Erittäin kirkas LED

Superbright LED on mainonta, jonka myyjät houkuttelevat odottamattomia asiakkaita. Itse asiassa se kiinnittää huomiota ainoastaan ​​tehokkuuteen.

Kirkkauden käsite

Muutama tutkimus LEDin ominaisuuksista tässä asiassa, ihmisen fysiologian asettamat rajoitukset. Silmän herkkyys vihreiden aaltojen suhteen on suuruusluokkaa suurempi kuin punainen analoginen parametri. Ei riitä, että lasketaan tehovirran tiheys, ei riitä varmistamaan, että lämpöjärjestelmä ei ylitä sitä, mikä on sallittua hyvän tehokkuuden ansiosta. Tuloksena on oltava seuraus ihmisen näkemyksen piirteistä.

Nyt tulee selväksi, että valmistajien lausunnot erittäin kirkkaista LEDeistä ovat vain mainospiikki. Sen on tarkoitus arvioida tuotetta kompleksissa, mutta jopa silloin muistaa - rakas lukija -, että koherentti valo on vaarallinen silmälle. Sinun ei pitäisi tarkistaa tuotteita omasta näkemyksestään.

On jo tuskallista tarkastella tavallista 10 watin LED-valoa, kun säteilevä matriisi loistaa himmeän lasin läpi. Kirjoittajat ovat vakuuttuneita siitä, että on mahdollista soittaa minkä tahansa esitetyn erittäin kirkkaan LEDin.

: n kehityksen historia Useimmat diodit toimivat luminesenssivaikutuksen johdosta, jotka havaittiin 1900-luvun alussa. Uskotaan, että Henry Joseph Round teki ensimmäiset LEDit tahattomasti arvioidessaan piikarbidin tasasuuntausominaisuuksia. On huomionarvoista, että maapallolla oleva mineraalikarborundi on lähes koskaan löydetty, vaikka se on hyvin yleistä tähtien ilmakehissä.

: n kirkas valaistus Sieltä saapui meteoriitti, joka oli liian kovaa Eugene Achisonille vuonna 1891.Kaivukoneen ajatus on melko ymmärrettävää - hän päätti, että hän oli löytänyt timantteja kuolleelle asteroidille ja halunnut myydä löydettyä hiljaa. Mutta kultaseppä totesi, että planeetan kallisarvoisimmasta kivestä ei ole tunnusmerkkejä.Ja se tapahtui vuosia myöhemmin.

Henry Joseph Round Carborund oli keinotekoinen.1900-luvun alussa mineraali oli jo oppinut syntetisoimaan. Kovuus kivi on huonompi kuin timantti. Henry löysi hehkun tutkimalla radion kristallinilmaisinta( jota rohkaisevat muiden jo patentoitujen tutkijoiden kokemus).Hän kirjoitti välittömästi Electric World -lehden toimitukselle ja ilmoitti nämä tiedot:

1. 10 V AC: n jännitteellä karborunduminäytteet syttyvät keltaiseksi.
2. Koska potentiaalinen ero kasvaa 110 voltin verkkoon, kaikki kokeelliset kiteet osoittavat luminesenssia.
3. Koska taajuuden jännite kasvaa, keltaisten, vihreiden, oranssien ja sinisten värien lisäksi havaitaan.
4. Yksittäiset materiaalit hehkuvat vain reunasta, toiset osoittavat tilavuusvaikutuksen.
5. Ilmiötä ei selitä lämpösähkö.

Hehku tapahtuu, kun pn-liitos on puolueellinen. Suurella käytetyllä jännitteellä kristalliin tunkeutuu huomattava määrä vähemmistövarauksia. Prosessi selittyy tunnelivaikutuksella. Kun "vieraskierros" alkaa yhdistää päävarauskannattimien kanssa, ylimääräinen energia muuttuu valoksi. Tämä selittää sen, että alhaisilla jännitteillä Henry Joseph ei noudattanut kierrosta.

Kaikki ei kuitenkaan ole niin yksinkertaista. Schottky-diodit, joita edustaa karborundi ja metallikontaktit, voivat myös hohtaa negatiivisella jännitteellä.Järjestelmä on täsmälleen sama, mutta merkittävällä potentiaalierolla esiintyy lumivyöryjen hajoaminen. Puolijohteiden atomit ionisoidaan kiihdytetyillä varaosakantoilla, käänteinen rekombinaatio suoritetaan valon fotonin emissiolla.

Varoitus! Nykyaikaiset LEDit säteilevät vain pn-risteyksen suorassa siirtymässä, kun anodille kohdistetaan positiivinen potentiaali.

Kierroksen teokset toistettiin venäläisen Losevin toimesta vuonna 1928.Kristallinilmaisimen tutkija onnistui saamaan hehkun ja havaitsi, että ensimmäiset näytteet hehkuvat vain unipolaarisella yhteydellä, ja toisille tasavirran suunta ei ole väliä.Pyrkimykset ymmärtää tosiasia eivät johtaneet tulokseen. Kierroksen lopputulos kuitenkin vahvistettiin, että vaikutus ei liity termoelektriseen lämmitykseen.

LED-aikakauden alkua pidetään 60-luvun alussa, kun ensimmäiset karborundi-elokuvat ilmestyivät. Ensimmäisten näytteiden tehokkuus osoittautui hämmästyttävän pieneksi ja oli 0,005%.Syy on yksinkertainen - piikarbidi on kaukana parhaista materiaaleista erittäin kirkkaiden diodien valmistukseen. Jälkimmäinen ei ole mahdollista tässä tekniikan vaiheessa.

Mikä on parempi?

90-luvun alussa karborundi katosi hyllyiltä.Viimeiset siniset LEDit säteilivät alueella 470 nm tehokkuudella 0,03%.

Jo 50-luvulla AIIBVI-ryhmän puolijohteet tutkittiin hyvin. Tuotti jatkuvasti uusia teknisiä ratkaisuja. III-V-luokan puolijohteiden valoa emittoivat diodit tulivat esiin käyttämällä esimerkkiä, jonka mukaan fysiikan opettajat selittävät epäpuhtauden johtavuuden ilmiön. Tällaista keinotekoista alkuperää olevia materiaaleja ei löydy luonnosta. Dopingilla galliumia arseenilla tutkijat saivat uuden tutkimusalueen. Epäpuhtaudet injektoitiin substraatille nestefaasin tai kaasufaasin epitaksilla.

Vuoteen 1962 mennessä laserit olivat jo ilmestyneet kuvatun materiaalin perusteella. Niiden ennustettiin olevan avaruusteollisuuden suuri tulevaisuus, joka soveltuu viestintään ja mittauksiin. Galliumarsenidiin perustuvien LEDien sarjatuotanto tehtiin Texas Instrumentsin toimesta. Teoksen hinta oli 130 dollaria. Nykyään LEDien kustannukset ovat vähentyneet huomattavasti, ja gallium-arseenia käytetään massiivisesti ohjauspaneelien, viestintälaitteiden ja muiden asioiden luomiseen.

Fosforyloitu gallium-arseeni

Tunnetun materiaalin hyötysuhde osoittautui liian pieneksi erittäin kirkkaiden LEDien tuottamiseksi. Niinpä Holonyak ja Bevac tulivat vuonna 1962 tarvitsemaan gallium-arseenin fosforylaatiota suorituskyvyn parantamiseksi. Uusien laitteiden ominaisuus on korkea säteilyn johdonmukaisuus. Tämä tarkoitti, että viestintälaitteet odottivat lisäparannuksia, säteen homogeenisuudella on suuri rooli.

Ennen kuin kyse oli lähinnä IBM: n insinöörien kehittämisestä, salaisia ​​NASA-hankkeita lukuun ottamatta. Vuonna 1962 kuuluisa kenraali Electric liittyi taisteluun. Kasvavat kiteet kaasufaasipitoisuudella, yrityksen insinöörit ovat saavuttaneet huomattavan menestyksen. Laitteiden tehokkuus kasvoi nopeasti, mutta säteilyn johdonmukaisuus pieneni huomattavasti. General Electricin hinta oli kaksi kertaa korkeampi kuin Texas Instruments, erä tuli niukasti.

Monsanto osti vuonna 1968 fosforyloituun gallium-arseeniin perustuvien LEDien tuotannon ja aloitti massatuotannon. Myynti kasvoi vuosittain vähintään neljä kertaa, mutta pysyi ehdottomasti mikroskooppisena. Lopuksi näytetään ensimmäiset LED-digitaaliset näytöt.

Galliumfosfidi

Samanaikaisesti kehitettiin galliumfosfidituotantoteknologia. Jokainen alan yritys kamppaili omalla ainutlaatuisella materiaalillaan. Galliumfosfidi otettiin Bell Laboratoriesin käyttöön. Tämä ei luultavasti ollut tarkoituksellinen strategia, yritykset pelkäsivät keskinäistä imeytymistä.Vaikka yhdenmukaisuus on hälyttävää.

Galliumfosfidi-LEDit mahdollistivat keltaisen ja punaisen hehkun. Bell Labs alkoi työskennellä muiden kanssa 60-luvun alussa. Mitä ajattelet suunnitellusta toiminnasta. Ensimmäiset julkaisut olivat riippumattomia ja vain kaksi tutkijaa( 1964):

• Grimmeys;
• Scholz.

Tina-seostetut LED-siirtymät galliumfosfidista on nimetty niiden mukaan. Saadut tiedot siitä, että optiset ominaisuudet paranevat huomattavasti lisäämällä typen epäpuhtauksia. Puolijohderakenteen hehkuttaminen kasvun jälkeen tehokkuus pystyi kasvamaan 2 prosenttiin. Samalla tehtiin haku uusista väriominaisuuksista. Niinpä galliumfosfidiin perustuvat diodit tuottivat vihreän värisävyn, tehokkuus oli 0,6%.

Kuitenkin! Vihreiden LEDien tehokkuus on alhaisempi, mutta koska silmä on kasvanut herkästi vihreälle alueelle, ne näyttivät kirkkaammilta kuin punaiset.

LED

-tehokkuus Jotta LED-valo muuttuu erittäin kirkkaaksi, sille on ominaista korkea tehokkuus. Logiikka on alkeellinen. Mitä suurempi virta on, sitä suurempi on koskettimien ohmivastus. Näin ollen, jotta saavutettaisiin korkea kirkkaus alhaisella tehokkuudella, virta on erittäin lisääntynyt. Puolijohde ei seiso ja sulaa. Ei ihme, että ensimmäinen laser toimi jäähdytyksellä 77 K: n lämpötilaan. Fyysisten ominaisuuksiensa lisäksi tämä varmisti asianmukaisen jäähdytyksen.

Ihanteellinen LED, jonka tehokkuus on 100% säteilemällä yksi fotoni jokaiselle injektoidulle elektronille. Tätä kutsutaan kvanttituotoksi, joka on ihanteellisesti yhtä kuin yksi. Todellisessa LEDissä tehokkuus arvioidaan optisen säteilyn tehon suhdetta ruiskuvirtaan.

Emittoidut fotonit tulisi mennä avaruuteen. Tätä varten pn-risteysalue avautuu mahdollisuuksien mukaan. Todellisuudessa merkittävä osa fotoneista jää sisälle. Siksi jokaiselle mallille on ominaista muun muassa optinen ulostulo. Tyypillisesti parametrista tulee tärkein rajoittava tekijä, joka tuskin saavuttaa 50%.

LED: n tehokkuutta ymmärretään yleisesti suhteessa lähetettyjen fotonien lukumäärään yhteenlaskettuun tehoon. Tyypillisesti p-n-liitännän jännite on yksi ja puoli volttia, ja sitten virta kohoaa lineaarisesti. Näin ollen teho katoaa sulkukerroksen, säteilyn ja ohmisen vastuksen lämmityksen siirtymisestä.XXI-luvun alussa 4%: n LED-tehokkuutta pidettiin normaalina( ottaen huomioon optinen lähtö).

Jotta voisimme lisätä tuotantoa ja saada lopulta erittäin kirkas LED, insinöörit alkoivat etsiä uusia rakentavia ratkaisuja.

LEDien tehokkuuden parantaminen

Dual heterostructures

Diodin kirkkauden lisääminen saavutetaan pitämällä yllä korkea kantokonsentraatio. Saavutusmenetelmä on kaksinkertaisen pn-risteyksen luominen. Tällöin säteilykerrosta ympäröivät puolijohdet, joilla on eri tyyppinen johtavuus molemmilla puolilla, mikä kasvattaa vähemmistökannattimien valualuetta. Suunnittelu näyttää 5-kerroksiselta voileipältä:

1. Aktiivinen säteilykerros on keskellä.
2. Molemmilla puolilla se on peitetty puolijohteilla, mikä aiheuttaa kahden lukituskerroksen läsnäolon.
3. Yhteystiedot kattavat ulommat puolijohteet koko alueella nykyisen virtauksen parantamiseksi.

Kvanttisaanto riippuu ytimen paksuudesta. Kaavio on epälineaarinen ja osoittaa voimakkaan tasaisen tai viistoisen humpun. Niinpä paksuusarvoa tarvitaan valittaessa sen rajoista, jotka ovat kymmeniä mikroneja. Kokeet osoittavat, että kvanttisaannon kasvu saavutetaan aktiivisen alueen heikolla dopingilla. Epäpuhtausatomien lukumäärä ei ylitä kymmeniä seitsemäntenä yksikön tehoon kuutiosenttimetriä kohti. Yleensä prosessi on suhteellisen huonosti ymmärretty.

Lisääntynyt injektio saavutetaan äärimmäisillä kerroksilla. Epäpuhtauksien konsentraatio on tällöin vähintään suuruusluokkaa pienempi kuin edellisessä tapauksessa tai vastaava määrä kertoja suurempi. Vaikka este ja aktiiviset kerrokset ovat määritelmän mukaan erilaisia ​​materiaaleja, on tärkeää, että niiden kristalliristikot ovat rakenteeltaan identtiset. Kasvava epäsuhta, kvanttisaanto laskee jyrkästi.