7月11-12日，由南昌臨空經(jīng)濟區(qū)管委會承辦、深圳市照明與顯示工程行業(yè)協(xié)會策劃執(zhí)行的首屆世界半導體照明產業(yè)發(fā)展論壇舉行，這次論壇，最受矚目的莫過于2014年諾貝爾物理獎獲得者、日裔美籍電子工程學家中村修二。他因發(fā)明高效藍色發(fā)光二極管，被稱為“藍光之父”，并被譽為“21世紀的愛迪生”。
在7月12日論壇上，中村修二做了主題為“藍光LED的發(fā)明和固態(tài)照明的未來”的精彩演講。演講中，他分享了自己研發(fā)高效藍色LED的技術歷程，并預測了固態(tài)照明技術的關鍵發(fā)展趨勢。
發(fā)明藍光LED，非常容易?
演講中，中村修二首先講述了自己的學習和工作經(jīng)歷及開發(fā)藍色LED的過程。
上世紀六十年代，只有亮度較低的紅光LED，當時的科學家都想要能夠發(fā)明出藍色、綠色LED，但是沒有人成功。中村修二從1979年從日本德島大學畢業(yè)后，就加入了日亞化工德島分公司，在該公司的頭十年，他一直在開發(fā)傳統(tǒng)的LED，那時傳統(tǒng)LED技術已經(jīng)成熟。那個時候的日本，像索尼、東芝等大公司，3-5年就投入1億資金進行研發(fā)，但中村修二所在的公司小，研究經(jīng)費幾乎為零。在這樣的困難之下，中村修二依然想開發(fā)藍光LED。
十年之后也就是大概1988年，中村修二直接找到公司的創(chuàng)始人，當面問，“能不能做藍光LED的研究?”在征得當時公司創(chuàng)始人的同意后，中村修二從1988年到1989年到了佛羅里達大學作為訪問學者，一年之后回到日本，他就開始研究藍光LED，只用了三年的時間，他就發(fā)明了高效藍光LED。談到因此獲得諾貝爾獎，他笑稱，只有三年，非常容易。但實際上，在頭十年，中村修二為開發(fā)藍光LED做了一系列準備，當時沒有任何資金，所有設備都是他們自己制作的。
“從紅光到藍光LED，這個過程是非常相似的，所以，在頭十年通過復制其他的LED產品，但是這個復制的LED產品銷量非常不好。”中村修二總結道，“正是由于有了這些經(jīng)驗，我才能獲得諾貝爾物理獎，沒有人能夠制造出這個藍光LED，但是我發(fā)明出來了。這個可以作為你們研究的靈感。”
談及南昌大學副校長江風益教授開發(fā)出高效能硅基黃光LED，他很是贊賞，表示：“拿到樣品后，我們也測試過，測量了它的光效等，它有非常大的價值。我們非常經(jīng)驗，在LED領域，對于中國來說，這是非常大的發(fā)明。”
固態(tài)照明的未來看好四大領域
隨后，中村修二重點講述了固態(tài)照明的未來。在他看來，現(xiàn)在的熱門微型和小型LED，效率很高，也很節(jié)能，但還存在一些問題;LED農業(yè)照明也是一大熱門，LiFi也是未來的發(fā)展方向，還有激光照明的市場也在不斷增長。
一是微型和小型LED。“現(xiàn)在LED可以應用在各種場合，如通用照明、室內照明、道路照明、汽車照明、農業(yè)照明和顯示領域。而且LED的效率是熒光燈的4倍，白熾燈的20倍。當然，現(xiàn)在最熱門的話題，是微型和小型的LED顯示器。”演講中，中村修二指出，比起LCD和OLED顯示，微型LED有很好的表現(xiàn)力，用在電視顯示屏上，之后也可以用在微型電視上，它的效率非常高，也很節(jié)能，同樣它的明亮度也是不一樣的。
“但是這種微型LED還是有一些問題，藍光和綠光LED是需要非常小的芯片，但是紅光LED就不一樣，現(xiàn)在有一個非常大的問題。”他直言，300-600 dpi(每英寸點數(shù))、超過20微米的微型LED是傳統(tǒng)顯示屏的理想選擇;每英寸點數(shù)在1000以上、小于10微米的微型LED有望應用于VR/AR領域。像智能手機、智能手表上AR、VR技術，需要的芯片非常小，大概1微米。藍光和綠光LED是非常亮的，紅光LED是非常暗的，所以，現(xiàn)在還沒有人能夠制造出LED應用在AR和VR上。
二是LED農業(yè)照明。“當前，藍光和紅光LED用在農業(yè)上，也是非常大的熱點，備受創(chuàng)投業(yè)者吹捧。在中國，土地面積是有限的，未來的農業(yè)中，用摩天大樓來做農業(yè)大棚，比較便捷，可以將種植的農產品疊加起來。”談及LED農業(yè)照明，中村修二非常看好，他認為，在植物工廠中植物的生產成本是很低的，同時植物在LED照明下，能生長得非常快，能量使用率低，又能回收利用，這是非常熱門的行業(yè)，具有非常大的潛力。使用LED農業(yè)照明，增長率提高了2.5倍，植物的產量從50%到90%;用水與外界相比僅為1%。
“對于植物和人類來說，太陽光是最好的。但現(xiàn)在有一個問題，現(xiàn)在很多人大部分時間是在大樓里工作的，很多時間是在室內，室內光和太陽光畢竟是有差異的。如果在室內，LED能夠模仿太陽光的話，增長就非常自然。
三是激光照明。“基于LED的白光非常好，基于激光的更好!”中村修二強調了激光照明的市場，雖然他發(fā)明了LED，但卻又勇敢斷言，十年后，激光照明很可能會代替現(xiàn)在的LED照明。在他看來，激光照明的效率是LED的上千倍，一個激光燈能夠照亮100平方米的面積，能應用到多個領域。但由于激光照明目前價格太高，導致應用率不高，未來，可能會是一個大趨勢。
他指出，激光照明將會有非常多的應用領域，比如手機和汽車上使用的激光掃描，還有激光焊接。
根據(jù)他的報告，激光照明市場將不斷增長，在這一領域蘋果最近投資3.9億美元。當然激光照明尚存的問題是：今天的激光照明只能發(fā)射紅光或紅外光。對于這一問題，他也提出了自己的解決方案：基于氮化鎵的激光照明。
四是LiFi的應用。在報告的最后，他還提到了LiFi，即光照上網(wǎng)技術。他認為，LiFi具有寬范圍頻譜(數(shù)百太赫茲)、快速數(shù)據(jù)傳輸、無電磁干擾(EMI)、高安全性、成本效益等特點。Li-fi通信網(wǎng)絡具有傳感器、報警系統(tǒng)，比wifi容量更大。Li-Fi可見光通信(LED或激光二極管)數(shù)據(jù)速率最高可達到支持1000GB/秒(當前可實現(xiàn)10GB/秒)，當前4G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)速率為0.1GB/秒，5G網(wǎng)絡為10GB/秒。
光照上網(wǎng)技術(LiFi)是未來LED發(fā)展的方向，不過他也表示，要克服技術限制與普及化，仍需要時間。所以現(xiàn)階段LIFI并未有落地項目和成果，但都在研究實驗階段中有一定成果。
