高效藍光LED的發(fā)明和固態(tài)照明的未來

8月10-12日，世界科技創(chuàng)新論壇在北京會議中心舉辦，包括Kip Thorne、Thomas J.Sargent、Michael Levitt、朱棣文在內(nèi)的20余位諾貝爾獎獲得者，以及中科院院士曹春曉、美國國家工程院院士陳剛等諸多中外頂級學(xué)者專家應(yīng)邀出席，共同打造史無前例的中國最高級別智慧盛宴，探討全球科技創(chuàng)新成果、描繪未來中國科技創(chuàng)新藍圖。

在論壇上，2014年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者中村修二教授發(fā)表題為“高效藍光LED的發(fā)明和固態(tài)照明的未來”的演講。在演講中，中村修二表示，LED照明將對改善全球的生態(tài)環(huán)境起到重要作用，“全球變暖確實是所有國家、政府亟待解決的挑戰(zhàn)，如果全世界都能使用LED照明會極大的減少能源的消耗?！?/p>

發(fā)言實錄全文如下：

我給大家介紹我們的未來還包括激光照明。先做一個自我介紹，日本由4個島構(gòu)成，最小的島是我的出生地，我從小在這里出生和長大。后來我上了德島大學(xué)，德島大學(xué)是一個非常小的排名非常墊底的學(xué)校，在我從德島大學(xué)畢業(yè)以后加入了一家很小的化學(xué)品公司，叫日亞化學(xué)公司，這是一家做化學(xué)品的公司。當我加入這個化學(xué)品公司時，我的工作內(nèi)容是開發(fā)紅色、綠色、藍色和白色LED，我在該公司供職了20年，正是在這個工作期間我開發(fā)了各種顏色的LED。我們沒有跟外面任何一家公司合作，也沒有跟政府合作，完全是自主研發(fā)的。1971年畢業(yè)以后，我加入了這家日亞化學(xué)公司，當時這個公司只有100人，非常小的一個化學(xué)品公司。

再介紹LED，紅色、綠色、藍色LED是我們這些年不斷開發(fā)的成果，紅色LED是60年代發(fā)明的，漸漸的才豐富了其它顏色。從60年代以來，很多世界上的科學(xué)家希望開發(fā)藍色和綠色LED，因為我們希望豐富它的色彩，我們希望有三個原色的LED，全世界大量的科學(xué)家都沒有成功開發(fā)出藍色和綠色LED，但是我們在1993年開發(fā)了高效藍色發(fā)光的LED，而且我們在1993年實現(xiàn)了藍色高效LED的量產(chǎn)，大家可以想像這個難度。

后來我們在1995年也開發(fā)了綠色的LED，根據(jù)我的經(jīng)驗，我記得1979年，我從德島大學(xué)畢業(yè)加入這個日亞化學(xué)品公司，頭十年我是開發(fā)傳統(tǒng)的LED，當時我的老板讓我開發(fā)傳統(tǒng)的LED，所以在我加入日亞化學(xué)的頭十年，我們都知道它是一個化學(xué)品公司，它沒有任何的開發(fā)LED的經(jīng)驗，它是做化學(xué)品的，所以等于我加入之后才牽頭從零開始開發(fā)LED設(shè)備。但是沒有銷售額，因為當時有很多半導(dǎo)體公司已經(jīng)在傳統(tǒng)LED方面非常成功了，與之相比我們?nèi)諄喕瘜W(xué)品公司是一個非常小的也是一個新入行的公司，這樣努力了十年以后，在這個過程中，1989年我開始學(xué)習(xí)LED技術(shù)，當時我讀了有關(guān)LED的科學(xué)論文。所有的科學(xué)論文都說LED最大的技術(shù)挑戰(zhàn)是沒有藍色和綠色LED，如果有了藍色和綠色LED一定會帶來巨大的市場商機，所以當年大量的科學(xué)期刊和論壇都在講這個問題，所以當時使我下決心要開發(fā)綠色LED。

1988年，我讓公司的創(chuàng)始人批準，我請求他是否能開發(fā)藍光LED，他表示同意。1988年到1989年我去了佛羅里達大學(xué)，后來用了三年時間開發(fā)藍色LED，我覺得很容易，非常容易。通過三年的研究，我贏得了諾貝爾獎。因為最初的十年，開發(fā)傳統(tǒng)的LED這個經(jīng)驗從零開發(fā)，紅色LED的經(jīng)驗，奠定了我一些基礎(chǔ)，所以我后來用了三年功夫研發(fā)出了紅色LED，贏得了諾貝爾獎，現(xiàn)在它用于各種應(yīng)用。

我的興趣是植物工廠，利用LED照明可以用于植物工廠，這個存在巨大的市場空間，在硅谷好多風(fēng)險投資人士也非常追捧植物工廠的概念。有一些地方不符合非常好的生產(chǎn)條件，所以有了這個植物生產(chǎn)的工廠可以解決這個問題，前面朱棣文教授介紹了全球變暖，全球變暖確實是所有國家、政府亟待解決的挑戰(zhàn)，如果全世界都能使用LED照明會極大的減少能源的消耗。

LED可以用于各個領(lǐng)域，此外我在1995年還開發(fā)了紫外線多量子景激光LED。我們說藍光LED很適用于車輛，但是今天人們都喜歡用電腦下載電影，但是藍色LED的市場還是比較小的，今天我們有了紫外線多光子景這個激光二極管，它的應(yīng)用前景就巨大了，它的市場將巨大，非常有意思。

所以給大家介紹第三代激光照明，我們已經(jīng)進入了第三個時代，固態(tài)激光照明。這里比照了藍光LED和激光二極管的差別，我們看藍光LED需要提高它的能源密度，在高電量密度情況下藍光LED就顯得遜色，可是如果用激光LED的話，它的能源密度會非常高。如果是照明的時候，用一個非常小的芯片，這是激光LED的好處，它的尺寸跟一個芯片一樣大，而且它的照明效果是藍光LED的一千倍，所以如果使用激光照明，可以極大地降低照明的成本。尤其是中國，有這么多新的電影院的建設(shè)，如果能用這個激光的播映機的話，那么它非常的亮，在中國如果去電影院看電影，你會發(fā)現(xiàn)中國使用的這個電影放映機是激光的投影機，效果非常好。

另外，它的價格更便宜，現(xiàn)在已經(jīng)有了100寸的激光電視機，跟現(xiàn)有的電視機相比來說，跟現(xiàn)在LCD TV或者OLED TV相比更有成本優(yōu)勢。比如OLED電視要一萬，但是激光TV要比它更便宜，還有我們講的激光投影機，它的身材也在小型化，以后可以有50寸的激光電視，而且價格更便宜，我認為這個技術(shù)將代表了未來的電視機的發(fā)展趨勢。

還有作為汽車的大燈，現(xiàn)在LED的大燈只能照300米，可是激光可以照一公里。激光大燈，首先大燈將非常小，不像現(xiàn)在這么大。用更小的激光大燈就像一個投影機一樣，如果用LED做大燈，LED的芯片就有這么大，基于現(xiàn)在的這個能源密度比較低的話，它就更大。如果我們用激光照明的話，它的尺寸更小，我們可以看到這個激光作為汽車大燈有各種的好處。那么今天汽車的設(shè)計師正在尋找最小型化的汽車大燈。

我們還可以用這個激光焊接，激光切割和激光雷達，這里看到紅外線等等我們看到光束的大小，如果激光的光束太大，使用不便，CD是最大的，DVD略小，而藍光目前是最小的，400納米，所以它的光束更小。所以藍光LED它的光束更小，跟DVD和CD相比有它的優(yōu)勢。這樣特別適合用于激光的焊接和激光的切割，所以在你做切割的時候它的光束非常小非常準確，它跟其它的光源相比，它非常得準確，很適合今天的切割和焊接工作。而且由于這個藍光利用激光，它的能源密度也很高。這是具體的例子，激光的切割、焊接目前都是用紅外線，未來將用藍光切割。

這是《星球大戰(zhàn)》的影片，它已經(jīng)走在前面了，預(yù)測了激光武器的出現(xiàn)，激光有非常高的能源密度，它在瞄準和火力方面更強大。還有利用激光雷達，Lidar主要是自動駕駛技術(shù)需要的，車頂上會有這個lidar，那么它去掃描去測距形成形象，利用這個雷達去掃描，但現(xiàn)在他們用的是紅外線的方式，如果未來我們用藍光的會使得這個雷達更小。我們可以提高lidar成像的清晰度，現(xiàn)在的成像率非常低就像老電視一樣，如果以后我們用藍光的雷達，那么它的成像率將非常高非常清晰，減少車禍發(fā)生的數(shù)量，因為通過提高成像的清晰度可以減少交通事故。

比如蘋果X，它有一個人臉識別功能，用的也是紅外線識別技術(shù)，但它的成像率非常低，不清晰。但如果我們用藍光雷達二極管的話，以后我們的人臉識別會更準確，它可以識別所有人的臉，非常精確的實現(xiàn)人臉識別。

我們用藍光雷達二極管替代所有的紅外線二極管，這也是一個非常大的機會，光保真機會，又叫可見光無線通信。速度非常高，用于通訊非常合適。目前我們的通信主要是WiFi，WiFi用的是無線電的頻道，而我們的藍光激光它的頻率更高，也就是帶寬可以非常寬，有很多的優(yōu)勢，而且不會受到噪音的影響，未來的應(yīng)用前景很樂觀。

比如說數(shù)據(jù)傳輸，WiFi當前人們用3G或者4G網(wǎng)絡(luò)，4G的數(shù)據(jù)傳輸比較慢，只有0.3GB每秒，這是4G?？涩F(xiàn)在人們在開發(fā)下一代的WiFi，叫5G，5G只有10GB每秒。但到了激光傳輸，到了光保真技術(shù)的時候，可見光無線技術(shù)的時候，它可以達到100G每秒，那么LiFi將帶來未來無線電通訊技術(shù)的極大突破，傳輸速度的極大提升，所以LOD已經(jīng)向我們走來。

5G今天還沒有準備好，4G還是不夠快，但現(xiàn)在LIFI已經(jīng)走到我們的門口，而且LiFi是非常簡單的技術(shù)，這種光保真技術(shù)非常簡單，因為我們四處都可以裝LED的照明設(shè)備，LED照明無處不在，可以促進LiFi作為可見光無線通信設(shè)備的便利因素，以后智能手機公司等等都會非常關(guān)注這個技術(shù)的發(fā)展，當然這是我的一家之言。