Szuper fényes LED

Az

Superbright LED egy reklámtábla, amelyen az eladók csalogatják a gyanútlan ügyfeleket. Valójában kizárólag a hatékonyságra támaszkodik, hogy figyeljen.

A fényerő fogalma

Néhány tanulmány a LED jellemzőiről ebben a kérdésben, az emberi fiziológia által meghatározott korlátozások. A szem érzékenysége a zöld hullámokra egy nagyságrenddel magasabb, mint a piros szín analóg paramétere. Nem elegendő a teljesítményáram-sűrűség kiszámítása, nem elegendő annak biztosítása, hogy a termikus rendszer ne lépje túl a megengedett értéket a jó hatékonyságnak köszönhetően. Szükség van arra, hogy az eredményt az emberi látás sajátosságaira szabja.

Most már világossá válik, hogy a gyártók nyilatkozatai a szuper fényes LED-ekről csak reklámcsúcs. Feltételezhető, hogy kiértékeli a terméket a komplexben, de még akkor is emlékszik - kedves olvasó -, hogy a koherens fény veszélyes a szemre. Ne nézze meg a termékeket saját látomásukra.

Fájdalmas pillantást vetni egy szokásos 10 wattos LED-es fényre, amikor a sugárzó mátrix egy matt üvegen keresztül ragyog. A szerzők meg vannak győződve arról, hogy a bemutatott szuper fényes LED-ek megengedettek.

Az

fejlesztésének története A legtöbb dióda a 20. század elején felfedezett lumineszcenciahatás miatt működik.Úgy véljük, hogy Henry Joseph Round az első LED-eket véletlenszerűen készítette el, amikor megvizsgálta a szilícium-karbid egyenirányító tulajdonságait. Figyelemre méltó, hogy a Föld bolygó ásványi karborunduma szinte soha nem található meg, bár a csillagvilágokban rendkívül gyakori.

fényes megvilágítása Innen érkezett meteorit, ami 1891-ben túl kemény volt Eugene Achison számára. A kotrógép ötlete meglehetősen érthető - úgy döntött, hogy felfedezte a halott aszteroida gyémántjait, és csendesen akarta eladni a találatot. De az ékszerész megjegyezte, hogy nincsenek jellemző jelek a bolygó legértékesebb kőjére.És ez történt évekkel később. Az

Henry Joseph Round Carborund mesterséges volt. A 20. század elején az ásványi anyagot már megtanulták szintetizálni. A keménységben a kő csak gyémántnál van. A rádió kristályérzékelőjének vizsgálata( amelyet más, már szabadalmaztatott kutatók tapasztalata ösztönöz) Henry ragyogást fedezett fel. Azonnal írta az Electric World magazin szerkesztőbizottságának, és közölte ezt az információt:

1. 10 V AC feszültségen a sárga színű karborundum minták jelennek meg.
2. Mivel a potenciálkülönbség a 110 voltos áramig terjed, minden kísérleti kristály lumineszcenciát mutat.
3. A spektrum feszültségének növekedésekor a sárga, zöld, narancs és kék színek mellett.
4. Az egyes anyagok csak a széltől ragyognak, mások térfogati hatást mutatnak.
5. A jelenség nem magyarázható termoelektromossággal.

A ragyogás akkor fordul elő, amikor a pn csomópont torzított. Nagy alkalmazott feszültséggel jelentős számú kisebbségi töltőhordozó behatol a kristályba. A folyamatot az alagúthatás magyarázza. Amikor a "vendégkörút" a fő töltőhordozókkal kezd rekombinálódni, a felesleges energia fénysé válik. Ez magyarázza azt a tényt, hogy alacsony feszültségeken Henry Joseph nem követte a fordulót.

Azonban nem minden olyan egyszerű.Schottky diódák, amelyeket fémkontaktusú karborundum képvisel, negatívan alkalmazott feszültséggel is ragyoghatnak. A rendszer pontosan ugyanaz, de jelentős potenciálkülönbséggel előfordul egy lavinabontás. A félvezető atomokat gyorsított töltőhordozókkal ionizálják, a fordított rekombinációt a fény fotonjának kibocsátásával végezzük.

Figyelem! A modern LED-ek csak a pn-csomópont közvetlen elmozdulásakor bocsátanak ki, amikor az anódra pozitív potenciált alkalmazunk.

A forduló munkáját az orosz Losev 1928-ban megismételte. A kristályérzékelő tudósának sikerült ragyognia, és megállapította, hogy az első minták csak unipoláris kapcsolattal világítanak, mások számára az egyenáram iránya nem számít. A tény megértésére tett kísérletek nem eredményeztek eredményt. A forduló következtetéseit azonban megerősítették, hogy a hatás nem kapcsolódik a termoelektromos fűtéshez.

A LED-kor kezdete a 60-as évek elején tekinthető meg, amikor megjelentek az első karborundumfilmek. Az első példányok hatékonysága meglepően kicsi volt és 0,005% -ot tett ki. Az ok egyszerű - a szilícium-karbid messze van a szuper-fényes diódák gyártásához szükséges legjobb anyagtól. Ez a technológia ebben a szakaszban nem megvalósítható.

Melyik a jobb?

A 90-es évek elején a karborundum eltűnt a polcokon. Az utolsó kék LED 470 nm-en bocsátott ki 0,03% -os hatékonysággal.

Már az 50-es években az AIIBVI csoport félvezetőit is jól tanulmányozták. Az új technikai megoldások folyamatos keresése. A III-V osztályú félvezetők fénykibocsátó diódái megjelentek, amelyek példája szerint a fizika tanárai magyarázzák a szennyeződés vezetőképességének jelenségét. Az ilyen típusú mesterséges eredetű anyagokat nem találjuk a természetben. A gallium arzénnel történő doppingolásával a kutatók új kutatási területet szereztek. A szennyeződéseket folyadékfázisú vagy gázfázisú epitaxiával injektáltuk a hordozóra.

1962-ben a lézerek már megjelentek a leírt anyag alapján. Előrejelezték, hogy az űriparban nagy kommunikációra és mérésekre alkalmas jövő lesz. A gallium-arzenid alapú LED-ek sorozatgyártását a Texas Instruments végezte. A darab ára 130 dollár volt. Napjainkban a LED-ek ára jelentősen csökkent, és a gallium arzenidet tömegesen használják vezérlőpanelek, kommunikációs eszközök és egyéb dolgok létrehozására.

Foszforilált gallium-arzenid

Az ismert anyagok hatékonysága túl kicsi ahhoz, hogy szuper fényes LED-eket hozzon létre. Holonyak és Bevac 1962-ben a gallium-arzenid foszforilációjának szükségességéhez jöttek a teljesítmény javítása érdekében. Az új eszközök egyik jellemzője a sugárzás nagy koherenciája volt. Ez azt jelentette, hogy a kommunikációs berendezések további fejlesztésekre vártak, a fénysugár homogenitása nagy szerepet játszik.

Mielőtt a titkos NASA projektek kivételével elsősorban az IBM mérnökeinek fejlesztéséről szólt volna.1962-ben a híres General Electric csatlakozott a harchoz. Gázfázisú epitaxiával növekvő kristályok, a vállalat mérnökei jelentős sikereket értek el. Az eszközök hatékonyságát gyorsan megnövelték, de a sugárzás koherenciája jelentősen csökkent. A General Electric ára kétszer olyan magas volt, mint a Texas Instruments, a köteg hiányos.

1968-ban a Monsanto megvásárolta a foszforilált gallium-arzididon alapuló LED-ek jogait és tömeges gyártását. Az értékesítés évente legalább négyszeresére nőtt, de abszolút értékben teljesen mikroszkopikus maradt. Végül megjelenik az első LED digitális kijelző.

Gallium-foszfid

Ezzel párhuzamosan fejlődött ki a gallium-foszfid-termelés technológiája. Minden iparági vállalkozás saját egyedi anyagával küzdött. A Gallium-foszfidot a Bell Laboratories felvette. Ez valószínűleg nem szándékos stratégia volt, a vállalatok féltek a kölcsönös felszívódástól. Bár az egységesség ténye riasztó.Az

Gallium-foszfid LED-ek lehetővé tették, hogy sárga és piros fényt kapjunk. A Bell Labs másokkal együtt dolgozott a 60-as évek elején. Mit gondol a tervezett akcióról. Az első kiadványok függetlenek voltak és csak két tudós( 1964) készültek:

• Grimmeys;
• Scholz.

A gallium-foszfidból származó ón ötvözött LED átmenetek nevüket nevezik. A kapott adatok azt mutatják, hogy az optikai tulajdonságok jelentősen javulnak a nitrogén szennyeződésének bevezetésével. A félvezető szerkezetének növekedése után a hatékonyság 2% -ra emelkedett. Ezzel egyidejűleg új színminőséget keresnek. Tehát a gallium-foszfidon alapuló, zöld színárnyalatú diódák hatékonysága 0,6% volt.

Mindazonáltal! A zöld LED-ek hatékonysága alacsonyabb, de mivel a szem zöld érzékenységre való fokozott érzékenysége miatt fényesebbnek tűnt, mint a vörös.

LED

hatékonysága A LED fényereje rendkívül nagy hatásfokú.A logika elemi. Minél nagyobb az áram, annál nagyobb a veszteség az érintkezők ohmikus ellenállására. Következésképpen az alacsony hatásfokú nagy fényerő elérése érdekében az áram rendkívül megnövekedett. A félvezető nem fog állni és megolvadni. Nem volt semmi, hogy az első lézer 77 K hűtéssel dolgozott. A fizikai tulajdonságai mellett ez megfelelő hűtést biztosított.

Ideális LED, 100% -os hatékonysággal sugároz egy fotont minden injekciózott elektronra. Ezt kvantumhozamnak nevezzük, ideálisan egyvel. Valódi LED-ben a hatékonyságot az optikai sugárzás és az injektálóáram aránya határozza meg.

A kibocsátott fotonoknak térbe kell mennie. Ehhez, ha lehetséges, megnyílik a pn-csomópont területe. A valóságban a fotonok jelentős része belül marad. Ezért minden tervet optikai kimenet jellemez. Jellemzően a paraméter lesz a fő korlátozó tényező, amely alig éri el az 50% -ot.

A LED-ek hatékonyságát általában úgy értik, mint a kibocsátott fotonok és az összesített teljesítmény arányát. Jellemzően a p-n csatlakozás feszültsége egy és fél voltos nagyságrendű, majd az áram lineárisan emelkedik. Ebből következően az erő elveszik a záróréteg elmozdulása, a sugárzás és az ohmikus ellenállás fűtése miatt. A XXI. Század elején a 4% -os LED-ek hatékonysága normálisnak tekinthető( figyelembe véve az optikai kimenetet).

A teljesítmény növelése és a szuper fényes LED megszerzése érdekében a mérnökök új konstrukciós megoldásokat kerestek.

A LED-ek hatékonyságának javításaAz elérési módszer egy kettős pn-csomópont létrehozása. Ebben az esetben a sugárzási réteget mindkét oldalon egy másik vezetőképességű félvezetők veszik körül, ami növeli a kisebbségi hordozók öntési területét. A design úgy néz ki, mint egy 5 rétegű szendvics:

1. Az aktív sugárzási réteg középen van.
2. Mindkét oldalon félvezetővel van ellátva, ami két rögzítő réteg jelenlétét okozza.
3. Az áramlási folyamat javítása érdekében a kontaktusok az egész területre kiterjednek a külső félvezetőkre.

A kvantumhozam a mag vastagságától függ. A grafikon nemlineáris, és kifejezett lapos vagy lejtős kupakot mutat. Ennek megfelelően a vastagság értéke a határértékek közül választható, amely tíz mikron. A kísérletek azt mutatják, hogy a kvantumhozam növekedését az aktív régió gyenge dopingja biztosítja. A szennyező atomok száma nem haladja meg a tízet a tizenhatodik egységnyi kubikcentiméterre.Általában véve a folyamat viszonylag rosszul érthető.

A fokozott injekciót extrém rétegek doppingolásával érjük el. A szennyeződések koncentrációja itt legalább egy nagyságrenddel kisebb, mint az előző esetben, vagy hasonló számúszor nagyobb. Bár az akadályt és az aktív rétegeket definíció szerint különböző anyagok képviselik, fontos, hogy kristályrácsuk szerkezetben azonos legyen. Növekvő eltérésekkel a kvantumhozam jelentősen csökken.