Superbright LED er en reklamekampagne, en epithet, hvor sælgere lokker intetanende kunder. Faktisk er det alene afhængig af effektivitet at være opmærksom.
Begrebet lysstyrke
Få undersøgelser af LED's karakteristika i dette problem, begrænsningerne af menneskelig fysiologi.Øjens følsomhed over for grønne bølger er en størrelsesorden højere end den analoge parameter for rød. Det er ikke nok at beregne strømfluxdensiteten, det er ikke nok til at sikre, at termisk regimet ikke går ud over det, der er tilladt, takket være god effektivitet. Det er påkrævet at pålægge det resulterende resultat på funktionerne i menneskesyn.
Nu bliver det klart, at udsagn fra producenter om superlysede LED'er kun er et reklamegummi. Det skal evaluere produktet i komplekset, men selv så husk - kære læser - at sammenhængende lys er farligt for øjet. Du bør ikke kontrollere produkterne på egen vision.
Det er allerede smertefuldt at se på et almindeligt 10 watt LED-lys, når den udstrålende matrix skinner gennem et matteret glas. Forfatterne er overbeviste om, at det er tilladt at ringe til enhver præsenteret superlys lysdiode.
Historien om udviklingen af
De fleste dioder virker på grund af luminescens-effekten, der blev opdaget i begyndelsen af det 20. århundrede. Det antages, at de første lysdioder blev udilsigtet af Henry Joseph Round, da han vurderede siliciumcarbidets ensretteregenskaber. Det er bemærkelsesværdigt, at mineralscarborunden på planeten Jorden næsten aldrig findes, selv om den er ekstremt almindelig i stjernernes atmosfærer.
Lys belysning af
Derfra ankom en meteorit, som var for hård for Eugene Achison i 1891.Gravemaskinens idé er helt forståelig - han besluttede at han havde opdaget diamanter på den døde asteroide og ønskede at stille sælgeren tydeligt. Men juveleren bemærkede, at der ikke er nogen karakteristiske tegn på den mest værdifulde sten på planeten. Og det skete år senere.
Henry Joseph Round Carborund var kunstig. I begyndelsen af det 20. århundrede var mineralet allerede lært at syntetisere. I hårdhed er stenen ringere end diamant. Undersøgelse af en krystaldetektor til radio( opmuntret af erfaringer fra andre forskere, der allerede har patenteret), opdagede Henry en glød. Han skrev straks til redaktionen i magasinet Electric World og rapporterede disse oplysninger:
- Ved en spænding på 10 V AC, blev prøver af carborundum i gul lyst op.
- Da den potentielle forskel stiger op til 110 volt strømmen, viser alle eksperimentelle krystaller luminescens.
- Da spændingen i spektret stiger, ses der i tillæg til gule, grønne, orange og blå farver.
- Individuelle materialer glød kun fra kanten, andre viser en volumetrisk effekt.
- Fænomenet forklares ikke af termoelektricitet.
Glød opstår, når pn-krydset er forspændt. Med en stor påført spænding trænger et betydeligt antal minoritetsladere ind i krystallen. Processen forklares af tunnel-effekten. Når "guest tour" begynder at rekombinere med hovedladningsbærerne, bliver overskydende energi til lys. Dette forklarer den kendsgerning, at Henry Joseph i lav spænding ikke observerede runde.
Ikke alt er så simpelt. Schottky dioder - repræsenteret af carborundum med metal kontakter - kan også gløde med en negativ påført spænding. Ordningen er nøjagtig den samme, men med en betydelig potentiel forskel opstår der en lavineforstyrrelse. Halvlederatomer ioniseres af accelererede ladningsbærere, den omvendte rekombination udføres med emission af en foton af lys.
Advarsel! Moderne LED'er udsender kun ved en direkte forskydning af pn-forbindelsen, når et positivt potentiale påføres anoden.
Rundens værker blev gentaget af russisk losev i 1928.Forskeren på krystaldetektoren lykkedes at få en glød og fandt ud af, at de første prøver kun lyser med en unipolar forbindelse, og for andre er retningen af likestrøm ikke ligegyldig. Forsøg på at forstå fakta førte ikke til resultatet. Men rundens konklusion blev bekræftet, at effekten ikke er forbundet med termoelektrisk opvarmning.
Begyndelsen af LED-æra betragtes som den tidlige 60s, da de første carborundumfilm dukkede op. Effektiviteten af de første prøver viste sig at være utrolig lille og udgjorde 0,005%.Årsagen er enkel - siliciumcarbid er langt fra det bedste materiale til fremstilling af superlette dioder. Sidstnævnte er ikke gennemførlig på dette stadium af teknologi.
Hvilket er bedre?
I begyndelsen af 90'erne forsvandt carborundum fra hylderne. De sidste blå LED'er udgivet i området 470 nm med en effektivitet på 0,03%.
Allerede i 50'erne blev halvledere fra AIIBVI-gruppen undersøgt godt. Produceret en konstant søgning efter nye tekniske løsninger. De lysemitterende dioder fra III-V-klasse halvledere fremkom ved hjælp af eksemplet, hvoraf fysiklærere forklarer fænomenet urenhedsledningsevne. Materialer af denne type kunstig oprindelse findes ikke i naturen. Ved doping gallium med arsenik opnåede forskere et nyt forskningsfelt. Urenheder blev injiceret på substratet ved væskefase eller gasfase-epitaxy.
I 1962 havde lasere allerede vist sig på grundlag af det beskrevne materiale. De blev forudsagt en stor fremtid i rumbranchen, egnet til kommunikation og målinger. Den serielle produktion af lysdioder baseret på galliumarsenid blev udført af Texas Instruments. Prisen på stykket var 130 dollars. I dag er omkostningerne til LED'er kraftigt faldet, og galliumarsenid er massivt brugt til at oprette kontrolpaneler, kommunikationsenheder og andre ting.
-phosphoryleret galliumarsenid.
Effektiviteten af kendte materialer viste sig at være for lille til at skabe superlysede LED'er. Så Holonyak og Bevac kom i 1962 til behovet for fosforylering af galliumarsenid for at forbedre ydeevnen. Et træk ved de nye enheder var strålingens høje sammenhæng. Dette betød, at kommunikationsudstyr ventede på yderligere forbedringer, strålehomogenitet spiller en stor rolle.
Moderne Technologies
Før det drejede sig om udviklingen hovedsagelig af IBM-ingeniører, undtagen for de hemmelige NASA-projekter. I 1962 sluttede den berømte General Electric sig til kampen. Voksende krystaller ved gasfasepitakse, har ingeniørerne i virksomheden opnået bemærkelsesværdig succes. Effektiviteten af enhederne blev hurtigt forøget, men strålingens sammenhæng blev stærkt reduceret. Prisen på General Electric var dobbelt så høj som Texas Instruments, batchen kom ud skarpt.
I 1968 købte Monsanto rettighederne og startede masseproduktion af lysdioder baseret på phosphoryleret galliumarsenid. Salget voksede årligt mindst fire gange, men forblev absolut mikroskopisk i absolutte tal. Endelig vises de første LED digitale displays.
Galliumphosphide
Parallelt blev galliumphosphidproduktionsteknologien udviklet. Hvert firma i industrien kæmpede med sit eget unikke materiale. Galliumphosphid blev optaget af Bell Laboratories. Dette var sandsynligvis ikke en bevidst strategi, virksomheder var bange for gensidig absorption. Selv om ensartethed er alarmerende.
Gallium phosphid LED'erne gjorde det muligt at få en gul og rød glød. Bell Labs begyndte at arbejde sammen med andre i begyndelsen af 60'erne. Hvad får dig til at tænke på den planlagte handling. De første publikationer var uafhængige og blev kun udført af to forskere( 1964):
- Grimmeys;
- Scholz.
Tinlegerede LED-overgange fra galliumphosphid er opkaldt efter dem. De data, der opnås, at de optiske egenskaber forbedres betydeligt ved indføring af urenheder af nitrogen. Efterspurgte strukturen af en halvleder efter dens vækst var effektiviteten i stand til at stige til 2%.Samtidig blev der søgt efter nye farvekvaliteter. Så skabte dioder baseret på galliumphosphid, hvilket gav en grøn farve, var effektiviteten 0,6%.
Men! Effektiviteten af grønne lysdioder er lavere, men på grund af øget følsomhed for øjet til det grønne område syntes de lysere end rødt.
LED
effektivitet For at LED'en bliver super lys, er den karakteriseret ved høj effektivitet. Logikken er elementær. Jo højere strømmen er, des større er tabet på kontakternes ohmiske modstand. For at opnå høj lysstyrke med lav effektivitet er strømmen derfor ekstremt forøget. Halvlederen vil ikke stå og smelte. Det var ikke for ingenting, at den første laser arbejdede med afkøling til 77 K. Ud over sine fysiske egenskaber sørgede dette for korrekt afkøling.
En ideel LED med en effektivitet på 100% udstrålende en foton for hver elektron injiceret. Dette kaldes et kvanteudbytte, der er ideelt set ens. I en ægte LED estimeres effektiviteten ved forholdet mellem effekten af optisk stråling og injektionsstrømmen.
De udstrålede fotoner skal gå i rummet. For dette åbner området for pn-krydset muligvis. I virkeligheden forbliver en væsentlig del af fotonen inde. Derfor er hvert design præget af en optisk udgang. Parametrene bliver typisk hovedbegrænsende faktor, når de næsten 50%.
Effektiviteten af en LED forstås almindeligvis som forholdet mellem antallet af udstrålede fotoner til den opsummerede effekt. Typisk er en spænding på p-n-krydset i størrelsesordenen et og en halv volt, og så stiger strømmen lineært. Følgelig er strømmen tabt for forskydningen af barrierelaget, strålingen og opvarmningen af den ohmiske resistens. I begyndelsen af XXI århundrede blev LED-effektiviteten på 4% betragtet som normal( under hensyntagen til det optiske output).
For at øge produktionen og endelig få en superlys LED, begyndte ingeniører at kigge efter nye konstruktive løsninger.
Forbedring af LED'ernes effektivitet
Dual heterostructures
Forøgelse af lysstyrkenes lysstyrke opnås ved at opretholde en høj koncentration af bærere. Fremgangsmåden til opnåelse er oprettelsen af et dobbelt pn-kryds. I dette tilfælde er strålingslaget omgivet af halvledere af en anden type ledningsevne på begge sider, hvilket øger området for støbning af minoritetsbærere. Designet ligner en 5-lags sandwich:
- Det aktive strålingslag er i midten.
- På begge sider er det dækket af halvledere, hvilket forårsager tilstedeværelsen af to låse lag.
- Kontakter dækker ydre halvledere over hele området for at forbedre strømmen.
Kvanteydelsen afhænger af kernetykkelsen. Grafen er ikke-lineær og viser en udtalt flad eller skrånende pukkel. Derfor kræves tykkelsesværdien for at vælge fra sine grænser, hvilket er ti millioner mikrometer. Eksperimenter viser, at stigninger i kvantudbyttet opnås ved svag doping af det aktive område. Antallet af urenhedsatomer overstiger ikke ti til den syttende effekt af enheder pr. Kubikcentimeter. Generelt er processen forholdsvis dårligt forstået.
Øget indsprøjtning opnås ved doping ekstreme lag. Koncentrationen af urenheder her er i det mindste en størrelsesorden lavere end i det foregående tilfælde eller et tilsvarende antal gange højere. Skønt barrieren og de aktive lag pr. Definition er repræsenteret af forskellige materialer, er det vigtigt, at deres krystalgittere er ens i struktur. Med stigende mismatch falder kvanteudbyttet kraftigt.
