AG国际厅引領智慧照明 推動行業技術進步

固態照明的未來

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本周,在北京召開了2018世界科技創新論壇,邀請了20位諾貝爾獎得主圍繞科技創新發表了各自的觀點。

本屆論壇上,諾貝爾物理學獎獲得者、美國加州大學教授中村修二先生以“高效藍光LED的發明和固態照明的未來”為題,介紹了藍光LED的發明過程,並闡述了對固態照明發展前途的展望。讓我們一起聆聽大師的聲音。

 

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發言實錄全文如下:

       我給大家介紹我們的未來,還包括激光照明。先做一下自我介紹,日本由4個島構成,最小的島是我的出生地,我從小在這裏出生和長大。後來我上了德島大學,德島大學是一個非常小的排名非常墊底的學校,在我從德島大學畢業以後加入了一家很小的化學品公司,叫日亞化學公司,這是一家做化學品的公司。當我加入這個化學品公司時,我的工作內容是開發紅色、綠色、藍色和白色LED,我在該公司供職了20年,正是在這個工作期間我開發了各種顏色的LED。我們沒有跟外麵任何一家公司合作,也沒有跟政府合作,完全是自主研發的。1971年畢業以後,我加入了這家日亞化學公司,當時這個公司隻有100人,非常小的一個化學品公司。

       再介紹LED,紅色、綠色、藍色LED是我們這些年不斷開發的成果,紅色LED是60年代發明的,漸漸的才豐富了其它顏色。從60年代以來,很多世界上的科學家希望開發藍色和綠色LED,因為我們希望豐富它的色彩,我們希望有三個原色的LED,全世界大量的科學家都沒有成功開發出藍色和綠色LED,但是我們在1993年開發了高效藍色發光的LED,而且我們在1993年實現了藍色高效LED的量產,大家可以想像這個難度。

       後來我們在1995年也開發了綠色的LED,根據我的經驗,我記得1979年,我從德島大學畢業加入這個日亞化學品公司,頭十年我是開發傳統的LED,當時我的老板讓我開發傳統的LED,所以在我加入日亞化學的頭十年,我們都知道它是一個化學品公司,它沒有任何的開發LED的經驗,它是做化學品的,所以等於我加入之後才牽頭從零開始開發LED設備。但是沒有銷售額,因為當時有很多半導體公司已經在傳統LED方麵非常成功了,與之相比我們日亞化學品公司是一個非常小的也是一個新入行的公司,這樣努力了十年以後,在這個過程中,1989年我開始學習LED技術,當時我讀了有關LED的科學論文。所有的科學論文都說LED最大的技術挑戰是沒有藍色和綠色LED,如果有了藍色和綠色LED一定會帶來巨大的市場商機,所以當年大量的科學期刊和論壇都在講這個問題,所以當時使我下決心要開發綠色LED。

       1988年,我讓公司的創始人批準,我請求他是否能開發藍光LED,他表示同意。1988年到1989年我去了佛羅裏達大學,後來用了三年時間開發藍色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。因為最初的十年,開發傳統的LED這個經驗從零開發,紅色LED的經驗,奠定了我一些基礎,所以我後來用了三年功夫研發出了紅色LED,贏得了諾貝爾獎,現在它用於各種應用。

       我的興趣是植物工廠,利用LED照明可以用於植物工廠,這個存在巨大的市場空間,在矽穀好多風險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條件,所以有了這個植物生產的工廠可以解決這個問題,前麵朱棣文教授介紹了全球變暖,全球變暖確實是所有國家、政府亟待解決的挑戰,如果全世界都能使用LED照明會極大的減少能源的消耗。

       LED可以用於各個領域,此外我在1995年還開發了紫外線多量子景激光LED。我們說藍光LED很適用於車輛,但是今天人們都喜歡用電腦下載電影,但是藍色LED的市場還是比較小的,今天我們有了紫外線多光子景這個激光二極管,它的應用前景就巨大了,它的市場將巨大,非常有意思。

       所以給大家介紹第三代激光照明,我們已經進入了第三個時代,固態激光照明。這裏比照了藍光LED和激光二極管的差別,我們看藍光LED需要提高它的能源密度,在高電量密度情況下藍光LED就顯得遜色,可是如果用激光LED的話,它的能源密度會非常高。

       如果是照明的時候,用一個非常小的芯片,這是激光LED的好處,它的尺寸跟一個芯片一樣大,而且它的照明效果是藍光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,有這麽多新的電影院的建設,如果能用這個激光的播映機的話,那麽它非常的亮,在中國如果去電影院看電影,你會發現中國使用的這個電影放映機是激光的投影機,效果非常好。

       另外,它的價格更便宜,現在已經有了100寸的激光電視機,跟現有的電視機相比來說,跟現在LCD TV或者OLED TV相比更有成本優勢。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,它的身材也在小型化,以後可以有50寸的激光電視,而且價格更便宜,我認為這個技術將代表了未來的電視機的發展趨勢。

       還有作為汽車的大燈,現在LED的大燈隻能照300米,可是激光可以照一公裏。激光大燈,首先大燈將非常小,不像現在這麽大。用更小的激光大燈就像一個投影機一樣,如果用LED做大燈,LED的芯片就有這麽大,基於現在的這個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,我們可以看到這個激光作為汽車大燈有各種的好處。那麽今天汽車的設計師正在尋找最小型化的汽車大燈。

       我們還可以用這個激光焊接,激光切割和激光雷達,這裏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,而藍光目前是最小的,400納米,所以它的光束更小。所以藍光LED它的光束更小,跟DVD和CD相比有它的優勢。這樣特別適合用於激光的焊接和激光的切割,所以在你做切割的時候它的光束非常小非常準確,它跟其它的光源相比,它非常得準確,很適合今天的切割和焊接工作。而且由於這個藍光利用激光,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,未來將用藍光切割。

       這是《星球大戰》的影片,它已經走在前麵了,預測了激光武器的出現,激光有非常高的能源密度,它在瞄準和火力方麵更強大。

       還有利用激光雷達,Lidar主要是自動駕駛技術需要的,車頂上會有這個lidar,那麽它去掃描去測距形成形象,利用這個雷達去掃描,但現在他們用的是紅外線的方式,如果未來我們用藍光的會使得這個雷達更小。我們可以提高lidar成像的清晰度,現在的成像率非常低就像老電視一樣,如果以後我們用藍光的雷達,那麽它的成像率將非常高非常清晰,減少車禍發生的數量,因為通過提高成像的清晰度可以減少交通事故。

       比如蘋果X,它有一個人臉識別功能,用的也是紅外線識別技術,但它的成像率非常低,不清晰。但如果我們用藍光雷達二極管的話,以後我們的人臉識別會更準確,它可以識別所有人的臉,非常精確的實現人臉識別。我們用藍光雷達二極管替代所有的紅外線二極管,這也是一個非常大的機會,光保真機會,又叫可見光無線通信。速度非常高,用於通訊非常合適。目前我們的通信主要是WiFi,WiFi用的是無線電的頻道,而我們的藍光激光它的頻率更高,也就是帶寬可以非常寬,有很多的優勢,而且不會受到噪音的影響,未來的應用前景很樂觀。比如說數據傳輸,WiFi當前人們用3G或者4G網絡,4G的數據傳輸比較慢,隻有0.3GB每秒,這是4G。可現在人們在開發下一代的WiFi,叫5G,5G隻有10GB每秒。

       但到了激光傳輸,到了光保真技術的時候,可見光無線技術的時候,它可以達到100G每秒,那麽LiFi將帶來未來無線電通訊技術的極大突破,傳輸速度的極大提升,所以LOD已經向我們走來。5G今天還沒有準備好,4G還是不夠快,但現在LIFI已經走到我們的門口,而且LiFi是非常簡單的技術,這種光保真技術非常簡單,因為我們四處都可以裝LED的照明設備,LED照明無處不在,可以促進LiFi作為可見光無線通信設備的便利因素,以後智能手機公司等等都會非常關注這個技術的發展,當然這是我的一家之言。

       我就說這些,謝謝大家!