蓝光LED结合红光LED、绿光LED(三基色),可以调出不同的颜色,比如全彩LED。如2008年,北京奥运会开、闭幕式的美轮美奂的超级灯光秀。
诺奖就在身边
诺奖就在身边
路人VS诺贝尔用上它,再也不用经常换灯泡了
媒体:你之前听说过“高亮度蓝色发光二极管”吗?毛森森(哲学博士):没有听说过。
李啸洋(电影学研究生):不就是LED吗?蓝色发光和红色发光有什么区别呢?不会是紫外线吧?
龙旭(公务员):没有听说过。刚听到诺贝尔物理学奖颁给“高亮度蓝色发光二极管”的发明者时,还有点不以为然:“不就是发明了几个破灯管么,厂家天天在超市嚷着LED灯促销价。”
媒体:这个二极管有什么功能?
毛森森:看介绍像是LED升级版,功能首先应该是照明。不过既然能得诺贝尔奖,那就肯定不那么简单,节能其实应该算是优势而不是功能。
李啸洋:不知道。我从小就是物理白痴,会有一极管和三极管,或者多极管吗?
龙旭:照明。白色的LED灯经常见过,蓝色的不知道会用来做什么。只知道省电,照明度很高。
媒体:如果没人发明“蓝色LED灯”,你觉得会怎样?
毛森森:这是不可以假设的,既然已经发明了,那就不能说没有发明。现在没有人发明,可能以后就有人发明了。即使真的没有人发明这个,也可能会发明其他的类似产品代替。总归是该有的总会有……
李啸洋:没有蓝色发光二极管,我们会回到爱迪生的电灯时代;没有电灯的时代,我们有蜡烛和煤油灯;没有蜡烛和煤油灯的时代,我们有萤火虫和星星。LED亮得让我们分不清白天黑夜。这发明,非洲人民能用上吗?
龙旭:蓝光LED是用来制造白光的,就有大用了。LED灯具备如此优势,我觉得这句话一定是对的:十九世纪是爱迪生的灯泡的时代,二十世纪是荧光灯管的时代,二十一世纪一定是LED灯管的时代。这三位是上帝,他们创造了光。
媒体:利用这个二极管,会给生活带来哪些变化?
毛森森:对平民的生活来说,变化肯定是细微的,但不一定是不重要的。当年有个诺贝尔奖颁给了给烧杯添加嘴巴的人。这个发明让生活质量有所提高。蓝色LED的发明,是不是会降低家庭的电费和其他能源费用的支付呢?
李啸洋:对高耗能国家是好事儿。对非洲原始部落的人,没啥意义。对我来说,别打着诺贝尔奖的名义,高价叫卖这种灯就OK了。
龙旭:对普通老百姓来说,这个更持久、更高效的“高亮度蓝色发光二极管”带来的最大改变就是:每个月的电费省了,再也不用经常战战兢兢踩在凳子上换灯泡了。