中村修二_为LED屏幕_添彩_
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LED发展简史范文LED,即发光二极管(Light Emitting Diode)是一种能够将电能直接转化为光能的电子器件。
它具有体积小、低能耗、长寿命、抗震动、可控性强等优点,被广泛应用于照明、电子显示、通信等领域。
下面将为你介绍LED发展的简史。
20世纪60年代,美国德州仪器公司的发明家Robert Biard和Gary Pittman首次发现了红光LED。
他们观察到,当击穿电压足够高时,电流通过半导体材料时的电子和正孔会重新结合,产生光子,从而发出红光。
这一发现引起了科学界的关注,人们开始进一步探索其他颜色的发光二极管。
20世纪70年代,研究人员成功实现了黄光LED的发光。
在这个阶段,人们开始认识到发光二极管具有较长的寿命、高亮度的潜力。
然而,红光和黄光LED的功率仍然相对较低,难以满足实际应用的需求。
20世纪80年代中期,日本研究人员发现使用氮化镓(GaN)材料制造蓝光LED的方法。
这项突破解决了长期以来困扰科学家的难题,并打开了LED发展的新篇章。
蓝光LED的出现,允许人们通过混合红、绿、蓝三原色的光来产生各种不同的颜色。
20世纪90年代,LED的研究和开发取得了显著的进展。
研究人员利用光电效应,将蓝光LED与荧光粉结合,成功实现了白光LED的发光。
由于白光LED具有较高的亮度和寿命,被认为是照明领域的革命性技术。
进入21世纪,LED技术迅速发展。
随着半导体制造技术的不断进步,LED亮度不断提高,能效不断提升。
2024年,日本研究人员中村修二和赤崎勇分别发明了高亮度蓝光LED和高亮度绿光LED,为LED产业的发展做出了重要贡献,并因此荣获了诺贝尔物理学奖。
近年来,LED技术在照明和显示领域得到了广泛应用。
LED灯泡逐渐取代传统的白炽灯和荧光灯,成为节能环保的主要选择。
LED显示屏在电视、手机、电脑等电子设备上得到广泛应用,提供了更清晰、更亮丽的图像和视频。
随着LED技术的进一步突破和完善,越来越多的应用领域被开发出来。
led照明的发展历程
LED照明的发展可以追溯到20世纪20年代。
当时,科学家
们开始研究并发现了半导体的发光效应。
然而,由于技术限制和材料质量的问题,LED照明的应用受到了很大的限制。
直到1962年,美国物理学家尼科尔斯成功地制造出第一颗实
用的红光LED。
这一突破标志着LED照明技术的开始。
然而,由于成本高昂、光效低等问题,LED照明在接下来的几十年
里仍然被限制在特定领域的使用。
随着技术的进步和研发成本的降低,LED照明在21世纪初开
始迅速发展。
2006年,日本科学家中村修二和长岛精一获得
诺贝尔物理学奖,表彰他们在蓝光LED研究方面的贡献。
这
一突破解决了LED发光颜色、亮度和可靠性等方面的问题。
LED照明的应用领域也逐渐扩展。
从最早的指示灯到今天的
照明设备,LED被广泛应用于家庭、商业和工业领域。
LED
照明具有高效节能、寿命长、环保等优势,因此逐渐取代传统的白炽灯和荧光灯成为主流。
随着技术的不断创新,LED照明的发展仍在不断推进。
如今,有更多的照明产品可以产生更多的颜色,而且成本也更加合理。
同时,无线和智能控制技术的发展也为LED照明带来了更多
的可能性。
总的来说,LED照明经历了长时间的研发和创新,从最初的
实验性应用到如今的主流照明技术,其在能效和环保方面的优
势使其成为照明行业的重要一环。
随着技术的不断进步,相信LED照明在未来会继续取得更大的突破和应用。
世纪蓝光创新传奇作者:暂无来源:《计算机世界》 2014年第38期白炽灯点亮了20 世纪,21 世纪将由LED 灯点亮。
10 月7 日,瑞典皇家科学院宣布,日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二等3 人共同获得2014 年诺贝尔物理学奖,以表彰他们在高亮蓝光LED 上的贡献。
上世纪60 年代,红光、橙光和黄光LED 相继商品化,但白光LED 始终不见踪影。
按照光学原理,白光由蓝光+黄光混合而成。
白光缺位是由于无法获得蓝光。
上世纪80 年代以后,蓝光LED 技术成为各国大学和企业主攻的战场。
高亮蓝光LED 使超大屏幕全彩液晶显示器成为可能、智能手机屏幕彩色背后也是高亮蓝光LED。
高亮蓝光LED 通过与红光和绿光LED 组合便可制造包括白色在内的各种颜色的LED 灯。
LED 灯的能耗不到普通灯泡的二十分之一,耐久度是白炽灯的100 倍。
此次获诺奖的3 位日本科学家率先攻克蓝光LED难题,获得完美白光。
诺贝尔物理学奖评选委员会在声明中说,他们的发明具有革命性,使全球受益。
白炽灯点亮了20 世纪,21 世纪将由LED 灯点亮。
赤崎勇于1973 年着手研究氮化镓。
1989 年赤崎勇和天野浩合作,在名古屋大学实验室首次制成p 型氮化镓结晶,观测到氮化镓pn 结发出蓝光,从而发明蓝光LED。
当时供职于日本日亚化学公司的中村修二于1989 年开始研究基于氮化镓的蓝光LED,在材料制备上获得突破,开发出商品化的高亮蓝光LED。
3 人创新又以中村修二最为传奇。
中村修二硕士毕业于日本德岛县的一所非著名大学的电子工程学专业。
当年日亚化学公司员工200 人,年销售收入40亿日元。
中村先后从事过金属镓、磷化镓、砷化镓业务,工艺研究、设备制造、质量管理和销售都由他负责。
看到同事先后升职,中村认为再不出成绩就得离开公司,于是选择当时难度最大的蓝光LED 项目,并获得老板支持。
公司投资上亿日元,并给他配了两名助手。
由于成本因素,中村选择了比较便宜的金属有机化学气相沉积的工艺路线生成氮化镓薄膜。
蓝色发光二极管发明者的故事你知道蓝色发光二极管(LED)吗?这玩意儿可不得了,现在到处都有它的身影,那你想不想听听它的发明者的故事呢?蓝色发光二极管的发明者是三位日本科学家,赤崎勇、天野浩和中村修二。
这三位就像是科技界的超级英雄组合。
先说说赤崎勇吧。
他就像是一位执着的探险家,在科研的这片神秘大地上,一头扎进了寻找蓝色发光二极管的征程。
那时候,制造蓝色发光二极管就像是在攀登一座从来没人登顶过的高峰,到处都是未知的悬崖峭壁。
但赤崎勇可不怕,他在实验室里日夜捣鼓那些半导体材料,就像一个厨师在尝试各种新奇的食材组合,想做出一道绝世佳肴。
天野浩呢,他就像是赤崎勇的得力助手,或者说像是并肩作战的好伙伴。
他们俩在实验室里的画面,就像是两个疯狂的发明家在打造一个未来世界的魔法道具。
天野浩跟着赤崎勇一起研究那些复杂的半导体物理,不断地做实验,失败了就重新来,那些烧坏的实验器材估计都能堆成小山了。
而中村修二则像是一个半路杀出的“程咬金”,当然啦,是带着超强实力那种。
他原本在一个小公司里工作,条件可能没有那些大的科研机构那么好。
但他就像一个隐居在深山里修炼绝世武功的大侠,自己默默地研究。
他的方法可能有点离经叛道,不按常规出牌。
就好比别人都在走大路的时候,他却钻进了一条布满荆棘的小路。
可是啊,他就是凭借着自己的聪明才智和那股子不服输的劲儿,在这条小路上走出了一片新天地。
这三位科学家在各自的道路上不断探索,最后他们的研究汇聚到了一起,就像三条小溪最终汇聚成了一条大河。
他们成功地发明了蓝色发光二极管。
这个发明可不得了啊,就像是打开了一个全新的科技宝藏的大门。
以前啊,因为没有蓝色发光二极管,彩色的显示屏啊、照明设备啊都受到很大的限制。
现在好了,有了蓝色这个关键的颜色,LED灯可以混合出各种各样绚丽的色彩,而且还特别节能。
这三位发明家就因为这个伟大的发明,获得了诺贝尔物理学奖。
他们就像星星一样,在科学的天空中闪闪发光,激励着后来的科学家们继续去探索那些未知的领域,去攀登更多还没人登顶过的科技高峰呢。
蓝色发光二极管制造技术的发展历程
蓝色发光二极管(LED)的制造技术发展经历了多个阶段。
最初,LED主要是红色和绿色的,而蓝色LED的制造一直是一个挑战。
1994年,日本科学家中村修二和美国科学家Isamu Akasaki以及Hiroshi Amano发明了高亮度蓝光LED,这一突破为白光LED的制造
奠定了基础。
以下是蓝色LED制造技术的发展历程:
1. 初始阶段,LED技术最早起源于20世纪60年代,当时的
LED主要是红色的。
20世纪70年代后期,绿色LED开始出现,但蓝
色LED的制造一直是一个难题。
2. 突破性发明,1994年,中村修二和Akasaki以及Amano发
明了高亮度蓝光LED。
他们利用氮化镓材料(GaN)制造出了高效的
蓝色LED,这一发明为白光LED的制造打开了大门。
3. 白光LED的诞生,蓝色LED的问世使得科学家们能够将蓝光LED与黄色荧光粉结合,从而产生出白光。
这一技术的突破促成了
白光LED的商业化应用,为照明行业带来了革命性的变革。
4. 材料与工艺的改进,随着对氮化镓材料和工艺的不断改进,
蓝色LED的发光效率不断提高,成本不断降低,同时也推动了LED 照明技术的进步。
5. 应用拓展,随着蓝色LED技术的成熟,LED照明逐渐应用于各个领域,包括室内照明、汽车照明、显示屏等,为节能环保做出了重要贡献。
总的来说,蓝色LED制造技术的发展历程经历了从技术突破到商业应用的过程,为LED照明技术的发展注入了新的活力,也为节能环保事业作出了重要贡献。
中村修二:为LEO屏幕“添彩”作者:佳木来源:《发明与创新(综合版)》2011年第01期“高亮度蓝色发光二极管”被称为2Q世纪的一项伟大发明。
有了它,通过与红色和绿色LED组合,才可能出现全彩色LED屏幕,并产生能够取代白炽灯和荧光灯的新一代节能照明灯具。
它的发明人就是日本科学家中村修二。
第一个坏印象1979年,中村修二从日本德岛大学研究生院电子工程学专业毕业后,进入日亚化学工业公司。
当时,这是一家没什么名气的地方公司。
像今天许多刚刚毕业的大学生一样,中村修二当然也向往到东京或大阪这样的大都市,进入京瓷这样的大公司工作。
实际上,他也去过总部位于京都的京瓷公司面试,并通过了严格的考试,但结果由于他有了孩子,不得不放弃了这个好机会。
大学没读完就结婚生孩子,有了孩子就不顾事业发展。
那时候,没人看得起这个胸无大志的年轻人。
虽然早有心理准备,中村修二进入日亚化学工业公司后还是颇感意外。
这家200人的化学公司里,到处充满刺鼻的硫化氢的气味,通俗点说,就是臭鸡蛋的味道。
“这家公司怎么这么脏啊!”这就是日亚给中村修二留下的第一个坏印象,但绝非最后一个。
成功无法得到肯定进入日亚化学工业公司后,中村修二被分到了开发课。
一名课长带着两名开发人员和几个助手的小部门,办公场所是由带屋顶的停车场改造的,十分简陋。
开发课题没有预算,无法购买相关设备,也买不起昂贵的部件。
试验需要使用昂贵的石英管,用完就扔掉,但对于日亚化学工业公司来说却不能这样做。
于是,中村的任务就是将切断的石英管重新焊接起来,进行再利用。
就这样,中村修二开始日复一日没完没了地焊接石英管。
“我进入公司难道就是为了当一个焊工吗?”中村修二不止一次地问自己。
最让中村修二头疼的是爆炸事故频频发生。
石英管进行高温加热,压力上升,只要焊接部位有小小的损伤,石英管就会破裂。
每当巨大的声响传遍整个公司,员工们就会一边赶紧离开,一边调侃:“又是中村。
”1983年,中村修二成功开发出了能够形成产品的GaAs多结晶技术。
2014诺贝尔物理学奖2014 年的诺贝尔物理学奖授予了日本科学家赤崎勇、天野浩以及美籍日裔科学家中村修二,以表彰他们发明了高效蓝色发光二极管(LED),这项成就不仅为照明领域带来了革命性的变化,也对能源节约和环境保护产生了深远的影响。
在了解这一伟大成就之前,让我们先回顾一下照明技术的发展历程。
过去,人们主要依靠蜡烛、油灯等传统照明工具,这些照明方式不仅亮度有限,而且能源利用效率极低。
随着科技的进步,电灯逐渐走入了人们的生活,从最初的白炽灯到后来的荧光灯,照明技术在不断地改进和发展。
然而,这些传统的照明方式都存在着各自的问题。
白炽灯依靠电流通过灯丝产生热量发光,大部分电能都转化为了热能而非光能,能源浪费严重。
荧光灯虽然比白炽灯节能,但其中含有的汞等有害物质对环境造成了潜在的威胁。
而蓝色发光二极管的发明,则彻底改变了这一局面。
在此之前,红色和绿色发光二极管已经存在,但由于缺乏高效的蓝色光源,无法实现通过三原色(红、绿、蓝)组合产生白光,从而限制了其在照明领域的广泛应用。
赤崎勇、天野浩和中村修二经过多年的努力,成功地解决了这一难题。
他们的工作并非一帆风顺。
在研究过程中,面临着诸多技术挑战和困难。
例如,如何找到合适的半导体材料,如何优化器件结构以提高发光效率等等。
但他们凭借着坚定的信念和不懈的努力,逐一克服了这些障碍。
高效蓝色发光二极管的出现,带来了众多显著的优点。
首先,它具有极高的能源利用效率,相比传统照明方式能够节省大量的电能。
这对于全球能源紧张的现状来说,无疑是一个巨大的贡献。
据统计,如果全球都采用 LED 照明,将能够大幅度减少能源消耗,降低温室气体排放,对缓解气候变化起到积极的作用。
其次,LED 照明具有长寿命的特点。
传统灯泡的使用寿命通常较短,需要频繁更换,而 LED 灯的使用寿命可以达到数万小时,大大降低了维护成本和使用成本。
此外,LED 照明还具有快速响应、体积小、色彩丰富等优点。
它可以被广泛应用于各种领域,如室内照明、户外照明、汽车照明、显示屏等等。
历史回顾:中村开发高亮度蓝光LED全过程(一)20世纪90年代中期使得超过人类身高的超大屏幕全彩显示器成为可能、2000年前后又为手机屏幕彩色化做出贡献的,就是高亮度蓝色发光二极管。
蓝色发光二极管技术还成为了开发蓝色激光器的基础,其实用化使得录制高清节目的蓝光成为现实。
高亮度蓝色LED通过与红色和绿色LED组合便可制造出各种颜色,接踵而来的便是促生出取代白炽灯和荧光灯的新一代节能照明巨大市场。
日本的企业及大学为开发高亮度蓝色LED做出了巨大贡献。
在GaN LED的研究阶段,名古屋大学赤崎勇教授(现为名城大学特聘教授)领导的研究小组取得了出色的成果。
在之后的实用化及高亮度化阶段,日亚化学工业的中村修二(现为美国加州大学圣塔芭芭拉分校教授)发挥了重要作用。
1995年1~3月《日经电子》连续报道了中村从GaN类蓝色LED的研究开始到产品化为止的故事,此次本站将刊登该系列报道,希望能向读者展现在该技术开发过程中,技术人员的艰辛与快乐。
图1:日亚总部内的蓝色发光二极管显示器展示区站在左侧的就是开发成功蓝光发光二极管的中村修二。
中村在进入该公司后一直在开发金属Ga、InP、GaAs、GaAlAs等单结晶材料及多结晶材料。
为了节约经费,从设备到部件加工的整个过程均由中村一人完成。
虽然开发最终取得成功,并顺利启动了业务,但产品却卖不出去。
焦急之下,中村选择了蓝色发光二极管作为下一研究课题,而这是一种只要能业务化必定会畅销的产品。
总部位于日本德岛县阿南市的日亚化学工业(以下简称日亚,注1)是当地颇为有名的公司。
因为该公司有长达三周的夏季休假制度。
员工将这一长假全部用到了阿波舞的练习上。
而且到阿波舞演出正式举行时,该公司还会派出员工组成的“日亚方阵”跳上大街。
注1)日亚化学工业是总部位于日本德岛县阿南市的化学品厂商。
员工数量在1994年4月为640名,销售额在1993年1月~1993年12月为167亿日元。
主要产品为CRT及荧光灯等使用的荧光体材料,占销售额的8 成~9成。
INVENTION&INNOVATION 创新先锋
第一个坏印象
1979年,中村修二从日本德岛大学研究生院电子工程学专业毕业后,进入日亚化学工业公司。
当时,这是一家没什么名气的地方公司。
像今天许多刚刚毕业的大学生一样,中村修二当然也向往到东京或大阪这样的大都市,进入京瓷这样的大公司工作。
实际上,他也去过总部位于京都的京瓷公司面试,并通过了严格的考试,但结果由于他有了孩子,不得不放弃了这个好机会。
大学没读完就结婚生孩子,有了孩子就不顾事业发展。
那时候,没人看得起这个胸无大志的年轻人。
虽然早有心理准备,中村修二进入日亚化学工业公司后还是颇感意外。
这家200人的化学公司
里,到处充满刺鼻的硫化氢的气
味,通俗点说,就是臭鸡蛋的味道。
“这家公司怎么这么脏啊!”这就是
日亚给中村修二留下的第一个坏
印象,但绝非最后一个。
成功无法得到肯定
进入日亚化学工业公司后,中
村修二被分到了开发课。
一名课长
带着两名开发人员和几个助手的
小部门,办公场所是由带屋顶的停
车场改造的,十分简陋。
开发课题
没有预算,无法购买相关设备,也
买不起昂贵的部件。
试验需要使用昂贵的石英管,
用完就扔掉,但对于日亚化学工业
公司来说却不能这样做。
于是,中
村的任务就是将切断的石英管重
新焊接起来,进行再利用。
就这样,
中村修二开始日复一日没完没了
地焊接石英管。
“我进入公司难道
就是为了当一个焊工吗?”中村修
二不止一次地问自己。
最让中村修二头疼的是爆炸
事故频频发生。
石英管进行高温加
热,压力上升,只要焊接部位有小
小的损伤,石英管就会破裂。
每当
巨大的声响传遍整个公司,员工们
就会一边赶紧离开,一边调侃:“又
是中村。
”
1983年,中村修二成功开发出
了能够形成产品的GaAs多结晶技
术。
随后,GaAs单结晶的开发也完
成了。
对于这项研究,中村修二后来
给自己打了100分。
从制造装置到
试验的每个环节,全部都是自己完
成。
但是成功并不意味着得到肯
定。
比自己后进入公司的人都一个
■佳木
中村修二:
为LED屏幕“添彩”
“高亮度蓝色发光二极管”被称为20世纪的一项伟大发明。
有了它,通过与红色和绿色LED组合,才可能出现全彩色LED屏幕,并产生能够取代白炽灯和荧光
灯的新一代节能照明灯具。
它的发明人就是日本科学家中村修二。
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INVENTION&INNOVATION 创新先锋
个升迁了,自己却几年都是老样子,孤独的中村修二萌生去意。
他成了“怪人”
要制造蓝色发光二极管,必须从形成用于蓝色发光二极管的单晶膜着手。
而实验方法有两种。
一种叫做MBE法,一种叫做MOCVD法。
中村毫不犹豫地选择了MOCVD法。
原因很简单,MBE装置的价格高达数亿日元,公司根本不可能替他购置。
为了学习技术,他提出去美国学习,出于对未来巨大市场的期待,公司同意了。
虽然在美国一年收获不大,回来后,社长却对他另眼相看。
公司分配给他两名助手,开始制造装置。
所有投入加在一起,公司先后花费了数亿日元。
好运开始降临到他头上,不过压力也随之而来。
中村修二选择的是氮化镓(GaN)作为蓝色发光二极管的发光材料。
从原理上来说,好几种材料都能实现蓝色发光功能。
其中,氮化镓是最受人冷落的。
但恰恰只因“其他人没有采用”,他便决定了他的选择。
试验开始后,中村修二很快明白这种材料不受欢迎的原因——
—氮化镓成膜非常困难。
制造氮化镓的原料气体——
—NH3具有腐蚀性,没有一种加热器既耐高温又耐腐蚀。
因此,加热器很快就会被腐蚀,导致薄膜无法生长。
中村修二为此很郁闷。
早上来到公司,打开装置,加
热器被烧坏;然后下午的工作便是
改造和修理设备。
中村修二早上第
一个上班,下午6点下班。
每天都
在重复这种没有尽头的单调日子。
中村修二的话变得越来越少,
电话也不接,周围的人开始把他当
成“怪人”。
当初手下的两名新员
工,其中一人因“根本看不到成功
的希望”而辞职了。
用自己的方法相信自己
事情突然出现了转机。
经过多
次失败和不断摸索,中村修二终于
制造出不会烧坏的加热器。
在以后
很多年里,避免加热器烧坏都是他
的最高商业秘密。
中村修二对改造装置有绝对
信心。
因为进入公司开发部门以
后,所有装置都是自己制造的,焊
接技术和配管技术成为他的两大
特技。
虽然周围的人都劝他,随意
改造MOCVD装置很危险,但中村修
二丝毫不退缩。
1990年9月,终于迎来了GaN
膜面世的时刻。
评测表明,完全成
功。
GaN膜制成后,剩下的就是二极
管了。
让中村修二失望的消息却在
此时从美国传来。
美国3M公司已
经成功实现了蓝绿色半导体激光
器的振荡发光。
中村修二一下子坠
入无底深渊。
好在这种让他坠入无底深渊
的感觉并没有延续。
突然有一天,
他接到美国一个学会的邀请,请他
去做演讲。
在美国,中村第一次知
道了美国人的半导体激光器寿命
实际上还只有秒级,这让他一下子
兴奋起来,他的发光二极管寿命已
经超过1000个小时,他并没有输。
带着巨大的失望去到美国,回
来时却精神百倍。
他决定:“绝不输
给3M公司,要用GaN制造出半导体
激光器!”要想制造半导体激光器,
就等于要另起炉灶。
公司反对是必
然的。
为了蓝色发光二极管的研
究,日亚已投入了数以亿计的金
额。
终于等到了出头之日,谁有耐
心等他再做看不到尽头的实验。
既然如此,中村修二只好改变
策略。
表面满口答应,其实全然不
顾公司的想法,把自己关在实验室
里一门心思开始双异质结构研究。
果然,新的生长实验在两三个月后
有了眉目。
双异质结构的GaN发光
二极管终于试制成功了,但发出的
光还是很暗。
其中的原因,中村修二很清
楚。
主要是发光波长为紫外线,将
其变成眼睛可见的蓝色光,只需在
发光层中添加杂质即可。
这样一
来,所发光的波长从420nm跃升至
450nm,人眼可见的亮度达到以前的
4倍。
之后,一切都顺理成章。
通过
进一步调整膜的生成条件,逐渐提
高结晶性。
亮度在一天天地不断提
高。
终于,1993年10月,蓝色发光
二极管的亮度上升到最初的100
倍,新的革命性的发明诞生了!
在孤独中坚守了10年,中村修
二终成正果。
2006年,他荣获千禧
技术奖,要知道,这可是技术界的
“诺贝尔奖”。
31。