Super spilgts LED

Superbright LED ir reklāma, kas ir epitets, uz kura pārdevēji piesaista nenojaušus klientus. Faktiski tā pievērš uzmanību tikai efektivitātei.

Spilgtuma jēdziens

Daži pētījumi par LED īpašībām šajā jautājumā, ierobežojumi, ko nosaka cilvēka fizioloģija. Acu jutīgums pret zaļajiem viļņiem ir lielums, kas ir augstāks par analogo sarkanā parametra vērtību. Nepietiek, lai aprēķinātu jaudas plūsmas blīvumu, nepietiek, lai pārliecinātos, ka siltuma režīms nepārsniedz to, kas ir atļauts, pateicoties labai efektivitātei. Ir nepieciešams uzlikt rezultātā iegūto rezultātu uz cilvēka redzes īpašībām.

Tagad kļūst skaidrs, ka ražotāju paziņojumi par super spilgtiem LED ir tikai reklāmas triks. Ir paredzēts novērtēt produktu kompleksā, bet pat tad atcerēties - dārgais lasītājs -, ka saskaņota gaisma ir bīstama acīm. Jums nevajadzētu pārbaudīt produktus pēc savas vīzijas.

Jau tagad ir sāpīgi aplūkot parasto 10 vatu LED gaismu, kad izstarojošā matrica spīd cauri matētajam stiklam. Autori ir pārliecināti, ka ir pieļaujams izsaukt jebkuru prezentēto super spilgtu LED.

izstrādes vēsture Lielākā daļa diodu darbojas 20. gs. Sākumā atklātā luminiscences efekta dēļ.Tiek uzskatīts, ka pirmās gaismas diodes Henrijs Džozefs raunds veica nejauši, novērtējot silīcija karbīda rektifikācijas īpašības. Jāatzīmē, ka minerālūdens karborunds uz planētas Zemes gandrīz nekad nav atrasts, lai gan tas ir ļoti izplatīts zvaigžņu atmosfērā.

apgaismojums No turienes ieradās meteorīts, kas bija pārāk grūts Eugenijai Achisonam 1891. gadā.Ekskavatora ideja ir diezgan saprotama - viņš nolēma, ka viņš ir atradis dimantus uz mirušā asteroīda un gribēja mierīgi pārdot atradni. Bet juvelieris atzīmēja, ka uz planētas visdārgākā akmens nav raksturīgu pazīmju. Un tas notika gadus vēlāk.

Henry Joseph Round Carborund bija mākslīgs.20. gadsimta sākumā minerāls jau bija iemācīts sintezēt. Cietumā akmens ir zemāks par dimantu. Henrija atklāja spīdumu, pētot radio kristālu detektoru( ko veicina citu jau patentētu pētnieku pieredze).Viņš nekavējoties rakstīja žurnāla "Electric World" redkolēģijai un ziņoja par šo informāciju:

1. 10 V AC spriegumā degorunda paraugi dzeltenā gaismā.
2. Tā kā potenciālā atšķirība palielinās līdz 110 voltu elektrotīklam, visiem eksperimentālajiem kristāliem ir luminiscence.
3. Palielinoties spriegumam spektrā, papildus dzeltenajai, zaļajai, oranžajai un zilajai krāsai.
4. Atsevišķi materiāli izgaismojas tikai no malas, citi - tilpuma efektu.
5. Parādība nav izskaidrojama ar termoelektriku.

kvēlot, kad pn krustojums ir neobjektīvs. Ar lielu pielietoto spriegumu kristālē iekļūst ievērojams skaits mazākuma lādiņu nesēju. Process ir izskaidrojams ar tuneļa efektu. Kad "viesu tūre" sāk rekombinēties ar galvenajiem lādiņiem, liekais enerģija pārvēršas gaismā.Tas izskaidro faktu, ka zemos spriegumos Henrijs Džozefs neievēroja kārtu.

Tomēr ne viss ir tik vienkārši. Schottky diodes, ko pārstāv karborunds ar metāla kontaktiem, var arī spīdēt ar negatīvu piemēroto spriegumu. Shēma ir tieši tāda pati, bet ar ievērojamu potenciālo atšķirību rodas lavīnu sadalījums. Pusvadītāju atomus jonizē paātrināti uzlādes nesēji, reversā rekombinācija tiek veikta ar gaismas fotona emisiju.

Brīdinājums! Mūsdienu gaismas diodes izdala tikai tiešā pn-krustojuma pārvietojumā, kad anodam tiek piemērots pozitīvs potenciāls.

1928. gadā krievu Losevs atkārtoja kārtas darbus. Kristāla detektora zinātniekam izdevās iegūt spīdumu un konstatēja, ka pirmie paraugi spīd tikai ar vienpola savienojumu, bet citiem - līdzstrāvas virziens nav svarīgs. Mēģinājumi saprast šo faktu neizraisīja rezultātu. Bet kārtas noslēgums tika apstiprināts, ka ietekme nav saistīta ar termoelektrisko apsildi.

LED laikmeta sākums tiek uzskatīts par 60. gadu sākumu, kad parādījās pirmās karborunda filmas. Pirmo īpatņu efektivitāte izrādījās pārsteidzoši maza un sasniedza 0,005%.Iemesls ir vienkāršs - silīcija karbīds ir tālu no labākajiem materiāliem, lai ražotu super-spilgtas diodes. Pēdējā minētā tehnoloģija šajā posmā nav iespējama.

Kas ir labāks?

90. gadu sākumā karborunds pazuda no plauktiem. Pēdējās zilās gaismas diodes izstarotas diapazonā no 470 nm ar efektivitāti 0,03%.

Jau 50-tajos gados AIIBVI grupas pusvadītāji bija labi izpētīti. Izveidoja pastāvīgu jaunu tehnisko risinājumu meklēšanu. Izrādījās III-V klases pusvadītāju gaismas diodes, izmantojot piemēru, kura fizikas skolotāji izskaidro piemaisījumu vadītspējas fenomenu.Šāda veida mākslīgās izcelsmes materiāli nav atrodami dabā.Dopējot galliju ar arsēnu, zinātnieki ieguva jaunu pētījumu jomu. Piemaisījumi tika ievadīti uz substrāta ar šķidrās fāzes vai gāzes fāzes epitaksi.

Līdz 1962. gadam lāzeri jau parādījās, pamatojoties uz aprakstīto materiālu. Viņiem tika prognozēts liels kosmosa nozares nākotne, kas ir piemērota komunikācijai un mērījumiem. Texas Instruments veica sērijveida LED ražošanu, pamatojoties uz gallija arsenīdu. Koka cena bija 130 dolāri. Mūsdienās gaismas diožu izmaksas ir ievērojami samazinājušās, un gallija arsenīdu plaši izmanto, lai izveidotu vadības paneļus, sakaru ierīces un citas lietas.

Fosforilēts gallija arsēns

Zināmo materiālu efektivitāte izrādījās pārāk maza, lai radītu super spilgtas LED.Tātad Holonyak un Bevac 1962. gadā nonāca pie gallija arsenīda fosforilācijas nepieciešamības, lai uzlabotu sniegumu. Jauno ierīču iezīme bija augsta radiācijas saskanība. Tas nozīmēja, ka sakaru iekārtas gaida turpmākus uzlabojumus, liela nozīme ir staru homogenitātei.

Pirms tā bija galvenokārt IBM inženieru izstrāde, izņemot slepenos NASA projektus.1962. gadā slavenais ģenerālis Electric pievienojās cīņai. Augošie kristāli ar gāzes fāzes epitaksi, uzņēmuma inženieri ir sasnieguši ievērojamus panākumus. Ierīču efektivitāte strauji palielinājās, bet radiācijas saskaņotība ievērojami samazinājās. General Electric cena bija divas reizes augstāka nekā Texas Instruments, partija izrādījās niecīga.

1968. gadā Monsanto iegādājās tiesības un sāka ražot gaismas diodes ar fosforilētu gallija arsenīdu. Pārdošanas apjomi katru gadu palielinājās vismaz četras reizes, bet absolūtos skaitļos palika absolūti mikroskopiski. Visbeidzot, parādās pirmie LED digitālie displeji.

Gallifosfīds

Paralēli tika izstrādāta gallija fosfīda ražošanas tehnoloģija. Katrs nozares uzņēmums cīnījās ar savu unikālo materiālu. Gallija fosfīdu pārņēma Bell Laboratories. Tas, iespējams, nebija apzināta stratēģija, uzņēmumi baidījās no savstarpējas absorbcijas. Lai gan vienveidības fakts ir satraucošs.

Gallija fosfīda gaismas diodes ļāva iegūt dzeltenu un sarkanu spīdumu. Bell Labs sāka strādāt kopā ar citiem 60. gadu sākumā.Kas liek domāt par plānoto darbību. Pirmās publikācijas bija neatkarīgas un tikai divi zinātnieki( 1964):

• Grimmeys;
• Scholz.

Pēc to nosaukuma tiek nosaukti alvas sakausējumi no gallija fosfīda. Iegūtie dati, ka optiskās īpašības ir ievērojami uzlabotas, ieviešot slāpekļa piemaisījumus. Pēc pusvadītāju struktūras izlīdzināšanas pēc tās augšanas efektivitāte varēja pieaugt līdz 2%.Tajā pašā laikā tika veikta jaunu krāsu īpašību meklēšana. Tā radīja diodes, kuru pamatā ir gallija fosfīds, dodot zaļu krāsu, efektivitāte bija 0,6%.

Tomēr! Zaļo gaismas diožu efektivitāte ir zemāka, bet acs paaugstināta jutība pret zaļo diapazonu, šķiet, bija spilgtāka nekā sarkana.

LED

efektivitāte Lai LED varētu kļūt par spilgtu, tam raksturīga augsta efektivitāte. Loģika ir elementāra. Jo lielāka ir strāva, jo lielāks zaudējums no kontaktu ommiskās pretestības. Līdz ar to, lai iegūtu augstu spilgtumu ar zemu efektivitāti, strāva ir ārkārtīgi palielināta. Pusvadītājs nestāvēs un neizkausēs. Nav brīnums, ka pirmais lāzers strādāja ar dzesēšanu līdz 77 K. Papildus fizikālajām īpašībām tas nodrošināja pienācīgu dzesēšanu.

Ideāls LED ar 100% efektivitāti izdala vienu fotonu uz vienu ievadīto elektronu. To sauc par kvantu ienesīgumu, ideāli vienādu ar vienu. Reālā LED režīmā efektivitāte tiek novērtēta pēc optiskā starojuma jaudas un iesmidzināšanas strāvas.

Emitētie fotoni ir jāiet kosmosā.Šim nolūkam, ja iespējams, atveras pn-krustojuma laukums. Patiesībā ievērojama daļa fotonu paliek iekšā.Tāpēc katram dizainam, cita starpā, ir raksturīga optiskā izeja. Parasti parametrs kļūst par galveno ierobežojošo faktoru, kas tikko sasniedz 50%.

Gaismas diodes efektivitāte parasti tiek uztverta kā izstaroto fotonu skaita attiecība pret summēto jaudu. Raksturīgi, ka spriegums uz p-n krustojuma ir viena un puse voltu secībā, un tad strāva palielinās lineāri. Līdz ar to jauda tiek zaudēta barjeras slāņa pārvietošanai, starojumam un ohmiskās pretestības sildīšanai. XXI gadsimta sākumā gaismas diožu efektivitāte 4% tika uzskatīta par normālu( ņemot vērā optisko izeju).

Lai palielinātu produkciju un beidzot iegūtu ļoti spilgtu LED, inženieri sāka meklēt jaunus konstruktīvus risinājumus.

LED gaismas diožu efektivitātes uzlabošana

Dual heterostructures

Diodes spilgtuma palielināšana tiek panākta, saglabājot augstu nesēja koncentrāciju. Sasniegšanas metode ir dubultā pn-krustojuma izveide.Šajā gadījumā starojuma slāni ieskauj pusvadītāji, kuru abu pušu vadītspēja ir atšķirīga, palielinot mazākuma pārvadātāju liešanas laukumu. Dizains izskatās kā 5 kārtu sendvičs:

1. Aktīvā starojuma slānis atrodas centrā.
2. Abās pusēs tā ir pārklāta ar pusvadītājiem, kas izraisa divu bloķēšanas slāņu klātbūtni.
3. Kontakti aptver ārējos pusvadītājus visā teritorijā, lai uzlabotu strāvas plūsmu.

Kvantu daudzums ir atkarīgs no pamatnes biezuma. Grafiks ir nelineārs un parāda izteiktu plakanu vai slīpu kupolu. Attiecīgi, biezuma vērtība ir nepieciešama, lai izvēlētos no tā robežām, kas ir desmitiem mikronu. Eksperimenti liecina, ka kvantu ražas pieaugums tiek panākts ar vāju dopingu aktīvajā reģionā.Piemaisījumu atomu skaits nepārsniedz desmit līdz septiņpadsmitajai vienībai uz kubikcentimetru. Kopumā process ir salīdzinoši slikti saprotams.

Palielināta injekcija tiek panākta ar dopinga ekstremāliem slāņiem. Piemaisījumu koncentrācija šajā gadījumā ir mazāka par iepriekšējo gadījumu vai līdzīgs reižu skaits lielāks. Lai gan barjera un aktīvie slāņi pēc definīcijas ir pārstāvēti dažādos materiālos, ir svarīgi, lai to kristāla režģi būtu identiski. Palielinoties nesakritībai, kvantu ienesīgums krasi samazinās.