蓝光LED为何能获2014年诺贝尔奖？

瑞典皇家科学院将2014年诺贝尔物理学奖联合授予赤崎勇、天野浩、中村修二，以表彰他们发明了蓝色发光二极管（LED）。在颁奖词中，诺贝尔奖委员会写道：“白炽灯照亮20世纪，而LED灯将照亮21世纪。”

10月7日，瑞典皇家科学院宣布，决定将2014年诺贝尔物理学奖联合授予日本科学家的赤崎勇、天野浩以及美国加州大学圣巴巴拉分校的美籍日裔科学家中村修二，以表彰他们在发明一种新型高效节能光源方面的贡献，即蓝色发光二极管（LED），为能源节省开拓了新空间。

“照亮世界的新光”

在蓝光LED诞生之前，红光和绿光LED问世已久。但由于缺少蓝光LED，可用于照明的白色LED灯无法被制造出来。赤崎勇、天野浩以及中村修二的发明解决了这一难题，使得用LED灯替代耗能更大的白炽灯成为可能。

“蓝光LED虽然听上去并不是那么玄乎或者高深莫测，却对人类社会产生很大影响。”上海交通大学物理系教授季向东表示说。

上世纪80年代末，赤崎勇和天野浩在名古屋大学合作研究，而当时中村修二只是德岛县一家化学公司的雇员。他提出制备氮化镓蓝光发光二极管的设想，仅仅在这一设想提出的三年后，中村修二便在《应用物理快报》上发表了生平第一篇英文论文：一种用于生长氮化镓新颖的金属有机物化学气相沉积法。论文一发表就轰动了世界半导体产业界和科学界，当时全世界有很多大公司和著名大学科研机构都在为半导体蓝光光源薄膜材料的制备工艺头痛不已，而氮化镓正是III-V族半导体材料中最具有希望的宽禁带光学材料。

此后，赤崎勇、中村修二、天野浩的研究使得人们得以进入一场前所未有的光源革命。“正如他们所说的，这不是一个发现，而是一个发明。这需要在材料和器件上有重大突破，走通从理论到应用的路。正是因为这三位学者从不同的方面进行了突破，使得LED照明应用的推广成为可能。”中科院上海技术物理所所长陆卫称，还有很多学者和这三位学者同期在从事蓝光二极管的研究，但都因为无法在材料和器件制造工艺上取得突破而难以实现自己的研究意图，不得不选择放弃。

这也是为什么当诺贝尔奖颁奖委员会接通中村修二的电话，告诉他获得今年的诺贝尔物理学奖的消息时，中村修二足足愣了半分钟才反应过来，只说了一句“简直太难以相信了”。据了解，三位科学家目前正在不断完善自己的成果，以得到更高效的光通量。最新的纪录是300流明/瓦，相当于16个普通灯泡和接近70个荧光灯。

“蓝光LED出现的最重要意义，便是使得白光可以被顺利造出来，带来明亮、节能的白色光源。这个发明，可谓点亮了全世界的新型光源，它与传统光源相比有更加持久高效节能等优势。”诺贝尔委员会主席皮尔·德尔辛教授如是说。

LED照明无法媲美的优势

虽然蓝光LED仅仅被发明了20年，但它带来了一种全新的白光生产方式，全人类都因此受益。我们单单从LED照明的优势来看看它为人类带来的“福祉”。

作为绿色节能光源的代表，LED照明比白炽灯、节能灯有着更显著的优势。

首先，节约能源。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达80～90%，其耗电量不到白炽灯的十分之一。一般人认为，节能灯可节能4/5已经是伟大的创举，但LED日光灯比节能灯还要节能1/4，这是固体光源让人难以置信的跨越。据介绍，如果国内三分之一的照明替换成LED照明，每年可节约3000亿度电，相当于一个三峡工程的发电量。

除此之外，LED还具有其他显著优势，例如基本无辐射、绿色环保。我们现在普遍使用的节能灯，在生产过程中都要添加汞蒸汽。如果玻璃外壳打碎，会造成污染。因此，报废的灯管不能随意丢弃，需要专门回收处理。而LED照明就没有这种后顾之忧，被称为“绿色能源”。且相比荧光灯光源，LED光源所用的荧光粉相对减少了很多，这在一定程度上节约了地球上的稀土能源。

此外，LED照明还具有使用寿命长、响应速度快、体积小、重量轻等多重优势。正因为LED照明具有以上其他固体光源无法匹敌的特点，有人预测，LED照明在不远的将来将成为照明行业的主流光源。

由于全世界有1/4的电力被用于照明用途，更加节能高效的灯具在全球压缩二氧化碳排放的大背景下也具有愈发重要的意义。LED灯还将帮助全球超过15亿人告别没有照明的时代，更低的能耗将让当地太阳能小型电站电力实现照明成为可能。正因如此，LED很有可能会列为21世纪最有发展前景的绿色照明光源，目前已经形成一个庞大的产业。