中村修二：LiFi将给未来无线电通讯技术带来突破

2014年诺贝尔物理学奖获得者、美国加州大学圣塔芭芭拉分校工程学院材料系教授中村修二

　　科技与社会生活、人类未来息息相关。在中国科技峰会——科普高峰论坛上，2014年诺贝尔物理学奖获得者、美国加州大学圣塔芭芭拉分校工程学院材料系教授中村修二分析了LED技术发展对减少环境污染的过程，同时指出可见光无线通信技术（LiFi）将给未来无线电通讯技术带来极大突破。

　　以下为中村修二演讲全文：

　　首先，来介绍一下我自己，我来自日本，后来就读于一家非常小、不是很著名的大学。大学毕业后加入了一家非常小的公司，一共只有一百位员工，在我加入公司之后是负责研究蓝光LED方面的工作，这是非常有意思的。在我们的研发过程当中没有和其他公司、机构、大学合作，完全是我们大学自己独立来进行研发。也就是说，所有的发明都是我们自己来做，这非常有意思。

　　当我发明了蓝光LED之后去了美国。这张照片是在我从德岛大学毕业之后，1979年加入了这家日本公司。可以看到这家公司有很多项目，同时可以看到整个亚洲国家都有同样的问题，虽然有很多的大学毕业生，但去到企业后，有时候做研发并不很顺畅。

　　这里展示的是关于LED光源的研发情况，这是关于LED光源效率的情况，LED有不同的颜色，有红光LED，绿光LED，还有白光LED。这里这张图告诉我们所有主要的颜色不同的LED，就像我刚才说的有四种不同颜色。所以很多国家希望研发蓝光LED，在1993年有一家企业宣布发明了蓝光LED，那个时候我们研发出了这样的蓝光LED，在日本进行了使用和应用，后来来自日本其他地区的很多家都来到我们企业，来看蓝光LED到底是怎么回事。可以看到在1990年以后，我们刚好发明了蓝光，后来又进行了更多的工作。但是在这之前红光LED的发明是在1976年，所以可以看到LED的使用是非常广泛的。

　　这里讲的是关于节能的影响，比较的是LED的效率，它相当于荧光灯的4倍，比白炽灯的效率高20倍，这里给大家看的是能节省多少能源。可以看到所节省的能量相当于17家核电厂所发的电，这里可以看到关于全球节约能源的情况。由于白光LED的使用，它的发展要比蓝光来得更加新。这是来自硅谷的照片，这是在LED照射让植物生长的图片。这里看的是红光LED、蓝光LED以及绿颜色的LED，不同颜色代表不同色彩的LED。咖啡色的、棕色的，CWF讲的是太阳光的效率，纵横轴看的是波长的比较。但是我们可以看到从早到晚人们都是待在大楼里面，他们基本上接触不到太阳光，所以这样一种光和太阳光是不一样的。如果大家长期待在整个楼宇当中，就像这张图照不到阳光，所以生长长得比较矮小，而左边可以看到的是植物长得非常大、非常壮，为什么？它们是接触太阳光的，而不接触阳光会产生很多的疾病。

　　这是我们的太阳，这是我们生活当中的第一个光源。为什么我们要研发白光LED这样一种光源？这里可以看到不同的颜色组合起来可以形成不同的颜色，这就是一个三原色的原理。可以看到这是白光LED，通过把不同的颜色进行组合就可以获得白光LED。它的白光主要是蓝光加上黄光就可以产生白光LED，这里看到的是常规的LED，主要是以蓝光的LED加上荧光粉来产生的，它有非常强烈的蓝光LED光。我们可以看到有很多能够打乱人们的生理节奏的问题，同时还会带来人体健康问题。

　　在2010年1月19日，我们团队发表了一些文章。同时，可以看到苹果公司也承认蓝光会带来很多危险，甚至就像上面大家看到蓝光可能会引起人们身体发生癌症。事实上，蓝光LED会有一些危害，大家一定要小心。同时，还有更多的机构，比如说，包括美国医学协会的一篇报告，确认了人体会遭受到LED灯光的危害，会形成各种各样的疾病，包括糖尿病、心脏心血管病，还有一些肥胖等。

　　这是2018年最新的一些研究，这是西班牙大学做的测试。可以看到左边是地球上边晚上的卫星图像，可以看到比较亮的是这样一个区域，蓝颜色是基于蓝光LED。可以看到在马德里这种蓝光LED的情况是来得更强烈一点。这项研究覆盖了4000人，他们的年龄在20到85岁之间，所处于西班牙地区。然后让参加测试的人群暴露在更加高质量、高水平的蓝光下面，可以看到遭受到更加高水平的蓝光照射的人们发生乳腺癌以及前列腺癌的疾病要比其他的人群高1.5倍到2倍，这是第二代的LED的情况。

　　这里我讲的是关于紫外LED，当然紫外LED是由我们研发的一款新技术，这里讲的氮化镓。这是公司的发展历史，这样的LED变得非常的友好了，因为它不会损伤人体健康，它没有蓝光的发出。所以我们可以看到它的效率是非常好的。

　　这是光谱图，我们可以看到日光是太阳光，太阳光对人体来说是最为友好型的。这里我们看有一些卤素灯，卤素灯也还可以，但是卤素灯的效率是非常低的。

　　最下面是从蓝光LED过来的白光LED，我们可以看到这样一种灯在美国、日本、中国这些国家用的非常多。这和太阳光是完全不一样的，如果在室内用是非常糟糕的。我们可以看到一家公司能够提供非常友好型的白光LED。当然，一般对人体来说早上需要有这样的阳光，在晚上人们一般是睡觉的，虽然现在很多人在晚上工作。我认为如果这样的灯光当中没有蓝色的元素应当是最好的。

　　这里可以看到是蓝光的解决方案。这里可以看到左边是标准LED的情况，当中可以看到是晚上睡觉时候所采用的LED，右边是一家公司生产的白光LED，它里面没有任何的蓝光。

　　这是上海高中生的情况，有很多近视，几乎都戴眼镜。在我看来，中国学生学习非常刻苦，在很小的时候有很多作业要做，他们没有时间到外面玩耍，没有时间去接受阳光，没有很多的时间在阳光下面去进行活动。

　　这是日本大学的一位教授所发的文章，文章讲的是对人体来说长期不接受户外阳光，可能会对人体眼球造成伤害。有时如果眼球不能够接受到正常的太阳光，就会变形，眼球变形或者里面的一些物质发生问题之后就会产生近视。所以我们需要尽可能地在室内采用自然光是非常重要的。

　　接下来讲的是下一代的光源叫做激光照明。激光照明代表了未来，这是美国这家大学的愿景。我们可以看到这是基于LED的白光，它来的更加大，同时是比较好。我认为基于激光的光源要比LED的光源来的更加好。

　　可以看到这是电视机的情况，同时我也做了比较，2014年在拉斯维加斯展示用最新的光源所制成的电视。可以看到这是激光二极管发展的情况，这代表了未来的光源。比如说，左上图可以看到是家庭影院当中也可以采用激光的播放器或者激光的一些视频播放品，还有日本很多生产的汽车车型都是采用激光光源。当然激光光源是非常小的，LED是这样的尺寸，已经变小了。激光光源的灯具更是非常非常微小，所以这个图告诉我们激光光源是非常的微小，同时光源和光的效率是非常高的，这里讲的是奥迪在他们汽车上面所做的试验。

　　这是看到为什么在光学雷达和焊接，两个应用当中用蓝色的激光器。这里下面比较的是关于整个光速的尺寸比较，CD使用的是红颜色第一个的。就像右边可以看到蓝光的光色是非常的小，最早CD所使用的光源的光带是非常大的，可以看到现在已经做的非常小了。正是由于激光光源它的光速会非常小，所以现在有很多的应用，包括切割，包括焊接以及包括一些使用枪支的一种射击的场景。这里像激光枪、激光切割、激光焊接，这里面集中显示的是激光枪，大家可以看到它的预测和瞄准性是更好的，活力更大。我们看到Lidar它是激光雷达的意思，现在激光扫描器应用的场景到处都有，还有自动驾驶也需要自动雷达，成像更加清晰。以前用的是红外，光速的尺寸非常大，现在用激光雷达尺寸很小，而且成像更加清晰。可以说，现在得到了改进。

　　这里面是LiFi，可见光的通讯传播。我们现在都使用3G、4G的通讯场景，5G的时代很快就会到来，我们很可能就要进入到5G。大家看到用蓝色激光的效果更高、更好，甚至它要超过了5G。因此光保真LiFi是非常先进的，能够推进通讯技术的大发展。现在我们需要更多使用蓝色激光技术，有LiFi可以保证更低的成本和更高的安全度。

　　大家看LiFi在这里面的使用，可以看到很显然wifi传输的速率速度是每秒1G，5G情况下是每秒10G。LiFi是每秒100G，速度非常之快。这样激光二极管的时代给我们带来更多的可能，我想我就讲这么多。谢谢大家！

　　（根据现场速记整理，未经发言人审阅）