内容摘要:诺贝尔奖授予那些对全人类的福祉作出重大贡献的人。为此,赤崎勇、天野浩和中村修二获得2014年诺贝尔物理学奖。他们发明了蓝光二极管。科学和技术,就是这样实实在在地推动人类文明发展进步的。
关键词:二极管;LED;白炽灯;半导体;氮化镓
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“诺贝尔奖授予那些对全人类的福祉作出重大贡献的人。通过蓝色LED技术的应用,人类可以使用一种全新的手段产生白色光源。相比旧式的灯具,LED灯具有更加持久且高效的优点。”为此,赤崎勇、天野浩和中村修二获得2014年诺贝尔物理学奖。他们发明了蓝光二极管。
这是一个有关光源的话题,一个造福永续的技术革命的故事。光,事关生命的源起,事关文明的进化,事关我们每一天的饮食起居喜怒哀乐,事关我们的未来。
人类能够自觉制造光源,大概可以追溯到发明用火。古语“洞若观火”,算是一语道破了火的照明意义。古人十分重视光源,《圣经》开篇就说,“要有光,于是就有了光”,中国古代传说燧人氏钻木取火,为了取火,也是为了取光。“火”颜色接近自然光也就是太阳光,所以火光的颜色不成问题,古人也从没注意到这里会有问题。千百年里,人类用光都与火分不开,燃烧木柴、纸张、油脂,有了火焰,有温暖的同时,也就有亮光照明。
把火与光分离开来,更准确地说,人们用光不再依赖于火焰,是人类文明一大进步。那是19世纪晚期的事情,爱迪生发明了白炽灯——其实白炽灯与火还是有点关系的,电流烧热了灯丝,激发出光,只是红热的灯丝被密封在一个玻璃泡里面而已。颜色依然不是问题,白炽灯光的颜色与火接近,有电就有了光明。而且,这种光源比直接用火焰照明更安全,更方便,更明亮,能源利用率更高。尽管如此,白炽灯把电能转化为光的效率还是很低的,大约只有10%左右。其余的电能哪里去了?变成了热量,散发掉了。白炽灯还有一个遗憾,就是不耐用,大约1000小时。
自从用电照明,人们就一直在执着解决3个主要问题:亮度、能耗,以及光源的耐用性。
二战结束后,人类又发明了荧光灯,俗称日光灯。用高电压先将灯管里面的水银蒸气电离,激发出紫外光,紫外光再激发涂抹在灯管内壁上的荧光粉,发出白光的可见光,这种发光方式比白炽灯效率提高大约3倍。最初的日光灯的颜色“发白”有些刺眼,1970年代人们改进了荧光粉,日光灯发光效率更高了,颜色也更接近自然光。理论上,日光灯比白炽灯更耐用一些,但实际上大致相当。







