光学专家罗维鸿要超越光的极限

2006/7/20/9:30来源:新浪
    38岁的罗维鸿正沉浸在一个“荧光粉”的世界里。显微镜下,几近透明的分子体成方形或椭圆形排列,亮晶晶的像一颗颗钻石。“这就是我们做出来的荧光粉。”他微笑着说,“你不觉得它们很可爱吗?” 

  荧光粉不过就是一种源自稀土元素的黄色粉末,它有什么可爱之处?事实上,就是这种不起眼的粉末,一旦与蓝光LED( 发光二极管)封装在一起,荧光粉受蓝光激发后发出黄色光,蓝光就和黄光混合形成白光。半导体照明梦想也随之产生。

  那么,什么是发光二极管?罗维鸿说,它是一种固态的半导体器件,可直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的芯片,芯片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个芯片被环氧树脂封装起来。半导体芯片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。当这两种半导体连接起来,它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个芯片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,“光明就出现了”。

  作为新型高效固体光源,半导体照明光源具有长寿命、节能、安全、绿色环保、色彩丰富、微型化等优点。半导体灯采用LED作为新光源,同样亮度下,耗电仅为普通白炽灯的十分之一,而寿命却可以延长100倍。它因而被誉为第四代照明光源,也称为21世纪绿色光源。

  “只要有三分之一的白炽灯被半导体灯取代,每年就能为国家节省用电近1000亿度,相当于一个三峡工程的发电量。”罗维鸿说,“你能说它不可爱吗?”

  艰难的突破

  但是,荧光粉的专利却在很长时间里,一直为日本人所垄断。罗维鸿说,一个名叫“日亚化学”的日本公司最早申报了白光LED的发明专利,它和德国欧司朗公司基本上控制了这项技术的专利。“这意味着,要做白光LED产品,就要花巨资购买它们的技术授权,为他们打工。”

  罗维鸿说,他很早就关注半导体照明,由于荧光粉是制造白光LED的重要技术,但后来很失望的发现,“荧光粉的专利都被锁在了日本”。

  一次偶然机会,让他在陌生的俄罗斯找到了希望。

  罗维鸿一直致力于购买各种光电专利技术。有一次,为了替一家台湾企业寻找激光切割机技术,他去了陌生的俄罗斯。在这个全世界基础科学最发达的国度,他发现这个国家的技术实力真是不可小视。在那里,由于几个清华大学教授的帮助,他找到了激光切割技术,也找到了心仪许久的荧光粉技术。

  当时,俄罗斯拥有这方面的技术、理论,但没有生产设备和较好的蓝色二极管供应商,所以无法把白光二极管发扬光大。而且,拥有丰富自然资源的俄罗斯并不重视绿色能源。所以,从事这项基础研究的科学家并不受重视,待遇也很微薄。

  他回忆说,当走进那家俄罗斯研究所的时候,简陋的工作环境真让人吃惊。“一幢5层的研究所只有一个男厕所和女厕所,一生贡献于科学研究的科学家却工资微薄。”在他看来,那么多伟大的科学家受到如此待遇,简直让人心疼。

  他开始与几位俄罗斯科学家接触,并付出几百万美元,买下了他们的专利。后来,他干脆将其中两位科学家请到他在上海的工厂,指导荧光粉的研制,并随时“收购”他们的专利。

  罗维鸿将两位专家称为“伟大的科学家”,他们在荧光粉领域研究了一辈子,拥有400多种发明专利。其中一位是俄罗斯十大功勋科学家之一,也是个很有意思的白发长者。他有一个配方本子,平时一刻不离身,后来关系熟了,他便在吃饭前有意无意地翻给罗维鸿看,指着其中的一页文字说“这个不错,很有发展前景”,然后便去吃饭。罗维鸿明白他的意思,便与搭档蔡博士分工背诵,一顿饭的工夫硬将那页文字背下来,“后来证明那是个很重要的荧光粉专利”。

  荧光粉是由稀土元素烧制而成,配方技术与工艺条件要求非常高。“实在没有想象中的那么简单。”罗维鸿说,最初的实践要么颗粒度太大、转换效能不好,要么电窑炉的温区掌握不好,都失败了。因为,在国内很难采购到适合生产、检测荧光粉的设备。

  后来,在俄罗斯科学家的协助与研发团队的努力下,他花费了3年的人力物力,最终研发出避开“日亚”专利的荧光粉技术,而且荧光粉的效能还超出了日亚荧光粉8%-15%。“有了这一步,借助于台湾地区性能较好的蓝色二极管,我们才开始在台湾地区和上海设立白光二极管的生产线。”

  未来是LED的天下

  罗维鸿形容说,他与俄罗斯科学家Soschin的结识是“上帝送给我们最珍贵的礼物”。尽管中国是稀土蕴藏量最大的国家,但如果没有俄罗斯科学家的荧光粉技术,他的“半导体照明之梦”将永远笼罩在日亚专利的阴影下。

  如今,在位于上海华泾路w-led的工厂里,罗维鸿正耐心等待他从国外定购的封装设备。“再过几个月,这里不仅能生产各种配方的荧光粉,还能实现封装。”罗维鸿说,所谓封装,就是把荧光粉与硅胶混和,覆涂在蓝色二极管上,一通上电,便发出白光。

  据他透露,自己已拥有超过10项在中国大陆、中国台湾地区和美国申请的各种半导体荧光粉专利,而且w-led 的研发团队不断和俄国科学家研发新的专利配方。“每年有近20个用于各种光电之荧光粉发明专利。”罗维鸿说,“我们荧光粉的布局已规划到了2016年。”未来,他透露,公司除了研发的各种光电荧光粉,还有可运用在农业使蔬果生长时间缩短、增加蔬果甜度和维生素A.C.E的荧光粉,以及能提高太阳能电池片转换效能的转光粉。

  据美国能源部预测,到2010年,美国将有55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯替代,每年节约电费可达350亿美元,半导体灯将形成500亿美元的大产业。而业内人士普遍预测,白光LED市场产值到2008年可达56亿美元。

  “而w-led公司要做的”,罗维鸿说,“就是要不断避开日本的专利,超越它的效能。为推动国家半导体照明产业的发展,为人类的半导体照明贡献一份心力。”
















 

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