10月7號(hào)公布的諾貝爾官方網(wǎng)站消息，赤崎勇、天野浩和中村修二因發(fā)明“高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管”獲得2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
發(fā)光二極管，也就是我們常說的LED。對(duì)于LED燈具，我們現(xiàn)在都已經(jīng)習(xí)以為常。但是LED的出現(xiàn)，卻在巨大地改變著我們的生活。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)在聲明中說“高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管”帶來明亮、節(jié)能的白色光源。
僅僅明亮和節(jié)能并不能全部說出這項(xiàng)發(fā)明的意義。接下來我們要通過一段錄音幫助您更好的認(rèn)識(shí)LED。
高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管的出現(xiàn)，使得20世紀(jì)90年代中期，出現(xiàn)了超過人類身高的超大屏幕全彩顯示器，2000年前后又為手機(jī)屏幕彩色化做出貢獻(xiàn)，藍(lán)色發(fā)光二極管技術(shù)還成為了開發(fā)藍(lán)色激光器的基礎(chǔ)，及時(shí)優(yōu)化使得錄制高清節(jié)目的藍(lán)光成為現(xiàn)實(shí)，藍(lán)色LED通過與紅色和綠色LED組合，就可以制造出這種顏色，接踵而二來的便是促生出取代白熾燈和熒光燈的新一代節(jié)能照明巨大市場(chǎng)。
全球的電能消耗中有2到3成用于照明，而新的LED燈具，耗電量只有普通燈泡的十分之一，而壽命卻是傳統(tǒng)燈具的10倍甚至是百倍，所以，藍(lán)光LED的發(fā)明所帶來的LED技術(shù)的大發(fā)展，給全世界節(jié)省了大量的資源，也極大地減少了材料的消耗。同時(shí)，LED的發(fā)展，也給相關(guān)的技術(shù)提供了新的發(fā)展空間。
藍(lán)光LED的問世，不是一夕之間的成果。發(fā)光二極管的歷史最早可以追溯到上世紀(jì)60年代，到了上世紀(jì)70年代，人們就能制造出紅、橙、黃、綠、翠綠等多種顏色的LED，但直到1993年，人們才看到了發(fā)藍(lán)光的LED。這是眾多科學(xué)技術(shù)逐步成熟的煥發(fā)出的光彩。
筆者采訪了中科院蘇州納米所所長(zhǎng)楊輝，他介紹，藍(lán)光LED研發(fā)取得突破的關(guān)鍵，是科學(xué)家們找到了氮化鎵這種具有較大禁帶寬度的半導(dǎo)體，它是微波功率晶體管的優(yōu)良材料。
筆者：為什么藍(lán)光LED的發(fā)明要遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于其他顏色LED呢?
楊輝：藍(lán)光LED用的材料非常特殊，它自然界沒有，而且合成非常困難，其實(shí)這種材料叫氮化鎵，它是在1932年就發(fā)現(xiàn)了。到了六十年代，隨著紅光的砷化鎵等材料做的激光器的發(fā)展大家也開始研究，因?yàn)殡y度非常大，七十年代八十年代其實(shí)都很冷，但是日本人就比較堅(jiān)持，它到了1989年，發(fā)現(xiàn)了大面積制備高質(zhì)量材料的方法，偶然發(fā)現(xiàn)了P型材料，因?yàn)檫@兩個(gè)是一個(gè)核心問題，一個(gè)是材料質(zhì)量，一個(gè)是P型摻雜，他們偶然發(fā)現(xiàn)了P型摻雜，他用電子顯微鏡來看的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了P型，他們給起了好的名字低能電子輻照摻雜實(shí)現(xiàn)了P型材料問題的解決，后來中村修二他發(fā)明了更好的，更商業(yè)化的大面積制備的方法，和P型摻雜的方法，它解決了一個(gè)科學(xué)問題，使這個(gè)LED迅速發(fā)展起來。
筆者：藍(lán)光LED所帶來的LED材料的大發(fā)展，會(huì)給整個(gè)的社會(huì)生活、工業(yè)制造還有科學(xué)研究會(huì)帶來怎樣的變革呢?
楊紅：氮化鎵材料可以稱為第三代半導(dǎo)體材料，寬禁帶材料，所以它帶來的變化非常大，氮化鎵LED是把過去燈泡、燈管等等的這種真空的器件變成固體的半導(dǎo)體，那么它的壽命、可靠性等等都大幅度的提高，氮化鎵還有很強(qiáng)的導(dǎo)電性能，它做的大功率的器件，將來在電的控制、微波器件等等現(xiàn)在很多地用的電動(dòng)車，雷達(dá)用這種材料都可以大幅度提高它的性能。
因高亮度、低熱量、長(zhǎng)壽命、無毒、可回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，LED被稱為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的綠色照明光源，目前已經(jīng)形成一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)。在這項(xiàng)產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的路上，我們不斷看到智慧的火花，也看到了資本的角逐。國際LED照明巨頭飛利浦、東芝已領(lǐng)先業(yè)界成功開發(fā)出800流明LED球泡燈，并且正在積極研發(fā)1000流明以上LED球泡燈。此外，高電壓LED主要瞄準(zhǔn)室內(nèi)照明，有利于簡(jiǎn)化LED與電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。加上不會(huì)出現(xiàn)交流電方案的故障弊病，以及制造成本低和生產(chǎn)容易性，將成為最容易達(dá)成高性價(jià)比LED燈泡的方案，成為L(zhǎng)ED芯片商群起爭(zhēng)奪的市場(chǎng)。我國政府層面在推廣這項(xiàng)綠色照明技術(shù)方面也給非常給力。由財(cái)政部聯(lián)合國家發(fā)改委、科技部實(shí)施的“半導(dǎo)體照明產(chǎn)品財(cái)政補(bǔ)貼推廣項(xiàng)目”，剛完成公開招標(biāo)。這是繼去年之后，國內(nèi)發(fā)布的第二輪補(bǔ)貼項(xiàng)目招標(biāo)。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)顯示，受惠于政府扶持與價(jià)格下降，今年中國LED室內(nèi)照明產(chǎn)值將達(dá)到306億元，同比增長(zhǎng)64%;2015年將達(dá)到993億元，未來4年室內(nèi)照明產(chǎn)值規(guī)模復(fù)合增長(zhǎng)率超過50%，達(dá)到52%。
我國的LED產(chǎn)業(yè)起步于20世紀(jì)七十年代，經(jīng)過近四十年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)形成上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚(yáng)州和石家莊七個(gè)國家半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于景觀照明和普通照明領(lǐng)域。2008年北京奧運(yùn)會(huì)開幕式上神奇的畫絹彩屏出自于中國金立翔科技有限公司，2009年國慶六十周年閱兵式，天安門廣場(chǎng)上的巨幅彩屏出自于中國利亞德電子科技有限公司，2010年上海世博會(huì)開幕式上一萬平方米的半導(dǎo)體發(fā)光二極管大屏幕出自于中國銳拓顯示科技有限公司。
但是在這項(xiàng)光明產(chǎn)業(yè)的道路上，也有陰影籠罩在前方。目前，全球LED領(lǐng)域的技術(shù)和專利，一半以上被美、日、德等發(fā)達(dá)國家的少數(shù)大公司所占有。這些專利多數(shù)為核心技術(shù)專利，國內(nèi)企業(yè)尤其是中小企業(yè)很難尋找到突破口。此外，這些跨國企業(yè)已在全球，尤其是中國，精心部署了專利網(wǎng)，猶如頭懸一柄達(dá)摩克利斯之劍。我國LED產(chǎn)業(yè)要想取得長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，必須突破這些專利的層層包圍。
據(jù)了解，目前LED電源競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，尤其是室內(nèi)照明。目前球泡燈價(jià)格低至十多元，利潤(rùn)只有兩三元，而電源的利潤(rùn)率僅有百分之十幾。戶外照明利潤(rùn)雖然較高，但是市場(chǎng)空間有限，單一的戶外LED照明業(yè)務(wù)并不能締造一家公司數(shù)十億甚至數(shù)百億元的產(chǎn)值。
早在2012年，國務(wù)院就發(fā)布了《工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)規(guī)劃(2011-2015年)》，這成為未來五年我國工業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變方向的指南。
在各個(gè)行業(yè)都在尋求新產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的時(shí)候，LED行業(yè)也不例外。近年來投資于新興產(chǎn)業(yè)的LED企業(yè)上市公司當(dāng)中如三安光電和乾照光電持續(xù)投資于光伏領(lǐng)域，意欲成為最大的聚光光伏生產(chǎn)基地;東山精密在大力發(fā)展LED業(yè)務(wù)的同時(shí)，也將矛頭指向了光伏，當(dāng)光伏投資失敗后，又鎖定了觸摸面板產(chǎn)業(yè);同樣的還有茂碩電源投資機(jī)器人領(lǐng)域、聚飛科技發(fā)展光學(xué)膜業(yè)務(wù)等。
LED上市公司謀劃新產(chǎn)業(yè)的背后，是LED產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值小、競(jìng)爭(zhēng)激烈、利潤(rùn)低下的體現(xiàn)。不過，新興產(chǎn)業(yè)道路并不好走，企業(yè)不僅要有資金儲(chǔ)備，更要有技術(shù)、市場(chǎng)甚至經(jīng)營等儲(chǔ)備。
作為新一代的節(jié)能照明，目前市場(chǎng)儼然已經(jīng)是LED照明的天下。大企業(yè)做自己的品牌占領(lǐng)市場(chǎng)，行業(yè)洗牌加速，市場(chǎng)逐漸理性化、規(guī)范化、穩(wěn)定化。有人說白熾燈照亮了20世紀(jì)，那么21世紀(jì)將是被LED燈照亮的。
