Если XX век был веком электрическим ламп, то XXI станет веком светодиодов. За разработку недостающих — синих — диодов трое японских ученых получат Нобелевскую премию по физике.
Сейчас человечество стоит на пороге активного использования всего лишь четвертой по счету технологии освещения, используемой за всю историю человечества — светодиодов (LED). Остальными тремя являются огонь, лампа накаливания и люминесцентная лампа. За изобретение недостающего для этого этапа технологического звена трем японцам сегодня и присудили премию.
Когда Исаму Акасаки, Хироши Амано и Шуджи Накамура в начале 1990 гг. научились извлекать из полупроводников яркий голубой свет, они тем самым запустили фундаментальную трансформацию технологий освещения, говорится в сообщении Нобелевского комитета. На тот момент, эффективные красные и, в меньшей степени, зеленые диоды уже были на рынке какое-то время, не хватало только голубых, чтобы формировать белый свет. Дальше голубой свет можно либо смешивать с красным и зеленым, либо преобразовывать его в белый с помощью люминофора.
Несмотря на все усилия — как научного сообщества, так и коммерческих компаний — с голубой частью спектра ученые провозились три десятилетия. У японцев получилось. Акасаки работал вместе с Амано в Университете Нагои, тогда как Накамура был сотрудником Nichia Chemicals, небольшой компании из Токушимы. Технически, их заслуга в том, что они научились выращивать качественные кристаллы нитрида галлия (GaN), дающие нужный спектр.
Белые светодиодные лампы излучают яркий свет, они долговечны и энергоэффективны. И они продолжают совершенствоваться, выдавая все больше света на единицу потребляемой электрической мощности. Текущий рекорд — 300 лм/Вт (т.е. КПД превышает 50%), против 16 лм/Вт для обычных ламп накаливания и 70 лм/Вт для люминесцентных ламп. Показатели рыночных решений, правда, пока скромнее, особенно для дешевых моделей, но и они постоянно растут. В свою очередь, по мере массированных инвестиций, себестоимость ощутимо падает.
Поскольку примерно 25% мирового потребления электричества приходится на освещение, светодиоды помогут сэкономить энергоресурсы. Потребление сырья также сократится, поскольку ресурс диодов составляет 100 тыс. часов, против 1 тыс. у ламп накаливания и 10 тыс. у люминесцентных. Кроме того, в бедные страны Африки и Азии могут использовать диоды, днем накапливая электроэнергию от солнечных батарей. В результате, они могут пропустить другие этапы истории освещения, и от огня сразу перейти к светодиодам.
Осветительные устройства — не единственное применение светодиодов. Сейчас диоды на основе GaN являются основной осветительных подложек в экранах мобильных телефонов, планшетов, ноутбуков, компьютерных мониторов и телевизоров. Голубые и ультрафиолетовые лазерные диоды используются для считывания HD DVD, а также дисков Blue-ray (откуда, собственно, и название). Потенциальное применение ультрафиолетовых диодов — обеззараживание воды.
Все это позволяет рыночным аналитикам прогнозировать двузначные темпы роста для этой отрасли. По прогнозам консалтинговой компании McKinsey, доходы компаний, производящих светодиоды, будут расти на 30% в год. К 2020 г. емкость мирового рынка LEDвырастет до €65 млрд., что составит почти 60% рынка осветительных приборов.
