LED-Beleuchtung

LED-Beleuchtung ist ein Satz von Geräten für die Beleuchtung verschiedener Arten, basierend auf der Strahlung, die durch elektrischen Strom in speziellen Halbleiterbauelementen erzeugt wird. Plus, diese technische Lösung bringt erhebliche Einsparungen. Die Effizienz der LED-Beleuchtung ist viel höher als bei Glühlampen.

-LEDs und -Beleuchtung

Es war vor einem halben Jahrhundert schwer zu glauben, aber LED-Beleuchtung gilt heute als die sparsamste von allen. Ein weiteres Plus in einer großen Auswahl an Farbtönen, gekennzeichnet durch einen speziellen Parameter - Temperaturinformationen befinden sich auf der Verpackung. Die Einsparungen im Vergleich zu Glühlampen betragen das Zehnfache, LED-Beleuchtung zeichnet sich zweifellos durch eine bessere Farbwiedergabe als Halogenbitquellen aus.

-Entwickler versprechen eine unglaubliche Haltbarkeit ihrer eigenen Produkte. Die durchschnittliche Lebensdauer der LED-Beleuchtung beträgt 30.000 Stunden und beträgt 50.000. Dies ist ein jahrzehntelanger störungsfreier Betrieb. Dank des eingebauten Treibers verursacht die LED-Glühlampe keine unangenehmen Spannungsstöße, wodurch die Lebensdauer drastisch reduziert wird. Es gibt auch Schwierigkeiten bei der Verwendung von Schaltern mit Lichtanzeige.

Zum Verkauf werden Markenprodukte mit einem Preis von bis zu 2.000 Rubel pro Stück angeboten. Chinesische Konsumgüter sind zehnmal billiger. Und über Letzteres kann man nichts Schlechtes sagen. Wählen Sie LED-Beleuchtung, die auf Strom und Flimmern angewiesen ist. Das Aufdecken eines negativen Effekts ist mit einer Kamera von schlechter Qualität nicht schwierig. Ein altes Telefon oder iPad reicht aus. Keine professionelle Kamera. Konzentrieren Sie sich auf eine Glasflasche und prüfen Sie sorgfältig, ob Flimmern vorhanden ist.

Aus der Entwicklungsgeschichte der Halbleitertechnologie

Eine Voraussetzung für die Herstellung der ersten LED aus Siliziumkarbid war der 1907 in der Zeitschrift Electric World veröffentlichte Artikel von McGraw und Hill in New York. Der Text stellte fest, dass Henry Joseph Round mit Carborundum-Kristall experimentierte und ein grandioses, bisher nicht gekanntes Phänomen entdeckte. Beim Anschließen der Elektroden eines Gleichstroms wurde die Lumineszenz festgestellt. Nur ausgewählte Proben zeigten einen Effekt bei einer Spannung von 10 V, aber jeder Kristall begann zu lumineszieren, als der Wert auf 110 V stieg.

In den meisten Fällen war die Lumineszenz gelb und befand sich in der Nähe des negativen Pols, wobei die positiven periodisch grünlich-blauen Funken blitzten. Darüber hinaus zeigten Proben der Kristalle hellgrüne, blaue und orange Farben. Die Runde versuchte, die negative Elektrode in der Mitte des Kristalls zu platzieren, dann wurde der einzige Pol( positiv) zur Emission von Licht. Der Wissenschaftler bringt den Leser auf das in der Wissenschaft damals unbekannte Konzept des Metall-Halbleiter-Übergangs( Schottky-Gleichrichterkontakt).

Der Ursprung des Carborundum ist in ein tiefes Geheimnis eingebettet. Dies ist offenbar das einzige Mineral, das Edward Godrich Acheson( 1890) ursprünglich im Labor erhielt. Drei Jahre später entdeckte Henri Moissan etwas Ähnliches in den Fragmenten eines Meteoriten, der das Teufelstal von Arizona überholte, und entschied, dass sich vor ihm ein Diamant befand. Es dauerte elf Jahre, um die wahre chemische Zusammensetzung des Fundes zu verstehen, während Karborund von der Industrie weiterhin als stärkste Schleifmittel verwendet wurde.

Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung aus Siliziumkarbid weist das Mineral Moissanit eine Mohs-Skala von 9,5 Punkten auf und ist mit Naturdiamanten vergleichbar: Nur ein kostbares Mineral( und Bornitrid, die Verbindung wurde jedoch erst 1957 erhalten) und ist einem Alien aus dem Weltraum unterlegen. Aus naheliegenden Gründen wurde vorgeschlagen, dass der "Diamant" während der Entwicklung der Bagger einen Meteoriten traf, der sich vom Bergbauwerkzeug gelöst hatte.

Mineral, das zur Voraussetzung für die Entwicklung von LED-Beleuchtung wurde, wurde 1904, einige Jahre vor seinem Tod, nach dem Entdecker benannt. In der Natur ist Moissanit extrem selten. Zu den wahrscheinlichen Wohnorten zählen neben Meteoriten auch Korundlagerstätten und Diamantenlagerstätten. Und bis 1959 wurden diese Brennpunkte nicht genannt: Henri Moissan stieß auf etwas extrem Seltenes. In den späten 50er Jahren des 20. Jahrhunderts wurde natürlicher Moissanit sofort an zwei Punkten der Erde gefunden:

1. Yakut Diamantminen.
2. Bildung des Green River Wyoming.

Daten der

-Spektralanalyse lassen vermuten, dass Karborundum als häufiger Besucher von Gesteinen betrachtet wird, die sich um die kohlenstoffreichen Sterne der Galaxie bewegen. Es ist überraschend, aber die Entdeckung der LEDs wurde lange vergessen. Informationen entstanden bereits während des Kalten Krieges, als die ersten Halbleiterlaser an mehreren Stellen gleichzeitig demonstriert wurden. An LED-Beleuchtung dachte ich dann nicht.

-LEDs auf der Basis von Siliziumkarbid

Elektrolumineszenz, die kürzlich zu Beginn des 20. Jahrhunderts entdeckt wurde. Der große Vorteil des neuen Phänomens besteht darin, dass das Glühen bei Raumtemperatur spürbar ist. Eine gewöhnliche Glühbirne wurde, wie Sie wissen, von den Theaterbesuchern mit Beifall begrüßt, um eine vergleichbare Sicherheit in Bezug auf Gashörner zu gewährleisten. Die LED-Beleuchtung übertraf alle Vorgänger um eine Größenordnung: Auch nach stundenlanger Arbeit bleibt der Glaskolben leicht warm.

Die industrielle Produktion von Siliziumkarbid begann 1891.Entwickelt von Acheson, wurde bei hohen Temperaturen in einem Kohletiegel vorgegangen, wo die Bedingungen für die Umwandlung von Normalglas in ein superhartes Mineral unter Verwendung eines elektrischen Stroms geschaffen wurden. Die Reaktion verläuft in zwei Schritten. Kohlenstoff reduziert vierwertiges Siliciumdioxid auf zwei Valent, dann tritt eine ähnliche Reaktion auf. Das freigesetzte Kohlenmonoxid erfordert eine intensive Oxidation, um es zu deaktivieren.

Carborundum weist aufgrund der Ähnlichkeit des Kristallgitters mit dem Diamanten überhaupt eine extreme Härte auf. Die niedrigen Synthesekosten führten zu einer hohen Beliebtheit als Schleifmittel für eine neue chemische Verbindung. Henry Joseph Round experimentierte mit Detektoren für die ersten elektromagnetischen Wellenempfänger und entdeckte ein neues Phänomen. Halbleiter-Gleichrichter sollten eine teure Vakuumdiode ersetzen, da die LED-Beleuchtung Glühlampen allmählich verdrängt.

Das von der Runde festgestellte Phänomen wäre bei einigen Schottky-Dioden aufgefallen, wenn wir eine viel höhere Spannung als die Betriebsspannung anlegen. In diesem Fall tritt eine Lawinenmultiplikation von Minoritätsladungsträgern( Löchern) im Metall auf. Sie werden in einen Halbleiter injiziert, wo sie mit Elektronen rekombiniert werden und der Unterschied der Energieniveaus innerhalb des sichtbaren Strahlungsbereichs liegt. Das Phänomen kann auch bei einer starken umgekehrten Verschiebung des Übergangs beobachtet werden. Es gibt sogar spezielle Studien zu diesem Punkt.

Russian Losev erscheint normalerweise nicht in der wissenschaftlichen Literatur, aber der Verdienst des Autors bei der Erstellung von LED-Beleuchtung ist unbestritten. Der Experimentator stellte fest, dass einige Dioden beim Einschalten in Vorwärtsrichtung leuchten, andere - in allen Fällen. Er leitete eine Formel für die Abhängigkeit der Strahlungsfrequenz von der Größe des Spannungsabfalls an der Verbindungsstelle ab und patentierte das weltweit erste optische Relais. Die Arbeiten wurden von 1924 bis zum Beginn des Zweiten Weltkriegs fortgesetzt.

Im Jahr 1939 patentierten Zoltan Bay und Georgy Zhigeti eine LED auf Siliziumkarbidbasis mit der Option, Borcarbid zu ersetzen, das Farben ausstrahlte: Weiß, Hellgelb und Hellgrün, je nach den in die Materialien eingebrachten Fremdstoffen. Dabei beobachten wir die Entwicklungen von Kurt Lekhovits, dotiertes Siliciumcarbid mit Arsen zur Erzielung von n-Leitfähigkeit und Bor - für p-Leitfähigkeit. Gemäß dem Text des Patents wird von der Möglichkeit gesprochen, eine Reihe anderer Verunreinigungen in das Material der LEDs einzuführen: Blei, Zinn, Kupfer, Zink, Europium, Samarium, Wismut, Thallium, Mangan, Silber und Cer. Die Arbeit von

Losev interessierte sich aktiv für Lebner, einen Angestellten der US-Botschaft, der 1958 die grüne LED patentierte. Ein Jahrzehnt später lernten sie, wie man Dünnschicht-Siliziumkarbidstrukturen herstellt, wodurch es möglich wurde, LED-Beleuchtung zu schaffen, bei der die richtige Form als Arbeitselement verwendet wird.

Entwicklung von LEDs und Beleuchtung

Es stellte sich als schwieriger heraus, blau zu werden. Bereits in der Mitte des 20. Jahrhunderts wurde klar, dass die Geräte eine große Zukunft hatten: Um( nicht für die Beleuchtung) im Fernsehen zu arbeiten, musste eines der Farbschemata zugelassen werden. Zum Beispiel das berühmte RGB.Eine blaue LED war erforderlich. Der Wirkungsgrad einer solchen Vorrichtung betrug zu Beginn der 60er Jahre nur 0,005%.Siliziumkarbid war nicht die beste Lösung für solche Probleme. Die hellsten Proben arbeiteten bei einer Welle von 470 nm mit einer Effizienz von 0,03%.Für LED-Beleuchtung ist dies eindeutig nicht geeignet.

Die Aufmerksamkeit der Forscher zog die Veröffentlichung des französischen Wissenschaftlers Destrio an, der vorschlug, Zinksulfid als Hauptmaterial von LEDs zu verwenden. Infolgedessen haben Halbleiter der Klasse AIII BV, wo GaAs, das heute überall zu finden ist, an Popularität gewonnen. Die Ära der neuen Verbindung begann im Jahr 1954, als sie lernten, dünne Platten aus der Schmelze zu schmelzen. Die Epitaxie ermöglichte die Bildung von PN-Übergängen auf der Oberfläche, die heute in der LED-Beleuchtung verwendet werden.

Im Jahr 1962 gab es Berichte über die Entwicklung der ersten Halbleiterlaser im Infrarotbereich mit einer Welle von 870 bis 890 nm. Die Geräte waren eindeutig dazu aufgerufen, den Rubin zu ersetzen, ohne die LED-Beleuchtung zu schaffen. Neue Geräte wurden im Dauerbetrieb bei Temperaturen von 77 K betrieben. Dann stieg die Temperatur auf 300 K( Raumtemperatur).Viel Aufmerksamkeit wurde dem technologischen Aspekt der LED-Produktion gewidmet, der zur Grundlage des Erfolgs bei der Schaffung von LED-Beleuchtung wurde. In den 60er Jahren wurde eine horizontale Methode entwickelt, um Gallium-Arsenid-Kristalle nach der Bridgeman-Methode zu züchten.

Die Strahlung von LEDs aus Galliumarsenid mit Siliziumverunreinigungen lag über dem Absorptionsbereich des Substrats von reinem Galliumarsenid. Infolgedessen gelangte die gesamte Kraft des Flusses ohne Abschwächung zum Ziel. Und Galliumarsenid verhielt sich wie klares Glas. Die Menge an Quanten stieg im Vergleich zu Materialien, die durch Zinkdiffusionsverfahren erhalten wurden, um das 5-fache. Die IBM-Mitarbeiter Rupprecht und Woodall arbeiteten in ihrer Freizeit unter Tage. Jeder war mit seinem eigenen Material beschäftigt. Dementsprechend sind GaAsP und AlGaAs. Die erste Legierung wurde als aussichtslos betrachtet. Die Schwierigkeit manifestierte sich in der Technologie. Es war schwierig, die richtige Form stabiler Kristalle zu züchten. Aluminium hat unter anderem aktiv Sauerstoff aus der Luft hinzugefügt, die Oxidationszentren löschten die Lumineszenzphänomene.

Woodall war ein Student, der sich auf Metallurgie spezialisierte und etwas über die Phasenübergänge von Metallen hörte. Ich beschloss, mit der Aluminiumkonzentration in der Schmelze zu experimentieren. Durch die Erfüllung bestimmter Bedingungen konnte eine Folie mit einer Dicke von 100 µm erhalten werden, die es ermöglichte, LEDs mit einem Spektrum im Bereich eines dunkelroten Farbtons zu erzeugen. Eine weitere Erhöhung der Aluminiumkonzentration verschob den Transparenzbereich der Substanz. Es war möglich, auf der Grundlage des gleichen Materials einen funktionierenden pn-Übergang und ein Substrat dafür zu schaffen.

Eine Arbeitsschaltung eines GaAsP-basierten Instruments mit einer Stromquelle in einer herkömmlichen Batterie wurde sofort zusammengestellt und dem IBM-Management vorgeführt. Einige Leute haben die Erfindung als sehr vielversprechend erkannt. Die erste Anwendung wurde im Anzeigebereich von Motherboards gefunden. Gleichzeitig hat Texas Instruments eine Serienproduktion von Infrarotgeräten mit einem erstaunlichen Preis von 130 US-Dollar pro Stück etabliert.