LED-valaistus

LED-valaistus on joukko erilaisia ​​valaistuslaitteita, jotka perustuvat sähkövirran tuottamaan säteilyyn erityisissä puolijohdelaitteissa. Lisäksi tämä tekninen ratkaisu säästää huomattavasti. LED-valaistuksen tehokkuus on paljon suurempi kuin hehkulamput.

-merkkivalot ja valaistus

Puolen vuosisadan takaa osoittautui vaikeaksi uskoa, mutta nykyään LED-valaistus on kaikkien taloudellisinta. Pakkauksessa on lisälevy laajalla valikoimalla sävyjä, joilla on erityinen parametri - lämpötila. Säästöt hehkulamppuihin verrattuna ovat 10 kertaa, LED-valaistukseen on epäilemättä parempi värintoisto kuin halogeenibittilähteillä.

-kehittäjät lupaavat omien tuotteidensa uskomattoman kestävyyden. LED-valaistuksen keskimääräinen elinikä on 30 000 tuntia ja saavuttaa 50 000. Nämä ovat vuosikymmeniä kestäneen ongelmattoman toiminnan. Sisäänrakennetun kuljettajan ansiosta LED-lamppu ei ole hirvittävä jännitevirta, joka vähentää merkittävästi käyttöikää.Valoilmaisimilla varustettujen kytkimien käytössä on myös vaikeuksia.

Myynnissä on merkkituotteita, joiden hinta on enintään 2 000 ruplaa, kiinalaiset kulutustavarat ovat kymmenen kertaa halvempia. Ja on mahdotonta sanoa mitään pahaa jälkimmäisestä.Valitse LED-valaistus riippuu tehosta ja välkkymättömyydestä.Negatiivisen vaikutuksen paljastaminen ei ole vaikeaa huonolaatuisen kameran kanssa. Vanha puhelin tai iPad tekee. Ei ammattimainen kamera. Keskity lasipulloon ja katso huolellisesti, onko vilkkuminen läsnä.

Puolijohdeteknologian kehityksen historiasta

Ensisijainen edellytys ensimmäiselle piikarbidista valmistetun LED-valon luomiselle oli 1907-lehti artikkelissa Electric World, joka julkaistiin New Yorkissa McGraw ja Hill. Teksti sanoi, että Henry Joseph Round kokeili karborundin kiteitä ja löysi hämmästyttävän, aiemmin näkymättömän ilmiön. Suoravirran elektrodien kytkemisen yhteydessä havaittiin luminesenssi. Vain valitut näytteet osoittivat vaikutusta 10 V: n jännitteellä, mutta mikä tahansa kide alkoi luminesoida, kun arvo nousi arvoon 110 V.

Useimmissa tapauksissa luminesenssi oli keltainen ja sijaitsee lähellä negatiivista napaa, positiivisesti ajoitettu vihreää-sinistä kipinää.Tämän lisäksi kiteiden näytteissä oli vaaleanvihreitä, sinisiä ja oransseja värejä.Kierros yritti sijoittaa negatiivisen elektrodin kiteen keskelle, sitten ainoa napa( positiivinen) tuli säteilemään valoa. Niinpä tiedemies tuo lukijat metalli-puolijohdemuutoksen käsitteeseen, minkä jälkeen tiedettä ei tiedetä( Schottky-oikaisukontakti).

Karborundin alkuperä on syvälle mysteerissä.Tämä on ilmeisesti ainoa mineraali, jonka alunperin hankki laboratoriossa Edward Godrich Acheson( 1890).Kolme vuotta myöhemmin Henri Moissan löysi jotain samanlaista meteoriitin fragmenteissa, jotka ohittivat Paholaisen Arizonan laakson, ja päättivät, että edessä oli timantti. Pitkät 11 vuotta käytettiin löydön todellisen kemiallisen koostumuksen ymmärtämiseen, kun taas teollisuus käytti karborundumia edelleen vahvimpina hioma-aineina.

Koska mineraalinen moissaniitti on kemiallisen kaavan mukainen piikarbidi, se näyttää 9,5 pisteen Mohs-asteikon ja on todella verrattavissa luonnolliseen timanttiin: vain kallisarvoinen mineraali( ja boorinitridi, mutta yhdiste saatiin ensin yksinomaan vuonna 1957) ja on huonompi kuin avaruusolento. Ilmeisistä syistä ehdotettiin, että "timantti" osui meteoriittiin kaivinkoneiden kehittämisen aikana, murtunut pois kaivostyökalusta.

Mineral, joka tuli LED-valaistuksen luomisen edellytykseksi, nimettiin löytäjän mukaan 1904, useita vuosia ennen jälkimmäisen kuolemaa. Luonnossa moissanite on erittäin harvinaista. Niistä todennäköisistä asuinpaikoista, meteoriittien lisäksi, kutsutaan korundin talletuksiksi ja timanttien talletuksiksi. Vielä vuoteen 1959 edes näitä polttopisteitä ei kutsuttu: Henri Moissan juoksi jotain erittäin harvinaista.1900-luvun lopulla luonnollinen moissaniitti löydettiin heti kahdessa maailmassa:

1. Jakut-timanttikaivokset.
2. Green River Wyomingin muodostuminen.

Spektrianalyysitiedot viittaavat siihen, että karborundia pidetään usein kävijänä kiviä, jotka liikkuvat galaksin hiilirikkaiden tähtien ympärillä.Se on yllättävää, mutta LEDien löytäminen unohdettiin pitkään. Tiedot syntyivät jo kylmän sodan aikana, jolloin ensimmäiset puolijohdelaserit osoitettiin samanaikaisesti useissa paikoissa. Tietoja LED-valaistuksesta ei sitten ajatellut.

-LEDit, jotka perustuvat piikarbidiin

Elektroluminesenssi löydettiin äskettäin, XX luvun alussa. Uuden ilmiön suuri etu on se, että hehku on havaittavissa huoneenlämmössä.Kuten tiedätte, tavallinen hehkulamppu tervehdittiin teatterikävijöiden suosionosoituksilla kaasusarvien suhteen. Kaikkien merkkien LED-valaistus ylitti edeltäjät suuruusluokalla: lasin polttimo säilyy hieman työtuntien jälkeen hieman lämpimänä.

Piikarbidin teollinen tuotanto alkoi vuonna 1891.Achesonin kehittämä jatkui korkeassa lämpötilassa kivihiilen upokkaassa, jossa olosuhteet tavallisen lasin muuntamiseksi superkarvaiseksi mineraaliksi luotiin sähkövirralla. Reaktio tapahtuu kahdessa vaiheessa. Hiili vähentää tetravalenttia piidioksidia kahdeksi valentiksi, sitten tapahtuu samanlainen reaktio. Vapautunut hiilimonoksidi vaati intensiivistä hapettumista.

Carborundum näyttää ensiksi äärimmäisen kovan, koska kristallihila on samankaltainen timantin kanssa. Synteesin alhaiset kustannukset johtivat uuden kemiallisen yhdisteen hionta-aineen suosioon. Henry Joseph Round kokeili ensimmäisten sähkömagneettisten aaltovastaanottimien ilmaisimia ja löysi uuden ilmiön. Puolijohteiden tasasuuntaajia kutsuttiin korvaamaan kallis tyhjiödiodi, koska LED-valaistus korvaa hehkulamput vähitellen.

: n muuntamiselle Pyöreän havaitsema ilmiö olisi havaittu joissakin Schottky-diodeissa, jos käytämme jännitettä, joka on paljon korkeampi kuin käyttöyksikkö.Tällöin esiintyy vähemmistövarauskannattimien( reikien) lumivyörytys metallissa. Ne ruiskutetaan puolijohteeseen, jossa ne yhdistetään uudelleen elektronien kanssa, ja energian tasojen ero on vain näkyvän säteilyn alueella. Ilmiötä voidaan havaita myös siirtymän voimakkaalla käänteisellä siirtymällä.Tässä pisteessä on jopa erityisiä tutkimuksia.

Venäjän Losev ei yleensä näy tieteellisessä kirjallisuudessa, mutta tekijän ansio LED-valaistuksen luomisessa on kiistaton. Kokeilija totesi, että jotkut diodit hehkuvat, kun ne käynnistetään eteenpäin, toiset - kaikissa tapauksissa. Hän loi kaavan säteilytaajuuden riippuvuudelle risteyksessä olevan jännitehäviön suuruudesta, patentoi maailman ensimmäisen optisen releen. Työ jatkui vuodesta 1924 toisen maailmansodan alkuun asti.

Vuonna 1939 Zoltanin lahti ja Georgy Zhigeti patentoivat piikarbidipohjaisen LED-valon, jossa oli mahdollista vaihtaa värjättyjä boorikarbideja: valkoinen, vaaleankeltainen ja vaaleanvihreä, riippuen materiaaleihin syötetyistä epäpuhtauksista. Matkan varrella panemme merkille Kurt Lekhovitsin, arseenin kanssa seostetun piikarbidin, kehityksen n-johtavuuden ja boorin saamiseksi p-johtavuudelle. Patentin tekstin mukaan sanotaan mahdollisuudesta lisätä LEDien materiaaleihin useita muita epäpuhtauksia: lyijyä, tinaa, kuparia, sinkkiä, europiumia, samariumia, vismuttia, talliumia, mangaania, hopeaa ja ceriumia.

Losevin työstä kiinnostui aktiivisesti Yhdysvaltain suurlähetystön työntekijä Lebner, joka patentoi vihreän LEDin vuonna 1958.Vuosikymmen myöhemmin he oppivat tekemään ohutkalvoisia piikarbidirakenteita, jotka mahdollistivat LED-valaistuksen, jossa oikeaa muotoa käytetään työelementtinä.

LED-valojen ja valaistuksen kehittäminen

Sininen oli vaikeampi saada. Jo 2000-luvun puolivälissä kävi selväksi, että laitteilla oli suuri tulevaisuus, televisiossa käytettäväksi( ei valaistus), oli tarpeen sallia yksi värimalleista. Esimerkiksi kuuluisa RGB.Tarvittiin sininen LED.Tällaisen laitteen 60-luvun alussa tehokkuus oli vain 0,005%.Piikarbidi ei ollut paras ratkaisu tällaisiin ongelmiin, kirkkaimmat näytteet toimivat 470 nm: n aallolla tehokkuudella 0,03%.LED-valaistuksessa tämä ei selvästikään sovi.

Tutkijoiden huomio herätti ranskalaisen tiedemiehen Destrio, joka ehdotti sinkkisulfidin käyttöä LEDien päämateriaalina. Tämän seurauksena luokan AIII BV: n puolijohteet, joissa GaAs, joka löytyy kaikkialla tänään, ovat saaneet suosiota. Uuden yhdisteen aikakausi alkoi vuonna 1954, jolloin he oppivat sulattamaan ohuet levyt sulasta, ja epitaksin ansiosta pn-liitokset pystyttiin muodostamaan pinnalle, jota käytetään nykyisin LED-valaistuksessa.

Vuonna 1962 ilmoitettiin ensimmäisten puolijohdelaserien syntymisestä infrapunayhteydessä, aalto 870 - 890 nm. Laitteet kutsuttiin selkeästi korvaamaan rubiini, kohdistamatta kuitenkaan LED-valaistuksen luomista. Uudet laitteet toimivat jatkuvassa tilassa 77 K: n lämpötiloissa. Sitten lämpötila nousi 300 K: aan( huonelämpötila).Merkittävää huomiota kiinnitettiin LED-tuotannon tekniseen näkökulmaan, josta tuli menestyksen perusta LED-valaistuksen luomisessa.60-luvulla kehitettiin horisontaalinen menetelmä gallium-arseenidikiteiden kasvattamiseksi Bridgeman-menetelmän mukaisesti.

Gallium-arseenista tulevien LEDien säteily pii-epäpuhtauksilla ylitti puhtaan gallium-arseenin substraatin absorptiopiirin. Tämän seurauksena virtauksen kaikki voimat menivät määräpaikkaan heikentämättä.Ja gallium-arsenidi käyttäytyi kuin kirkas lasi. Kvantin tuotos kasvoi 5 kertaa verrattuna sinkkidiffuusiomenetelmillä saatuihin materiaaleihin. IBM: n työntekijät Rupprecht ja Woodall työskentelivät maan alla vapaana aikana. Kaikki olivat mukana omassa materiaalissaanNäin ollen GaAsP ja AlGaAs. Ensimmäistä seosta pidettiin toivottomana. Vaikeus ilmeni teknologiassa. Stabiilien kiteiden oikea muoto oli vaikea kasvaa. Alumiini lisää mm. Aktiivisesti happea ilmasta, hapetuskeskukset sammuttivat luminesenssi-ilmiöt.

Woodall, kun hän oli metallurgiaan erikoistunut jatko-opiskelija ja kuuli jotain metallien vaihesiirtymistä.Ja päätin kokeilla alumiinin pitoisuutta sulassa. Tiettyjen ehtojen täyttymisen seurauksena oli mahdollista saada aikaan 100 mikronin paksuuskalvo, joka mahdollisti sellaisten LEDien luomisen, joiden spektri oli tummanpunaisen sävyn alueella. Alumiinin pitoisuuden lisäys siirtyi aineen läpinäkyvyyden alueelle, oli mahdollista luoda saman materiaalin pohjalta toimivaa pn-liitos- ja substraattia.

GaAsP-pohjaisesta laitteesta toimiva virtapiiri tavanomaisen akun virtalähteellä koottiin välittömästi ja osoitettiin IBM: n johdolle. Jotkut ihmiset ovat tunnustaneet keksinnön erittäin lupaavaksi. Ensimmäinen sovellus löytyi emolevyjen näyttöalueelta. Samalla Texas Instruments on perustanut infrapunalaitteiden sarjatuotannon, jonka hintojen hinta on 130 dollaria.