Super jasná LED

Superbright LED je reklamní prvek, epithet, na kterém prodejci lákají netušící zákazníky. Ve skutečnosti se spoléhá pouze na efektivitu, aby byla věnována pozornost.

Koncept jasu

Několik studií o charakteristikách LED v tomto vydání, omezení vyplývající z lidské fyziologie. Citlivost oka na vlny zeleně je řádově vyšší než analogický parametr červené barvy. Nestačí vypočítat hustotu toku síly, nestačí se ujistit, že tepelný režim nepřekračuje to, co je povoleno, díky dobré účinnosti. Je nutné, aby výsledný výsledek byl kladen na rysy lidského vidění.

Nyní je jasné, že výroky výrobců o super-jasných LED jsou jen reklamní trik. Předpokládá se, že vyhodnotí produkt v komplexu, ale ještě si vzpomeňte - drahý čtenář -, že koherentní světlo je pro oko nebezpečné.Neměli byste kontrolovat výrobky podle jejich vlastní představy.

Je už bolestivé podívat se na obyčejné 10-wattové LED světlo, když vyzařující matrice svítí matným sklem. Autoři jsou přesvědčeni, že je povoleno zavolat jakoukoli prezentovanou super-jasnou LED.

Historie vývoje

Většina diod funguje díky luminiscenčním účinkům, které byly objeveny na počátku 20. století.Předpokládá se, že první LED diody byly provedeny neúmyslně Henrym Josephem Roundem, když hodnotil opravné vlastnosti karbidu křemíku. Je pozoruhodné, že minerální karborundum na planetě Zemi se téměř nikdy nenachází, i když je v hvězdných atmosférách extrémně obyčejný.

Odtud přišel meteorit, který byl pro Eugena Achisona příliš tvrdý v roce 1891.Myšlenka na bagr je zcela srozumitelná - rozhodl se, že objevil diamanty na mrtvém asteroidu a chtěl tiše prodat nález. Ale klenotník poznamenal, že neexistují žádné charakteristické známky nejcennějšího kamene na planetě.A to se stalo o několik let později.

Henry Joseph Round Carborund byl umělý.Na počátku 20. století se minerál již naučil syntetizovat. V tvrdosti je kámen podřadný pouze k diamantu. Vyšetřil detektor krystalů pro rádio( povzbuzený zkušenostmi jiných výzkumníků, kteří již patentovali), Henry objevil záře. Okamžitě napsal redakční radě časopisu Electric World a informoval o těchto informacích:

1. Při napětí 10 V AC se vzorky karborundum ve žlutém světlem rozsvítí.
2. Protože potenciální rozdíl se zvyšuje až na 110voltovou síť, všechny experimentální krystaly vykazují luminiscenci.
3. Jak se zvyšuje napětí v spektru, vedle žluté, zelené, oranžové a modré barvy jsou zaznamenány.
4. Jednotlivé materiály září pouze od okraje, jiné vykazují volumetrický efekt.
5. Fenomén není vysvětlen termoelektričností.

Glow se vyskytuje, když je pn křivka zkreslená.S velkým aplikovaným napětím do krystalu proniká značný počet menšinových nosičů náboje. Proces je vysvětlen tunelovým efektem. Když se "hostující cesta" začne rekombinovat s hlavními nosiči náboje, přebytečná energie se změní na světlo. To vysvětluje skutečnost, že při nízkém napětí Henry Joseph nedodržel Kolo.

Nicméně není vše tak jednoduché.Schottky diody - reprezentované karborundem s kovovými kontakty - mohou také svítit s negativním aplikovaným napětím. Schéma je úplně stejné, ale s výrazným potenciálním rozdílem dojde k rozpadu lavin. Atomy polovodičů jsou ionizovány akcelerovanými nosiči náboje, reverzní rekombinace se provádí s emisí fotonu světla.

Upozornění!Moderní LED diody vyzařují pouze při přímém přemístění pn-křižovatky, když je na anod kladen kladný potenciál.

Díla kola byla opakována ruským Losevem v roce 1928.Vědec na krystalovém detektoru se podařilo dostat záře a zjistil, že první vzorky září pouze s unipolárním připojením a pro druhé není stejný směr stejnosměrného proudu. Pokus o pochopení skutečnosti nevedl k výsledku. Závěr kola však potvrdil, že účinek není spojen s termoelektrickým ohřevem.

Začátek éry LED je považován za počátek 60. let, kdy se objevily první karborundové filmy.Účinnost prvních vzorků se ukázala jako úžasně malá a činila 0,005%.Důvod je jednoduchý - karbid křemíku je zdaleka nejlepším materiálem pro výrobu super jasných diod. Tato technologie není v této technologické etapě proveditelná.

Který je lepší?

Na počátku 90. let zmizel carborundum z police. Poslední modré LED diody vyzařují v rozsahu 470 nm s účinností 0,03%.

Již v 50. letech byly studovány polovodiče skupiny AIIBVI.Produkovala neustálé hledání nových technických řešení.Objevily se diody vyzařující světlo z polovodičů třídy III-V s použitím příkladu, který učitelé fyziky vysvětlují fenomén vodivosti nečistot. Materiály tohoto typu umělého původu se nenacházejí v přírodě.Dopingem gallia s arzenem získali vědci novou oblast výzkumu. Nečistoty byly vstřikovány do substrátu epitaxií v kapalné fázi nebo v plynné fázi.

Do roku 1962 se na základě popsaného materiálu objevily lasery. Předpokládala velkou budoucnost v kosmickém průmyslu, vhodná pro komunikaci a měření.Sériová výroba LED na bázi arsenidu galia byla provedena firmou Texas Instruments. Cena kusu činila 130 dolarů.Dnes se náklady na LED výrazně snížily a arsenid gallium se výrazně používá k vytvoření ovládacích panelů, komunikačních zařízení a dalších věcí.

Fosforylovaný gallium arsenid

Účinnost známých materiálů se ukázala jako příliš malá na to, aby vytvořila vysoce jasné LED diody. Takže Holonyak a Bevac přišli v roce 1962 k potřebě fosforylace arsenidu galia, aby se zlepšil výkon. Funkcí nových přístrojů byla vysoká koherence záření.To znamenalo, že komunikační zařízení čeká na další zlepšení, homogenita paprsků hraje velkou roli.

Předtím, než se zabýval vývojem zejména inženýrů IBM, kromě tajných projektů NASA.V roce 1962 se do boje zapojil slavný General Electric. Rostoucí krystaly epitaxií v plynné fázi, inženýři společnosti dosáhli pozoruhodného úspěchu.Účinnost zařízení byla rychle zvýšena, ale soudržnost záření byla výrazně snížena. Cena společnosti General Electric byla dvakrát vyšší než cena společnosti Texas Instruments, šarže se snížila.

V roce 1968 koupila společnost Monsanto práva a zahájila masovou výrobu LED na bázi fosforylovaného gallium arsenidu. Tržby rostly každoročně alespoň čtyřnásobně, ale v absolutních hodnotách zůstaly naprosto absolutně mikroskopické.Nakonec se zobrazí první digitální LED diody.

Gallium Phosphide

Paralelně byla vyvinuta technologie výroby fosfidu galidu. Každá firma v tomto odvětví bojovala s vlastním unikátním materiálem. Galllium fosfid byl převzaty firmou Bell Laboratories. Pravděpodobně to nebyla záměrná strategie, firmy se obávaly vzájemného vstřebávání.I když je skutečnost uniformity alarmující.

LED diody s fosfidem Gallium umožnily získání žluté a červené záře. Bell Labs začal spolupracovat s ostatními na počátku 60. let. Co vás nutí přemýšlet o plánované akci. První publikace byly nezávislé a byly provedeny pouze dvěma vědci( 1964):

• Grimmeys;
• Scholz.

Cínové legované LED přechody z fosfidu galidu jsou pojmenovány po nich. Získané údaje ukazují, že optické vlastnosti jsou značně zlepšeny zavedením nečistot z dusíku. Při žíhání struktury polovodičů po jeho růstu se účinnost zvýšila na 2%.Současně bylo provedeno hledání nových barevných vlastností.Takže vytvořené diody na bázi fosfidu gallia, poskytující zelený odstín, účinnost byla 0,6%.

Nicméně!Účinnost zelených LED je nižší, ale kvůli zvýšené náchylnosti oka k zelenému rozsahu se zdálo, že jsou jasnější než červená.

LED

efektivita Aby LED byla super jasná, je charakterizována vysokou účinností.Logika je elementární.Čím vyšší je proud, tím větší je ztráta ohmického odporu kontaktů.V důsledku toho, aby se dosáhlo vysokého jasu s nízkou účinností, je proud extrémně vyšší.Polovodič nebude stát a roztavit se. Nebylo to nic, že ​​první laser pracoval s chlazením na 77 K. Kromě fyzikálních vlastností to zajistilo správné chlazení.

Ideální LED s účinností 100% vyzařující jeden foton pro každý vstřikovaný elektron. Toto se nazývá kvantový výnos, v ideálním případě se rovná jednomu. V reálné LED je účinnost odhadnuta poměrem výkonu optického záření k vstřikovacímu proudu.

Vyzařované fotony by měly jít do vesmíru. Pokud je to možné, otevře se oblast pn-křižovatky. Ve skutečnosti zůstává značná část fotonů uvnitř.Proto se každý design mimo jiné vyznačuje optickým výstupem. Typicky se parametr stává hlavním limitujícím faktorem, který sotva dosahuje 50%.

Účinnost LED se běžně chápe jako poměr počtu emitovaných fotonů k součtovému výkonu. Typicky napětí na p-n křižovatce je řádově jedno a půl voltů a potom proud stoupá lineárně.V důsledku toho se ztrácí moc na posunutí bariérové ​​vrstvy, záření a ohřev ohmického odporu. Na začátku XXI. Století byla účinnost LED 4% považována za normální( s přihlédnutím k optickému výstupu).

Aby se zvýšil výkon a konečně získala super-jasná LED, začali inženýři hledat nová konstrukční řešení.

Zlepšení účinnosti LED diodMetodou dosažení je vytvoření dvojitého pn-křižovatka. V tomto případě je ozařovací vrstva obklopena polovodiči různých typů vodivosti na obou stranách, což zvyšuje plochu odlitku menšinových nosičů.Návrh vypadá jako 5vrstvý sendvič:

1. Aktivní záření je ve středu.
2. Na obou stranách je pokryt polovodičem, což způsobuje přítomnost dvou blokovacích vrstev.
3. Kontakty pokrývají vnější polovodiče na celé ploše pro zlepšení proudového toku.

Kvantový výtěžek závisí na tloušťce jádra. Graf je nelineární a vykazuje výrazný plochý nebo šikmý hrb. Podle toho je požadována hodnota tloušťky pro výběr z jejích hranic, což jsou desítky mikronů.Experimenty ukazují, že zvýšení kvantového výtěžku je dosaženo slabým dopováním aktivní oblasti. Počet atomů nečistot nepřesahuje deset až sedmnáctý výkon jednotek na krychlový centimetr. Obecně je proces relativně špatně pochopen.

Zvýšená injekce je dosažena dopingovými extrémními vrstvami. Koncentrace nečistot zde je alespoň o řadu nižší než v předchozím případě, nebo je podobný počet případů vyšší.Přestože bariéra a aktivní vrstvy jsou z definice reprezentovány různými materiály, je důležité, aby jejich krystalové mřížky měly strukturu shodnou. S rostoucím nesouladem kvantový výtěžek prudce klesá.