高效藍(lán)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(huì)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(jiǎng)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(jí)學(xué)者專家應(yīng)邀出席，共同打造史無前例的中國最高級(jí)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(lán)圖。

在論壇上，2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者中村修二教授發(fā)表題為“高效藍(lán)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(duì)改善全球的生態(tài)環(huán)境起到重要作用，“全球變暖確實(shí)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(huì)極大的減少能源的消耗?！?/p>

發(fā)言實(shí)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(gè)自我介紹，日本由4個(gè)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(gè)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(dāng)我加入這個(gè)化學(xué)品公司時(shí)，我的工作內(nèi)容是開發(fā)紅色、綠色、藍(lán)色和白色LED，我在該公司供職了20年，正是在這個(gè)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(dāng)時(shí)這個(gè)公司只有100人，非常小的一個(gè)化學(xué)品公司。

再介紹LED，紅色、綠色、藍(lán)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(lán)色和綠色LED，因?yàn)槲覀兿ＭS富它的色彩，我們希望有三個(gè)原色的LED，全世界大量的科學(xué)家都沒有成功開發(fā)出藍(lán)色和綠色LED，但是我們?cè)?993年開發(fā)了高效藍(lán)色發(fā)光的LED，而且我們?cè)?993年實(shí)現(xiàn)了藍(lán)色高效LED的量產(chǎn)，大家可以想像這個(gè)難度。

后來我們?cè)?995年也開發(fā)了綠色的LED，根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，我記得1979年，我從德島大學(xué)畢業(yè)加入這個(gè)日亞化學(xué)品公司，頭十年我是開發(fā)傳統(tǒng)的LED，當(dāng)時(shí)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(gè)化學(xué)品公司，它沒有任何的開發(fā)LED的經(jīng)驗(yàn)，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?yàn)楫?dāng)時(shí)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(gè)非常小的也是一個(gè)新入行的公司，這樣努力了十年以后，在這個(gè)過程中，1989年我開始學(xué)習(xí)LED技術(shù)，當(dāng)時(shí)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(lán)色和綠色LED，如果有了藍(lán)色和綠色LED一定會(huì)帶來巨大的市場(chǎng)商機(jī)，所以當(dāng)年大量的科學(xué)期刊和論壇都在講這個(gè)問題，所以當(dāng)時(shí)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(zhǔn)，我請(qǐng)求他是否能開發(fā)藍(lán)光LED，他表示同意。1988年到1989年我去了佛羅里達(dá)大學(xué)，后來用了三年時(shí)間開發(fā)藍(lán)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(jiǎng)。因?yàn)樽畛醯氖?，開發(fā)傳統(tǒng)的LED這個(gè)經(jīng)驗(yàn)從零開發(fā)，紅色LED的經(jīng)驗(yàn)，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(jiǎng)，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(gè)存在巨大的市場(chǎng)空間，在硅谷好多風(fēng)險(xiǎn)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(gè)植物生產(chǎn)的工廠可以解決這個(gè)問題，前面朱棣文教授介紹了全球變暖，全球變暖確實(shí)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(huì)極大的減少能源的消耗。

LED可以用于各個(gè)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(lán)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(lán)色LED的市場(chǎng)還是比較小的，今天我們有了紫外線多光子景這個(gè)激光二極管，它的應(yīng)用前景就巨大了，它的市場(chǎng)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(jìn)入了第三個(gè)時(shí)代，固態(tài)激光照明。這里比照了藍(lán)光LED和激光二極管的差別，我們看藍(lán)光LED需要提高它的能源密度，在高電量密度情況下藍(lán)光LED就顯得遜色，可是如果用激光LED的話，它的能源密度會(huì)非常高。如果是照明的時(shí)候，用一個(gè)非常小的芯片，這是激光LED的好處，它的尺寸跟一個(gè)芯片一樣大，而且它的照明效果是藍(lán)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(gè)激光的播映機(jī)的話，那么它非常的亮，在中國如果去電影院看電影，你會(huì)發(fā)現(xiàn)中國使用的這個(gè)電影放映機(jī)是激光的投影機(jī)，效果非常好。

另外，它的價(jià)格更便宜，現(xiàn)在已經(jīng)有了100寸的激光電視機(jī)，跟現(xiàn)有的電視機(jī)相比來說，跟現(xiàn)在LCD TV或者OLED TV相比更有成本優(yōu)勢(shì)。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(jī)，它的身材也在小型化，以后可以有50寸的激光電視，而且價(jià)格更便宜，我認(rèn)為這個(gè)技術(shù)將代表了未來的電視機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。

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(gè)投影機(jī)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(gè)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(gè)激光作為汽車大燈有各種的好處。那么今天汽車的設(shè)計(jì)師正在尋找最小型化的汽車大燈。

我們還可以用這個(gè)激光焊接，激光切割和激光雷達(dá)，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(lán)光目前是最小的，400納米，所以它的光束更小。所以藍(lán)光LED它的光束更小，跟DVD和CD相比有它的優(yōu)勢(shì)。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(shí)候它的光束非常小非常準(zhǔn)確，它跟其它的光源相比，它非常得準(zhǔn)確，很適合今天的切割和焊接工作。而且由于這個(gè)藍(lán)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(lán)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(cè)了激光武器的出現(xiàn)，激光有非常高的能源密度，它在瞄準(zhǔn)和火力方面更強(qiáng)大。還有利用激光雷達(dá)，Lidar主要是自動(dòng)駕駛技術(shù)需要的，車頂上會(huì)有這個(gè)lidar，那么它去掃描去測(cè)距形成形象，利用這個(gè)雷達(dá)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(lán)光的會(huì)使得這個(gè)雷達(dá)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(lán)光的雷達(dá)，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?yàn)橥ㄟ^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(gè)人臉識(shí)別功能，用的也是紅外線識(shí)別技術(shù)，但它的成像率非常低，不清晰。但如果我們用藍(lán)光雷達(dá)二極管的話，以后我們的人臉識(shí)別會(huì)更準(zhǔn)確，它可以識(shí)別所有人的臉，非常精確的實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別。

我們用藍(lán)光雷達(dá)二極管替代所有的紅外線二極管，這也是一個(gè)非常大的機(jī)會(huì)，光保真機(jī)會(huì)，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(lán)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(shì)，而且不會(huì)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(dāng)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?cè)陂_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(shí)候，可見光無線技術(shù)的時(shí)候，它可以達(dá)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(zhǔn)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(jiǎn)單的技術(shù)，這種光保真技術(shù)非常簡(jiǎn)單，因?yàn)槲覀兯奶幎伎梢匝bLED的照明設(shè)備，LED照明無處不在，可以促進(jìn)LiFi作為可見光無線通信設(shè)備的便利因素，以后智能手機(jī)公司等等都會(huì)非常關(guān)注這個(gè)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)然這是我的一家之言。