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诺奖得主中村修二演讲:蓝光LED发明与固态光源未来

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2018-09-29 作者: 来源:每日LED 浏览量: 网友评论: 0
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摘要: 9月26日,2018“绿色发展科技创新大会”在四川遂宁开幕。大会由中国科学技术协会、生态环境部、住建部、四川省人民政府主办,主题为“清洁能源为绿色发展注入新动力”,以“绿色+”为主题由“会”“展”“赛”“服”4大板块组成。

  9月26日,2018“绿色发展科技创新大会”在四川遂宁开幕。大会由中国科学技术协会、生态环境部、住建部、四川省人民政府主办,主题为“清洁能源为绿色发展注入新动力”,以“绿色+”为主题由“会”“展”“赛”“服”4大板块组成。其中,“会”主要包括“3+5+1”,“3”是指开幕式、高端峰会、闭幕式;“5”是指清洁能源与储能论坛、新能源汽车论坛、绿色金融论坛、“一带一路”绿色城市合作论坛(包括圆桌会)、乡村振兴与创新发展论坛5个专业论坛;大会将持续至27日。

  在此论坛上

  2014年诺贝尔物理学奖获得者

  “蓝光之父”

  美国加州大学圣塔芭芭拉分校教授

  中村修二先生作主旨报告

  他的报告主题是

  《蓝光LED的发明与固态光源的未来》  

  以下是演讲全文:

  今天我要给大家讲的题目是关于蓝光LED的发明以及未来的应用,首先来介绍下这是日本的地图,日本由四大岛组成,最小的岛是德岛,我是在德岛出生的,我在那里上小学,中学,读完了大学。我高中成绩不太好,我只能去到非常小的大学,德岛大学,这是当地的大学,日本的顶尖大学,东京大学,这些都是顶尖大学,德岛大学是低等级的三流大学,当时我的专业是工程。那么在这个大学毕业之后,我加入了当地一家非常小的公司,叫二亚化学公司,这个非常小的公司是位于阿南市,我在这家公司工作了20年。所以在那段时间当中,我发明了蓝光LED还有白光的LED,这是一个非常激动人心的故事。讲到我过去前面工作过的公司,和日本很多大学进行合作,这些大学从不使用来自政府的资金,这家公司完全是按照一种独立的方式来研发蓝光的LED。所以这个故事就变得更加令人向往了,这是在加入公司第一天的照片,我在当中,大家可以看到这个照片上面。

  左边的是公司的创始人,当时这家公司是非常小的,只有180人,那个时候我加入了公司当中研发的团队,我们可以看到我做了十年关于蓝光的研发,当时没有什么结果,但是它始终给我支持,我们看到LED发光二极管演进的情况,还有蓝光,绿光,白光。我们可以看到,那个时候上世纪60年代发明了红光还有绿光,我们需要三元色才能来形成白色,也就是绿色,红色和蓝色,那个时候有很多科学家试图来研究这样一个蓝光的LED。在之前,有很多科学家已经发明了红光和绿光的LED,但是当时并没有科学家能够有很好的研发非常成功的蓝光LED。那个时候在我的大学当中,我们也有这样的一个计划来研发蓝光的LED,特别是后来我去到了这个绿亚化学之后,那家公司拿出了研发的项目来研发蓝光的LED,那个时候我觉得非常有意思,我就加入了。

  这里我们可以看到,从1995年开始以后,我们可以看到,有更多颜色的LED的光出来了,自从那个时候,我们有了三色,白光的LED,为什么95年后有白光,正是我发明了蓝光LED之后,这个三元色才能合成白光的LED,我在1979年加入了绿亚化学这家公司。在过去数十年当中,我一直致力于研究蓝光的LED。

  后来那个时候是一个化学公司,不想像这样的技术,后来我就自己开发这些技术,我发现真的很难,也没有什么大的成就。走到了88年的时候,我那个时候问我们公司的创始人以及董事会主席,我说能不能资助我,他说可以,就给了我资金的支持。我一开始没有资金,我是问他们要的,我说要500万,我从来没有去过国外,我说我想去美国,能去一年吗?他说可以。所以到了80年代末一直到90年代,到了89年,我就回到日本,那个时候已经读完书了,那个时候我研究绿色LED,用了三年时间就研发出来了绿色LED,就花了三年的时间研究,我就获得了诺贝尔奖,真的很容易,这是我的故事。

  这是我们在绿色的LED,不同的LED的一些应用,不过有一点很有意思的应用是用在农业方面,这是现在很热门的话题,在美国硅谷很多人在探讨这个话题。我知道,这也是我们照明的应用,传统的应用,传统的照明灵敏是比较低的,我们LED能效是很高的,传统的是非常低的,我们跟之前的白炽灯和荧光灯都多了很多,是300灵敏对700,这个显示的是不同的英文的使用的白色LED,全球带来了多少能源的节约,到2020年,两三年后,在中国能节约多少能源呢?大概是10%,到2020年的时候,能实现17%,到时候很多核能电厂大家就不使用了,到时候大家使用了LED的灯。

  现在来讲,这个百分比还是很小的,很有意思的一点,就是在农业上的应用,像很多农业的作物的种植,很多人担心,我们将来食物不够,那因为全球变暖,我们就必须要有农业,在楼宇当中就可以种庄稼,就可以种植物,我们就可以使用灯光。对于农业来讲,作物长出来是绿色的,我们使用不同颜色的LED灯照射,比如说用红色的照射,这是一个例子,这是我们实验的,LED有123,这个有蓝色的,红色的和绿色的,三盏灯。这是一种植物,这是罗乐,WF是在阳光之下的照射,它的生长的情况,LED123分别代表红色,蓝色,绿色的,这是太阳光照射的,太阳光照射的是最好的。但问题是现在也有很多很多的人,他们是在室内养,从一早上到晚上,根本不暴露在阳光下,在室内种庄稼和作物怎么办呢?你又不到外面去,那这是很大的一个问题。我们就需要有光,并且这个室内的光尽可能要模仿太阳光,太阳光是最原始的,我们第一的光源,很多人一天到晚都在房间里,从早上,白天,一直到晚上都需要有光。你种庄稼的话,太阳光是多色的,所以不只是白色的,那么白天有光,晚上是黑夜,晚上大家要睡眠这是人生长需要的,我不需要有太多的光,比如说蓝光,这是对身体有害的,白光是怎么样呢?我们可以用不同的颜色兑换出来,用红蓝绿三色可以把它能够混合出白光,这是高质量的白光。这也是一个问题,你可以看到蓝色的光,那么它的光谱是比较低的,用白色的光很强,黄色的不是那么强,用蓝色和黄色放一起就是白色。如果晚上的时候,某种光用错了会影响你的睡眠和健康,所以晚上睡觉的时候也要注意,室内的光不能用错。

  从2016年9月11号的时候,当时就发现了蓝光对身体是有害的,因为像蓝光,它虽然在白光生成过程当中,你像手机当中是有蓝光的,它会影响身体激素的分泌,所以它是有危险的。你要是晚上用手机,用电子产品的时候要特别小心。还有美国医疗协会也有份报告进一步确定了,LED对身体带来的影响。尤其是这几个方面,比如说像白色的LED对身体是有影响的,这是一个新的研究,这个可以看到,晚上我们的卫星的一些图片,白色的这个地方,他是使用了白色的LED灯,黄色的地方不用白色的LED,也就是路灯不是LED的路灯,所以可以看到这个研究显示,包括了有4千名的研究对象,20岁到80岁之间,在11个西班牙地区进行了研究。

  这是我们公司的历程,我后来去了美国,后来又回来了,学习完了之后,我又到了美国之后,又加入了两家公司,这个是一个LED公司,我们使用的这个氮化甲的技术把它应用到灯上去,可以看到能源转化率比原来的更高了。原因是使用了氮化甲,它的技术的提高,它的病源就更低了。这个可以显示什么不同,蓝色,黄色,绿色的,这些不是来源于LED,这是最重要的一个,大家一定要小心,因为在白天的时候,白天因为使用的日光,日光是不同的颜色混合在一起的,这个跟我们LED的光束是不同的,大家可以看到,这个里面任何颜色都可以看到,是全光谱,这是非常安全的光源和照明。将绿色和蓝色的地方,没有白色的LED,在全世界,我们使用LED灯的时候,我们也是要尽可能的来模仿太阳能光,这是可见的光谱。上面一个是SORAA,他们做得是非常像太阳光的,是跟太阳光一样的,对人体是友好的,我可以说这是最好的一个照明了,这是从安全角度来看。

  这个是一个比较的图,左手边用蓝色LED的,这种标准的LED,中间这个是一个睡眠的模式等等,右手边是这个SORAA,大家可以看到它的颜色不同。这里面,它的颜色,SORAA它是对用户是友好的,晚上也不会影响到人的健康和睡眠。这是一些上海的高中生,已经有很多的学生都戴眼镜,在中国,中学生,高中生大家都戴眼镜是因为大家都近视,因为像考大学竞争压力太大了,从小孩开始就好好学习了,没有多少时间去外面运动和锻炼,其他国家也是一样的,中学生学习压力都比较大。但总是在室内的话,那么他学习那么用功,所以就很节日近视了,在室内光线跟外面是不一样的,所以他们就得了近视。

  这是BYDr.K教授研究的,在室内没自然光,所以他们就会得近视。之前还有一个新的研究发现,在室内,有一些颜色,因为不是自然光,所以也会有越来越多的眼病的病变。这是激光的照明,这是未来的方向,我们讲到有蓝色的LED和不同颜色的LED,蓝色LED这是它的密度,LED现在它的密度可以称之为0,相对于这个激光照明。

  这是另外一个,这是我们称之为激光电视的,在中国有很多的电影院里面都使用激光的泛影剂,因为它非常明亮,这是将来汽车身上的照明,它的二极管非常小,到时候它的使用会更安全。激光照明尺寸非常小,你可以做投影,做电影的泛影剂,因为它的体积非常小,在电影院里面,放电影的这个,它的芯片是非常小的,有了LED的话,用激光的照明就能够做到更好。这是另外一个这个有红外线,有不同的光源,它这个光束的比较,它光束的大小可以看到,像红外线非常粗,但蓝光就比较小了,它的光束的尺寸比较小。对于蓝光也有一个好处。

  这是我们可以看到很多关于激光照明的应用,可以用激光的切割,到目前为止,很多都用的是红外的切割。现在我们可以看到用了激光照明来切割,这样光斑的尺寸就非常小,意味着使用激光切割,它的精确性能极大的提高,这是另外一个应用,也就是讲的激光的射击的游戏,大家可以看到,这个激光束是非常强的,这种应用跟前面比较起来不说很好,我们还有激光雷达,我们现在可以看到激光雷达用得非常广,它可以生成三维的图片。在汽车领域,激光的应用是越来越广泛了,这样可以让无人驾驶汽车看得非常清楚,现在用的是红外的照明,但是红外照明有个缺点,光斑非常大,未来应用激光雷达,光斑会非常小,所以会更加精准。还有光保针的应用,它主要是用于可见光的通讯方面,比如说3G,4G,未来还有5G到来,我们可以看到,有了蓝光之后,我们就可以来做到所谓叫光保针,这样光照度也是更加强烈,同时它整个光谱的范围更加宽广,同时它可以达到更加快速的转换,同时它没有其他的干扰,安全度也是非常度的,成本也非常低。

  这里我们可以看到,更多的关于光保针用于可见光通讯方面的应用,我们可以看到,未来5G会使用到更多的LIFI,左边的就是讲的LIFI的网络,目前4G和5G,未来如果真的要使用这个LIFI可能还不够,未来在更高的通讯技术上面才能应用LIFI这个技术,谢谢大家。


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