Đèn LED xanh dương đoạt Nobel 2014 quan trọng thế nào?

Khi ứng dụng của đèn LED đã trở nên thông dụng, hẳn không nhiều người hiểu rằng, sự ra đời của đèn LED xanh dương có ý nghĩa như thế nào.

>>> Nhà khoa học Nhật Bản đoạt giải Nobel Vật lý 2014

Thông cáo của Ủy ban Nobel Thụy Điển về Giải Nobel Vật lý 2014 ngày hôm qua, 7/10 đã khẳng định rằng, việc phát minh ra đèn LED xanh dương của 3 nhà khoa học Nhật Bản là một cuộc cách mạng trong công nghệ chiếu sáng.

Ba nhà khoa học đoạt giải Nobel Vật lý năm 2014.

“Họ đã tạo nên một cuộc cách mạng. Họ đã thành công khi những người khác thất bại. Bóng đèn sợi đốt đã thắp sáng thế kỷ 20, còn thế kỷ 21 sẽ được thắp sáng bởi bóng đèn LED”, thông cáo viết.

Cuộc “cách mạng” mà Ủy ban Nobel nhắc đến, thực chất bắt đầu từ hơn 20 năm trước.

LED là từ viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang, là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n.

Các nhà khoa học tạo ra LED từ những năm đầu thế kỷ trước. Tuy nhiên, đến những năm 50 của thế kỷ trước thì những LED hồng ngoại đầu tiên mới được thực tế hóa.

LED đầu tiên ra ánh sáng có thể nhìn thấy là loại LED đỏ do Nick Holonyak, Jr. phát hiện vào năm 1962. Vì vậy, cho tới nay, Holonyak vẫn được coi là cha đẻ của LED. Mười năm sau đó, George Craford đã phát minh ra LED vàng đầu tiên và đã cải thiện thêm độ sáng lên 10 lần cho LED đỏ cũng như LED đỏ-cam.

Trong khi các LED màu đỏ và sau đó là LED màu xanh lá đã được tạo ra trong suốt một thời gian dài thì việc tạo ra LED màu xanh dương vẫn là một thách thức với các nhà khoa học thời bấy giờ.

Phải mất tới gần 30 năm, người ta mới vượt qua được thách thức này. Đó là vào năm 1994, khi Shuji Nakamura, làm việc tại Công ty Nichia của Nhật Bản lần đầu tiên tạo ra LED màu xanh dương.

Phát minh LED màu xanh dương đã tạo ra một cuộc cách mạng trong công nghệ chiếu sáng.

Hai công nghệ mấu chốt trong phát minh của Shuji Nakamura là cấy GaN trên lớp nền Saphia và tạo lớp bán dẫn P từ GaN (do Isamu Akasaki và H. Amano, hai nhà nghiên cứu tại Đại học Nagoya phát triển).

Việc tạo ra LED màu xanh dương có ý nghĩa cực kỳ quan trọng bởi lẽ, thiếu màu sắc này, người ta không thể tạo ra được những LED với ánh sáng màu trắng giống như ánh sáng tự nhiên của mặt trời.

Ánh sáng màu trắng trong tự nhiên mà chúng ta nhìn thấy thực chất là sự pha trộn của tất cả các ánh sáng đơn sắc. Mắt người chỉ nhạy cảm với ba vùng quang phổ (gần tương ứng với vùng màu da cam, xanh lá cây và xanh lam trên quang phổ), do vậy, chỉ khi tạo được các LED màu xanh dương, một trong 3 màu gốc, người ta mới có thể tạo ra được ánh sáng màu trắng.

Sự ra đời của LED xanh dương cùng với phát minh về LED hiệu suất cao một năm sau đó đã chính thức tạo ra LED màu trắng. Cũng bắt đầu từ đây, các điốt phát quang (LED) mới chính thức tạo ra sự thay đổi căn bản trong công nghệ chiếu sáng.

Ngày nay, các bóng đèn LED được ứng dụng rộng rãi trong chiếu sáng do có độ bền cao và tiết kiệm điện năng vượt trội so với bóng đèn sợi đốt truyền thống. So sánh cho thấy, các bóng đèn LED sử dụng tiết kiệm hơn 85% điện năng so với bóng đèn truyền thống.

Ngoài ra, do kích thước của LED rất nhỏ nên chúng cũng được ứng dụng rất rộng rãi trong điện tử cần độ chính xác cao, đặc biệt là màn hình hiển thị của TV và điện thoại cùng nhiều ứng dụng thực tế khác.