Super šviesus LED

„

Superbright“ LED yra reklaminis įrankis, kurio pardavėjai vilioja nepatikimus klientus. Tiesą sakant, ji atkreipia dėmesį tik į efektyvumą.

Ryškumo samprata

Nedaug tyrimų apie LED charakteristikas šioje srityje, žmogaus fiziologijos apribojimus. Akies jautrumas žaliosios bangos lygiui yra didesnis už analogišką raudonos spalvos parametrą.Nepakanka apskaičiuoti galios srauto tankį, nepakanka įsitikinti, kad terminis režimas neviršija to, kas leidžiama dėl gero efektyvumo. Būtina nustatyti rezultatą žmogaus regėjimo bruožams.

Dabar tampa aišku, kad gamintojų teiginiai apie itin ryškius LED yra tik reklaminis triktis. Manoma, kad produktas bus įvertintas sudėtingoje, bet netgi prisiminti - brangūs skaitytojai - kad nuosekli šviesa yra pavojinga akiai. Jūs neturėtumėte tikrinti produktų pagal savo viziją.

Jau dabar skausminga žiūrėti į įprastą 10 vatų LED šviesą, kai spinduliuojama matrica šviečia per matinį stiklą.Autoriai yra įsitikinę, kad leidžiama iškviesti bet kurį pateiktą itin šviesų LED.

kūrimo istorija Dauguma diodų veikia dėl liuminescencijos efekto, aptinkamo XX a. Pradžioje. Manoma, kad pirmieji šviesos diodai Henry Joseph Round netyčia padarė, kai įvertino silicio karbido ištaisymo savybes. Pažymėtina, kad Žemės planetoje esantis mineralinis karborundas beveik niekada nerastas, nors jis yra labai dažnas žvaigždžių atmosferoje.

apšvietimas Iš ten atvyko meteoritas, kuris 1891 m. Buvo labai sunkus Eugenui Achisonui. Ekskavatoriaus idėja yra gana suprantama - jis nusprendė, kad jis surado deimantus ant mirusio asteroido ir norėjo tyliai parduoti atradimą.Tačiau juvelyras pastebėjo, kad nėra jokių brangiausių akmenų ant planetos požymių.Ir tai atsitiko po metų.

Henry Joseph Round Carborund buvo dirbtinis. XX a. Pradžioje mineralas jau buvo išmokytas sintetinti. Kietumas yra mažesnis nei deimantas. Tyrinėdamas radijo kristalų detektorių( skatinamas kitų jau patentuotų tyrėjų patirtis), Henris atrado švytėjimą.Jis iškart parašė žurnalo „Electric World“ redakcinei kolegijai ir pranešė šią informaciją:

1. 10 V AC įtampa, geltonos spalvos karborundo mėginiai.
2. Kadangi potencialus skirtumas didėja iki 110 voltų tinklo, visi eksperimentiniai kristalai rodo liuminescenciją.
3. Kadangi spindulys padidėja, be geltonos, žalios, oranžinės ir mėlynos spalvos.
4. Atskiros medžiagos šviečia tik iš krašto, kitos - tūrio efektą.
5. Šis reiškinys nėra paaiškinamas termoelektriniu būdu.

švytėjimas įvyksta, kai pn jungtis yra šališka. Su dideliu pritaikytu įtampa į kristalą prasiskverbia nemažai mažumos įkrovimo nešiklių.Procesas paaiškinamas tunelio poveikiu. Kai „svečių kelionė“ pradeda rekombinuoti su pagrindiniais įkrovikliais, perteklinė energija tampa šviesa. Tai paaiškina faktą, kad esant žemoms įtampoms Henry Juozapas nesilaikė raundo.

Tačiau ne viskas yra taip paprasta. Schottky diodai, atstovaujami karborundu su metaliniais kontaktais, taip pat gali švytėti neigiama įtampa. Schema yra lygiai tokia pati, tačiau, turint didelį potencialų skirtumą, atsiranda lavinų suskirstymas. Puslaidininkiniai atomai jonizuojami pagreitintomis įkrovimo nešikliais, atvirkštinis rekombinavimas atliekamas šviesos fotono emisija.

Įspėjimas!Šiuolaikiniai šviesos diodai skleidžia tik tiesioginį pn sankryžos poslinkį, kai anodui taikomas teigiamas potencialas.

1928 m. Rusų darbus pakartojo Rusijos Losev. Mokslininkas ant kristalo detektoriaus sugebėjo gauti švytėjimą ir nustatė, kad pirmieji mėginiai šviečia tik unipoliniu ryšiu, o kitiems tiesioginės srovės kryptis nesvarbu. Bandymas suvokti faktą nesukėlė rezultatų.Tačiau raundo išvados buvo patvirtintos, kad poveikis nėra susijęs su termoelektriniu šildymu.

LED eros pradžia laikoma 60-ųjų pradžioje, kai pasirodė pirmieji karborundo filmai. Pirmųjų egzempliorių efektyvumas buvo neįtikėtinai mažas ir sudarė 0,005%.Priežastis yra paprasta - silicio karbidas yra toli gražu ne geriausia superspalvių diodų gamybos medžiaga. Pastarasis neįmanomas šiame technologijų etape.

Kas yra geriau?

90-ųjų pradžioje karborundas dingo iš lentynų.Paskutiniai mėlyni šviesos diodai spinduliuoja 470 nm diapazone, o efektyvumas - 0,03%.

Jau 50-aisiais buvo gerai ištirti AIIBVI grupės puslaidininkiai. Nuolat ieškojo naujų techninių sprendimų.Atsirado III-V klasės puslaidininkių šviesos diodai, kurių pavyzdys yra fizikos mokytojai, paaiškinantys priemaišų laidumo fenomeną.Šio tipo dirbtinės kilmės medžiagos nėra gamtoje. Doping gallium su arsenu, mokslininkai įgijo naują mokslinių tyrimų sritį.Priemaišos buvo įšvirkštos ant substrato skystos fazės arba dujų fazės epitaksiu.

Iki 1962 m. Lazeriai pasirodė pagal aprašytą medžiagą.Jiems buvo prognozuojama didelė kosmoso pramonės ateitis, tinkama bendravimui ir matavimams.„Texas Instruments“ atliko serijinę galio arsenido pagrindu pagamintų šviesos diodų gamybą.Šio kūrinio kaina buvo 130 dolerių.Šiandien šviesos diodų kaina labai sumažėjo, o galio arsenidas yra labai naudojamas valdymo skydams, ryšio įrenginiams ir kitiems dalykams kurti.

Fosforilintas galio arsenidas

Žinomų medžiagų efektyvumas pasirodė esantis per mažas, kad būtų sukurtos itin ryškios šviesos diodai. Taigi 1962 m. Holonyak ir Bevac atėjo į gallium arsenido fosforilinimo poreikį, kad pagerintų jų veikimą.Naujų prietaisų bruožas buvo aukštas radiacijos nuoseklumas. Tai reiškė, kad ryšių įranga laukė tolesnių patobulinimų, didelis vaidmuo tenka spindulių homogeniškumui.

Prieš tai, kai buvo sukurta daugiausia IBM inžinierių, išskyrus slaptus NASA projektus.1962 m. Garsus generolas Electric prisijungė prie kovos. Didėjantys kristalai iš dujų fazės epitakso, bendrovės inžinieriai pasiekė didelę sėkmę.Greitai padidėjo prietaisų efektyvumas, tačiau spinduliuotės nuoseklumas labai sumažėjo.„General Electric“ kaina buvo dvigubai didesnė nei „Texas Instruments“.

1968 m. „Monsanto“ įsigijo teises ir pradėjo gaminti LED šviesos diodų gamybą pagal fosforilintą galio arsenidą.Pardavimai kasmet išaugo bent keturis kartus, tačiau absoliučiais skaičiais išliko visiškai mikroskopiniai. Galiausiai pasirodo pirmieji LED skaitmeniniai ekranai.

galio fosfidas

Kartu buvo sukurta galio fosfido gamybos technologija. Kiekviena pramonės įmonė kovojo su savo unikalia medžiaga. Galio fosfidą perėmė Bell Laboratories. Tai tikriausiai nebuvo sąmoninga strategija, įmonės bijo abipusio įsisavinimo. Nors vienodumo faktas kelia nerimą.

Galio fosfido šviesos diodai leido gauti geltoną ir raudoną švytėjimą.„Bell Labs“ pradėjo dirbti kartu su kitais 60-ųjų pradžioje. Ką manote apie planuojamus veiksmus. Pirmieji leidiniai buvo nepriklausomi ir pateikti tik du mokslininkai( 1964):

• Grimmeys;
• Scholz.

Alavo lydiniai LED perėjimai iš galio fosfido yra pavadinti jų pavadinimu. Gauti duomenys, kad optinės savybės gerokai pagerėjo įvedant azoto priemaišas. Sustiprinus puslaidininkio struktūrą po augimo, efektyvumas padidėjo iki 2%.Tuo pačiu metu buvo ieškoma naujų spalvų savybių.Taip sukurta diodai, pagrįsti galio fosfidu, suteikiant žalią atspalvį, efektyvumas buvo 0,6%.

Tačiau!Žaliųjų šviesos diodų efektyvumas yra mažesnis, tačiau dėl padidėjusio akies jautrumo žalios spalvos diapazonui jie atrodė ryškesni nei raudonai.

LED

efektyvumas Kad šviesos diodas taptų itin ryškus, jam būdingas didelis efektyvumas. Logika yra pradinė.Kuo didesnė srovė, tuo didesnė kontaktų ozminio pasipriešinimo nuostoliai. Todėl, norint gauti didelį ryškumą mažai efektyviai, srovė yra labai padidinta. Puslaidininkis neegzistuos ir neišlyks. Nebuvo nieko, kad pirmasis lazeris dirbo su aušinimu iki 77 K. Be fizinių savybių, tai užtikrino tinkamą aušinimą.

Idealus LED, kurio efektyvumas yra 100% spinduliuojantis vieną fotoną kiekvienam švirkščiamam elektronui. Tai vadinama kvantiniu išeiga, idealiai lygi vienam. Tikros šviesos diodų efektyvumas apskaičiuojamas pagal optinės spinduliuotės galios santykį su įpurškimo srovė.

Skleidžiami fotonai turėtų eiti į kosmosą.Tam, jei įmanoma, atsidaro pn-sankryžos plotas. Iš tikrųjų didelė dalis fotonų lieka viduje. Todėl kiekvienas dizainas, be kita ko, pasižymi optiniu išėjimu. Paprastai parametras tampa pagrindiniu ribojančiu veiksniu, kuris vos pasiekia 50%.

Šviesos diodų efektyvumas paprastai suprantamas kaip spinduliuojamų fotonų skaičiaus ir suvestinės galios santykis. Paprastai įtampa p-n sankryžoje yra apie vieną ir pusę voltų, o tada srovė pakyla tiesiškai. Todėl galia prarandama užtvaros sluoksnio, spinduliuotės ir ohminio pasipriešinimo kaitinimo atveju. XXI a. Pradžioje 4% LED efektyvumas buvo laikomas normaliu( atsižvelgiant į optinę išvestį).

Siekiant padidinti produkciją ir galiausiai gauti itin ryškius LED, inžinieriai pradėjo ieškoti naujų konstruktyvių sprendimų.

Šviesos diodų efektyvumo didinimasPasiekimo metodas yra dvigubo pn sankryžos sukūrimas. Tokiu atveju spinduliuotės sluoksnį supa puslaidininkiai, kurių abiejų pusių laidumas yra kitoks, didinant mažumų vežėjų liejimo plotą.Dizainas atrodo kaip 5 sluoksnių sumuštinis:

1. Aktyvios spinduliuotės sluoksnis yra centre.
2. Abiejose pusėse jis yra padengtas puslaidininkiais, o tai sukelia du fiksavimo sluoksnius.
3. kontaktai apima išorinius puslaidininkius visoje zonoje, kad pagerintų srovės srautą.

Kvantinis derlius priklauso nuo šerdies storio. Grafikas yra nelinijinis ir parodo ryškią plokščią arba nuožulnią kuprą.Atitinkamai, norint pasirinkti iš jos ribų, kurios yra dešimtis mikronų, reikalinga storio vertė.Eksperimentai rodo, kad kvantinio derliaus padidėjimas pasiektas silpnu aktyvaus regiono dopingu. Priemaišų atomų skaičius neviršija dešimties iki vienuoliktosios galios vienetų kubiniame centimetre. Apskritai procesas yra gana prastai suprantamas.

Padidėjusi injekcija pasiekiama dopuojant ekstremalius sluoksnius.Čia esančių priemaišų koncentracija yra mažesnė už ankstesnį atvejį arba panašus kartų skaičius. Nors barjeras ir aktyvūs sluoksniai yra apibrėžti skirtingomis medžiagomis, svarbu, kad jų kristalų grotelės būtų vienodos struktūroje. Didėjant neatitikimui, kvantinis derlius smarkiai sumažėja.