諾貝爾獎得主天野浩教授：LED還有巨大的應用空間

2015年1月14日，因發明藍色發光二極體（LED）而榮獲2014年度諾貝爾物理學獎的名古屋大學研究所教授天野浩，在東京內幸町的外國新聞中心以「LED產業的未來」為題發表了演講。天野教授說，造福世界的LED，其應用領域還非常廣泛，同時，他還介紹了照明用LED的未來發展情況以及深受期待的深紫外線(*1)LED實用化的開發研究工作。

LED照明：2016年後在世界全面普及

瑞典皇家科學院的諾貝爾獎評選委員會，對赤崎勇（名城大學）、中村修二（加州大學聖塔芭芭拉分校）和天野浩三位教授的成就，讚賞稱「他們的發明是革命性的。白熾燈點亮了20世紀，21世紀將由LED燈點亮。其高度的發光效率技術，將為世界上未能受益於電網的人們帶來福音。」

天野浩教授

天野教授在14日的講演中介紹說，手機全色化得益於藍色LED研發的成功，依據民間公司的有關LED實用化現狀的調查結果，2013年LED的世界市場約為1.57兆日圓，但預計到2020年將成長2.4倍，達到3.76兆日圓。

而且，天野教授還預測，考慮到歐美各國以及中國、日本等將禁止或結束白熾燈的銷售，2016年以後，LED將真正得到普及。

赤崎、天野、中村3位教授在上世紀90年代上半期，應用半導體成功地發明了之前難以備製的藍光二極體。由於紅色、綠色發光二極體業已問世，伴隨藍色LED的實用化，使得以LED備製包括「真正的」白色在內的全色光源成為可能，作為工業產品，其應用範圍急劇擴大。LED現今已經普及到手機、照明、交通信號等民生用品領域，發光強度改善，能量轉換效率也高出日光燈的約2倍。

LED價格：降至現在的5分之1

天野教授在談到LED的節約能源效果時說：「根據美國能源部的預測分析，截至2030年美國國內70％以上的照明都將使用LED。美國的電力消費量約為日本的4倍，採用LED照明的節約能源效果是300兆瓦小時，其規模相當於日本目前停運的48座核電廠的總發電量。

根據這一數據，天野教授指出，日本LED照明的普及率到2020年將達70％，走在了美國的前列，可以削減的電力消費約占發電總量的7％（換算成電費約為1兆日圓）。但要實現這個目標，必須將LED成本降低到目前的5分之1左右，今後仍有許多有待解決的問題。

之前天野教授曾這樣說過：「要讓全世界的人都用上LED照明，目前的價格還非常昂貴。在2020年之前將成本降低到現今的五分之一——這個目標如果得以實現，那麼LED將會極大地普及。沒有通電的地區，只需用3、4節電池，就可點亮LED，如果太陽能電池和蓄電池配套使用，那麼不需多高的電壓，直流電也足以提供在家讀書學習所需的照明，這還有利於對開發中國家的援助。」

有關降低LED成本的研究工作，天野教授列舉了「三維奈米線LED」的例子。通過週期性大量設置奈米級（1m的10億分之1分）氮化鎵（GａN）線的「奈米線結構」，以圖提高LED的發光效率。

天野教授認為，使LED降低成本的關鍵在於，①使用以既有製造設備就可生產的矽LSI（大規模集成電路）、②現在的LED，95％使用的是藍寶石基板，要力爭使亮度高出4倍的氮化鎵基板實用化。名古屋大學的研究團隊除了與法國公司推進這項共同研發外，還與美國、瑞典的公司也在進行合作。

深紫外線LED：開闢一個新的未來

天野教授還介紹了LED的應用研究工作。除了照明、螢幕以外，LED在其它產業領域也大有作為。例如，在植物工廠，它可用於培養植物的光源；還應用在單純依靠清潔光源就可進行治療的光遺傳學領域。

此外，天野教授還談及了波長僅250～350nm的深紫外線LED的開發情況。因為其環保、高效且壽命長的特點，應用範圍廣泛，不僅可以治療皮膚病，分析DNA,還可用來淨水，為解決水質污染助一臂之力，並且適用於紫外線印刷，可在3D印表機中得到應用。讓深紫外線LED開闢新的未來，造福人類，天野教授對致力於這項研究表現了極大的熱情。

天野教授透露，名古屋大學的團隊已在上述領域開始進行商品開發的準備工作。同時他還補充說，在有關利用氮化鎵的尖端技術研發方面，世界上強手如林，競爭也非常激烈。

實用化：研發工作的支柱

天野教授在談到有關繼續進行LED實用化等研究活動的精神支柱時說：「從事研究工作時最重要的一點，是研究人員抱有將來定能實用化、必會成功這種強烈的信念。如果你不在頭腦中形成『我必定要做出這個東西』的意象，那就科研就無法順利進展。就我個人而言，形成了意象的東西全部都實現了實用化。」

身為科研人員，面對自己的將來，天野教授在回答nippon.com日本網的採訪時說：「做到這一步，世界將會發生這樣的變化——我總是如此在心中描繪著未來的藍圖。我確信它們能夠付諸實現，所以，到我退休離開大學教師崗位的未來11年裏，我希望逐一全部完成。」

撰文、照片：原田和義（nippon.com日本網高級編輯）

標題圖片：名古屋大學研究所教授天野浩在演講會上2015年1月14日於東京內幸町的外國新聞中心