照亮21世纪的LED节能灯——诺贝尔获奖者赤崎勇的故事☃️

九龙河

　　 灯光，为我们带来光明，驱走黑暗。

现代社会对电力照明的需求是很大的，全球照明用电占总电力的比例曾高达20%。因此，从爱迪生1879年发明电灯以后，研发更节能的电灯是科学家们一直追求的目标。

诺贝尔物理学奖得主日本科学家赤崎勇发明高效蓝色发光二极管（LED）彻底改变了全球照明格局。随着LED灯的广泛应用，全球照明用电占总电力的比例降到了到4%左右。

一、动荡童年与学术启蒙

1929年1月30日，赤崎勇出生于日本鹿儿岛县知览町。

二战期间，赤崎勇经历了鹿儿岛空袭，燃烧弹的火光与废墟中的求学艰辛，让他放弃了成为飞行员的梦想，转而立志投身科学。

战后，赤崎勇凭借努力考入京都大学，在自由开放的学术氛围中广泛涉猎物理、工程等领域，甚至旁听法语课，这段经历为他日后的跨学科研究奠定了基础。

1952年本科毕业后，赤崎勇进入神户工业公司工作，但对半导体研究的热爱促使他于1959年重返名古屋大学，并在1964年获得博士学位。

二、蓝光LED的破冰之旅

红光LED（1960年代）和绿光LED（1970年代）的研发较早，但只有蓝光LED的出现，才能与红光、绿光混合产生白光，从而实现LED照明。

赤崎勇的研究聚焦于氮化镓（GaN）材料，这种材料虽被认为有发蓝光的潜力，但因晶体生长困难、掺杂不易，长期停滞不前。

1973年，赤崎勇在松下工作期间开始尝试用有机金属气相外延（MOVPE）法生长GaN，但设备简陋、技术不成熟，实验屡屡失败。

1981年回到名古屋大学后，他与学生天野浩组成团队，在实验室日夜奋战。

关键突破发生在1986年，天野浩偶然发现，在蓝宝石衬底上先低温生长一层氮化铝（AlN）缓冲层，再高温生长GaN，能大幅提升晶体质量。这一“低温缓冲层技术”彻底解决了晶格失配问题，培育出无裂纹、高纯度的GaN薄膜。随后，他们又攻克了p型GaN掺杂难题——通过低能电子束辐照激活镁（Mg）杂质，实现了GaN的p型传导，这在当时被学界认为“不可能实现”。

1989年，世界上第一个p-n结蓝光LED在他们手中诞生，发出了人类历史上第一束稳定的蓝色半导体光。

蓝光LED的发明使得人类凑齐了光学三原色的LED，通过红、绿、蓝三种颜色不同比例的混合，可以产生几乎所有其他颜色的光，这让LED有了更加广阔的应用前景。它不仅促成了白光LED的诞生，使人类拥有了更加高效、持久的照明光源，还为各种LED显示屏的发明奠定了基础，推动了显示技术的发展，从手机、电脑到电视、广告牌等，都因蓝光LED的发明而发生了巨大变革。

三、从实验室到产业化

赤崎勇的研究为蓝光LED商业化铺平了道路。1993年，中村修二在日亚化学用类似技术实现了高亮度蓝光LED量产，三人的成果共同补全了光的三原色，使白光LED照明成为现实。

LED灯的能耗可以低至普通灯泡的不到二十分之一。国际能源署数据显示，2010-2020年全球照明用电占比从20%降至4%，相当于少建300座中型发电站。

LED灯寿命可达数万小时，而白炽灯和荧光灯的寿命仅1000小时和1万小时。这意味着在相同的使用时间内，需要更换的灯泡数量大幅减少，从而降低了能源消耗和资源浪费。

赤崎勇的研究为名古屋大学带来了超过14亿日元的专利收入，他个人也因贡献卓著获得文化勋章（2011年）、京都奖（2009年）等荣誉。

2014年，赤崎勇与天野浩、中村修二共同获得诺贝尔物理学奖，颁奖典礼后，85岁的他仍坚持骑车上班，展现了科学家的质朴与执着。

四、晚年与遗产

退休后，赤崎勇继续在名城大学任教，致力于培养新一代研究者。他常说：“不要被时髦的主题所愚弄，做自己真正热爱的事。”这种坚持源于他在实验室独自探索的岁月——即使在最艰难的时刻，他也未曾放弃对GaN的研究。2021年4月1日，赤崎勇因肺炎在名古屋逝世，享年92岁。

四、中国大规模推广使用了LED节能灯

中国大规模推广使用LED节能灯，是一个由国家政策强力推动、产业快速发展、节能效益显著的过程。

中国从2008年开始大规模推广LED节能灯。2009年，中国政府在21个城市推出100万盏路灯试点。2010年，上海世博会为LED照明大规模应用提供了广阔的舞台。

LED照明产品节电效果显著，景观照明（替代霓虹灯）节能70%，交通信号灯（替代白炽灯）节能80%，LED次干道路灯（替代高压钠灯）节能50%以上。

2015年后，半导体照明产品大规模进入通用照明应用，每年节电量超过1000亿度。

2016年10月1日起，中国禁止销售和进口15瓦及以上普通照明用白炽灯。

如今，LED已成为绝对主流，政策导向转向与智能化结合，追求更高层次的节能降碳。《城乡建设领域碳达峰实施方案》（2022年）提出，到2030年LED等高效节能灯具使用占比超过80%。若全社会实现LED照明产品替换，每年节电量约相当于4座三峡水电站的发电量。

作为诺贝尔奖获得者的赤崎勇，为人类社会的进步发展作出了巨大的贡献，正如诺贝尔委员会所言：“白炽灯照亮了20世纪，而LED将照亮21世纪。”



附：赤崎勇经典语录

吾道一以贯之。

即使失败，也绝对不要放弃。在失败的情况下，不要气馁、不言放弃非常重要。

直觉需要在经历无数次失败的过程中培养。

研究不是在已有的道路上赛跑，而是在没有路的地方开辟道路。

如果只做可能的事，就不会有进步。

节能的LED灯有助于减少能源消耗，降低全球照明成本。

参考资料：《人民网》、《求是新闻网》、《复旦大学网》、《新浪网》