Светодиод. История развития

Современный мощный светодиод

Светодиоды прочно и бесповоротно вошли в нашу жизнь. Они окружают нас везде. И если в качестве мощного источника света для освещения, например, дома светодиоды употребляются пока не так уж часто, то представить в качестве индикатора что-то другое кроме светодиода совершенно уже невозможно. И, что наиболее любопытно, чрезвычайно интенсивное развитие светодиодов идет полным ходом – то, что было просто немыслимо считанные годы назад, сейчас привычная реальность (например, чрезвычайно мощные и эффективные яркие светодиоды). И то ли еще будет... Но давайте обо всем по порядку.

Светодиод – это полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, который при пропускании через него тока в прямом направлении начинает излучать свет. Свет излучается в результате одного из типов явления под названием «электролюминесценция». Возбужденные электроны рекомбинируют с дырками в полупроводнике с выделением энергии в виде света. Получается, что свет образуется напрямую из электрического тока. Это очень важно, если мы говорим об источнике света и нам важна эффективность преобразования тока в свет. Этим светодиод выгодно отличается от лампы накаливания, где свет это, по сути, побочный продукт нагрева металлической нити до высоких температур.

Электролюминесцентное свечение

Электролюминесцентное свечение

Свет, излучаемый светодиодом, находится в узком диапазоне спектра, другими словами, кристалл светодиода излучает конкретный цвет. И если необходимо свечение в широком диапазоне спектра (например, нужен белый свет), то, чаще всего, используется люминофор, который поглощает синий или ультрафиолетовый «родной» свет светодиода и сам светится белым.

Первое известное сообщение о свечении твердотельных диодов относится к 1907 году. Британский ученый Генри Раунд открыл и описал явление электролюминесценции – он наблюдал желтое, зеленое и оранжевое свечение на катоде при прохождении тока через пару металл-карбид кремния. В то время еще не было даже термина «диод», а до открытия p-n-перехода в полупроводнике оставалось еще лет 30. Поэтому Генри Раунд понять природу открытого им явления не мог.

Советский физик Олег Лосев в 1923 году повторил эксперименты Раунда, опубликовал свои наблюдения и получил несколько авторских свидетельств. Он предлагал использовать исследуемые им явления для производства малогабаритных твердотельных источников света с высоким быстродействием и низким напряжением питания (менее 10В). Но научный и промышленный мир отнесся к этим открытиям тогда достаточно равнодушно.

Генри Джозеф Раунд и Олег Владимирович Лосев

Генри Джозеф Раунд и Олег Владимирович Лосев

Практическое применение светодиодов в мире началось спустя почти сорок лет. В не таком уж далеком 1962 году американец Ник Холоньяк (которого считают «отцом современного светодиода») разработал красный светодиод. В течение десяти лет появились желтые и красно-оранжевые светодиоды, их яркость была увеличена в 10 раз.

Ник Холоньяк

Ник Холоньяк

До 1968 года светодиоды стоили по 200$ за штуку, что, конечно же, очень сильно сдерживало их широкое применение. В начале семидесятых годов появились промышленные светодиоды желтого и зеленого свечения. В 1971 году был также получен первый синий светодиод (правда, совсем не эффективный). Тогда же компания «Монсанто» первой начинает массовое производство светодиодов для использования их в индикаторах.

И уже совсем недавно, в начале 1990-х годов, японские ученые Исама Акасаки, Хироси Амано и Судзи Накамура смогли создать высокоэффективный дешевый синий светодиод. За это изобретение в 2014 году им была присуждена Нобелевская премия по физике. Это открытие «замкнуло круг» - в сочетании с красным и зеленым светодиодами стало возможным получение широкого диапазона цветов и самые разные RGB-устройства стали появляться незамедлительно.

Исама Акасаки, Хироси Амано и Судзи Накамура

Лоуреаты Нобелевской премии 2014г - Исама Акасаки, Хироси Амано и Судзи Накамура

В 1996 году появились первые белые люминофорные светодиоды. И, наверное, можно говорить, что с этого момент начинается развитие светодиодов не только как индикаторных источников света, но и как источников освещения. Сразу же стартует борьба за повышение энергоэффективности светодиодов. Производители добились очень значительных успехов – светимость светодиодов выросла практически в 200 раз – современные мощные светодиоды имеют значения до 190-200 люменов на 1 Вт затраченной энергии. И, говорят, это еще не предел! Но, определенно, это уже совсем другая история.

Лампы накаливания уже практически ушли в прошлое, газоразрядные и ртутные лампы недолговечны, малоэффективны и, к тому же, склонны изрядно загрязнять окружающую среду. Уверенно и решительно им на смену идут светодиоды – открытие, которому больше века, которое терпеливо ждало своего времени, когда развитие сопутствующих технологий даст ему новую жизнь и самое-самое бурное развитие.

Оцените статью: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 (5 оценок, средняя 4.60 из 5)


Ваши комментарии