Lampa diodowa

Lampa diodowa jest nieprawidłową i uproszczoną nazwą używaną głównie w życiu codziennym do oznaczania elektrycznych półprzewodnikowych urządzeń oświetleniowych. Zasada działania opiera się na zjawisku elektroluminescencji półprzewodników.

Urządzenia półprzewodnikowe jako źródła światła

Po zapoznaniu się z innymi informacjami na stronie już wiemy, że szczyt rozwoju diod LED padł na wynalazek lasera rubinowego. Potem zimna wojna ujawniła zalążki lokalnych konfliktów, a dzisiaj interesy państw często są sprzeczne. Wyjaśnijmy: wcześniej pomysł stworzenia broni laserowej był powszechny, ale szereg trudności nie pozwalało na efektywną pracę z promieniowaniem: laser Rubinowy

1. , a także gazowy, wymaga intensywnego chłodzenia. Nie jest możliwe zainstalowanie takich jednostek na statku powietrznym lub statku kosmicznym: ciężkie, nieporęczne i wymagają dużo energii do pracy. W tekście już rozważono argumenty dotyczące tego wyniku akademika Ioffe. Ten ostatni był zdania, że ​​termoelementy są obiecujące w tym kontekście.
   

   Academician Ioffe

instagram viewer
2. Moc promieniowania, skoncentrowana w wąskim zakresie, szybko rozpada się w atmosferze. Nawet w oknach przejrzystości jest nieopłacalne korzystanie z takich technologii. Jednak lasery były aktywnie wykorzystywane w komunikacji satelitarnej. Zostaną znalezione źródła, twierdzące, że stało się to powszechne dla wojska od wczesnych lat 70. XX wieku. Oczywiście na przykładzie amerykańskich sił zbrojnych.
3. Moc laserów półprzewodnikowych nie była zbyt duża. I to nie tylko ze względu na niską efektywność( prawie 1% na pierwsze urządzenia).Teraz są zaawansowane produkty, które przekształcają połowę energii w fotony. Wchodzi w życie czynnik technologiczny praktycznej niepraktyczności tworzenia dużego obszaru połączenia pn.

Korzystne jest stosowanie promieniowania optycznego i sąsiednich zakresów dla potrzeb transmisji informacji - są to obecnie najlepsze częstotliwości. Ze względu na małą długość fali( zgodnie z twierdzeniem Kotelnikova), możliwe jest umieszczenie dużej ilości danych na krótkim obszarze. Co oznacza wzrost szybkości transmisji. Obecnie większość wysokiej jakości sieci komputerowych działa w zakresie optycznym, stosując metody podobne do tych obserwowanych w lampach LED.

Historia tworzenia urządzeń została przedstawiona w wyżej wymienionym rozdziale, przyjrzymy się rozwojowi technologii. Wiadomo, że w latach 60-tych diody LED były aktywnie rozwijane, ale odnotowano szereg trudności. Na przykład wydajność niebieskiego promieniowania okazała się tak mała, że ​​nie było sensu stosować tej technologii w praktyce. Pojawiły się trudności w badaniu właściwości nowych materiałów, ich produkcji. Elektroluminescencja przebiega w trzech etapach:

1. Wzbudzenie par nosicieli obu znaków ze względu na przyłożone napięcie.
2. Termizacja nośników, wyrównanie energii dla danej temperatury.
3. Rekombinacja z emisją fotonów na zewnątrz.

Skład chemiczny LED

Crystal Inorganic Semiconductors Z angielskiego skrót LED oznacza diodę elektroluminescencyjną.Tłumaczenie na język rosyjski jest zbyt skomplikowane, o czym bezpośrednio mówi profesor Politechniki w Troy Schubert, dlatego też zastosowano uproszczenie - diodę LED.Aby mieć pojęcie o zasadach struktury pn, konieczne jest poznanie podstawowych rzeczy. W fizyce półprzewodników materiały są zwykle klasyfikowane zgodnie z układem okresowym z ósmej grupy i siódmego okresu. Istnieją inne graficzne formy zapisu prawa okresowości, ale nie w tym kontekście. Aby wyznaczyć kryształ, wybierz pierwszą cyfrę.Jeśli półprzewodnik jest utworzony przez dwa elementy, grupy są wymienione sekwencyjnie.

Na przykład tellurek kadmu, chętnie stosowany jako źródło światła i jako odbiornik promieniowania optycznego, należy do grupy materiałów AIIBVI.Sekwencja odpowiada wzorowi chemicznemu. Pod tym względem telluran kadmu wygląda jak CdTe.Łatwo jest prześledzić, że element A znajduje się w drugiej grupie, a B znajduje się na szóstej. Węglik krzemu( karborund), na podstawie którego po raz pierwszy wykazano efekty emisji fotonów, należy do rzadkiej grupy AIVBIV i stał się jej jedynym przedstawicielem.

Według właściwości najtwardsza ruda na świecie stała się analogiem prostych elementów: diamentu, krzemu, germanu. Te dwa ostatnie są szeroko stosowane w postaci czystej i domieszkowanej. Charakterystyki półprzewodników są całkowicie określone przez stany energetyczne elektronów, szerokość zabronionego pasma. Wchodząc w czysty kryształ nieczystości, naukowcy próbują uzyskać nowe cechy. Na przykład, gdy domieszkowany jest germanem arsenem, materiał uzyskuje przewodnictwo typu n ze względu na obecność wolnych elektronów w obszarze niejednorodności utworzonych przez zanieczyszczenia. Tak więc, uważa się półprzewodniki:

• Według liczby podstawowych generatorów:

1. Simple. Składają się z pojedynczego elementu układu okresowego.
2. Skomplikowane. Tworzą go dwa( lub więcej) pierwiastki chemiczne.

• Źródłem nabycia niezbędnych cech:

1. Clean. Bez zanieczyszczeń.
2. Alloy. Z dodatkiem innych pierwiastków chemicznych w sieci krystalicznej.

Wymienione wyżej znaki charakteryzują się krystalicznymi nieorganicznymi materiałami półprzewodnikowymi. Wśród nich najbardziej rozpowszechnione, oprócz prostych, związki otrzymały: AIIIBV, AIIBIVCV2( na przykład CdSnAs2, bliski odpowiednik arsenku indu).Ta ostatnia grupa ma sieć krystaliczną chalkopirytów, chociaż ten materiał nie jest zawarty w tej rodzinie. Skomplikowane substancje powstają przez stopienie oryginalnych substancji we właściwej proporcji, często tworząc przewodność elektroniczną lub przewodową bez wprowadzania zanieczyszczeń.Przypomnijmy, że wielkość przejść kwantowych w materiale ma pierwszorzędne znaczenie.

Oddzielnie od binarnych półprzewodników zwykle klasyfikuje się tlenki. Niektóre z materiałów( cuprite) znajdują się w naturze. Procesy wzrostu nie są obecnie dobrze poznane, ale tlenek miedzi( AIIBVI) jest wykorzystywany w inżynierii. Tlenki wymienione są osobno ze względu na obecność wybranych materiałów z grupy( na przykład La2CuO4) nadprzewodnictwa w stosunkowo wysokich temperaturach - 130 K. Struktury krystaliczne szeregu półprzewodników charakteryzują się warstwowaniem, wyraźnymi właściwościami w dwóch wymiarach( film).

Niekrystaliczne półprzewodniki nieorganiczne

Zmieniając technologię, poszczególne proste i złożone półprzewodniki można uczynić amorficznymi( szklistymi).Wtedy struktura krystaliczna materiału nie jest widoczna. Wszystkie półprzewodniki grupy mają przewodnictwo typu n, wykazują jasną reakcję na fotony, co pozwala na ich wykorzystanie jako części ogniw słonecznych. Obecność określonych poziomów sugeruje możliwość tworzenia i diod LED na określonych zasadach.

Globalnie, amorficzne półprzewodniki są podzielone na grupy: szkła tlenkowe

• powstają w wyniku fuzji. Proces obejmuje tlenki pierwiastków o zmiennej wartościowości( przejściowej), tlenki substancji tworzącej( bor, fosfor), tlenki modyfikatorów( wapń, ołów, bar).Co więcej, element przejściowy jest zawarty w co najmniej dwóch stanach wartościowości, co determinuje obecność specjalnych właściwości.
• Chalkogenidy - związki pierwiastków z szóstej grupy układu okresowego( selen, tellur, siarka) z metalami. Nazwa materiałów otrzymanych na częste włączenie do rudy. Często używane w optyce, w latach 60. opisywały możliwość wykorzystania do tworzenia urządzeń magazynujących( w tym nielotnych).Wady obejmują słabą odporność chemiczną i tendencję do krystalizacji.
• Półprzewodniki organiczne służą do tworzenia diod LED.Struktura głównie polimerowa. Po raz pierwszy efekt luminescencji został przedstawiony na kryształach akrycy i akrydyny. Wśród materiałów organicznych są dwie grupy:

1. Z modelem opartym na transferze ładunku.
2. Z systemem rozwiniętych sprzężonych wiązań podwójnych i potrójnych.

• W siatce krystalicznej węglika krzemu, germanu, atomy krzemu znajdują się w rogach czworościanu. Struktura amorficzna charakteryzuje się brakiem uporządkowania pojedynczych sześciennych składników substancji.

Organiczne półprzewodniki

Organiczne półprzewodniki są uważane za kryształy, polimery lub substancje amorficzne. Rodzaj pochodzenia określony w tytule. Wpływ elektroluminescencji oparty na organicznych półprzewodnikach został odkryty w 1953 r. Przez Andre Bernanoza. Eksperymenty nad badaniem chemiluminescencji wprost doprowadziły naukowca do odkrycia iluminacji akryryny i akrydyny. Era organicznych diod LED rozpoczęła się w 1987 roku dzięki Codecowi. Dr Tang odkrył blask filmu polimerowego Alq3( alfa 3-8-hydroksychinolanu).Nowa zielona dioda LED miała wyjątkowe zalety i jest nadal wykorzystywana w technologii.

Podobnie, struktury krystaliczne pierwiastków z układu okresowego wykazują właściwość elektroluminescencji. Charakterystyczne cechy są uważane za wysoką wydajność i niską cenę.W 1989 r. Laboratorium Uniwersytetu Cambridge nauczyło się produkować polimery organiczne. Odkrycie Richarda Frienda, Donal Bradley i Jeremy'ego Barrowa doprowadziło do powstania w 1992 roku Cambridge Display Technology( działu Sumitomo Chemical) o obrotach 285 milionów dolarów w 2007 roku. Laboratoria przedsiębiorstwa i dziś zajmują się poszukiwaniem nowych materiałów polimerowych, badaniem ich właściwości.

Pierwszy czarno-biały wyświetlacz z pasywną tablicą organicznych diod LED został wydany przez Pioneer w 1996 roku. Rozdzielczość ekranu wynosiła tylko 256x64 piksele. W tym samym roku CDT prezentuje własne prace w wymienionym obszarze. W 2000 roku dzięki LG pojawiły się pierwsze projekty urządzeń mobilnych. W 2016 roku Samsung zainwestował 325 milionów USD w technologię wyświetlaczy elastycznych OLED z jednoczesnym podwojeniem produkcji, podczas gdy nowy Mercedes będzie wyposażony w ekrany o przekątnej 12,3 cala.

Obecnie organiczne diody LED są już używane w podświetleniu matrycy. Firma LG opracowała i wyprodukowała specjalne drukarki do drukowania w celu produkcji paneli do celów oświetleniowych. To rozwiązuje cenę organicznych diod LED.Dużą zaletą była możliwość regulacji jasności. Niedaleko jest dzień, w którym lampy diodowe zaczynają funkcjonować kosztem materii organicznej.

Zalety lamp LED

Pomimo niskiej efektywności diod LED, oparte na nich lampy mają niezwykłą charakterystykę.Zużycie energii, inne rzeczy są równe, zmniejsza się o rząd wielkości. Dzięki temu można odzyskać koszt urządzeń w ciągu roku, producent zwykle daje gwarancję 3 lub więcej. Jednak uzyskanie go na chińskich produktach sprzedawanych pod różnymi europejskimi markami nie jest łatwe. Przebiegły producent w instrukcjach wskazuje na potrzebę zwrócenia produktów przez sprzedawcę, a ten drugi nie zawsze jest gotowy, aby przejść do niego.

Najważniejsze - dzisiejszy segment kwitnie. Lampa LED jutro stanie się de facto standardem dla potrzeb oświetlenia.