Superbright LED er en reklamebrett, et epitett som selgere lokker intetanende kunder. Faktisk er det bare avhengig av effektivitet å være oppmerksom.
Konseptet lysstyrke
Få studier av egenskapene til LED-lampen i dette problemet, begrensningene av menneskelig fysiologi.Øyens følsomhet til bølgene av grønt er en størrelsesorden høyere enn den analoge parameteren for rød. Det er ikke nok å beregne strømfluxdensiteten, det er ikke nok å sørge for at termisk regimet ikke går utover det som er tillatt, takket være god effektivitet. Det er pålagt å pålegge det resulterende resultatet på egenskapene til menneskesyn.
Nå blir det klart at uttalelsene fra produsentene om superlette lysdioder er bare en reklamegummi. Det skal evaluere produktet i komplekset, men husk - kjære leser - at sammenhengende lys er farlig for øyet. Du bør ikke sjekke produktene på egen visjon.
Det er allerede vondt å se på et vanlig 10 watt LED-lys når strålingsmatrisen skinner gjennom et frostet glass. Forfatterne er sikre på at det er tillatt å ringe noen presentert superlys lysdiode.
Historien om utviklingen av
De fleste dioder opererer på grunn av luminescenseffekten, oppdaget i begynnelsen av det 20. århundre. Det antas at de første lysdiodene ble utilsiktet av Henry Joseph Round da han evaluerte korrigerende egenskaper av silisiumkarbid. Det er bemerkelsesverdig at mineralcarborundumet på planeten Jorden nesten ikke er funnet, selv om det er ekstremt vanlig i stellar atmosfærer.
Lys belysning av
Derfra ankom en meteoritt, som var for tøff for Eugene Achison i 1891.Ideen til gravemaskinen er ganske forståelig - han bestemte seg for at han hadde oppdaget diamanter på den døde asteroiden og ønsket å stille salgsfullt. Men juveleren bemerket at det ikke er noen karakteristiske tegn på den mest verdifulle steinen på planeten. Og det skjedde år senere.
Henry Joseph Round Carborund var kunstig. Ved begynnelsen av 1900-tallet ble mineralet allerede lært å syntetisere. I hardhet er steinen dårligere enn diamant. Etterforsker en krystalldetektor for radio( oppmuntret av erfaring fra andre forskere som allerede har patentert), oppdaget Henry en glød. Han skrev umiddelbart til redaksjonen til magasinet Electric World og rapporterte denne informasjonen:
- Ved en spenning på 10 V AC, ble prøver av carborundum i gult lys opp.
- Da potensial forskjellen øker opp til 110 volt strøm, viser alle eksperimentelle krystaller luminescens.
- Da spenningen i spekteret øker, blir det i tillegg til gule, grønne, oransje og blå farger notert.
- Individuelle materialer glød bare fra kanten, andre viser en volumetrisk effekt.
- Fenomenet forklares ikke av termoelektrisitet.
Glød oppstår når pn-krysset er partisk. Med en stor påført spenning trenger et betydelig antall minoritetsladere inn i krystallet. Prosessen forklares av tunnel-effekten. Når "gjesteturen" begynner å rekombinere med hovedladeren, blir overskuddsenergien til lys. Dette forklarer det faktum at Henry Joseph ikke observert runde ved lave spenninger.
Men alt er ikke så enkelt. Schottky-dioder - representert ved karborundum med metallkontakter - kan også lyse med en negativ påført spenning. Ordningen er nøyaktig den samme, men med en betydelig potensiell forskjell oppstår en lavine-sammenbrudd. Halvlederatomer ioniseres av akselerert ladningsbærere, den omvendte rekombination utføres med utslipp av en foton av lys.
Advarsel! Moderne lysdioder utsender kun ved en direkte forskyvning av pn-krysset, når et positivt potensial påføres anoden.
Rundens verk ble gjentatt av russisk losev i 1928.Vitenskapsmannen på krystalldetektoren klarte å få en glød og fant ut at de første prøvene bare lyser med en unipolar forbindelse, og for andre er retningen av likestrøm ingen betydning. Forsøk på å forstå faktumet førte ikke til resultatet. Men rundens konklusjon ble bekreftet at effekten ikke er knyttet til termoelektrisk oppvarming.
Begynnelsen av LED-epoken regnes som tidlig på 60-tallet, da de første carborundumfilmene dukket opp. Effektiviteten til de første prøvene viste seg å være utrolig liten og utgjorde 0,005%.Årsaken er enkel - silisiumkarbid er langt fra det beste materialet for fremstilling av superlette dioder. Sistnevnte er ikke gjennomførbart på dette stadium av teknologi.
Hvilken er bedre?
På begynnelsen av 90-tallet forsvant carborundum fra hyllene. De siste blå LEDene utgitt i området 470 nm med en effektivitet på 0,03%.
Allerede på 50-tallet var halvledere fra AIIBVI-gruppen godt studert. Produsert en konstant søk etter nye tekniske løsninger. Lysdiodene fra III-V klasse halvledere dukket opp, ved hjelp av eksemplet som lærere av fysikk forklarer urenhetens ledningsevne. Materialer av denne typen kunstig opprinnelse finnes ikke i naturen. Ved doping gallium med arsenik fikk forskere et nytt felt for forskning. Urenhetene ble injisert på substratet ved væskefase eller gassfase-epitaks.
I 1962 hadde lasere allerede vist seg på grunnlag av det beskrevne materialet. De ble spådd en stor fremtid i romindustrien, egnet for kommunikasjon og målinger. Den serielle produksjonen av lysdioder basert på galliumarsenid ble utført av Texas Instruments. Prisen på brikken var 130 dollar. I dag har kostnadene for lysdiodene blitt kraftig redusert, og galliumarsenid brukes til å skape kontrollpaneler, kommunikasjonsutstyr og andre ting.
fosforylert galliumarsenid.
Effektiviteten av kjente materialer viste seg å være for liten til å skape superlysede LED-er. Så Holonyak og Bevac kom i 1962 til behovet for fosforylering av galliumarsenid for å forbedre ytelsen. En funksjon av de nye enhetene var strålingens høye sammenheng. Dette medførte at kommunikasjonsutstyr ventet på ytterligere forbedringer, strålehomogenitet spiller en stor rolle.
Modern Technologies
Før det handlet om utviklingen hovedsakelig av IBM-ingeniører, bortsett fra de hemmelige NASA-prosjektene. I 1962 kom den kjente General Electric i kampen. Voksende krystaller ved gassfase-epitaks, har ingeniører i selskapet oppnådd bemerkelsesverdig suksess. Effektiviteten til enhetene ble raskt økt, men strålingens sammenheng ble sterkt redusert. Prisen på General Electric var dobbelt så høy som Texas Instruments, batchen kom ut sparsom.
I 1968 kjøpte Monsanto rettighetene og startet masseproduksjon av lysdioder basert på fosforylert galliumarsenid. Salgene vokste årlig minst fire ganger, men forblir absolutt mikroskopiske i absolutte tal. Til slutt vises de første LED-digitale displayene.
Galliumfosfid
Parallelt utviklet teknologien for galliumfosfidproduksjon. Hvert firma i bransjen kjempet med sitt eget unike materiale. Galliumfosfid ble tatt opp av Bell Laboratories. Dette var sannsynligvis ikke en bevisst strategi, firmaene var redde for gjensidig opptak. Selv om fakta om uniformitet er alarmerende.
Gallium fosfid LED gjorde det mulig å få en gul og rød glød. Bell Labs begynte å jobbe sammen med andre tidlig på 60-tallet. Hva får deg til å tenke på den planlagte handlingen. De første publikasjonene var uavhengige og laget av to forskere( 1964):
- Grimmeys;
- Scholz.
Tinnlegerte LED-overganger fra galliumfosfid er oppkalt etter dem. Dataene oppnådd at de optiske egenskapene er sterkt forbedret ved innføring av urenheter av nitrogen. Annealing strukturen av en halvleder etter veksten, effektiviteten var i stand til å øke til 2%.Samtidig ble det søkt etter nye fargekvaliteter. Så skapt dioder basert på galliumfosfid, noe som gir en grønn fargetone, var effektiviteten 0,6%.
Men! Effektiviteten til grønne lysdioder er lavere, men på grunn av økt følsomhet for øyet mot det grønne området, virket de lysere enn rødt.
LED
effektivitet For at lysdioden skal bli superklar, er den preget av høy effektivitet. Logikken er elementær. Jo høyere gjeldende, desto større tap på kontaktens ohmiske motstand. Følgelig for å oppnå høy lysstyrke med lav effektivitet, er strømmen ekstremt økt. Halvlederen vil ikke stå og smelte. Det var ikke for ingenting at den første laseren arbeidet med kjøling til 77 K. I tillegg til sine fysiske egenskaper sørget dette for riktig kjøling.
En ideell LED med en effektivitet på 100% utstrålende en foton for hver elektron injisert. Dette kalles et kvantutbytte, ideelt sett lik ett. I en ekte LED beregnes effektiviteten ved forholdet mellom effekten av optisk stråling og injeksjonsstrømmen.
De utstrålede fotonene skal gå inn i rommet. For dette, om mulig, åpnes området av pn-krysset. I virkeligheten forblir en betydelig del av fotene inni. Derfor er hvert design preget av en optisk utgang. Vanligvis blir parameteren hovedbegrensende faktor, nesten 50%.
Effektiviteten til en LED forstås vanligvis som forholdet mellom antall emitterte fotoner og den oppsummerte effekten. Vanligvis er en spenning på p-n-krysset på rekkefølgen på en og en halv volt, og deretter øker strømmen lineært. Følgelig mister kraft i forskyvning av barrierelaget, stråling og oppvarming av den ohmiske motstanden. I begynnelsen av XXI-tallet ble LED-effektiviteten på 4% ansett som normal( tatt hensyn til optisk utgang).
For å øke produksjonen og til slutt få en superlys LED, begynte ingeniører å lete etter nye konstruktive løsninger.
Forbedre LED-effektiviteten
Dual-heterostrukturer
Økning av lysdiodens lysstyrke oppnås ved å opprettholde en høy konsentrasjon av bærere. Metoden for prestasjon er opprettelsen av en dobbelt pn-kryss. I dette tilfellet er strålingslaget omgitt av halvledere av en annen type ledningsevne på begge sider, og øker området for støping av minoritetsbærere. Designet ser ut som en 5-lags smørbrød:
- Det aktive strålingslaget er i midten.
- På begge sider er den dekket av halvledere, noe som medfører tilstedeværelse av to låse lag.
- Kontaktene dekker ytre halvledere over hele området for å forbedre strømmen.
Kvantautbyttet avhenger av kjernetykkelsen. Grafen er ikke-lineær og demonstrerer en markert flat eller skrå bult. Følgelig er tykkelsesverdien kreves for å velge fra sine grenser, som er ti millioner mikrometer. Eksperimenter viser at økningen i kvantutbyttet oppnås ved svak doping av den aktive regionen. Antallet av urenhetsatomer overstiger ikke ti til den syttende effekten av enheter per kubikkcentimeter. Generelt er prosessen relativt dårlig forstått.
Økt injeksjon oppnås ved doping ekstreme lag. Konsentrasjonen av urenheter her er i det minste en størrelsesorden lavere enn i det forrige tilfelle, eller et tilsvarende antall ganger høyere. Selv om barrieren og de aktive lagene pr. Definisjon er representert av forskjellige materialer, er det viktig at deres krystallgitter er identiske i struktur. Med økende mismatch faller kvantautbyttet kraftig.
