LED-verlichting

LED-verlichting is een set van apparatuur voor verschillende soorten verlichting, gebaseerd op de straling geproduceerd door elektrische stroom in speciale halfgeleiderapparaten. Plus, deze technische oplossing levert aanzienlijke besparingen op. Het rendement van LED-verlichting is veel hoger dan die van gloeilampen.

LED's en verlichting

Het bleek moeilijk om een ​​halve eeuw geleden te geloven, maar tegenwoordig wordt LED-verlichting als het meest economische van allemaal beschouwd. Een extra voordeel in een groot aantal kleuren, gekenmerkt door een speciale parameter: temperatuur, informatie vindt u op de verpakking. Besparingen in vergelijking met gloeilampen is 10 keer, LED-verlichting wordt ongetwijfeld gekenmerkt door een betere kleurreproductie dan halogeenbitbronnen.

-ontwikkelaars beloven ongelooflijke duurzaamheid van hun eigen producten. De gemiddelde levensduur van LED-verlichting is 30.000 uur en bereikt 50.000, een decennialange probleemloze werking. Dankzij de ingebouwde driver is de LED-lamp geen vreselijke spanningspieken, wat de levensduur aanzienlijk verkort. Er zijn ook problemen bij het gebruik van schakelaars met een lichtindicatie.

Te koop zullen er merkproducten worden geprijst die kunnen oplopen tot 2.000 roebel per stuk, Chinese consumentengoederen zijn tien keer goedkoper. En het is onmogelijk om iets slechts over het laatste te zeggen. Kies LED-verlichting is afhankelijk van stroom en het ontbreken van flikkering. Het onthullen van een negatief effect is niet moeilijk met een camera van slechte kwaliteit. Een oude telefoon of iPad zal het doen. Geen professionele camera. Focus op een glazen fles en kijk goed of er flikkering aanwezig is.

Uit de geschiedenis van de ontwikkeling van halfgeleidertechnologie

Een eerste vereiste voor het creëren van de eerste LED van siliciumcarbide was het artikel uit 1907 in het tijdschrift Electric World, gepubliceerd in New York door McGraw en Hill. De tekst zei dat Henry Joseph Round aan het experimenteren was met carborundumkristal en een verbazingwekkend, voorheen ongezien fenomeen ontdekte. Bij aansluiting van elektroden van een gelijkstroom werd de luminescentie opgemerkt. Alleen geselecteerde monsters vertoonden een effect bij een spanning van 10 V, maar elk kristal begon te luminesceren toen de waarde steeg tot 110 V.

In de meeste gevallen was de luminescentie geel en zich in de buurt van de negatieve pool bevond de positieve, periodiek knipperende groenblauwe vonken. Bovendien vertoonden monsters van de kristallen lichtgroene, blauwe en oranje kleuren. De ronde probeerde de negatieve elektrode in het midden van het kristal te plaatsen, waarna de enige pool( positief) licht werd geëmitteerd. De wetenschapper brengt de lezer dus naar het concept van een metaal-halfgeleiderovergang, die toen onbekend was in de wetenschap( het gelijkrichtende contact van Schottky).

De oorsprong van het carborundum is verstrikt in een groot mysterie. Dit is blijkbaar het enige mineraal dat oorspronkelijk in het laboratorium werd verkregen door Edward Godrich Acheson( 1890).Drie jaar later ontdekte Henri Moissan iets soortgelijks in de fragmenten van een meteoriet die de Devil's Valley of Arizona passeerde, en besloot dat er een diamant voor hem lag. Een lange 11 jaar werd besteed aan het begrijpen van de ware chemische samenstelling van de vondst, terwijl carborundum nog steeds door de industrie werd gebruikt als de sterkste schuurmiddelen.

Omdat het een siliciumcarbide is volgens een chemische formule, vertoont de minerale moissanite een Mohs-schaal van 9,5 punten en is deze echt vergelijkbaar met natuurlijke diamant: alleen een kostbaar mineraal( en boornitride, maar de verbinding werd voor het eerst verkregen in 1957) en is inferieur aan een alien uit de ruimte. Om voor de hand liggende redenen werd gesuggereerd dat de "diamant" een meteoriet trof tijdens de ontwikkeling van de graafmachines, nadat hij zich had afgescheiden van het mijnbouwwerktuig.

Mineral, dat een vereiste werd voor de creatie van LED-verlichting, is vernoemd naar de ontdekker in 1904, enkele jaren voor de dood van laatstgenoemde. In de natuur is moissanite uiterst zeldzaam. Onder de waarschijnlijke plaatsen van woonplaats, in aanvulling op meteorieten, worden korundafzettingen en afzettingen van diamanten genoemd. En tot 1959 werden zelfs deze foci niet genoemd: Henri Moissan kwam iets buitengewoons tegen. Aan het einde van de jaren 50 van de 20e eeuw werd natuurlijke moissanite in twee delen van de wereld tegelijk gevonden:

1. Yakut-diamantmijnen.
2. Vorming van de Green River Wyoming.

Spectrale analysegegevens suggereren dat carborundum wordt beschouwd als een frequente bezoeker van rotsen die rond de koolstofrijke sterren van de melkweg zweven. Het is verrassend, maar de ontdekking van de LED's was lange tijd vergeten. Informatie kwam al naar voren tijdens de Koude Oorlog, toen de eerste halfgeleiderlasers op verschillende plaatsen gelijktijdig werden gedemonstreerd. Over LED-verlichting dacht toen niet.

LED's op basis van siliciumcarbide

Electroluminescentie onlangs ontdekt, aan het begin van de XX eeuw. Het grote voordeel van het nieuwe fenomeen is dat de gloed merkbaar is bij kamertemperatuur. Een gewone gloeilamp werd, zoals je weet, begroet met applaus van theaterbezoekers voor vergelijkende veiligheid met betrekking tot gashoorns. LED-verlichting van alle borden overtrof voorgangers in de orde van grootte: zelfs na uren werk blijft de glazen lamp enigszins warm.

De industriële productie van siliciumcarbide begon in 1891.Ontwikkeld door Acheson, ging bij hoge temperaturen in een kolenkroes, waar de voorwaarden voor de transformatie van gewoon glas in een superhard mineraal werden gemaakt met behulp van een elektrische stroom. De reactie verloopt in twee fasen. Koolstof reduceert tetravalent silica tot twee valent, daarna vindt een vergelijkbare reactie plaats. Vrijgekomen koolmonoxide had intensieve oxidatie nodig om te deactiveren.

Carborundum vertoont in de eerste plaats extreme hardheid, vanwege de gelijkenis van het kristalrooster met de diamant. De lage kosten van synthese leidden tot hoge populariteit als een schuurmiddel voor een nieuwe chemische verbinding. Henry Joseph Round experimenteerde met detectoren voor de eerste ontvangers van elektromagnetische golven en ontdekte een nieuw fenomeen. Halfgeleider-gelijkrichters werden ingeschakeld om een ​​dure vacuüm-diode te vervangen, omdat LED-verlichting geleidelijk gloeilampen verdringt.

Het fenomeen gedetecteerd door de Ronde zou opgemerkt zijn in sommige Schottky-diodes, als we een veel hogere spanning toepassen dan de werkende. In dit geval treedt lawinevermenigvuldiging van minderheidsladingsdragers( gaten) in het metaal op. Ze worden geïnjecteerd in een halfgeleider, waar ze worden gerecombineerd met elektronen, en het verschil in energieniveaus valt gewoon binnen het zichtbare bereik van straling. Het fenomeen kan ook worden waargenomen met een sterke omgekeerde verplaatsing van de overgang. Er zijn zelfs speciale studies over deze score.

Russisch Losev verschijnt meestal niet in de wetenschappelijke literatuur, maar de verdienste van de auteur bij het creëren van LED-verlichting is onbetwistbaar. De onderzoeker ontdekte dat sommige dioden gloeien als ze in de voorwaartse richting worden ingeschakeld, anderen - in alle gevallen. Hij afgeleid een formule voor de afhankelijkheid van de stralingsfrequentie op de omvang van de spanningsval op de kruising, gepatenteerd 's werelds eerste optische relais. Het werk werd voortgezet van 1924 tot het begin van de Tweede Wereldoorlog.

In 1939 patenteerden Zoltan Bay en Georgy Zhigeti een op siliciumcarbide gebaseerde LED met de optie om boriumcarbide te vervangen dat kleuren uitzond: wit, lichtgeel en lichtgroen, afhankelijk van de verontreinigingen die in de materialen werden ingebracht. Onderweg merken we de ontwikkelingen op van Kurt Lekhovits, gedoteerd siliciumcarbide met arseen om n-geleidbaarheid en boor - voor p-geleiding te verkrijgen. Volgens de tekst van het octrooi, wordt er gezegd over de mogelijkheid om in het materiaal van de LED's een aantal andere onzuiverheden in te brengen: lood, tin, koper, zink, europium, samarium, bismut, thallium, mangaan, zilver en cerium.

Losev's werk was actief geïnteresseerd in Lebner, een medewerker van de Amerikaanse ambassade, die in 1958 de groene LED patenteerde. Een decennium later leerden ze hoe ze dunnefilm-siliciumcarbidestructuren konden maken, waardoor het mogelijk werd om LED-verlichting te creëren, waarbij de juiste vorm als werkelement werd gebruikt.

Ontwikkeling van LED's en verlichting

Het bleek moeilijker om blauw te worden. Al in het midden van de 20e eeuw werd duidelijk dat de apparaten een grote toekomst hadden: om( niet voor verlichting) te gebruiken in televisie was het nodig om een ​​van de kleurenschema's toe te staan. Bijvoorbeeld de beroemde RGB.Een blauwe LED was vereist. De efficiëntie aan het begin van de jaren 60 van zo'n apparaat was slechts 0,005%.Siliciumcarbide was niet de beste oplossing voor dergelijke problemen, de helderste monsters werkten bij een golf van 470 nm met een efficiëntie van 0,03%.Voor LED-verlichting is dit duidelijk niet geschikt.

De aandacht van onderzoekers trok de publicatie aan van de Franse wetenschapper Destrio, die stelde voor zinksulfide als het belangrijkste materiaal van LED's te gebruiken. Als gevolg hiervan wonnen halfgeleiders van klasse AIII BV aan populariteit, waar GaAs, dat tegenwoordig overal te vinden is, bij hoort. Het tijdperk van de nieuwe compound begon in 1954, toen ze leerden dunne platen van de smelt te smelten, en de epitaxie maakte het mogelijk om pn-overgangen te vormen op het oppervlak, dat tegenwoordig wordt gebruikt in LED-verlichting.

In 1962 waren er rapporten over het creëren van de eerste halfgeleiderlasers in het infrarode bereik, met een golf van 870 tot 890 nm. De apparaten waren duidelijk geroepen om de robijn te vervangen, zonder het creëren van LED-verlichting te richten. Nieuwe apparaten werkten in continue modus bij temperaturen van 77 K. Toen steeg de temperatuur tot 300 K( kamertemperatuur).Er is veel aandacht besteed aan het technologische aspect van LED-productie, dat de basis vormde voor succes bij het creëren van LED-verlichting. In de jaren 60 werd een horizontale methode ontwikkeld voor het kweken van galliumarsenidekristallen volgens de Bridgeman-methode.

Straling van LED's uit galliumarsenide met siliciumverontreinigingen ging boven het absorptiebereik van het substraat van zuiver galliumarsenide. Als gevolg daarvan ging alle stroom van de stroom naar de bestemming zonder te verzwakken. En galliumarsenide gedroeg zich als helder glas. De output van quanta steeg 5 keer in vergelijking met materialen verkregen door zinkdiffusiewerkwijzen. Medewerkers van IBM Rupprecht en Woodall werkten in hun vrije tijd ondergronds. Iedereen was bezig met zijn eigen materiaal. Dienovereenkomstig zijn GaAsP en AlGaAs. De eerste legering werd als hopeloos beschouwd. De moeilijkheid manifesteerde zich in technologie. Het was moeilijk om de juiste vorm van stabiele kristallen te kweken. Aluminium, onder andere, actief toegevoegde zuurstof uit de lucht, de oxidatiecentra blusten de luminescentie verschijnselen.

Woodall toen hij een afgestudeerde student was gespecialiseerd in de metallurgie en iets hoorde over de faseovergangen van metalen. En ik besloot te experimenteren met de concentratie van aluminium in de smelt. Als gevolg van het voldoen aan bepaalde voorwaarden was het mogelijk om een ​​film te verkrijgen met een dikte van 100 micron, waardoor het mogelijk werd om LED's te maken met een spectrum in de regio met een donkerrode tint. Verdere toename van de concentratie van aluminium verschoof het gebied van transparantie van de substantie, het was mogelijk om op basis van hetzelfde materiaal een werkende pn-overgang en een substraat ervoor te creëren.

Een werkcircuit van een op GaAsP gebaseerd instrument met een voedingsbron op een conventionele batterij werd onmiddellijk geassembleerd en gedemonstreerd aan het IBM-management. Sommige mensen hebben de uitvinding als veelbelovend ervaren. De eerste toepassing is gevonden in het weergavegebied op moederborden. Tegelijkertijd heeft Texas Instruments een serieproductie van infraroodapparaten opgezet met een verbazingwekkende prijs van $ 130 per stuk.