Éclairage LED

L'éclairage à LED est un équipement complexe pour l'éclairage de divers types, basé sur le rayonnement produit par l'action d'un courant électrique, dans des dispositifs à semi-conducteurs spéciaux. De plus, cette solution technique permet des économies importantes. L'efficacité de l'éclairage à LED est bien supérieure à celle des lampes à incandescence.

LED et éclairage

C'était difficile à croire il y a un demi-siècle, mais aujourd'hui, l'éclairage LED est considéré comme le plus économique de tous. Un atout supplémentaire dans une large gamme de nuances, caractérisée par un paramètre spécial - température, les informations sont situées sur l'emballage. Les économies réalisées par rapport aux ampoules à incandescence sont 10 fois supérieures. L'éclairage à LED se caractérise sans aucun doute par une meilleure reproduction des couleurs que les sources à bit halogène.

Les développeurs promettent une incroyable durabilité de leurs propres produits. La durée de vie moyenne d'un éclairage à LED est de 30 000 heures et atteint 50 000. Ce sont plusieurs décennies de fonctionnement sans problème. Grâce au driver intégré, l'ampoule à LED ne fait pas de très fortes surtensions, réduisant considérablement la durée de vie. Il est également difficile d’utiliser des interrupteurs avec indication lumineuse.

En vente, il y aura des produits de marque à un prix allant jusqu'à 2 000 roubles pièce, les biens de consommation chinois sont dix fois moins chers. Et il est impossible de dire quelque chose de mal à propos de ce dernier. Choisissez l'éclairage à LED repose sur la puissance et l'absence de scintillement. Révéler un effet négatif n’est pas difficile avec un appareil photo de mauvaise qualité.Un vieux téléphone ou iPad fera l'affaire. Pas une caméra professionnelle. Concentrez-vous sur une fiole en verre et vérifiez si le scintillement est présent.

De l'histoire du développement de la technologie des semi-conducteurs

L'article de 1907 du magazine Electric World, publié à New York par McGraw et Hill, était indispensable à la création de la première LED.Le texte indiquait qu'Henry Joseph Round expérimentait le cristal de carborundum et découvrait un phénomène étonnant, auparavant inconnu.À la connexion des électrodes du courant continu on a noté la luminescence. Seuls des échantillons sélectionnés présentaient un effet sous une tension de 10 V, mais tous les cristaux commençaient à devenir luminescents lorsque la valeur augmentait à 110 V.

Dans la plupart des cas, la luminescence était de couleur jaune et se situait près du pôle négatif;De plus, des échantillons de cristaux présentaient des couleurs vert clair, bleu et orange. La ronde a essayé de placer l'électrode négative au centre du cristal, puis le seul pôle( positif) est devenu émetteur de lumière. Ainsi, le scientifique apporte au lecteur le concept de transition métal-semi-conducteur, alors inconnue en science( le contact de rectification de Schottky).

L'origine du carborundum est empêtrée dans un mystère profond. C'est apparemment le seul minéral obtenu à l'origine dans le laboratoire par Edward Godrich Acheson( 1890).Trois ans plus tard, Henri Moissan découvrit quelque chose de similaire dans les fragments d'une météorite qui dépassait la vallée de l'Arizona, dans le diable, et décida qu'il y avait un diamant devant lui. Onze longues années ont été consacrées à la compréhension de la composition chimique réelle de la découverte, tandis que le carborundum a continué à être utilisé par l'industrie comme abrasif le plus puissant.

Étant un carbure de silicium par formule chimique, le moissanite minéral présente une dureté de 9,5 points sur l’échelle de Mohs. Pour des raisons évidentes, il a été suggéré que le "diamant" avait frappé une météorite lors du développement des excavatrices, après s'être détaché de l'outil d'extraction.

Mineral, qui est devenu une condition préalable à la création de l'éclairage LED, a été nommé d'après le découvreur en 1904, plusieurs années avant le décès de ce dernier. Dans la nature, le moissanite est extrêmement rare. Parmi les lieux de résidence probables, en plus des météorites, sont appelés dépôts de corindon et dépôts de diamants. Et jusqu’en 1959, même ces foyers n’étaient pas appelés: Henri Moissan a rencontré un phénomène extrêmement rare.À la fin des années 50 du 20e siècle, de la moissanite naturelle a été découverte sur deux points du globe: les mines de diamant

1. Yakut.
2. Formation de la rivière Verte au Wyoming.

Les données d'analyse spectrale suggèrent que le carborundum est considéré comme un visiteur fréquent des roches flottant autour des étoiles riches en carbone de la galaxie. C'est surprenant, mais la découverte des LED a été oubliée pendant longtemps. L'information est apparue déjà pendant la guerre froide, lorsque les premiers lasers à semi-conducteurs ont été démontrés simultanément à plusieurs endroits.À propos de l'éclairage LED alors ne pense pas.

LED à base de carbure de silicium

Electroluminescence découverte récemment, au début du XXe siècle. Le grand avantage du nouveau phénomène est le fait que la lueur est perceptible à la température ambiante. Comme vous le savez, une ordinaire ampoule à incandescence a été accueillie par les applaudissements des visiteurs du théâtre pour leur sécurité relative en ce qui concerne les avertisseurs à gaz. L’éclairage à LED de toutes les enseignes a surpassé les ordres précédents par un ordre de grandeur: même après des heures de travail, l’ampoule en verre reste légèrement chaude.

La production industrielle de carbure de silicium a commencé en 1891.Développé par Acheson, il s’est déroulé à haute température dans un creuset en charbon, où les conditions de transformation du verre ordinaire en un minéral extra-dur ont été créées à l’aide d’un courant électrique. La réaction se déroule en deux temps. Le carbone réduit la silice tétravalente à deux valents, puis une réaction similaire se produit. Le monoxyde de carbone libéré avait besoin d'une oxydation intensive pour se désactiver. Le carborundum

présente une dureté extrême, en raison de la similitude du réseau cristallin avec le diamant. Le faible coût de la synthèse a conduit à une grande popularité en tant qu'abrasif d'un nouveau composé chimique. Henry Joseph Round a expérimenté des détecteurs pour les premiers récepteurs d'ondes électromagnétiques et a découvert un nouveau phénomène. Les redresseurs à semi-conducteurs ont été appelés à remplacer une diode à vide coûteuse, l’éclairage à LED remplaçant progressivement les ampoules à incandescence.

Le phénomène détecté par Round aurait été constaté dans certaines diodes Schottky si nous appliquions une tension beaucoup plus élevée que celle en fonctionnement. Dans ce cas, il se produit une multiplication par avalanche de porteurs de charge minoritaires( trous) dans le métal. Ils sont injectés dans un semi-conducteur, où ils sont recombinés avec des électrons, et la différence de niveaux d'énergie tombe juste dans la plage visible du rayonnement. Le phénomène peut également être observé avec un fort déplacement inverse de la transition. Il existe même des études spéciales sur ce point.

Russian Losev ne figure généralement pas dans la littérature scientifique, mais le mérite de l’auteur dans la création d’un éclairage à LED est indiscutable. L'expérimentateur a constaté que certaines diodes brillaient lorsqu'elles étaient allumées vers l'avant, d'autres, dans tous les cas. Il a dérivé une formule pour la dépendance de la fréquence de rayonnement sur l'amplitude de la chute de tension à la jonction, brevetée du premier relais optique au monde. Les travaux se poursuivirent de 1924 jusqu'au début de la seconde guerre mondiale.

En 1939, Zoltan Bay et Georgy Zhigeti ont breveté une LED à base de carbure de silicium permettant de remplacer le carbure de bore émettant des couleurs: blanc, jaune pâle et vert pâle, en fonction des impuretés introduites dans les matériaux. En chemin, nous notons les développements de Kurt Lekhovits, du carbure de silicium dopé à l’arsenic pour obtenir la conductivité n et du bore - pour la conductivité p. Selon le texte du brevet, il est fait mention de la possibilité d'introduire dans le matériau des LED plusieurs autres impuretés: plomb, étain, cuivre, zinc, europium, samarium, bismuth, thallium, manganèse, argent et cérium. Le travail de

Losev a suscité l’intérêt actif de Lebner, un employé de l’ambassade des États-Unis, qui a breveté la LED verte en 1958.Une décennie plus tard, ils ont appris à fabriquer des structures en carbure de silicium en couches minces, ce qui a permis de créer un éclairage LED, où la forme correcte est utilisée comme élément de travail.

Développement de LED et éclairage

Il s'est avéré plus difficile d'obtenir le bleu. Déjà au milieu du XXe siècle, il était clair que les appareils avaient un grand avenir: pour pouvoir utiliser( pas pour l'éclairage) à la télévision, il était nécessaire de permettre l'un des schémas de couleurs. Par exemple, le célèbre RVB.Une LED bleue était nécessaire. L'efficacité au début des années 60 d'un tel appareil n'était que de 0,005%.Le carbure de silicium n’était pas la meilleure solution à ce problème, les échantillons les plus brillants fonctionnant à 470 nm avec une efficacité de 0,03%.Pour l'éclairage LED, cela n'est clairement pas approprié.

L'attention des chercheurs a attiré la publication du scientifique français Destrio, qui a suggéré d'utiliser le sulfure de zinc comme matériau principal des LED.De ce fait, les semi-conducteurs de la classe AIII BV, où le GaAs, que l’on trouve aujourd'hui partout, ont gagné en popularité.L'ère du nouveau composé a débuté en 1954, quand ils ont appris à fondre des plaques minces à partir de la fonte, et l'épitaxie a permis de former des jonctions pn à la surface, utilisées aujourd'hui dans l'éclairage à LED.

En 1962, il a été signalé la création des premiers lasers à semi-conducteurs dans l'infrarouge, avec une onde de 870 à 890 nm. Les appareils étaient clairement appelés à remplacer le rubis, sans cibler la création d'éclairage LED.Les nouveaux appareils fonctionnaient en mode continu à des températures de 77 K. La température a ensuite atteint 300 K( température ambiante).Une grande attention a été accordée à l'aspect technologique de la production de LED, qui est devenu la base du succès dans la création de l'éclairage à LED.Dans les années 60, une méthode horizontale a été développée pour la croissance de cristaux d’arséniure de gallium selon la méthode de Bridgeman.

Le rayonnement de LED provenant d'arséniure de gallium avec des impuretés de silicium est passé au-dessus de la plage d'absorption du substrat d'arséniure de gallium pur. En conséquence, toute la puissance du flux est allée à destination sans faiblir. Et l'arséniure de gallium se comportait comme du verre clair. Le rendement en quanta a été multiplié par 5 par rapport aux matériaux obtenus par les méthodes de diffusion du zinc. Les employés d’IBM Rupprecht et Woodall travaillaient sous terre pendant leur temps libre. Chacun était engagé dans son propre matériel. En conséquence, GaAsP et AlGaAs. Le premier alliage était considéré comme sans espoir. La difficulté s'est manifestée dans la technologie. Il était difficile de cultiver la forme correcte de cristaux stables. L'aluminium, entre autres choses, ajoutait activement de l'oxygène de l'air, les centres d'oxydation éteignaient les phénomènes de luminescence.

Woodall, lorsqu'il était étudiant aux cycles supérieurs, était spécialisé en métallurgie et avait entendu parler des transitions de phase des métaux. Et j'ai décidé d'expérimenter la concentration d'aluminium dans la masse fondue. En remplissant certaines conditions, il était possible d’obtenir un film d’une épaisseur de 100 microns, ce qui permettait de créer des diodes électroluminescentes présentant un spectre allant jusqu’à une teinte rouge foncé.Une augmentation supplémentaire de la concentration en aluminium a déplacé la zone de transparence de la substance. Il a donc été possible de créer sur la même matière une jonction pn fonctionnelle et un substrat pour celle-ci.

Un circuit de travail d'un instrument basé sur GaAsP avec une source d'alimentation sur une batterie classique a été immédiatement assemblé et présenté à la direction d'IBM.Certaines personnes ont reconnu l’invention comme très prometteuse. La première application a été trouvée dans la zone d'affichage des cartes mères. Dans le même temps, Texas Instruments a mis en place une production en série de dispositifs infrarouges à un prix incroyable de 130 dollars par pièce.