Cold Fire.

LED 的来历

LED 悄无声息地走进千家万户,成为大众的家庭生活必备;我们对它如此习以为常,以致人们并不关注它的来历。几代人一直秉承的观念,让“不发热也能产生光”这一结论如此不可思议,因为从烛光到白炽灯:光与热密不可分。

但如今,我们每天都在使用照明,但并不需要热量,同时还节省能源。这场革命是如何发生的?这是一个关于“被误解的科学发现”的故事,主人公包含列宁格勒保卫战时代一位自学成才的科学家在极为困难的条件下开展科研、富有创新力的美国企业力量以及 3 位坚持不懈并被授予诺贝尔奖的日本科学家。

微弱黄光

1907 年,Henry J Round 在尝试搭建更完美的无线设置。那时他还在伦敦,作为著名物理学家 Guglielmo Marconi 的助理,他每天用细线拨弄各种晶体,希望改进猫须接收器—世界首个半导体二极管;期间,他注意到一种微弱光。它在低电压时呈黄色,在高电压时呈绿色,整体是模糊微弱光。他将这一发现记录下来,在发表的文章中仅作为脚注提及,完全没有意识到这个发现其实是一个无法解释的新奇事物。直至 Oleg Losev 的出现。

Oleg 于 1903 年出生于俄罗斯,从未接受过大学教育,从未与他人合作研究,也没有研究团队的支持。技术员是他一生所担任过的最高职位,然而,如果有人值得被尊奉为“LED之父”,非 Oleg Losev 莫属。

未偿的夙愿

在他那个时代,大多数专家认为这种新奇的现象是某种热电效应 —— 也是是微小电弧,毕竟不发热肯定无法产生光。但 Oleg Losev 并不那样认为,通过测试他发现这是冷光,他认为这可能与新量子力学有关,这一理论与爱因斯坦于 1905 年发现光电效应相反。

1927 年,Losev 申请了发明专利,其中他写道:“本发明采用已知碳化硅探测器发光现象……目的是……实现快速的电报和电话通信、图像传输和其他应用”。至 1941 年,即列宁格勒被纳粹德国包围的严峻时期,Losev 在研究一种放大的三端半导体 —— 晶体管。他写的关于这个论题的论文已经遗失,之后不到一年逝世,年仅 38 岁。

红光和绿光LED

Corporate America 美国企业界注意到这个发现,1961 年,Robert Baird 和 Gary Pittman 为德州仪器公司申请了一项红外 LED 专利,该产品产生的光不属于可见光谱范围,但前景广阔。第 2 年,通用电气的咨询工程师 Nick Holonyak Jr. 使用砷化镓磷化物制造出第一个可见的红光 LED。

1976 年,继红光 LED 后,人们制造出黄光 LED 以及强烈的蓝光 LED;尤其是蓝光,作为 RGB 中极为重要的高频光并且难以捉摸,直至 20 世纪 90 年代早期,这一难题才有所突破。

蓝光 LED 的诞生

其中一项重大任务 —— 真正耗费数百万美元的难题 —— 是生产高质量氮化镓晶体蓝光 LED,许多人认为这是一项难以实现的任务。但 3 位日本教授 —— 中村修二、赤崎勇、天野浩,坚持不懈地研究并最终获得成功。他们因此荣获 2014 年诺贝尔物理学奖。

蓝光与红光和绿光混合改变了一切。现在,白光 LED、全彩色 LED 显示屏、激光荧光粉和纯激光投影也成为可能,电视和智能手机的超薄背光也早已存在,甚至应用于实用的高产水培农业。

如果你给蓝光 LED 涂上一层荧光涂层,你就能创造一种高效、节能、减少碳耗的白光灯,现在几乎每家每户和每辆汽车上都能找到这种灯。当年 Henry J Round 用金属丝戳晶体时并未意识到这种光,但他引发的一连串事件改变了我们的世界。