098-98-797-98
066-98-797-98
093-800-92-08
Светодиоды. История изобретения
05.08.2014
Светодиодные лампы прочно вошли в нашу повседневную жизнь около 10 лет назад. Они намного экономичнее, ярче и безопаснее, чем обычные лампы накаливания и даже люминисцентные лампы, более известные под названием «энергосберегающих».
Светодиодные лампы
Светодиод (англ. – light emitting diode) прибор-полупроводник, который излучает свет путем прохождения электрического тока между кристаллом и металлическим полупроводником. Цвет свечения (длина волны) излучаемого света зависит от химического состава полупроводника.
История создания светодиодов.
В начале прошлого века (в 1907 г.) английский ученый Генри Раунд, во время проведения радиотехнических экспериментов, заметил, что твердотельный кристалл кремниевого карбида может излучать свет.
Позже в 1923 г. молодой советский физик О. В. Лосев, экспериментируя с карбидокремниевым кристаллом и стальной проволокой, обнаружил слабое голубоватое свечение на стыке этих двух материалов.
Благодаря этому революционному открытию, исследования ученого приобрели широкую известность за границей, а явление, которое он обнаружил, получило в мировой физике название «электролюминесценция» или «свечение Лосева» (нем. – Losev Licht).
Светодиодные лампы появились в 1962 г., когда ученый из университета Иллинойс (США) Ник Холоньяк изобрел фосфидо-галлиевые светодиоды красного цвета для промышленного производства. Но у них было два существенных недостатка: маленькая световая отдача (1-2 Лм/Вт) и слишком высокая стоимость (около 200 долларов за штуку).
В 1968 г. специалисты американской компании Hewlett-Packard изобрели первый в мире светодиодный экран, дисплей которого излучал слабый красный свет. Продолжив исследования, эта компания в 1976 г. разработала и выпустила светодиоды, из фосфида алюминия-галлия-индия, излучавшие желтый, желто-зеленый и красно-оранжевый цвета. В дальнейшем их стали использовать на лицевых панелях радиотехники и телевизоров в качестве сигнализаторов состояния «включено» или «выключено».
Светодиоды синего и фиолетового излучения были открыты Ж. Панковым в 1971 г. Но предложенная технология их изготовления была слишком дорогостоящей – полупроводник из нитрида галлия должен был крепиться на сапфировую подложку.
Ученые попытались запустить промышленное производство светодиодных ламп в 1985 г., когда стали изготовлять синие светодиоды из карбида кремния. Однако в этих устройствах была очень малая светоотдача и они не нашли практического применения.
Только в 1991 г. японский ученый Шуджи Накарума из компании Nichia Chemical изобрел дешевую технологию производства синих и фиолетовых светодиодов высокой яркости, что существенно расширило области использования светодиодных полупроводников.
Изобретение японского ученого стало важным толчком для создания светодиодных дисплеев, так как формирование полноцветного изображения, в том числе любых цветовых оттенков на экране телевизора происходит путем смешивания трех основных цветов - синего, красного и зеленого.
Смешивание трех главных цветов
Изобретение синего полупроводника, в свою очередь, сделало возможным появление светодиода белого излучения, который изготовил впервые инженер Фред Шуберт в 1997 году. Для его изготовления ученый использовал кристалл синего светодиода, покрытый слоем фосфора желтого цвета.
Строение светодиода.
Самая распространенная конструкция традиционного светодиода с 5 мм корпусом
Активная часть полупроводника, светоизлучающий кристалл (или чип) размером 0,3x0,3x0,25 мм, содержит р-n или гетеропереход и омические контакты. Кристалл расположен на дне алюминиевого параболического углубления, называемого рефлектором. Светодиод имеет два выхода: анод и катод. На катоде находится рефлектор, а анод соединяется с чипом с помощью золотой проволоки.
Фокусирующая линза крепится на кристалле с целью преломления большего количества света от рефлектора, а также служит защитой светодиода, поверхностные структуры которого могут быть разрушены при повреждении.
Преимущества использования светодиодов
Основные преимущества использования светодиодного освещения, по сравнению с другими электрическими источниками света - лампами накаливания и люминесцентными лампами следующие:
• Светодиоды в несколько раз экономичнее «энергосберегающих» ламп;
• Обладают высокой световой отдачей (150 Лм/Вт);
• Компактны;
• Безопасны (для работы не требуется высокое напряжение);
• Имеют повышенную прочность корпуса;
• выдерживают длительную эксплуатацию (30000-100000 часов (при ежедневном использовании по 8 часов в сутки – 34 года работы));
• Имеют разный цветовой спектр;
• Могут работать при низких и очень низких температурах.
• Экологичны (в устройстве нет вредных веществ, таких как ртуть или фосфор)
На сегодняшний день масштабное распространение светодиодов наблюдается в сегменте дисплеев и телевизоров, а также в машиностроении.
В качестве бытовых осветительных приборов, светодиоды уже около 10 лет применяются в фонариках, в том числе в моделях, представленных ТМ « Volta bikes». Но уже в скором будущем, в течение ближайших 4-5 лет, человечество будет использовать светодиодное освещение повсеместно.
ТМ «Volta bikes»
* Перепечатка без ссылки на сайт www.e-bike.com.ua запрещена и преследуется по Закону о защите авторских прав.