LED belysning

LED belysning er et sæt udstyr til belysning af forskellige slags baseret på stråling produceret af elektrisk strøm i specielle halvleder enheder. Plus, denne tekniske løsning i betydelige besparelser. Effektiviteten af ​​LED-belysning er meget højere end glødelamper.

LED'er og belysning

Det viste sig at være svært at tro på et halvt århundrede siden, men i dag er LED belysning betragtet som den mest økonomiske for alle. Et ekstra plus i en bred vifte af nuancer, der er karakteriseret ved en særlig parameter - temperatur, er informationen placeret på pakken. Besparelser i forhold til glødelamper er 10 gange, LED-belysning er utvivlsomt præget af bedre farvegengivelse end halogenbitkilder.

Developers lover utrolige holdbarhed af deres egne produkter. Den gennemsnitlige levetid for LED-belysning er 30.000 timer og når op på 50.000. Dette er mange årtier uden problemfri drift. Takket være den indbyggede driver er LED-pæren ikke forfærdelige spændingsstigninger, hvilket reducerer levetiden dramatisk. Der er også vanskeligheder med at bruge kontakter med lysindikation.

Til salg vil der være branded produkter prissat op til 2.000 rubler stykke, kinesiske forbrugsvarer er ti gange billigere. Og det er umuligt at sige noget dårligt om sidstnævnte. Vælg LED-belysning afhænger af strøm og fravær af flimmer. At afsløre en negativ effekt er ikke svært med et kamera med dårlig kvalitet. En gammel telefon eller iPad vil gøre. Ikke et professionelt kamera. Fokus på en glasflaske og se om flimmer er til stede.

Fra historien om udvikling af halvlederteknologi

En forudsætning for oprettelsen af ​​den første LED fra siliciumcarbid var 1907 artiklen i magasinet Electric World, udgivet i New York af McGraw and Hill. Teksten sagde, at Henry Joseph Round eksperimenterede med carborundkrystal og opdagede et fantastisk, tidligere uset fænomen. Ved tilslutning af elektroder af en likestrøm blev luminescensen noteret. Kun udvalgte prøver viste en effekt ved en spænding på 10 V, men enhver krystal begyndte at luminesceres, da værdien steg til 110 V.

I de fleste tilfælde var luminescensen gul og lokaliseret nær den negative pol, de positive periodisk blinkede grøntblå gnister. Ud over dette viste prøver af krystallerne lysegrønne, blå og orange farver. Ronden forsøgte at placere den negative elektrode midt i krystallen, så blev den eneste pol( positiv) at udstråle lys. Således bringer forskeren læsere til begrebet en metal-halvleder overgang, så ukendt i videnskaben( Schottky rectifying kontakt).

Oprindelsen af ​​carborundum er omgivet af dyb mysterium. Dette er tilsyneladende det eneste mineral, der oprindeligt blev opnået i laboratoriet af Edward Godrich Acheson( 1890).Tre år senere opdagede Henri Moissan noget lignende i fragmenter af en meteorit, der overtog Djævelens Arizona Valley, og besluttede at der var en diamant foran ham. Langt 11 år blev brugt til at forstå findens sande kemiske sammensætning, mens carborundum fortsat blev brugt af industrien som de stærkeste slibemidler.

At være et siliciumcarbid med kemisk formel, viser mineralsk moissanit en Mohs skala på 9,5 point og er virkelig sammenlignelig med naturlig diamant: Kun et dyrebart mineral( og nitrid, men forbindelsen blev først opnået udelukkende i 1957) og er ringere end en fremmed fra rummet. Af tydelige grunde blev det antydet, at "diamanten" ramte en meteorit under udviklingen af ​​gravemaskinerne, idet de havde brudt væk fra minedriftværktøjet.

Mineral, som blev en forudsætning for oprettelsen af ​​LED-belysning, blev opkaldt efter opdageren i 1904, flere år før sidstnævntes død. I naturen er moissanit ekstremt sjældent. Blandt de sandsynlige bopælssteder, udover meteoritter, hedder korundaflejringer og indskud af diamanter. Og indtil 1959 blev ikke disse foci kaldt: Henri Moissan løb ind i noget yderst sjældent. I slutningen af ​​50'erne af det 20. århundrede blev naturlig moissanit straks fundet i to punkter af kloden:

1. Yakut diamantminer.
2. Formation af Green River Wyoming.

Spektralanalysedata tyder på, at carborundum betragtes som en hyppig besøgende på sten, som svæver rundt om galaksernes kulbrinte stjerner. Det er overraskende, men opdagelsen af ​​LED'erne blev glemt i lang tid. Informationen opstod allerede under den kolde krig, da de første halvlederlasere blev demonstreret samtidigt på flere steder. Om LED-belysning tænkte det ikke.

LED'er baseret på siliciumcarbid

Electroluminescence opdaget for nylig i begyndelsen af ​​XX århundrede. Den store fordel ved det nye fænomen er, at gløden er mærkbar ved stuetemperatur. En almindelig glødelampe, som du ved, blev mødt med bifald fra teaterbesøgere for komparativ sikkerhed med hensyn til gashorn. LED-belysning ved alle tegn overskred forgængerne med en størrelsesorden: Selv efter arbejdstid er glaspæren lidt varm.

Industriel produktion af siliciumcarbid begyndte i 1891.Udviklet af Acheson fortsatte ved høje temperaturer i en kuldør, hvor betingelserne for omdannelse af almindeligt glas til et superhard mineral blev oprettet ved anvendelse af en elektrisk strøm. Reaktionen går i to faser. Carbon reducerer tetravalent silica til to valent, så sker en lignende reaktion. Udledning af carbonmonoxid krævede intensiv oxidation til at deaktivere.

Carborundum viser ekstrem hårdhed i første omgang på grund af krystalgitterets lighed med diamanten. De lave omkostninger ved syntese førte til høj popularitet som et slibemiddel af en ny kemisk forbindelse. Henry Joseph Round eksperimenterede med detektorer til de første elektromagnetiske bølgeoptagere og opdagede et nyt fænomen. Semiconductor-ensrettere blev opfordret til at erstatte en dyr vakuumdiode, da LED-belysning gradvist fortrænger glødelamper.

Fænomenet opdaget af runden ville have været lagt mærke til i nogle Schottky dioder, hvis vi anvender en spænding, der er meget højere end den operative. I dette tilfælde forekommer lavine-multiplikation af minoritetsladningsbærere( huller) i metallet. De injiceres i en halvleder, hvor de rekombineres med elektroner, og forskellen i energiniveauer falder bare inden for det synlige område af stråling. Fænomenet kan også observeres med en stærk omvendt forskydning af overgangen. Der er endda specielle undersøgelser af denne score.

Russisk Losev forekommer normalt ikke i den videnskabelige litteratur, men forfatterens fortjeneste i skabelsen af ​​LED-belysning er ubestridelig. Forsøgsmanden fandt ud af, at nogle dioder lyser, når de tændes i fremadgående retning, andre - i alle tilfælde. Han afledte en formel for afhængigheden af ​​strålefrekvensen på størrelsen af ​​spændingsfaldet ved krydset, patenteret verdens første optiske relæ.Arbejdet fortsatte fra 1924 til begyndelsen af ​​anden verdenskrig.

I 1939 patenterede Zoltan Bay og Georgy Zhigeti en siliciumcarbidbaseret LED med mulighed for at erstatte borkarbid, der udstrålede farver: hvid, lysegul og lysegrå, afhængigt af de urenheder, der blev indført i materialerne. Undervejs noterer vi udviklingen af ​​Kurt Lekhovits, doteret siliciumcarbid med arsen for at opnå n-ledningsevne og bor - til p-ledningsevne. Ifølge patentets tekst er der sagt om muligheden for at indføre en række andre urenheder i blyantens materiale: bly, tin, kobber, zink, europium, samarium, vismut, tallium, mangan, sølv og cerium.

Losevs arbejde var aktivt interesseret i Lebner, en medarbejder i den amerikanske ambassade, der patenterede den grønne LED i 1958.Et årti senere lærte de, hvordan man lavede tyndfilm siliciumcarbidstrukturer, hvilket gjorde det muligt at skabe LED-belysning, hvor den korrekte form anvendes som et arbejdselement.

Udvikling af lysdioder og belysning

Det viste sig at være sværere at blive blå.Allerede i midten af ​​det 20. århundrede blev det klart, at enhederne havde en god fremtid, at bruge( ikke til belysning) i fjernsyn, var det nødvendigt at tillade en af ​​farveskemaerne. For eksempel er den berømte RGB.En blå LED var påkrævet. Effektiviteten i begyndelsen af ​​60'erne af en sådan anordning var kun 0,005%.Siliciumkarbid var ikke den bedste løsning til sådanne problemer, de klareste prøver arbejdede ved en bølge på 470 nm med en effektivitet på 0,03%.Til LED-belysning er dette klart ikke egnet.

Opmærksomheden om forskere tiltrak publikationen af ​​den franske videnskabsmand Destrio, som foreslog at anvende zinksulfid som hovedmaterialet til lysdioder. Som et resultat heraf blev halvledere af klasse AIII BV vundet popularitet, som GaAs, som findes overalt i dag, tilhører. Ere af den nye forbindelse startede i 1954, da de lærte at smelte tynde plader fra smelten, og epitaksen gjorde det muligt at danne pn kryds på overfladen, som bruges i dag i LED belysning.

I 1962 blev der rapporteret om oprettelsen af ​​de første halvlederlasere i det infrarøde område med en bølge fra 870 til 890 nm. Apparaterne blev tydeligt kaldet til at erstatte rubin, uden at målrette opbygningen af ​​LED-belysning. Nye enheder betjenes i kontinuerlig drift ved temperaturer på 77 K. Derefter steg temperaturen til 300 K( stuetemperatur).Der blev lagt stor vægt på det teknologiske aspekt af LED-produktion, som blev grundlaget for succes i opgaven med at skabe LED-belysning. I 60'erne blev der udviklet en vandret metode til dyrkning af galliumarsenidkrystaller ifølge Bridgeman-metoden.

Stråling af lysdioder fra galliumarsenid med silicium urenheder gik over absorptionsområdet for substratet af rent galliumarsenid. Som følge heraf gik al strøm af strømmen til destination uden svækkelse. Og galliumarsenid opførte sig som klart glas. Outputen af ​​quanta steg 5 gange i sammenligning med materialer opnået ved zinkdiffusionsmetoder. IBM-medarbejdere Rupprecht og Woodall arbejdede under jorden i deres fritid. Alle var engageret i deres eget materiale. Følgelig er GaAsP og AlGaAs. Den første legering blev betragtet som håbløs. Vanskeligheden manifesterede sig i teknologi. Det var svært at dyrke den korrekte form for stabile krystaller. Aluminium, blandt andet aktivt tilsat ilt fra luften, slukkede oxidationscentrene luminescensfænomenerne.

Woodall, da han var en kandidatstuderende specialiseret i metallurgi og hørte noget om faseovergange af metaller. Og jeg besluttede at eksperimentere med aluminiumkoncentrationen i smelten. Som følge af opfyldelsen af ​​visse betingelser var det muligt at opnå en film med en tykkelse på 100 mikron, hvilket gjorde det muligt at skabe LED'er med et spektrum i området med en mørk rød nuance. En yderligere forøgelse af aluminiumkoncentrationen skiftede substansens gennemsigtighed, og det var muligt at skabe et arbejds-pn-knudepunkt og et substrat for det på basis af det samme materiale.

Et arbejdskreds fra et GaAsP-baseret instrument med en strømkilde på et konventionelt batteri blev straks samlet og demonstreret til IBM-styring. Nogle mennesker har anerkendt opfindelsen som meget lovende. Den første applikation blev fundet i displayområdet på bundkort. Samtidig har Texas Instruments etableret en serieproduktion af infrarøde enheder med en fantastisk pris på $ 130 per stykke.