En diodelampe er et forkert og forenklet navn, der hovedsagelig anvendes i hverdagen for at betegne elektriske halvlederbelysningsenheder. Operationsprincippet er baseret på fænomenet af elektroluminescens af halvledere.
Halvlederindretninger som lyskilder
Efter at have kendskab til andre oplysninger på webstedet ved man allerede, at toppen af udviklingen af lysdioder faldt på opfindelsen af rubinlaseren. Så afslørede den kolde krig frøene af lokale konflikter, og i dag er staternes interesser ofte imod hinanden. Lad os forklare: ideen om at skabe et laservåben var udbredt før, men en række vanskeligheder gav ikke mulighed for effektivt at arbejde med stråling:
- Ruby-laseren samt gasen kræver intensiv afkøling. Det er ikke muligt at installere sådanne enheder på luftfart eller rumfartøjer: tung, omfangsrig og kræver meget energi til at arbejde. Teksten har allerede taget højde for argumenterne for denne score af akademiker Ioffe. Sidstnævnte var af den opfattelse, at termoelementerne lovede i denne sammenhæng.
Akademiker Ioffe
- Strålingskraft, koncentreret i et snævert område, forfalder hurtigt i atmosfæren. Selv i vinduerne med gennemsigtighed er brugen af sådanne teknologier urentabel. Imidlertid blev lasere aktivt brugt i satellitkommunikation. Kilder vil blive fundet at hævde, at det er blevet almindeligt for militæret siden begyndelsen af 70'erne af det XX århundrede. Selvfølgelig ved eksemplet fra de amerikanske væbnede styrker.
- Effekten af halvlederlasere var ikke for stor. Og ikke kun af hensyn til lav effektivitet( næppe nåede 1% for de første enheder).Nu er der avancerede produkter, der konverterer halvdelen af energien til fotoner. Den teknologiske faktor for den praktiske upraktiske evne til at skabe et stort pn-kryds-område træder i kraft.
Det er fordelagtigt at bruge strålingen af de optiske og tilstødende intervaller til brug for informationsoverførsel - det er de bedste frekvenser i dag. På grund af den lille bølgelængde( ifølge Kotelnikov-sætningen) er det muligt at lægge en stor mængde data på et kort område. Hvad betyder stigningen i transmissionshastigheden. I dag opererer de fleste højkvalitets computernetværk i det optiske område ved hjælp af metoder svarende til dem, der observeres i LED-lamper.
Historien om oprettelsen af enheder er beskrevet i afsnittet ovenfor, vi vil se på udviklingen af teknologi. Det er kendt, at LED'erne i 1960'erne blev udviklet aktivt, men der blev konstateret en række vanskeligheder. For eksempel viste effektiviteten af blå stråling sig at være så lille, at der ikke var nogen mening i at anvende teknologien i praksis. Der var vanskeligheder med at studere egenskaberne hos nye materialer, deres fremstilling. Elektroluminescens fortsætter i tre faser:
- Excitation af bærepar af begge tegn på grund af den påførte spænding.
- Termisk transport af bærere, udligning af energi til en given temperatur.
- Rekombination med emission af fotoner udenfor.
LED-pære
LED Kemisk sammensætning
Krystal uorganiske halvledere Fra engelsk står forkortelsen LED for lysemitterende diode. Oversættelsen til russisk er for kompliceret, som professoren i det polytekniske institut i Troy Schubert direkte taler om, og derfor forenkles det - LED'en. For at få en ide om principperne for pn-strukturen er det nødvendigt at lære grundlæggende ting. I halvlederfysik klassificeres materialer normalt i henhold til det periodiske bord fra den ottende gruppe og den syvende periode. Der er andre grafiske former for registrering af periodicitetsloven, men ikke i denne sammenhæng. For at angive krystallen vælges det første ciffer. Hvis en halvleder er dannet af to elementer, er grupperne anført i rækkefølge.
For eksempel hører cadmiumtellurid, der let anvendes som fotonemitter og som modtager af optisk stråling, til gruppen af materialer AIIBVI.Sekvensen svarer til den kemiske formel. I denne henseende ser cadmium tellurid ud som CdTe. Det er let at spore det element A er i den anden gruppe, og B er i den sjette. Siliconcarbid( carborundum), på grundlag af hvilke fotonemissionseffekter først blev påvist, tilhører den sjældne AIVBIV-gruppe og er blevet den eneste repræsentant.
Ved egenskaber er den hårdeste malm på planeten blevet en analog af simple elementer: diamant, silicium, germanium. Sidstnævnte to anvendes i vid udstrækning i ren og doteret form. Halvledernes egenskaber bestemmes fuldstændigt af elektronernes energistillinger, bredden af det forbudte bånd. Indtræder i en ren krystal af en urenhed, forsøger forskerne at modtage nye kvaliteter. For eksempel når materialet doping med germanium med arsen, opnår n-type ledningsevne på grund af tilstedeværelsen af frie elektroner i området for inhomogeniteter dannet af urenheder. Så, halvledere overvejes:
Diode lamper
- Ved antallet af grundlæggende generatorer:
- Simple. Består af et enkelt element i det periodiske system.
- kompliceret. Formet af to( eller flere) kemiske elementer.
- Ved kilden til erhvervelsen af de nødvendige kvaliteter:
- Clean. Ingen urenheder.
- legeret. Med tilsætning af andre kemiske elementer i krystalgitteret.
Tegnene ovenfor er kendetegnet ved krystallinske uorganiske halvledermaterialer. Blandt dem blev de mest udbredte, ud over simple forbindelser, modtaget: AIIIBV, AIIBIVCV2( for eksempel CdSnAs2, en tæt analog af indiumarsenid).Sidstnævnte gruppe har et chalcopyrit krystal gitter, selv om dette materiale ikke er inkluderet i denne familie. Komplekse stoffer skabes ved at fusionere de originale stoffer i den rigtige andel, der ofte danner elektronisk eller hulledningsevne uden indførsel af urenheder. Husk at størrelsen af kvanteovergange i et materiale er af største betydning.
Separat fra binære halvledere er det sædvanligt at klassificere oxider. Nogle af materialerne( cuprite) findes i naturen. Vækstprocesser er i øjeblikket ikke godt forstået, men kobberoxid( AIIBVI) anvendes til engineering. Oxider nævnes særskilt på grund af tilstedeværelsen af udvalgte materialer i gruppen( for eksempel La2CuO4) superledningsevne ved relativt høje temperaturer - 130 K. Krystallstrukturerne af en række halvledere er karakteriseret ved lagdeling, udprøvede egenskaber i to dimensioner( film).
Ikke-krystallinske uorganiske halvledere
Ved at ændre teknologien kan individuelle enkle og komplekse halvledere laves amorfe( glasagtige).Derefter er materialets krystalstruktur ikke synlig. Alle halvledere i gruppen har n-type ledningsevne, demonstrerer et lyst svar på fotoner, som gør det muligt for dem at blive anvendt som solceller. Således angiver tilstedeværelsen af specifikke niveauer muligheden for at skabe og lysdioder på et bestemt grundlag.
Globalt er amorfe halvledere opdelt i grupper:
- Oxidbriller dannes ved fusion. Processen involverer oxider af elementer med variabel valens( overgang), oxider af det dannende stof( bor, phosphor), oxider af modifikatorer( calcium, bly, barium).Endvidere er overgangselementet indeholdt i mindst to tilstander af valens, som bestemmer tilstedeværelsen af særlige egenskaber.
- Chalcogenider - forbindelser af elementer fra den sjette gruppe af det periodiske system( selen, tellur, svovl) med metaller. Navnet på de materialer, der er modtaget til hyppig optagelse i malmen. Ofte anvendt i optik, beskrevet i 60'erne muligheden for at bruge til at oprette lagerenheder( herunder ikke-flygtige).Ulemperne omfatter dårlig kemisk resistens og tendens til krystallisation.
- Organiske halvledere bruges til at skabe LED'er. Overvejende polymer struktur. For første gang er effekten af luminescens påvist på krystaller af acryca og acridin. Blandt organiske materialer er der to grupper:
- Med en model baseret på debitering.
- Med et system af udviklede konjugerede dobbelt- og tredobbeltbindinger.
- I krystalgitteret af siliciumcarbid er germanium siliciumatomer placeret i hjørnerne af tetraederet. Den amorfe struktur er karakteriseret ved manglen på bestilling af individuelle kubiske bestanddele af et stof.
Belysning i rummet
Organiske halvledere
Organiske halvledere betragtes som krystaller, polymerer eller amorfe stoffer. Oprindelsens art fastsat i titlen. Effekten af elektroluminescens baseret på organiske halvledere blev opdaget i 1953 af Andre Bernanoz. Eksperimenter på undersøgelsen af kemiluminescens rettede forskerne til opdagelsen af belysningen af acriin og acridin.Æra med organiske lysdioder begyndte i 1987 takket være Codec. Dr. Tang opdagede gløden af polymerfilmen Alq3( tre-8-hydroxyquinolataluminium).Den nye grønne LED havde unikke kvaliteter og bruges stadig i teknologi.
Tilsvarende udviser krystalstrukturen af elementerne i det periodiske bord egenskaben for elektroluminescens. Kendetegnende karakteristika betragtes som høj effektivitet og lav pris. I 1989 lærte laboratoriet ved University of Cambridge, hvordan man fremstillede organiske polymerer. Opdagelsen af Richard Friend, Donal Bradley og Jeremy Barrow førte til oprettelsen i 1992 af Cambridge Display Technology( en division af Sumitomo Chemical) med en omsætning på 285 millioner dollars for 2007.Laboratorier af virksomheden og i dag er involveret i søgen efter nye polymere materialer, undersøgelsen af deres egenskaber.
Den første sort-hvide skærm med et passivt array af organiske lysdioder blev udgivet af Pioneer i 1996.Skærmopløsningen var kun 256x64 pixel. I samme år præsenterer CDT sit eget arbejde i det nævnte område. I 2000 optrådte de første designs til mobile enheder takket være LG.På tidspunktet for 2016 har Samsung investeret 325 millioner dollars i teknologi på OLED-fleksible displays med samtidig fordobling af produktionen, mens nye Mercedes vil blive udstyret med 12,3-tommer skærme.
I dag anvendes organiske lysdioder allerede i matrixens baggrundsbelysning. LG har udviklet og fremstillet specielle printere, der er i stand til at udskrive til fremstilling af paneler til belysningsformål. Dette løser spørgsmålet om prisen på organiske lysdioder. Den store fordel var muligheden for at justere lysstyrken. Ikke langt væk er den dag, hvor diodelamper begynder at fungere på bekostning af organisk materiale.
Fordelene ved LED-lamper
På trods af LED's lave effektivitet har lamper baseret på dem enorme egenskaber. Energiforbruget er i øvrigt ens, reduceret med en størrelsesorden. Det giver dig mulighed for at genoprette omkostningerne ved enheder i løbet af året, producenten giver normalt en garanti på 3 eller mere. Men det er ikke nemt at få det på kinesiske produkter, der sælges under forskellige europæiske mærker. Den listige producent i instruktionerne angiver behovet for at returnere produkter fra sælgeren, og sidstnævnte er ikke altid klar til at gå efter det.
Hovedtemaet - segmentet i dag blomstrer. LED-lampe i morgen bliver den de facto-standard for belysningsbehovet.
