סופר מואר LED

Superbright LED הוא תכסיס פרסום, כינוי שבו המוכרים לפתות לקוחות תמימים.למעשה, הוא מסתמך אך ורק על יעילות לשים לב.

הרעיון של בהירות

מחקרים מעטים על המאפיינים של LED בנושא זה, את המגבלות שהוטלו על ידי הפיזיולוגיה האנושית.רגישות העין לגלי הירוק היא סדר גודל גבוה יותר מהפרמטר המקביל לאדום.זה לא מספיק כדי לחשב את כוח השטף צפיפות, זה לא מספיק כדי לוודא כי המשטר התרמי לא הולך מעבר למה מותר, הודות יעילות טובה.הוא נדרש להטיל את התוצאה המתקבלת על תכונות הראייה האנושית.

עכשיו מתברר כי הצהרות של יצרנים על נוריות סופר בהיר הם רק גימיק הפרסום.הוא אמור להעריך את המוצר בקומפלקס המורכב, אך גם אז - היקר - שהאור הקוהרנטי מסוכן לעין.אתה לא צריך לבדוק את המוצרים על החזון שלהם.

זה כבר כואב להסתכל רגיל 10-LED LED שעה כאשר מטריקס מקרין זורחת דרך זכוכית חלבית.המחברים בטוחים כי מותר להתקשר כל LED המוצגים LED בהיר.

ההיסטוריה של הפיתוח של

רוב הדיודות פועלות בשל אפקט הארה, שהתגלה בתחילת המאה ה -20.הוא האמין כי נוריות הראשון נעשו שלא בכוונה על ידי הנרי ג 'וזף עגול כאשר הוא העריך את המאפיינים תיקון של סיליקון קרביד.ראוי לציין כי carborundum מינרליים על כדור הארץ הוא כמעט אף פעם לא נמצא, אם כי הוא נפוץ מאוד באטמוספרות כוכבים.

משם הגיע מטאוריט, שהיה קשה מדי עבור יוג'ין אחיסון בשנת 1891.הרעיון של החופר הוא מובן למדי - הוא החליט שהוא גילה יהלומים על האסטרואיד המת ורצה למכור בשקט את הממצא.אבל הצורף ציין כי אין סימנים אופייניים לאבן היקרה ביותר על הפלנטה.וזה קרה כעבור שנים.

הנרי ג'וזף סיבוב קרבורונד היה מלאכותי.בתחילת המאה ה -20, המינרל כבר למד לסנתז.בקשיחות האבן נחותה רק ליהלום.בחקירת גלאי גביש לרדיו( עודדו מניסיונם של חוקרים אחרים שכבר חתמו על פטנט), גילה אנרי זוהר.הוא כתב מיד למערכת המערכת של כתב העת World Electric ודיווח על מידע זה:

1. במתח של 10 וולט AC, דגימות של carborundum באור צהוב למעלה.
2. ככל שהפרש הפוטנציאלי גדל עד ל -110 וולט, כל גבישי הניסוי מראים אור.
3. כמו המתח בספקטרום מגביר, בנוסף צהוב, ירוק, כתום וכחול צבעים הם ציינו.
4. חומרים בודדים זוהרים רק מהקצה, אחרים מראים השפעה נפחית.
5. התופעה אינה מוסברת על ידי thermoelectricity.

זוהר מתרחשת כאשר צומת pn מוטה.עם מתח יישומי גדול, מספר ניכר של נושאות תשלום המיעוט לחדור לתוך הגביש.התהליך מוסבר על ידי אפקט המנהרה.כאשר "אורח סיור" להתחיל recombine עם נושאות המטען הראשי, עודף אנרגיה הופך אור.זה מסביר את העובדה כי, במתח נמוך, הנרי יוסף לא לצפות סיבוב.

עם זאת, לא הכל כל כך פשוט.דיודות Schottky - המיוצגות על ידי carborundum עם אנשי קשר מתכת - יכול גם זוהר עם מתח מיושם שלילי.התוכנית היא בדיוק אותו הדבר, אבל עם הבדל פוטנציאלי משמעותי, התמוטטות מפולת מתרחשת.אטומי המוליכים למחצה הם מיונן על ידי נושאות תשלום מואץ, רקומבינציה לאחור מבוצעת עם פליטה של ​​פוטון של אור.אזהרה

!נוריות מודרניות פולטות רק בעקירה ישירה של צומת pn, כאשר פוטנציאל חיובי מוחל על האנודה.

יצירות הסיבוב חזרו על ידי Losev רוסית בשנת 1928.המדען על גלאי הגביש הצליח להשיג זוהר ומצא כי דגימות הראשון זוהר רק עם חיבור חד קוטבי, עבור אחרים את הכיוון של זרם ישיר לא משנה.ניסיונות להבין את העובדה לא הובילו לתוצאה.אבל המסקנה של הסיבוב אושרה כי ההשפעה אינה קשורה חימום Thermoelectric.

תחילת עידן ה- LED נחשבת בתחילת שנות ה -60, כאשר הופיעו לראשונה סרטי הקרבורנדום.היעילות של הדגימות הראשונות התבררה כקטנה להפליא והסתכמה ב -0.005%.הסיבה היא פשוטה - סיליקון קרביד רחוק מהחומר הטוב ביותר לייצור דיודות סופר בהיר.זה האחרון אינו אפשרי בשלב זה של הטכנולוגיה.

מה עדיף?

בשנות ה -90 המוקדמות, קרבורונדום נעלם מהמדפים.האחרון כחול LEDs הנפלטת בטווח של 470 ננומטר עם יעילות של 0.03%.

כבר בשנות ה -50, מוליכים למחצה מקבוצת AIIBVI נחקרו היטב.הפיק חיפוש מתמיד אחר פתרונות טכניים חדשים.הדיודות פולטות האור של מוליכים למחצה III-V בכיתה הופיע, באמצעות הדוגמה של מורים לפיזיקה להסביר טומאה מוליכות.חומרים מסוג זה של מקור מלאכותי אינם נמצאים בטבע.על ידי סמים גליום עם ארסן, מדענים השיגו שדה חדש למחקר.זיהומים הוזרקו על המצע על ידי שלב בשלב נוזלי או שלב epitax.

בשנת 1962, לייזרים כבר הופיע על בסיס החומר המתואר.הם חזו עתיד גדול בתעשיית החלל, מתאים לתקשורת ומדידות.הייצור הסידורי של נוריות מבוסס על גליום arsenide בוצע על ידי טקסס אינסטרומנטס.מחיר היצירה היה 130 דולר.כיום, העלות של נוריות יש ירידה משמעותית, ו arsenide גליום הוא מאסיבי נעשה שימוש כדי ליצור לוחות בקרה, התקני תקשורת ודברים אחרים.

phosphorylated גליום ארסניד

היעילות של חומרים ידועים התברר להיות קטן מדי כדי ליצור נוריות בהירות סופר.אז Holonyak ו Bevac הגיע בשנת 1962 לצורך זרחון של גליום ארסניד כדי לשפר את הביצועים.תכונה של המכשירים החדשים היתה הקוהרנטיות הגבוהה של הקרינה.משמעות הדבר היא כי ציוד תקשורת חיכה שיפורים נוספים, קרן הומוגניות משחק תפקיד גדול.

לפני זה היה על הפיתוח בעיקר של מהנדסי יבמ, למעט פרויקטים סוד נאס"א.ב- 1962 הצטרף גנרל אלקטריק למאבק.הגבישים הגוברת על ידי גז שלב epitaxy, המהנדסים של החברה השיגו הצלחה ראויה לציון.יעילות המכשירים עלתה במהירות, אך הקוהרנטיות של הקרינה צומצמה במידה ניכרת.מחירו של ג 'נרל אלקטריק היה גבוה פי שניים כמו טקסס אינסטרומנטס, אצווה יצא בזעף.

בשנת 1968, רכשה Monsanto את הזכויות והחלה בייצור המוני של נוריות מבוסס על ארסניד גליום phosphorylated.המכירות גדלו מדי שנה לפחות פי ארבעה, אך נותרו מיקרוסקופיות לחלוטין במונחים מוחלטים.לבסוף, הראשון מציג מציג דיגיטלי LED.

גליום פוספיד

במקביל, גליום פוספיד ייצור הטכנולוגיה פותחה.כל חברה בתעשייה נאבקה בחומר ייחודי משלה.גליום פוספיד נלקח על ידי בל מעבדות.זו כנראה לא היתה אסטרטגיה מכוונת, חברות פחדו של קליטה הדדית.למרות העובדה אחידות הוא מדאיג.

גליום פוספיד LEDs אפשר לקבל זוהר צהוב ואדום.בל מעבדה החלה לעבוד יחד עם אחרים בתחילת שנות ה -60.מה גורם לך לחשוב על הפעולה המתוכננת.הפרסומים הראשונים היו עצמאיים ונעשו רק על ידי שני מדענים( 1964):

• Grimmeys;
• שולץ.

Toy-alloyed מעברים LED של גליום פוספיד נקראים על שמו.הנתונים שהתקבלו כי תכונות אופטיות משופרת מאוד על ידי הקדמה של זיהומים של חנקן.חישול המבנה של מוליכים למחצה לאחר הצמיחה שלה, את היעילות היה מסוגל להגדיל ל 2%.במקביל, נערך חיפוש עבור תכונות צבע חדשות.דיודות שנוצרו על בסיס גליום פוספיד, נותן גוון ירוק, היעילות היתה 0.6%.

עם זאת!היעילות של נוריות LED ירוקות נמוכה יותר, אבל בגלל הרגישות המוגברת של העין לטווח הירוק, הם נראו בהירים יותר מאדום.

LED יעילות

על מנת LED להפוך סופר בהיר, הוא מאופיין על ידי יעילות גבוהה.ההיגיון הוא יסודי.ככל שהזרם גבוה יותר, כך גדול ההפסד על ההתנגדות האומנית של המגעים.כתוצאה מכך, כדי להשיג בהירות גבוהה עם יעילות נמוכה, הנוכחי הוא גדל מאוד.המוליכים למחצה לא יעמדו וימסו.אין פלא הלייזר הראשון עבד עם קירור עד 77 ק בנוסף לתכונות הפיזיות שלה, זה הבטיח קירור נאות.

LED אידיאלי עם יעילות של 100% מקרין פוטון אחד עבור כל אלקטרונים מוזרק.זה נקרא תשואה קוונטית, שווה באופן אידיאלי אחד.ב LED אמיתי, היעילות נאמדת על ידי היחס בין הכוח של קרינה אופטית הזרם הנוכחי.

הפוטונים הנפלטים צריכים להיכנס לחלל.לשם כך, אם אפשר, נפתח שטח הצומת.במציאות, חלק ניכר מהפוטונים נשאר בפנים.לכן, כל עיצוב, בין היתר, מאופיינת על ידי פלט אופטי.בדרך כלל, הפרמטר הופך את הגורם המגביל העיקרי, בקושי להגיע 50%.

היעילות של LED מובנת בדרך כלל כיחס בין מספר הפוטונים הנפלטים לכוח המסוכם.בדרך כלל, מתח בצומת p-n הוא בסדר גודל של וולט אחד וחצי, ואז הזרם עולה באופן ליניארי.כתוצאה מכך, הכוח הוא איבד את העקירה של שכבת המכשול, קרינה וחימום של התנגדות ohmic.בתחילת המאה XXI, יעילות LED של 4% נחשב נורמלי( בהתחשב פלט אופטי).

כדי להגדיל את התפוקה ולבסוף לקבל LED בהיר במיוחד, מהנדסים החלו לחפש פתרונות קונסטרוקטיביים חדשים.

שיפור היעילות של נוריותשיטת ההישגים היא יצירת צומת כפול.במקרה זה, שכבת הקרינה מוקפת מוליכים למחצה של סוג אחר של מוליכות משני הצדדים, הגדלת שטח הליהוק של המיעוט.העיצוב נראה כמו כריך 5 שכבת:

1. שכבת הקרינה הפעילה היא במרכז.
2. משני הצדדים הוא מכוסה על ידי מוליכים למחצה, אשר גורם לנוכחות של שתי שכבות נעילה.
3. לכסות את המוליכים למחצה החיצוניים על פני כל האזור כדי לשפר את הזרם הנוכחי.

התשואה הקוונטית תלויה בעובי הליבה.הגרף הוא לא ליניארי ומדגים בולטת שטוח או משופע גבנון.לפיכך, ערך עובי נדרש לבחור מתוך גבולות, שהם עשרות מיקרון.ניסויים מראים כי עליות התשואה הקוונטית מושגות על ידי סימום חלש של האזור הפעיל.מספר אטומי הטומאה אינו עולה על 10 עד הכוח השביעי של יחידות לכל סנטימטר מעוקב.באופן כללי, התהליך הוא הבין בצורה גרועה למדי.

זריקה מוגברת מושגת על ידי סימום שכבות קיצוניות.הריכוז של זיהומים כאן הוא לפחות בסדר גודל נמוך יותר מאשר במקרה הקודם, או מספר דומה של פעמים גבוה יותר.למרות המכשול ואת השכבות הפעילים הם מעצם הגדרתם מיוצג על ידי חומרים שונים, חשוב כי גבישים קריסטל שלהם להיות זהים במבנה.עם אי-התאמה גוברת, התשואה הקוונטית יורדת בחדות.