Iluminação LED

LED iluminação é um conjunto de equipamentos para iluminação de vários tipos, com base na radiação produzida por corrente elétrica em dispositivos especiais de semicondutores. Além disso, esta solução técnica economiza significativamente. A eficiência da iluminação LED é muito superior às lâmpadas incandescentes.

LEDs e iluminação

Acabou por ser difícil acreditar há meio século, mas hoje a iluminação LED é considerada a mais económica de todas. Uma vantagem adicional em uma ampla gama de tons, caracterizada por um parâmetro especial - temperatura, a informação está localizada na embalagem. A economia em comparação com as lâmpadas incandescentes é de 10 vezes, a iluminação LED é, sem dúvida, caracterizada por uma melhor reprodução de cores do que as fontes de halogéneo.

Os desenvolvedores prometem durabilidade incrível de seus próprios produtos. A vida útil média da iluminação LED é de 30.000 horas e chega a 50.000, que são muitas décadas de operação sem problemas. Graças ao driver embutido, a lâmpada LED não causa picos de tensão, reduzindo drasticamente a vida útil. Há também dificuldades em usar interruptores com indicação de luz.

À venda, haverá produtos de marca com preços de até 2.000 rublos cada, bens de consumo chineses são dez vezes mais baratos. E é impossível dizer algo ruim sobre o último. Escolha iluminação LED depende da energia e da ausência de cintilação. Revelar um efeito negativo não é difícil com uma câmera de baixa qualidade. Um telefone antigo ou iPad vai fazer. Não é uma câmera profissional. Concentre-se em um frasco de vidro e veja cuidadosamente se a cintilação está presente.

Da história do desenvolvimento da tecnologia de semicondutores

Um pré-requisito para a criação do primeiro LED de carbeto de silício foi o artigo de 1907 da revista Electric World, publicado em Nova York pela McGraw and Hill. O texto dizia que Henry Joseph Round estava fazendo experiências com cristais de carborundum e descobriu um fenômeno surpreendente e inédito. No momento da conexão de eletrodos de uma corrente direta a luminescência observou-se. Apenas amostras selecionadas mostraram um efeito a uma voltagem de 10 V, mas qualquer cristal começou a luminescente quando o valor aumentou para 110 V.

Na maioria dos casos, a luminescência era amarela e localizada perto do pólo negativo, o positivo periodicamente reluzia faíscas azul esverdeadas. Além disso, amostras dos cristais mostraram cores verde claro, azul e laranja. A volta tentou colocar o eletrodo negativo no meio do cristal, então o único pólo( positivo) passou a emitir luz. Assim, o cientista leva os leitores ao conceito de uma transição metal-semicondutor, então desconhecida na ciência( o contato retificador de Schottky).

A origem do carborundum é enredada no mistério profundo. Este é aparentemente o único mineral originalmente obtido em laboratório por Edward Godrich Acheson( 1890).Três anos depois, Henri Moissan descobriu algo semelhante nos fragmentos de um meteorito que atingiu o Vale do Diabo, no Arizona, e decidiu que havia um diamante à sua frente. Um longo 11 anos foi gasto em entender a verdadeira composição química da descoberta, enquanto o carborundum continuou a ser usado pela indústria como os abrasivos mais fortes.

Sendo um carboneto de silício por fórmula química, a moissanita mineral apresenta uma escala de Mohs de 9,5 pontos e é verdadeiramente comparável ao diamante natural: apenas um mineral precioso( e nitreto de boro, mas o composto foi obtido exclusivamente em 1957) e é inferior a um alienígena do espaço. Por razões óbvias, foi sugerido que o "diamante" atingiu um meteorito durante o desenvolvimento das escavadeiras, tendo se separado da ferramenta de mineração.

Mineral, que se tornou um pré-requisito para a criação de iluminação LED, foi nomeado após o descobridor em 1904, vários anos antes da morte do último. Na natureza, a moissanite é extremamente rara. Entre os locais de residência prováveis, além de meteoritos, são chamados depósitos de corindo e depósitos de diamantes. E até 1959, até esses focos não eram chamados: Henri Moissan encontrou algo extremamente raro. No final dos anos 50 do século 20, a moissanita natural foi encontrada de uma só vez em dois pontos do globo: as minas de diamantes YAKUT

1. .
2. Formação do Green River Wyoming.

Dados de análise espectral sugerem que o carborundum é considerado um visitante freqüente de rochas que pairam em torno das estrelas ricas em carbono da galáxia.É surpreendente, mas a descoberta dos LEDs foi esquecida por um longo tempo. As informações surgiram já durante a Guerra Fria, quando os primeiros lasers semicondutores foram demonstrados simultaneamente em vários lugares. Sobre a iluminação LED, em seguida, não pensou. LEDs

baseados em eletroluminescência de carboneto de silício

descoberto recentemente, no início do século XX.A grande vantagem do novo fenômeno é o fato de que o brilho é perceptível à temperatura ambiente. Uma lâmpada incandescente comum, como você sabe, foi recebida com aplausos dos visitantes do teatro por uma relativa segurança em relação às buzinas a gás. A iluminação LED por todos os sinais ultrapassou os antecessores em uma ordem de magnitude: mesmo depois de horas de trabalho, o bulbo de vidro permanece ligeiramente aquecido.

A produção industrial de carboneto de silício começou em 1891.Desenvolvido por Acheson, procedeu-se a altas temperaturas em um cadinho de carvão, onde as condições para a transformação do vidro comum em um mineral superhard foram criadas usando uma corrente elétrica. A reação acontece em dois estágios. O carbono reduz a sílica tetravalente para dois valente, depois ocorre uma reação semelhante. O monóxido de carbono liberado necessitava de oxidação intensiva para desativar.

Carborundum mostra extrema dureza em primeiro lugar, devido à semelhança da estrutura cristalina com o diamante. O baixo custo de síntese levou a uma alta popularidade como abrasivo de um novo composto químico. Henry Joseph Round experimentou detectores para os primeiros receptores de ondas eletromagnéticas e descobriu um novo fenômeno. Retificadores de semicondutores foram chamados para substituir um diodo de vácuo caro, já que a iluminação LED gradualmente substitui as lâmpadas incandescentes.

O fenômeno detectado pela Rodada teria sido observado em alguns diodos de Schottky, se aplicássemos uma tensão muito maior que a operacional. Neste caso, ocorre a multiplicação de avalanche de portadores de carga minoritária( buracos) no metal. Eles são injetados em um semicondutor, onde são recombinados com elétrons, e a diferença nos níveis de energia apenas cai dentro da faixa visível de radiação. O fenômeno também pode ser observado com um forte deslocamento reverso da transição. Existem até estudos especiais sobre este assunto.

Russo Losev geralmente não aparece na literatura científica, mas o mérito do autor na criação de iluminação LED é indiscutível. O experimentador descobriu que alguns diodos brilham quando ligados na direção para frente, outros - em todos os casos. Ele derivou uma fórmula para a dependência da freqüência de radiação na magnitude da queda de tensão na junção, patenteou o primeiro relé óptico do mundo. O trabalho continuou de 1924 até o começo da Segunda Guerra Mundial.

Em 1939, Zoltan Bay e Georgy Zhigeti patentearam um LED à base de carboneto de silício com a opção de substituir o carbeto de boro que emitia cores: branco, amarelo pálido e verde pálido, dependendo das impurezas introduzidas nos materiais. Ao longo do caminho, notamos os desenvolvimentos de Kurt Lekhovits, carboneto de silício dopado com arsênico para obter n-condutividade e boro - para p-condutividade. De acordo com o texto da patente, diz-se sobre a possibilidade de introduzir no material dos LEDs uma série de outras impurezas: chumbo, estanho, cobre, zinco, európio, samário, bismuto, tálio, manganês, prata e cério.

O trabalho de Losev estava ativamente interessado em Lebner, um funcionário da embaixada dos EUA, que patenteou o LED verde em 1958.Uma década depois, eles aprenderam a fazer estruturas de carboneto de silício de filme fino, o que possibilitou a criação de iluminação por LED, onde a forma correta é usada como elemento de trabalho.

Desenvolvimento de LEDs e iluminação

Acabou por ser mais difícil ficar azul. Já em meados do século XX, ficou claro que os aparelhos tinham um grande futuro: para usar( não para iluminação) na televisão, era necessário permitir um dos esquemas de cores. Por exemplo, o famoso RGB.Um LED azul foi requerido. A eficiência no início dos anos 60 de tal dispositivo foi de apenas 0,005%.Carboneto de silício não foi a melhor solução para tais problemas, as amostras mais brilhantes trabalharam em uma onda de 470 nm com uma eficiência de 0,03%.Para iluminação LED, isso claramente não é adequado.

Atenção dos pesquisadores atraiu a publicação do cientista francês Destrio, que sugeriu o uso de sulfeto de zinco como principal material dos LEDs. Como resultado, os semicondutores da classe AIII BV ganharam popularidade, ao qual pertence o GaAs, que é encontrado em toda parte hoje. A era do novo composto começou em 1954, quando eles aprenderam a derreter as placas finas do derretimento, e o epitaxia tornou possível formar junções pn na superfície, que é usada atualmente na iluminação LED.

Em 1962, houve relatos da criação dos primeiros lasers semicondutores na faixa do infravermelho, com uma onda de 870 a 890 nm. Os dispositivos foram claramente chamados para substituir o rubi, sem visar a criação de iluminação LED.Novos dispositivos operavam em modo contínuo a temperaturas de 77 K. Em seguida, a temperatura subiu para 300 K( temperatura ambiente).Muita atenção foi dada ao aspecto tecnológico da produção de LED, que se tornou a base do sucesso na tarefa de criar iluminação LED.Na década de 60, um método horizontal foi desenvolvido para o cultivo de cristais de arsenieto de gálio de acordo com o método de Bridgeman.

Radiação de LEDs de arseneto de gálio com impurezas de silício foi acima da faixa de absorção do substrato de arsenieto de gálio puro. Como resultado, todo o poder do fluxo foi para o destino sem enfraquecer. E o arsenieto de gálio comportava-se como vidro transparente. A produção de quanta aumentou 5 vezes em comparação com os materiais obtidos pelos métodos de difusão de zinco. Os funcionários da IBM, Rupprecht e Woodall, trabalharam no subsolo, no tempo livre. Todos estavam envolvidos em seu próprio material. Assim, GaAsP e AlGaAs. A primeira liga foi considerada sem esperança. A dificuldade se manifestou em tecnologia. Foi difícil cultivar a forma correta de cristais estáveis. Alumínio, entre outras coisas, adicionou ativamente oxigênio do ar, os centros de oxidação extinguiram os fenômenos de luminescência.

Woodall quando ele era um estudante de pós-graduação especializado em metalurgia e ouviu algo sobre as transições de fase dos metais. E decidi experimentar com a concentração de alumínio no banho. Como resultado do cumprimento de certas condições, foi possível obter um filme com espessura de 100 microns, que possibilitou criar LEDs com um espectro na região de um tom vermelho escuro. Um aumento adicional na concentração de alumínio deslocou a área da transparência da substância, foi possível criar com base no mesmo material uma junção pn de trabalho e um substrato para ele.

Um circuito de trabalho de um instrumento baseado em GaAsP com uma fonte de energia em uma bateria convencional foi imediatamente montado e demonstrado para o gerenciamento da IBM.Algumas pessoas reconheceram a invenção como muito promissora. A primeira aplicação foi encontrada na área de exibição nas placas-mãe. Ao mesmo tempo, a Texas Instruments estabeleceu uma produção em série de dispositivos infravermelhos com um incrível preço de US $ 130 por peça.