Superbright este un anunț publicitar, un epitet pe care vânzătorii îi ademenează pe clienții noștri. De fapt, se bazează doar pe eficiență pentru a acorda atenție.
Conceptul de luminozitate
Câteva studii ale caracteristicilor LED-ului în această problemă, limitările impuse de fiziologia umană.Sensibilitatea ochiului la valurile de verde este un ordin de mărime mai mare decât parametrul analog pentru roșu. Nu este suficient să calculați densitatea fluxului de putere, nu este suficient să vă asigurați că regimul termic nu depășește ceea ce este permis, datorită eficienței bune. Este necesară impunerea rezultatului rezultat asupra caracteristicilor viziunii umane.
Acum devine clar faptul că declarațiile producătorilor despre LED-urile super-strălucitoare sunt doar un gimmick publicitar. Se presupune că trebuie să evalueze produsul în complex, dar chiar și atunci amintiți - draga cititor - că lumina coerentă este periculoasă pentru ochi. Nu trebuie să verificați produsele pe propria viziune.
Este deja dureros să te uiți la o lumină obișnuită cu LED-uri de 10 wați când matricea radiantă strălucește printr-o geam mată.Autorii sunt încrezători că este permisă apelarea oricăror LED-uri super-strălucitoare prezentate.
Istoria dezvoltării
Majoritatea diodelor funcționează datorită efectului luminiscenței, descoperit la începutul secolului al XX-lea. Se crede că primele LED-uri au fost făcute neintenționat de către Henry Joseph Round când a evaluat proprietățile rectificative ale carburii de siliciu. Este demn de remarcat că carborundul mineral de pe planeta Pământ nu este aproape niciodată găsit, deși este extrem de comun în atmosfere stelare.
Iluminarea puternică a
De acolo a sosit un meteorit, care a fost prea dur pentru Eugene Achison în 1891.Ideea excavatorului este destul de ușor de înțeles - el a decis că a descoperit diamante pe asteroidul mort și a vrut să-și vândă în liniște. Dar bijutierul a observat că nu există semne caracteristice ale celei mai prețioase pietre de pe planetă.Și sa întâmplat ani mai târziu.
Henry Joseph Round Carborund a fost artificial. La începutul secolului XX, mineralul a fost deja învățat să sintetizeze.În duritate, piatra este inferioară doar diamantului. Investigând un detector de cristal pentru radio( încurajat de experiența altor cercetători care au deja brevetat), Henry a descoperit o strălucire. El a scris imediat redacției revistei Electric World și a raportat aceste informații:
- La o tensiune de 10 V AC, probele de carborund în galben se aprind.
- Deoarece diferența de potențial crește până la rețeaua de 110 volți, toate cristalele experimentale prezintă luminescență.
- Pe măsură ce tensiunea din spectru crește, în plus față de culorile galben, verde, portocaliu și albastru sunt notate.
- Materialele individuale strălucesc numai de la margine, altele au un efect volumetric.
- Fenomenul nu este explicat prin termoelectricitate.
Glow apare atunci când joncțiunea pn este părtinitoare. Cu o tensiune mare aplicată, un număr considerabil de purtători de încărcături minoritare pătrund în cristal. Procesul este explicat prin efectul tunelului. Atunci când "turneul oaspeților" începe să se recombine cu purtătorii principali de încărcare, excesul de energie se transformă în lumină.Aceasta explică faptul că, la tensiuni mici, Henry Joseph nu a observat Runda.
Cu toate acestea, nu totul este atât de simplu. Diodurile Schottky - reprezentate de carborundum cu contacte metalice - pot de asemenea să strălucească cu o tensiune negativă aplicată.Schema este exact aceeași, dar cu o diferență semnificativă de potențial, are loc o defalcare avalanșă.Atomii de semiconductori sunt ionizați prin purtători accelerați de încărcare, recombinarea inversă se efectuează cu emisia unui foton de lumină.
Atenție! LED-urile moderne emit numai la o deplasare directă a joncțiunii pn, când un potențial pozitiv este aplicat anodului.
Lucrările rundei au fost repetate de Losev rusesc în 1928.Omul de știință de pe detectorul de cristal a reușit să obțină o strălucire și a constatat că primele probe strălucesc doar cu conexiune unipolară, iar pentru alții direcția curentului direct nu contează.Încercările de a înțelege acest fapt nu au dus la rezultat. Dar concluzia Rundei a fost confirmată că efectul nu este asociat cu încălzirea termoelectrică.
Începutul erei LED este considerat la începutul anilor 60, când au apărut primele filme carborundum. Eficiența primelor specimene sa dovedit a fi uimitor de mică și a ajuns la 0,005%.Motivul este simplu - carbură de siliciu este departe de cel mai bun material pentru fabricarea diodelor super-luminoase. Acestea din urmă nu sunt fezabile în această etapă a tehnologiei.
Care este mai bine?
La începutul anilor 90, carborundul a dispărut de pe rafturi. Ultimele LED-uri albastre emise în domeniul de 470 nm cu o eficiență de 0,03%.
Deja în anii 50, semiconductorii din grupul AIIBVI au fost bine studiate. A creat o căutare constantă de noi soluții tehnice. A apărut diodele emițătoare de lumină din semiconductori de clasa III-V, folosind exemplul profesorilor de fizică care explică fenomenul de conductivitate a impurităților. Materiale de acest tip de origine artificială nu se găsesc în natură.Prin dopajul galiu cu arsenic, oamenii de stiinta au obtinut un nou domeniu de cercetare. Impuritățile au fost injectate pe substrat prin epitaxie în fază lichidă sau în fază gazoasă.
În 1962, laserele au apărut deja pe baza materialului descris. Ei au prezis un viitor mare în industria spațială, potrivit pentru comunicare și măsurători. Producția în serie a LED-urilor pe bază de arsenid de galiu a fost efectuată de Texas Instruments. Pretul piesei a fost de 130 de dolari. Astăzi, costul LED-urilor a scăzut foarte mult, iar arsenidul de galiu este folosit masiv pentru a crea panouri de control, dispozitive de comunicații și alte lucruri.
Arsenid de galiu fosforilat
Eficiența materialelor cunoscute s-a dovedit a fi prea mică pentru a crea LED-uri super-strălucitoare. Deci, Holonyak și Bevac au venit în 1962 la nevoia de fosforilare a arsenului de galiu pentru a îmbunătăți performanța. O caracteristică a noilor dispozitive a fost coerența ridicată a radiațiilor. Acest lucru înseamnă că echipamentul de comunicații așteaptă îmbunătățiri suplimentare, omogenitatea fasciculului joacă un rol important.
Tehnologii moderne
Înainte de a fi vorba despre dezvoltarea în principal a inginerilor IBM, cu excepția proiectelor secrete NASA.În 1962, faimosul General Electric sa alăturat luptei. Creșterea cristalelor prin epitaxia cu fază gazoasă, inginerii companiei au obținut un succes notabil. Eficiența dispozitivelor a fost rapid crescută, dar coerența radiației a fost mult redusă.Prețul companiei General Electric a fost de două ori mai mare decât al Texas Instruments, lotul a ieșit foarte puțin.
În 1968, Monsanto a cumpărat drepturile și a început producția în masă a LED-urilor bazate pe arsenid de fosforilat de galiu. Vânzările au crescut anual cel puțin de patru ori, dar au rămas absolut microscopice în termeni absoluți.În cele din urmă, apar primele afișări digitale LED.
Galiul fosfid
În paralel, tehnologia de producere a fosfurii de galiu a fost dezvoltată.Fiecare firmă a industriei sa luptat cu propriul material unic. Galiul fosfid a fost preluat de Bell Laboratories. Aceasta probabil nu era o strategie deliberată, firmele se temeau de absorbția reciprocă.Deși faptul de uniformitate este alarmant.
LED-urile cu fosfură de galiu au făcut posibilă obținerea unei străluciri galbene și roșii. Bell Labs a început să lucreze împreună cu alții la începutul anilor '60.Ce te face să te gândești la acțiunea planificată.Primele publicații au fost independente și au fost făcute numai de doi oameni de știință( 1964):
- Grimmeys;
- Scholz.
Tranzitia LED-urilor din aluminiu tin de fosfura de galiu sunt numite dupa ele. Datele obținute arată că proprietățile optice sunt mult îmbunătățite prin introducerea impurităților de azot. Annealing structura unui semiconductor după creșterea sa, eficiența a fost în măsură să crească la 2%.În același timp, a fost făcută o căutare pentru noile calități de culoare. Astfel, diodele create pe bază de fosfură de galiu, dând o nuanță verde, eficiența a fost de 0,6%.
Cu toate acestea! Eficiența LED-urilor verzi este mai mică, dar din cauza susceptibilității crescute a ochiului la zona verde, acestea păreau mai luminoase decât roșu.
LED
eficiență Pentru ca LED-ul să devină super-luminos, acesta se caracterizează printr-o eficiență ridicată.Logica este elementară.Cu cât curentul este mai mare, cu atât este mai mare pierderea rezistenței ohmice a contactelor.În consecință, pentru a obține o luminozitate ridicată cu eficiență scăzută, curentul este extrem de crescut. Semiconductorul nu va sta și nu se va topi. Nu a fost nimic pentru că primul laser a lucrat cu răcire la 77 K. În plus față de calitățile sale fizice, acest lucru a asigurat răcirea corespunzătoare.
Un LED ideal, cu o eficiență de 100% radiând un foton pentru fiecare electron injectat. Aceasta se numește randament cuantic, în mod ideal egal cu unul.Într-un LED real, eficiența este estimată prin raportul dintre puterea radiației optice și curentul de injecție.
Fotonii emise ar trebui să meargă în spațiu. Pentru aceasta, dacă este posibil, se deschide zona joncțiunii pn.În realitate, o parte semnificativă a fotonilor rămâne în interior. Prin urmare, fiecare design, printre altele, este caracterizat printr-o ieșire optică.În mod obișnuit, parametrul devine principalul factor limitator, atingând abia 50%.
Eficiența unui LED este înțeleasă în mod obișnuit ca raportul dintre numărul de fotoni emise și puterea însumată.În mod obișnuit, o tensiune pe joncțiunea p-n este de ordinul unu și jumătate de volți, iar curentul crește liniar.În consecință, puterea este pierdută în deplasarea stratului de barieră, radiația și încălzirea rezistenței ohmice. La începutul secolului XXI, eficiența cu LED-uri de 4% a fost considerată normală( luând în considerare producția optică).
Pentru a crește puterea și pentru a obține un LED super-strălucitor, inginerii au început să caute noi soluții constructive.
