Нобелевскую премию дали за синие светодиоды — они «открыли» белый свет

Работа по созданию светодиодов, способных излучать синий свет, продвигалась с большим трудом. С 1970-х годов серийно выпускались светодиоды красного, зеленого, желтого и янтарного цветов. А вот синий цвет не давался разработчикам никак. Наконец, в 1992 году инженерам Исаму Акасаки и Хироси Амано, взявшим за основу нитрид галлия, удалось создать светодиоды синего света. Независимо в том же году создал светодиод и Сюдзи Накамура. Он сумел получить высококачественные кристаллы нитрида галлия, выращивая кристаллические слои сначала при низкой, а потом при высокой температуре.

Получение синих светодиодов дало новый импульс к развитию светодиодного освещения. Полупроводниковые источники потребляют меньше энергии, давая при этом свет большой яркости. В отличие от ламп накаливания они без потерь преобразуют энергию в свет. В отличие от флуоресцентных ламп они не содержат ртути. Они небольшого размера, эффективно работают при низких температурах, не требуют времени на прогрев или выключение. Не нагреваясь при работе, светодиоды не создают опасности пожара.

Благодаря синим светодиодам стало возможным получение белого света. Для этого существуют два способа. Белый цвет получают, используя комбинацию трех светодиодов: красного, зеленого и синего. Или же в лампе применяют синие светодиоды, но слой люминофора преобразует их излучение в свет в относительно широкой спектральной полосе с максимумом в области желтого. В результате излучение светодиода и люминофора, смешиваясь, дают белый свет различных оттенков. Замена половины источников освещения на светодиодные лампы даст возможность сократить количество вырабатываемой энергии на 10 процентов в масштабах Земли.

— Открытие японцев повлекло за собой прорыв в области конструирования лазеров и плотности хранения информации на лазерных дисках, — рассказывает старший сотрудник Курчатовского института Валерий Купцов. — Синие полупроводниковые лазеры используются в плеерах Blu-Ray. Кстати, создание синего лазера — тоже дело рук Акасаки, Амано и Накамуры. Синий светодиод служит важнейшим компонентом этого лазера.

КСТАТИ

Первыми советскими Нобелевскими лауреатами в области физики стали в 1958 году Павел Черенков, Игорь Тамм и Илья Франк — «за открытие и истолкование эффекта Черенкова». Излучение Черенкова используется в физике высоких энергий для регистрации релятивистских частиц и определения их скоростей.

Лампы высокой эффективности, напоминающие природные явления 

Белый светодиод — светодиод, вызывающий в силу особенностей психофизиологии восприятия цвета человеком (метамерия) ощущение света, близкого к белому. На инфографике — конструкция белого светодиода с люминофором. Чип — собственно светодиод, дающий синий свет, люминофор позволяет преобразовать его в белый.  

Лауреаты Нобелевки слева направо: Исаму Акасаки, Хироси Амано и Сюдзи Накамура / Фото: AFP

Люминофор. Слой люминофора или смеси люминофоров подбирается весьма тщательно. Особое внимание уделяется температурной стойкости

Светодиодный чип. Полупроводниковый материал, используемый в составе светодиодов, должен удовлетворять многим критериям технологичности

Токоподводящие элементы. Проводники или токоподводящие нити подводят ток к верхней, направленной наружу, стороне полупроводникового чипа

Отражатель. Совместно с оптической линзой формируют диаграмму направленности светодиода

Диэлектрик - вещество, практически не проводящее электроток

Теплоотвод (разработки направлены на его оптимизацию)

Печатная плата с высокой тепловой проводимостью

Защитный компаунд, объединяющий элемент, защищающий структуру светодиода и линзу